INTERFÉRENCES DU SON

neuses parallèles; la longueur de ces lignes marque l’amplitude de la vibration. Ici l’impression du mouvement ondulatoire a tout à fait disparu.

L’exemple le plus familier de l’interférence des ondes du son nous est fourni parles battements que font naitre deux

Fig. 12.

sons musicaux légèrement écartés de F unisson. Quand deux diapasons à l’unisson parfait sont excités ensemble, les deux sons coulent sans rien de heurté, comme s’ils 11e faisaient qu’un seul son; mais, en attachant avec de la cire à l’un des diapasons un petit poids, forçons -le à vibrer plus lentement que son voisin. Supposons que l’un fasse centune vibrations dans le temps exigé par l’autre pour en faire cent, et supposons qu’au départ les condensations et les raréfactions des deux diapasons coïncident. À la centunième vibration du diapason le plus rapide, elles coïncideront de nouveau, car ce diapason en ce point a gagné sur l’autre une vibration entière, ou une longueur d’onde. Mais un peu de réflexion nous montrera clairement qu’à la cinquantième vibration les deux diapasons sont en opposi-

tion. Ici l’un tend à produire une condensation, tandis que l’autre tend à produire une raréfaction ; ces actions réunies des deux diapasons font, par conséquent, que le son est éteint et que nous avons une pause de silence. Cela arrive quand un diapason a gagné une demi-longueur d’onde sur l’autre. A la cent-unième vibration, comme nous l’avons déjà dit, nous avons une coïncidence, et par conséquent une augmentation de son \ à la cent-cinquantième vibration , nous avons de nouveau l’extinction du son. Ici l’un des diapasons sera en avance sur l’autre de trois demi-ondes . En général, les ondes s’ajoutent lorsque rime des séries est en avance sur l’autre d’un nombre pair de demi-longueurs d’onde , et elles s’annulent lorsque l’une des séries est en avance sur l’autre d’un nombre impair de demi-longueurs d’onde. Avec deux diapasons placés dans ces circonstances, nous obtenons ces chocs intermittents de sons séparés par des pauses de silence auxquels on a donné le nom de battements. Par un arrangement convenable, il est possible de faire qu’un son en éteigne complètement un autre : par exemple, les vibrations des deux brandies d’un diapason s’annulent complètement l’une l’autre (*) dans quatre directions distinctes.

Le ton d’un son est complètement déterminé par la rapidité des vibrations, et son intensité par leur amplitude. L’élévation du ton par la rapidité des vibrations peut être démontrée à l’aide de la sirène, qui consiste dans un disque percé de trous et tournant au-dessus d’un cylindre, du sein duquel l’air sort comprimé, et qui à son sommet est aussi percé de trous. Lorsque les trous du disque coïncident avec

(*) Le Son, Leçon VII. Gauthier- Yillars.

ceux du cylindre, il sort une bouffée d’air, et si les bouffées se succèdent Tune à l’autre assez rapidement, les impressions produites sur l’oreille se fondent ensemble et donnent un son musical continu. Plus la rotation du disque est rapide, plus est rapide la succession des pulsations et plus le ton du son est élevé. Au moyen de la sirène, on peut de fait déterminer exactement le nombre des vibrations dues à un son musical quelconque, que ce son soit celui d’un instrument ou de la voix humaine.

En avant de notre lampe, on a dressé un instrument de ce genre très-élémentaire S (fig> i3). Le disque percé de

Fig. i3.

trous est mis en mouvement par une roue et une courroie, et lorsque les deux séries de trous coïncident, on voit sur l’écran une série de taches lumineuses, nettement définies grâce à la lentille objective L, et rangées sur la circonférence d’un cercle. En faisant tourner le disque lentement, les arrêts et les passages alternatifs de la lumière produisent une succession de clairs et d’ombres, une lumière vacillante qui tour à tour brille et s’éteint. En meme temps,

on a fait entrer T air dans la sirène à travers le tube t, et vous entendez un son tremblant, un trémolo, correspondant au tremblement de la lumière} mais, si l’on augmente la rapidité de la rotation, la lumière, quoique interceptée comme auparavant, semble parfaitement continue , à cause de la persistance des impressions sur la rétine*, et au moment où l’impression optique devient continue, l’impression acoustique le devient aussi. Les pulsations de la sirène s’unissent ensemble pour former une note continue, dont le ton s’élève avec la rapidité de la rotation. Un mouvement de la tête amène les images des taches à balayer en quelque sorte la rétine, en formant comme des grains de chapelet} le même effet est produit sur notre écran par le balancement de la lorgnette ou lentille qui a reçu les minces rayons de la sirène.

Ce que le ton est au son, en acoustique, la couleur l’est pour l’œil dans la théorie ondulatoire de la lumière. Quoiqu’on ne les ait jamais vues, les longueurs des ondes de la lumière ont été déterminées. Leur existence est prouvée par leurs effets , et de leurs effets on peut aussi déduire exactement les longueurs d’ondes. Cette détermination peut, en outre, se faire de plusieurs manières, et, lorsque l’on vient à comparer les valeurs obtenues par des voies différentes, on trouve qu’il existe entre elles la plus rigoureuse harmonie. Ce concert d’évidence est un des points les mieux établis de la théorie ondulatoire de la lumière. Les ondes les plus courtes du spectre visible sont celles du violet extrême ; les plus longues celles de l’extrême rouge } les autres couleurs sont de tons ou de longueurs d’ondes intermédiaires. La longueur d’onde du rouge extrême est telle qu’il en faudrait 92 2p5 placées à la suite l’une de l’autre pour former une longueur de 1 centimètre, tandis qu’il faudrait

LONGUEUR DES ONDES LUMINEUSES. — l’ÉTHER. 69

pour remplir cette même distance 1 6 1 57 longueurs d’onde du violet extrême. Cela pose, la vitesse de la lumière est en nombre rond de 3ooooo kilomètres par seconde, ou trente millions de centimètres, et multipliant le nombre de ces centimètrespar 92 290, nous obtenons le nombre d’ondes du rouge extrême distribuées sur une longueur de 3oo 000 mètres. Toutes ces ondes entrent dans V œil et frappent la rétine au fond de V œil dans une seconde. Le nombre des cliocs par seconde, nécessaire à la production de la sensation du rouge, est, par conséquent, de quatre cent cinquante et un millions de millions. O11 peut trouver, d’une manière semblable, que le nombre des chocs correspondant à la sensation du violet est sept cent quatre-vingt et un millions de millions.

Tout l’espace est rempli par une matière qui oscille avec cette vitesse. De chaque étoile, des ondes de ces dimensions s’élancent avec la vitesse de la lumière, semblables à de petites balles cylindriques, et dans l’éther aussi bien que dans l’eau, le mouvement de chaque particule est la somme algébrique de tous les mouvements distincts qui lui sont communiqués. Cependant un mouvement ne doit pas en éteindre un autre, ou, si l’extinction a lieu sur un point, elle est rigoureusement compensée sur un autre point. Chaque étoile affirme par sa lumière son individualité, comme si seule elle avait envoyé son tressaillement à travers l’espace.

Le principe des interférences, démontré par Young, s’applique aux ondes de la lumière comme aux ondes de l’eau et aux ondes du son, et les conditions d’interférence sont les mêmes pour les trois systèmes d’ondes. Si deux séries d’ondes lumineuses de même longueur partent au même moment d’une origine commune A (fg- 14)5 les sommets coïncidant avec les sommets , les creux avec les creux ,

les deux systèmes se fondront ensemble pour former un système unique d’amplitudes doubles A mu. Si, des deux séries partant en même temps du même point, l’une au départ est en avant d’une longueur d’onde entière, elles s’ajoutent encore, et nous avons un effet lumineux aug-

Fig. t4.

menté. Exactement comme dans le cas du sou, cette môme addition a lieu lorsque l’un des systèmes d’ondes est en avance sur l’autre d’un nombre pair quelconque de demiondulations. Mais si l’un des systèmes est en avance d’une demi-longueur d’onde, comme AV [ftg- 1 5) , ou d’un

Fig. i5.

nombre impair quelconque de demi-longueurs d’onde, alors les sommets de l’une coïncident avec les creux ou sillons de l’autre 5 l’un des systèmes de fait tend à élever les particules de l’autre au moment précis où le second système tend à les abaisser : de là, sous l’action simultanée des deux forces opposées (indiquées par les flèches), l’étlier lumineux reste parfaitement en repos. Ce silence de l’éther est ce que nous appelons obscurité; il correspond, comme nous l’avons déjà dit, avec le retour au niveau mort dans le cas de l’eau.

Nous avons dit dans notre première Leçon, en faisant allusion aux couleurs produites par l'absorption, que la fonction des corps naturels est sélective et non créatrice, qu’ils éteignent certains constituants de la lumière solaire blanche et se revêtent des couleurs de la lumière non éteinte. Il doit sauter à vos esprits que, puisque nous avons dans l’interférence un agencement par lequel la lumière peut s’éteindre elle-même, nous devons trouver en elle les conditions de la production de la couleur*, mais cela suppose que quelques-uns des constituants pourront être éteints par l’interférence, tandis que les autres continueront à briller. C’est ce qui a lieu réellement, et ce fait est dû entièrement à la différence entre les longueurs d’ondes de la lumière.

Cette théorie peut être mise en pleine évidence par la classe de phénomènes qui suggéra d’abord à l’esprit de Hooke la théorie ondulatoire de la lumière. Ce furent les couleurs de couches minces transparentes de toutes sortes, connues sous le nom de couleurs des plaques minces. Sous ce rapport, aucun ob jet dans le monde n’offre un plus profond intérêt scientifique que la bulle commune de savon. Et ici, permettez-moi de le dire, je soulève une des grandes difficultés que l’amant de la science pure rencontre en présence de corporations essentiellement pratiques comme celles de l’Amérique et de l’Angleterre. Comment espérer , en effet, que de semblables corporations puissent éprouver une sympathie profonde pour des travaux qui semblent aussi éloignés du domaine de la pratique que la plupart des travaux de l’homme de science P Figurez-vous le docteur Draper dépensant ses journées à souffler des bulles de savon et à étudier leurs couleurs. Le supporteriez-vous avec assez de patience, et lui garantiriez-vous le nécessaire de la

vie ? Et cependant, il faut s’en souvenir, c’était là l’occupation des esprits élevés qui s’appelèrent Boyle, Newton et Hooke; et c’est sur ces expériences que fut fondée une théorie dont les conséquences sont incalculables. Je ne vois pas pour vous, hommes du monde, autre chose à faire que de vous en rapporter à l’homme de science pour le choix de ses recherches ; il est debout devant le tribunal de ses pairs, et c’est sur le verdict de ce seul tribunal que vous devez le juger.

Mais d’où naissent donc les couleurs des bulles de savon? Imaginez un rayon de lumière blanche tombant sur la bulle : quand il atteint la première surface de la couche, une fraction connue de sa lumière est réfléchie en arrière ; mais une grande portion du faisceau entre dans la couche, atteint la seconde surface et se trouve en partie réfléchie de nouveau. Les ondes réfléchies par la seconde surface reviennent ainsi sur leurs pas, poursuivant avec ardeur les ondes de la première surface; et si l’épaisseur de la couche est ce qu’il faut pour produire le retard nécessaire, les deux systèmes d’ondes interféreront l’un avec l’autre, produisant, suivant le cas, une lumière accrue ou une lumière diminuée.

Mais, puisque les ondes de la lumière sont de longueurs différentes, il est évident que, pour.produire leur extinction par elles-mêmes, dans le cas des longues ondes, il faut une plus grande épaisseur de couche que dans le cas des ondes plus courtes, et, par conséquent, des couleurs différentes doivent apparaître sur des couches d’épaisseurs différentes.

Prenez une petite fiole d’essence de térébenthine et répandez-la à la surface d’un des étangs de votre voisinage: vous verrez des nappes de ces mêmes couleurs briller sur toute la surface de l’eau. Nous les produisons de la manière suivante sur une petite échelle. On remplit d’eau un pla-