Nous devons signaler ici, au sujet des

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PHISIQUI Kl ACTION.

Images du

•oleil.

ombres portées par le soleil , un phënomène singulier, que tout le monde connaît. Dans l'ombre des arbres y malgré les formes irrégulières et ttès- \ariées qu'afieetent les espaces interfoliaux , les rajons qui passent à travers ces vides, et qui en prennent la forme, dessinent sur le sol des clairs qui sont autant de cercles. Or, voici Te&plication de cette apparence singulière. Soit xjzy un petit trou de forme triangulaire percé dans le volet de la chambre obscure; si l'on place assez près ^e ce trou un carton blanc, l'image reçue abc sera un triangle. Mais si le carton est éloigné, les angles s'effaceront, et, à une distance convenable, Fimage sera circulaire ou ovale. Cela tient à ce que cette image n'est pas formée par un seul point lumineux , et que tous les points du disque solaire y concourent. Soit m un de ces points donnant la pyramide lumiiieuse mabcj et supposons que le sommet de ce faisceau parcoure toute la circonférence du disque ; sa base abc tournera aussi sur le carton, et y tracera un cercle, comme on pourrait le faire avec le doigt, ou tout autre instrument terminé par un bout de forme quelconque. Telle sera donc la limite de l'image dont tout l'intérieur se trouvera évidemment éclairé; on aura donc un cercle. Or, ce raisonnement est indépendant de la forme particulière de la base abc au fais-

diittTSi nnm. 191

ceau i pu de celle du trou xjz ; donc^ quelle qUé soit celle*ci^ qui sera formée , par exemple, paf le voisinage de trois ou quatre feuilles d'arbre , l'image sera circulaire, pourvu que le plan qui la reçoit se trouve suffisamment éloigné. 11 résulte de là que, conformément à l'expérience, ces clairs doivent avoir, pendant les éclipses partielles du soleil, la forme d'un croissant, comme là partie visible de l'astre.

438. Quand deux foyers lutnineux sont égaux et également distants d'un même objet, les ombres portée^ sont d'intensité égale; mais il en est autrement si la distance n'est pas la même ; et tout le monde sait que la lumière s'affaiblit par l'augmentation de la distance. La loi de cette diminution résulte de considérations géométriques trèssimples : toutes choses égales d'ailleurs, l'effet d'utie même lumière est en raison inverse du carré de sa distance à l'objet. Quand deux lumières éclairent également un corps opaque, il en résulte deux ombres d'égale intensité ^ et réciproquement. En général , l'œil juge beaucoup mieux le rapport des ombres que celui des lumières, parce que l'organe visuel est moins impressionné dans le premier cas, et qu'il est, pour ainsi dire, plus calme dans ses jugements.

Il résulte de cette loi un procédé fort simple Phoiométne. pour comparer l'intensité de plusieurs lumières, ce qui est fort utile dans bien des cas. Qu'il s'agisse, par exemple, de comparer entre elles la lumière d'une bougie avec celle d'un bec de gaz.

264 msnis m àcam.

On placera entre ces deux foyers an objet opaque, et CD ramènera par essais dans une position tdle que les deux ombres, très-voisines, paraissent également foncées. Soient alors les distances respectives de Tobjet à la bougie et au bec , 4^ centimètres et 126 centimètres. I..es deux lumières seront entre elles dans le rapport inverse du carré de 4^ ^u carré de ia6 , ou de 1600 à 16076, ou enfin de i à 10 : donc le bec de gaz donnera une lumière 10, celle de la bougie étant I . On conçoit que ce procédé, dans la pratique, ne saurait être d'une précision extrême: aussi faut-il répéter plusieurs fois l'expérience en variant les intervalles, et prendre une moyenne entre tous les résultats. De plus, il faut faire tomber les lumières sur une surface blanche, et faire qu'elle soit médiocrement éclairée, en éloignant convenablement les deux lumières du corps opaque. Enfin, l'exactitude de la comparaison serait compromise, si les deux lumières avaient des teintes très-sensiblement différentes.

439. C'est avec ce procédé de comparaison qu'on a constaté beaucoup de résultats importants. On a déterminé les conditions sous lesquelles le gaz de l'éclairage brûle avec la plus grande lumière possible, et l'on sait qu'il faut donner une grande hauteur à sa flamme. On a reconnu que 4 becs ordinaires de gaz éclairent comme 5 lampes de Carcel , ou comme 6 lampes d'Argand brûlant [\^ grammes d'huile par heure, ou comme 4o bougies de 5, ou comme 4i^ chandelles de 6 conve-

oupiTiE xxxiii. se^

iiablement mouchées. Pour une bougie , suivant l'état de la mèche, la lumière peut varier de loo à 60. Pour une chandelle ^ dans les mêmes circonstances, les différences sont énormes. En représentant par 100 la lumière d'une chandelle bien mouchée, on a les résultats suivants :

Chandelle qu'on vient de moucher 100

Après 11 minutes 89

Après 19 minutes 23

Après 29 minutes. ., 16

Ainsi , au bout d'une demi-heure , l'intensité de la lumière serait réduite à moins du sixième : cela tient à l'opacité de la mèche, et, de plus, la combustion du suif se faisant alors assez mal, une partie se perd à l'état de fumée.

Ces divers résultats sont très-importanls au point de vue économique, puisqu'ils permettent de comparer les frais qu'exigent divers combustibles pour produire une même quantité de lumière. On reconnaît que l'éclairage au gaz est , sous cette condition, très-économique, et qu'il coûte douze fois moins que celui à la bougie de cire, deux à trois fois moins que la chandelle, et deux fois moins que l'éclairage à l'huile ordinaire. Cela ne veut pas dire qu'il soit économique d'une manière absolue ; car il donne une quantité de lumière très-supérieure à celle dont on peut se contenter dans bien des cas. Par exemple, le gaz coûte de 5 à 6 centimes par heure et par bec; la ]>ougie stéarîque ne dépense que 3 cen-

ft89 PHisiaim m tottON.

tiaies^ et là lomière d'ooe telle boagie est ioovetit suffisante. La dépensé d'une lampe à huile ordinaire est à peu près la même que celle du gaz. 440. Le procédé photomélrique a été appliqué à là comparaison des lumières naturelles ^ telles que le soleil et la lune, avec la lumière artificielle d'une bougie. En faisant pénétrer un rayon solaire par un petit trou placé dans le volet d'une chambre noire, et qui projetait sur un écran l'ombre d'un cylindre opaque, on a pu comparer cette ombre à celle produite par une bougie ; et, en plaçant celle-ci à distance convenable pour pi*oduire l'égalité des teintes^ on a pu en déduire le rapport des lumières. On a trouvé de la sorte que le soleil éclairait un objet comme 5,563 bougies placées à 3 décimètres de distance. Employant le même procédé à l'égard de la lune, on â reconnu qu'elle éclairait 8od mille fois moins que le soleil. Toutefois, il faut dire quç sur ce point plusieurs physiciens sont parvenus à des résultats fort différents ; et il faut remarquer d'ailleurs que Tintensité d'une même lutnière varie extrêmement selon l'épaisseur et l'obliquité de la couche d'air qu'elle traverse, imprasuon 441. Lcs phénomèucs de la lumière n'existeréunê. raient pas sans l'œil qui les perçoit. Le mouvement de l'éther se propage jusqu'à la rétine, membrane délicate qui en tapisse le fond ; et l'ébranlement qu'en reçoit la surface antérieure se transmet au cerveau par le canal du nerf optique. L'action de la lumière sur la rétine donne lieu à

CHiflTU XXXtff; fut

une foule de phénomènes remarquables : nous signalerons seulement le punctum cœcam de Ma- p®"»* Hotte, et surtout la persistance des impressions, avec les jeux si curieux fondés sur cette propriété.

Qu'on place sur le cuir noir d'une table deux petits carrés de papier à un décimètre d'irttervalle; puis que, plaçant l'œil droit fermé^au-dessus du petit carré de droite , on l'éloigné en relevant verticalement la tête, l'œil gauche verra en général les deux petits carrés, tandis qu'on le dirigera sur celui de droite seulement. Or, dans ce mouvement, on arrivera à une position telle que le petit carré de gauche disparaîtra pour l'œil ouvert, et que celui-ci ne verra plus que lé cart*é de droite. En continuant le mouvement , on verra reparaître le papier qui semblait évanoui. Cette curieuse expérience s'explique en admettant qu'il existe sur la rétine un petit espace insensible, qui serait la base du nerf optique; par l'effet du mouvement indiqué, l'image du papier de gauche se promène sur la rétine, et passe par la position insensible : c'est ce petit espace qui a reçu le nom àe punctum cœcum.

442. La persistance des impressions produites Durée sur la rétine par une lumière plus ou moins vive, imprcwions, semble manifeste à priori ; mais elle est rendue évidente par les phénomènes variés que nous offrent les mouvements rapides. Tout le monde connaît les rubans et les cercles de feu que sembte former un charbon dont l'un des bouts est iilcandescent , alors qu'on l'agite avec vivacité :

268 FHTSIQUE EN AGTIOlV.

cela tient à ce que, lorsqu'on le regarde dans ses positions successives, la rétine est encore afTectée des impressions qu'elle a reçues lorsqu'il était dans les positions précédentes. Or, la coexistence de ces impressions produit la continuité; il suffit pour cela que la série des déplacements soit com* prise dans l'intervalle de temps qui correspond à la durée de la sensation. Celle-ci a une valeur d'un tiers de seconde moyennement, comme on peut s'en assurer en constatant que le cercle de feu parait continu, quand le charbon fait trois tours par seconde.

Limite 443. Ceci nous fournit d'abord un moyen de de la durée reconnaître la limite supérieure de la durée des

éclaira, éclairs. Supposons en^effet un cercle composé de cent rais brillants, et tournant sur un axe à raison de dix tours par seconde , ce qui est très-facile. Chaque tour durera un dixième de seconde; et chaque rais passera de sa position actuelle à la position occupée par son voisin , en un centième de cet intervalle, ce qui revient à un millième de seconde. L'impression sur la rétine durant beaucoup plus , il est clair que les rais brillants formeront un cercle lumineux continu, à la condition, toutefois, que chaque rais soit éclairé pendant tout son passage entre deux de ces positions consécutives. Or, en faisant tourner dans l'obscurité, et pendant un orage, une roue à rais d'argent, dont chacun passe ainsi d'une position à l'autre en un millième de seconde , on remarque :que lorsque l'éclair brille et illumine ces rais, il

GHAPIT&B XXXI11. 269

ne se forme pas une surface brillante continue, et qu'au contraire tous les rais demeurent fort distincts. La conséquence en est que la lumière qui les éclaire ne dure pas l'intervalle d'un passage; ou autrement, que Téclair ne dure pas un millième de seconde. S'il durait la moitié de ce temps, on verrait des demi-secteurs brillants alternant avec des demi-secteurs obscurs; pour un vingtième de ce temps , des secteurs éclairés au vingtième : or, comme en fait on ne distingue aucun secteur si mince qu'il soit, il faut en conclure que la durée de l'éclair est fort inférieure à un . millième de seconde.

444. Sur le principe delà persistance , ou a fondé divers appareils ingénieux , tels que les suivants :

Le kaléidophone. C'est une tige d'acier fixée Kai«dopar un de ses bouts , et portant à l'autre extré- p*'®''*'* mité un très-petit miroir. On fait vibrer celte tige avec un archet. Le miroir, suivant le mouvement très-rapide de la tige, projette un rayon solaire, qu'il réfléchit sur le plafond en autant de positions différentes que la tige fait de vibrations. S'il s'en fait cinq cents dans un tiers de seconde, on aura cinq cents points lumineux successifs, mais aperçus simultanément , ce qui constituera des lignes continues lumineuses d'aspects très-variés et fort jolies.

Le thauniatrope. C'est un carton susceptible de naamatourner rapidement sur un axe compris dans son ^^^* épaisseur parallèlement à ses deux faces. Sur l'une

270 PflTSIQOB EN ACTION.

de celles-ci sont] dessinées des figures représentant la moitié de certains objets; sur l'autre face sont dessinées les secondes moitiés. En faisant tourner rapidement le carton, on voit les objets entiers 9 sous leur forme complète. Cela vient de ce que les deux faces du carton sont vues à moins d'un tiers de seconde d'intervalle, et que les impressions des deux moitiés des objets coexistent en deçà de cette durée.

Phéna- Le pkénakisUœpe. Cet appareil se compose de

deux disques de carton, dont l'un immobile, À, est percé d'un certain nombre de fenêtres, tandis que l'autre, B, qui est mobile sur un axe, porte un certain nombre de dessins. Ces dessins sont interrompus, et se composent, par exemple, d'un cheval et d'un cavalier rejeté fort çn arrière du cheval. Lorsqu'on fait tourner rapidement le disque aux dessins, on voit passer devant chaque fenêtre le cavalier dûment monté sur le cheval, ce qui s'explique comme dans l'appareil précédent. On a quelque chose de plus joli, en dessinant circulairement les diverses phases d'une mène action , par exemple les diverses positions

d'un homme qui frappe sur une enclume; devant chaque fenêtre est représentée une de ces positions. Par l'effet de la rotation, il semble que ce soit le même homme qui occupe ces positions diverses, en passant de Tune à l'autre, ce qui produit l'apparence d'un mouvement réel; car, lorsqu'on a encore l'impression d'une figure, apparaît une figure semblable, à très-peu de chose près; et l'on prend naturellement cette petite différence pour un déplacement.

^72 PlitSlQUB EH ACTION.