CHAPITRE X

PROCÉDÉ DE M. LIPPMANN

Voici un procédé vraiment original. L'empirisme n'a joué aucun rôle clans sa découverte. Il a été déduit, tel quel, de considérations purement théoriques. L’auteur est un membre de l’Institut, un savant professeur de physique de la Sorbonne, M. Lippmann.

Son procédé est direct comme l’étaient ceux de MM. Becquerel, Niepce de Saint-Victor, etc. Mais, à la différence de ces derniers procédés, qui n’ont conduit qu’à l’obtention de coloralions fugitives mal définies, celui de M. Lippmann permet de fixer l'image colorée et de rendre son inaltérabilité absolue. Le problème de la photographie des couleurs est ainsi résolu et — nous allons le montrer — d’une façon élégante.

M. Lippmann a pris, comme point de départ, la théorie des interférences de la lumière. Ce n’est point ici le lieu d’exposer cette théorie dans tous ses détails; on la trouvera développée dans les traités de physique. Nous n’en dirons que juste ce qu’il en faut pour faire comprendre la méthode de M. Lippmann à des lecteurs qui ne sont point familiarisés avec les questions d’optique supérieure.

A cet effet, nous rappellerons les idées généralement admises aujourd'hui sur le mode de propagation de la lumière, et nous indiquerons ensuite les résultats qu’a donnés le calcul, lorsqu’on l’a appliqué à la théorie des ondulations.

Nous l’avons déjà dit et nous le répétons ici pour ne point laisser de lacunes dans notre exposé : la lumière se propage, en traversant l’air, avec l’énorme vitesse de 300.000 kilomètres par seconde. Pour expliquer le mécanisme de cette propagation, on admet l’existence, dans tout l’espace et même dans l’intérieur des corps, d’un milieu parfaitement élastique, et très peu dense, l 'éther.*- L’éther, à la faveur d’un mouvement ondulatoire, sert de véhicule à la lumière. L’air ne se transporte pas d’un point à un autre, quand il propage le son; de même l’éther ne se déplace pas quand il propage la lumière.

C’est uniquement le mouvement vibratoire dont il est animé qui se transmet de proche en proche , de molécule à molécule , sur le trajet du rayon lumineux , et la direction de la vibration est toujours normale à la direction de propagation .

La propagation de l’ondulation dans l’éther s’effectue avec une vitesse constante.

Le mouvement est donc uniforme, à la condition toutefois que le milieu ambiant reste le même. Dans chaque corps, en effet, l’état de condensation de l’éther varie, par suite des actions réciproques des molécules du corps et des molécules d’éther; et, pour un même corps, la densité de l’éther change selon les contractions, les dilatations; en un mot, selon les modifications diverses auxquelles le corps est soumis.

Ou comprend, par suite, que le changement de milieu doit entraîner un changement de vitesse de la lumière.

Pour un milieu donné, la longueur d’onde, X, d’une radiation lumineuse est mesurée par l'espace que parcourt, dans la direction de propagation , pendant la durée d'une oscillation complète , l' ébranlement initial de la molécule d'éther. Cette longueur est très petite, de l’ordre de grandeur des dix millièmes de millimètre. Pour en donner une idée précise, voici quelques-unes

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de ces longueurs. Elles ont été exactement repérées en se servant des raies du spectre solaire.

Raie A du rouge limite 0mm, 0007604

Raie F du vert bleu 0mm, 0004861

Raie H du violet 0mm, 0003967

Raie U à l’extrême ultra-violet 0mm, 0002948

Ces premières données étant connues, supposons deux centres lumineux A et B, placés à une très petite distance l’un de l’autre. Nous les considérons comme absolument identiques ; et ils envoient, l’un et l’autre, sensiblement dans la même direction des radiations de même longueur d’onde.

1° Si les radiations ont parcouru le même chemin pour atteindre une certaine molécule d’éther placée sur leurs trajets respectifs, lesquels peuvent être considérés comme se confondant à très peu près, — il y aura concordance complète entre les mouvements ondulatoires des deux radiations; ils se superposeront pour ainsi dire, et leurs effets s’ajouteront; l’intensité de la lumière sera donc augmentée;

2° Si la différence de marche des deux rayons est égale à une longueur d’onde ou, ce qui est la même

communiquées à un même point de l’éther par l’un et par l’autre rayon auront encore la même valeur et le même sens, à cause de la périodicité des mouvements ondulatoires s’effectuant dans le même milieu; et, par suite, l’intensité lumineuse sera augmentée.

Le résultat sera le même quand la différence des chemins parcourus sera égale à un nombre pair quelconque de demi-longueurs d'onde ;

3° Si la différence de marche est d'une demi-longueur

d’onde les mouvements ondulatoires seront discordants.

Dans ce cas, en effet, la molécule d’éther considérée recevra, à la fois, deux impulsions de sens contraire. L’effet total produit sera donc affaibli ; et, au point où ces deux actions de sens contraire seront égales, leur résultante sera nulle; il y aura immobilité de la molécule d’éther, c’est-à-dire obscurité.

C’est ce qui a fait dire que de la lumière ajoutée à de la lumière peut donner de l’obscurité; — même résultat quand la différence de marche sera égale à un nombre impair de demi-longueurs d’onde.

— Voilà, dans toute sa simplicité, en quoi consiste le phénomène des interférences.

Pourquoi avons-nous posé au début cette condition formelle que les deux sources A et B devaient être identiques (ce qui est irréalisable au moins directement) ? Nous allons montrer que, sans cela, notre raisonnement n’eût pas été admissible.

Fresnel a fait voir qu'une flamme quelconque, même dans l'air le plus calme, était une source de lumière sujette à de nombreuses perturbations.

Le moindre accident la trouble à nos yeux, soit que cet accident ait pour cause les mouvements de l’air environnant, soit qu’il résulte de ce que le corps combustible qui engendre la lumière ne demeure pas identique à lui-même pendant toute la durée de la combustion. Tous ces accidents inévitables changeront subitement le mouvement périodique émané de chacune des deux sources A et B; elles le ralentiront, l’accéléreront ou même l’arrêteront, et généralement ces variations auront lieu d’une façon différente pour l’une et pour l’autre des deux sources considérées.

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Dans ces conditions, qui seraient les conditions réelles de notre expérience, le raisonnement de tout à l’heure n’est plus évidemment applicable.

Il est vrai que tous les corps lumineux ne sont pas aussi sujets qu’une flamme à des perturbations ; mais, si l’on prend un cas des plus favorables, celui d’un fil de platine porté au rouge par une pile dans le vide, les variations accidentelles de l’intensité du courant, l’action du gaz qui se trouve toujours en quantité sensible, meme dans le vide le plus parfait que nous puissions obtenir, les rayonnements du dehors, les altérations de la structure du fil, sont autant de causes perturbatrices qui modifient la stabilité du phénomène.

Heureusement, on a pu, par voie indirecte, se placer dans des conditions telles qu’une source unique produisît le même effet que deux sources distinctes, et alors -les deux systèmes d’ondes qui devaient interférer subissaient simultanément les mêmes perturbations, puisqu’ils dérivaient originairement tous les deux d’une source unique.

Arrivons maintenant au cas particulier qui nous occupe.

Comment M. Lippmann a-t-il tourné la difficulté pour pouvoir utiliser la méthode interférentielle?

Tout d’abord M. Lippmann appliquait exactement la lame transparente sensibilisée, sur laquelle il opérait, contre la surface rigoureusement plane et parfaitement polie d’une plaque métallique. Il faisait tomber alors sur elle, dans une direction à peu près normale, un spectre solaire rendu fixe.

Considérons l’un des rayons simples de ce spectre, le vert, par exemple.

Il va traverser la couche sensible, qui est transparente, puis se réfléchir sur la lame métallique formant

miroir, et enfin retraverser, en sens inverse, cette même couche.

Nous allons donc pouvoir observer là deux systèmes d’ondes se propageant les unes et les autres dans un même milieu, la couche sensible; les unes seront incidentes sur le miroir et les autres réfléchies par lui. Ces ondes suivront en sens inverse des chemins à peu près parallèles, et elles seront émises par deux centres lumineux distincts. L’un, A, sera placé en avant de la surface réfléchissante; l’autre, B, peut être considéré comme placé en arrière.

Ces centres lumineux seront bien identiques, puisque, en réalité, c’est la même source qui les fournira. Donc les conditions requises pour qu’il y ait interférence se trouver on t réalisées .

Que va-t-il arriver ?

Voici les résultats que donne le calcul :

1° A la surface de contact de la couche sensible avec le miroir, les impulsions communiquées à l’éther par l’onde d’aller et l’onde de retour doivent être égales et de sens contraires; et il y aura, d’une manière permanente, immobilité de l’éther ou, comme on dit, nœud , surface noclale ;

2° A la distance d’un quart de longueur d’onde du miroir réflecteur, l’effet produit sera maximum sur les molécules d’éther; il y aura donc ventre ou mieux surface ventrale ;

3° A partir de ce premier ventre, de demi-longueur d’onde en demi-longueur d’onde, s’espaceront de nouveaux plans ventraux parallèles au premier.

En somme, le calcul montre qu’il va s’établir un système stationnaire tel que les ondes, en interférant, maintiendront à une même place fixe pour chacun: 1° les points où l’éther ne vibre pas, — les nœuds;

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2° et ceux où l’effet de vibration atteint un maximum, — les ventres.

Le nombre de ces ventres sera considérable dans une couche sensible d’épaisseur ordinaire. Le calcul en est facile.

Dans le vert, par exemple, la demi-longueur d’onde est de 0mm, 000243 ; si l’on suppose que la couche sensible présente un demi-millimètre d’épaisseur, le nombre de plans ventraux y dépassera 2.000.

Que résullera-t-il de l'existence de tous ces plans ventraux?

Ce que nous savons sur le mode de production de l’image dans la couche sensible nous conduit à l’interprétation suivante : Au nœud, le sel d’argent ne sera pas décomposé par la lumière, puisque l’éther y est immobile ; cette décomposition suppose, en effet, une dépense d’énergie manifestée par la vibration de. l’éther.

Pas de vibration au nœud ; par suite, pas de décomposition du sel d’argent.

Dans la région du ventre, au contraire, la dépense d’énergie devient maximum; par suite, la décomposition du bromure d’argent atteindra la plus grande valeur; et l’argent réduit s’accumulera sur le plan ventral, y formant une lamelle, une sorte de feuillet d’une très faible épaisseur, et par suite transparent.

S’il n’y avait pas eu de miroir derrière la couche sensible, la lumière agissant à la façon ordinaire, sans interférences possibles, aurait disséminé l’argent réduit, dans l’épaisseur de la couche sensible, d’une manière tout à fait confuse.

Grâce au miroir, la répartition devient régulière; nous trouvons dans la couche, après avoir développé et fixé l’image à la façon ordinaire, des sortes de stra-

titications de lamelles d’argent, très minces, en nombre considérable, disposées parallèlement au miroir, comme les feuillets d'un livre, et régulièrement espacées dans la couche.

Quand la couche a un demi-millimètre d’épaisseur, nous trouvons, disions-nous, 2.000 plans ventraux pour le vert ; le nombre de lamelles y sera donc de 2.000.

Le résultat sera le même avec une couleur autre que la couleur verte. Seulement la distance de deux lamelles consécutives dans la stratification dont la nouvelle couleur provoquera la formation ne sera plus de 243 millionièmes de millimètre, comme pour le vert; elle deviendra 198 millionièmes de millimètre, c’est-àdire la demi-longueur d’onde correspondante, pour le violet; 380 millionièmes de millimètre pour le rouge, etc.

Eu général, les lamelles seront d’autant pins serrées dans une stratification que la couleur qui lui aura donné naissance aura une plus faible longueur d’onde ou sera plus fortement réfrangible.

Si, au lieu d’une couleur seule; plusieurs radiations colorées interviennent à la fois, ce qui arrive forcément quand la lumière agissante est envoyée dans la chambre noire par des objets de couleurs diverses, aucune confusion ne pourra se produire, pour ce motif, dans la couche sensible.

Chaque rayon coloré organisera ce qu’on peut appeler sou feuilletage caractéristique, à la place voulue, sans gêner le voisin.

Reprenons maintenant la plaque impressionnée par la lumière qu’a fournie le spectre solaire; développons, lixons l’image et séchons la plaque. Eclairons-la par un faisceau de lumière blanche qui tombe sur elle à peu près normalement.

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■ Qu’afflons-nous apercevoir sur la plaque?

L’œil, placé dans une position convenablement choisie, recevra la lumière que cette plaque va lui renvoyer et qui aura traversé, par une série de réflexions et de transmissions successives, les lames minces d’argent placées sur son trajel.

Tâchons de prévoir ce qui va arriver. Le phénomène que nous allons observer est tout à fait comparable à celui de la coloration des lames minces; des bulles de savon, par exemple, quand elles sont éclairées par la lumière blanche, les bulles de savon envoient précisément à l’œil des radiations colorées, dont l’espèce dépend de leur épaisseur. Si on gonfle la bulle et si, par suite, sa paroi devient plus mince, la coloration change et tend vers le violet.

Les lamelles d’argent stratifiées devront agir de même, et la couleur qu'elles nous renverront correspondra, comme pour la bulle de savon, aune longueur d’onde égale au double de l'intervalle de deux lamelles consécutives.

Cet intervalle est-il de 380 millionièmes de millimètre? c’est le rouge que l’œil recevra. De 245 millionièmes de millimètre? c’est le vert. De 198? c’est le violet.

Remarquons, cependant, que le faisceau lumineux reçu par l'œil est très complexe. C’est, ne l’oublions pas, de la lumière blanche qui tombe sur la plaque pour l'éclairer. Si nous dirigeons notre œil vers la partie de l’image qui correspond à la bande verte du spectre, il y aura d’autres rayons que les rayons verts qui arriveront à l’œil par voie de réflexion et qui se mêleront à ces derniers.

La sensation éprouvée par la rétine ne sera-t-elle point dès lors un peu confuse?

Non, car les rayons verts seuls seront concordants, puisque les chemins qu'ils auront parcourus différeront d'un nombre pair de demi-longueurs d'onde.

Par le fait même de leur concordance, ils impressionneront la rétine; tandis que les rayons des autres couleurs seront discordants. Ces rayons auront, en effet, traversé des lamelles dont les intervalles consécutifs ne correspondront pas à leurs propres longueurs d'onde. Ils seront, par suite, en discordance, et dès lors leur effet sur la rétine sera nul.

Quand, au lieu du spectre solaire, ce sera un objet coloré qui, placé devant l'objectif de la chambre noire, aura, parles radiations qu'il émet, formé son image sur la plaque, les effets produits seront encore les mêmes.

Chaque rayon coloré, venu d'une région A de l'objet, aura édifié, dans la région A' correspondante de 1‘ image, des stratifications de minces lames d'argent, séparées l une de l'autre par un intervalle égal à la demi-longueur d'onde de ce ravon.

— Éclairons alors la plaque avec de la lumière blanche.

— Les rayons concordants, renvoyés par chaque groupe de lamelles de la région A vers l'œil convenablement placé, rayons qui, nous le savons, sont seuls capables d'impressionner la rétine, seront précisément de même couleur que ceux provenant de la région A.

En effet ils auront, en traversant les lamelles et en se réfléchissant à leur surface, acquis, les uns par rapport aux autres, des différences de marche égales au double de l'intervalle de deux lamelles consécutives, c'est-à-dire d'une longueur d'onde entière desdits rayons.

En un mot, les couleurs dans les divers points de

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'image occuperont les mêmes positions relatives quel clans l'objet. Celui-ci sera donc reproduit avec ses lignes, ses formes et ses couleurs.

Pour assurer le succès des opérations, certaines précautions doivent être prises.

1° La couche sensible doit être parfaitement transparente, afin de rendre la diminution d’intensité de la lumière qui la traverse aussi faible que possible;

2° Elle doit être exempte de granulations, afin que les lamelles d’argent qui vont prendre naissance ne soient point déformées;

3° Il faut établir un contact parfait entre la couche sensible et le miroir placé derrière elle.

M. Lippmann n’a rien trouvé de mieux, comme surface réfléchissante, qu’une lame de mercure.

Voici le dispositif qu’il a adopté :

Une cuve prismatique aplatie avait pour face antérieure la lame de verre servant de support à la couche sensible (la couche en dedans, le verre en dehors), et pour face postérieure une autre lame de verre ayant les mêmes dimensions. Ces deux lames parallèles étaient maintenues, l’une et l’autre, dans une position invariable, à l’aide de montants en ébonite, munis de crochets de pression. Leur distance ne dépassait pas de 2 à 3 centimètres.

La cuve était ensuite remplie de mercure, lequel faisait ainsi fonction de miroir parfait, dans les conditions voulues. Elle remplaçait le châssis ordinaire dans la chambre noire, sa face réfléchissante se trouvant exactement placée au foyer ;

4° La plaque impressionnée doit être complètement séchée, après le développement et le fixage. Si les lamelles sont humides, elles se gonflent, et alors l’in-

tervalle de deux lamelles consécutives est changé et, par suite, les couleurs modifiées.

En laissant sécher la plaque mise en observation, on voit peu à peu ses couleurs réapparaître dans les conditions normales ;

5° 11 est nécessaire de combattre l’inégalité d’actinisme des différentes lumières colorées. Sans cela, la pose peut devenir trop longue.

On y remédie en employant les teintures qui rendent plus actives les couleurs faiblement acliniques.

C’est dire qu’on a recours aux plaques orthochromatiques.

MM. Lumière, que l’on trouve toujours prêts à seconder les efforts des inventeurs, quand il s’agit d'un progrès à réaliser en photographie, ont fabriqué des plaques spéciales pour satisfaire à tous les desiderata.

Aujourd’hui, avec une pose très réduite, on peut obtenir des représentations très fidèles d’objets colorés : de tableaux, de plantes ; on peut même faire le portrait, avec des poses dont la durée est inférieure à deux minutes.

On peut enfin, par réflexion, obtenir en projection de très belles images avec des couleurs très vives. Par transmission, ces mêmes images donnent les couleurs complémentaires.

M. Lippmann a ainsi fourni la vérification expérimentale, — on peut dire la plus lumineuse, — de la théorie des interférences.

Il est bon de remarquer, en terminant ce chapitre, que les diverses opérations qui conduisent à la production des couleurs dans la méthode de M. Lippmann, réussissent mieux et donnent des couleurs plus bril-

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lantes quand on se sert, comme véhicule, du sel d’argent, de collodion au lieu de gélatine.

C’est une preuve de plus à l’appui de ce que nous disions plus haut. La matière organique, en cette circonstance, ne peut être considérée comme un corps inerte ; elle agit par sa propre substance.

Elle accélère ou ralentit, selon sa nature, l’action décomposante de la lumière sur le sel d’argent. Le collodion, en particulier, a du bon et du très bon; il ne faut pas le mettre systématiquement à l’écart. Dans maintes circonstances, le collodio-bromure est supérieur au gélatino-bromure.