CHAPITRE XXXVI

ment des divers points de l'objet, il doit arriver, croMisseen général, que les dimensions et le volume des corps paraissent changés ; et c'est ce qui a lieu toutes les fois que le milieu réfringent n'est pas terminé par des faces parallèles. Hors ce cas unique, il y a changement de volume : grossissement, quand on regarde dans un milieu convexe vers le spectateur; diminution, quand la surface en vue est concave. Ainsi les poissons, vus dans une carafe , paraissent toujours grossis ; il en est de même des coquillages et cailloux qui reposent sur le fond. Ce principe général, qui est celui des propriétés si variées que présentent les verres taillés de tous les instruments d'optique, est rendu trèssensible par les figures ci-contre. Dans la pre-

lière, on voit les

rayons ai^aoy émanés d'un point a qui, s'éloignant des rayons de courbure selon le principe du n® 47 ^î "^^^is s'en éloignant inégalement, à cause de l'inégalilé des angles d'incidence, forment un faisceau moins divergent, et arrivent à l'œil en E; or, ce faisceau prolongé en lignes droites forme son sommet en m, plus haut et plus loin que le point a. Une construction semblable donne le point n pour l'image du point b; d'où l'image totale rnn, plus grande et plus éloignée que l'objet. En analysant la seconde figure,

dont la courbure est concave, on reconnaît de même que l'image doit être plus petite que l'objet, et plus rapprocliée du spectateur. Du reste, en faisant varier la distance de ï'objet à la surface du verre, on reconnaif, tant par les constructions géométriques que par le calcul, que le grossissement ou le rapetissement, ainsi que la distance de l'image, varieront aussi.

RéHexion 47^, I^Qus pouvous uous reudie compte maintériant dii singulier pliénoinèhe de la réflexion totale. Soit un vase rempli d'eau, et o un point duquel parient des rayons tels EV que oV; d'après la loi de la ré-

\^^^^^^n^ fraction, le rayon émergent ■HHHHhH^ devra s'éloigner de la normale, IH^^^^p^B et se rapprocher de la surface du liquide sur la droite du lecteur. Or, on conçoit une incidence on, telle que le rayon émergent nd doive être très-voisin de ^ la surface, et même la taser; cela aura lieu pour

le passage de l'eau dans l'air, quand on aura

^^ = 1,336. • . or, ici R = 90** et sin R 1= i,

d'où l'on tire I = 48^a8'} tel est l'angle d'inddence pour lequel le rayon émergent rase la surface. Or, considérons un autre rayon incident plus oblique o;^ son sinus sera moindre; d'où il suit que pour que la valeur de la fraction reste constante d'après la loi de Descartes, et égale à

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1^336. . ., il faudrait que sin R devînt plus grand que dans le cas précédent. Or, cela est imposa sible, puisque le sinus de l'angle droit est le plus grand de tous les sinus; donc, Fémergence est impossible; et puisque le rayon doit s'incliner encore davantage , il se réfléchira en dedans du milieu suivant /r, en observant d'ailleurs îa loi de la réflexion. Cet état de choses, conséquence nécessaire de la loi fondamentale, explique pourquoi il ne passe pas un seul des rayons émergents , ce qui constitue le phénomène de la réflexion totale ^^ que nous avons déjà observé sur le prisme. L'angle sous lequel commentée à se produire la réflexion totale se nomme Vangle limite; il est, pour le passage de l'eau dans l'air, de 48° 28'; il est de 4'^ 8', si l'on passe du verre dans l'àir.

En considérant le vase d'eau ci-dessus , on y retrouve le curieux phénomène de l'opacité de position pour un milieu transparent. Si l'on recouvre le haut du vase par une plaque opaque mn , l'objet o restera invisible avec une partie du fond du vase pour l'œil placé en E, quoique les rayons directs oE ne soient pas arrêtés par l'obstacle; et il en sera ainsi, quelque position que prenne rœil sur la droite de E. Ainsi, malgré la transparence de l'eau, elle produira pour l'œil l'effet du corps le plus opaque qu'on puisse imaginer. Ceci peut donner lieu à des tours de physique.

477. La réflexion de la lumière qui se fait sur le verre et sur l'eau se fait aussi sur l'air, quoi-

316 PHTSIQOE EN ACTION.

qu'en très-faible proportion ; c'est à elle que sont dus les phénomènes de l'aurore et du crépuscule, les couches élevées de l'atmosphère nous renvoyant quelques rayons qui leur arrivent sous une cer* taine incidence. L'incidence peut même être telle qu'il se produise le fait de la réflexion totale; et celui-ci, combiné avec certaines circonstances de température, donne lieu au célèbre phénomène du mirage y qu'on peut produire artificiellement de la manière suivante :

Mirage. Qu a uuc caissc en tôle qu'on remplit de charbons allumés. k\\ bout de quelques minutes, en plaçant l'œil contre le bord de la caisse, on voit un objet a dans sa situation naturelle, et le même objet en b au-dessous, dans une situation inverse; tous les objets environnants sont vus ensemble en b.

Si l'on regarde le long des faces latérales de la caisse, on verra le même phénomène, mais dans un plan horizontal. On produit aussi le mirage avec une simple planche noircie ou couverte de sable fin, et exposée aux rayons d'un soleil ardent. Enfin , l'on sait qu'il se produit en grand dans la nature, au-dessus des terrains sablonneux de l'Afrique et même de l'Europe. Les objets saillants sur le sol font leur image au-dessous; il en est de même du ciel qui se peint sur le sol , et sert de fond aux autres objets. Or, comme le ciel et les objets terrestres saillants font ainsi leurs images dans une eau

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tranquille, le phénomène, quand il est assez intense pour masquer le sol, donne l'idée d'un lac, et cause une illusion qui, pour des voyageurs altérés, se change en déceptions cruelles; car, à mesure qu'on croit approcher de l'eau, on ne rencontre que le sahle, et le lac fantastique va se reformer plus loin.

La théorie du mirage repose sur les lois de la réfraction. Lorsque l'air, dans le voisinage du sol sablonneux ou des charbons de la caisse, est vivement échauffé, il v a une dilatation dans les diverses couches superjacentes, de telle sorte que l'ordre naturel des densités est interverti, et que les inférieures supportent, par l'effet de leur élasticité passagère, des couches plus denses qu'elles, jusqu'à une certaine dislance, où réchauffement n'est pas assez considérable pour modifier l'état normal. Parmi les rayons partis de a^ il y en aura un qui, rayonnant vers le bas, rencontrera des couches d'air de densités décroissantes, et qui, d'après la loi connue, devra, en passant de l'une à l'autre, s'éloigner de la perpendiculaire, et par conséquent se rapprocher de plus en plus de l'horizontale. Il se produira donc une courbure convexe vers la terre; et, de plus, il arrivera un moment où le rayon , devenu presque horizontal^ se trouvera, par son incidence sous la couche suivante , dans le cas de la réflexion totale. Il y aura donc réflexion réelle, et le rayon tendra à remonter; l'analyse du phénomène montre qu'il devra dès lors se courber symétriquement, et c'est ainsi

qu'il pourra arriver à l'œil. Mais J'œil rapportant toujours l'objet dans le prolongement ae l'élément rectiligne qui le frappe , verra une image en b dans la direction de la tangente, comme dans un miroir; el, à vrai dire, il y a miroir au point où se fait la réflexion totale. D'ailleurs , on peut voir directement l'objet par quelqu'un des rayons tels que oa, qui en émanent dans une autre direction.

Si la surface du sqI, ou de la mer, est plus froide q.ue l'air, et que la densité de celui-ci décroisse rapidement, on peut observer le mirage inverse, l'image se trouvant au-dessus de l'objet; on peut même ne voir que l'image , l'objet étant caché par la convexité du globe; et c'est un spectacle assez curieux que celui d'un vaisseau vu en l'air et renversé.

Air 478. Parmi les effets de la réfraction , nous de-

vous Signaler ce trémoussement quon croit observer dans l'air au-dessus d'un toit, ou le long d'un tuyau de poêle fortement chauffé. Ce n'est pas l'air qu'on voit, ainsi qu'on se l'imagine; mais il y a là des courants d'air chaud et dilaté , qui ondulent par les résistances qu'ils rencontrent, et par l'agitation générale de l'air; or, la densité de ce fluide changeant à chaque instant, ii se produit au travers des réfractions continuellement variables, et, par suite, les objets vus doivent paraître continuellement déplacés.

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