CHAPITRE XXXTHÎ

général, que toutes les, images données par les lunettes sont colorées, et vues sur leurs bords d'une façon très-confuse.

II importait de remédier à ce grave défaut ; et c'est à quoi l'on parvient au moyen de ce fait physique, que l'écartement des rayons qui émergent du prisme, ou, comme on dit, le pom'oirdispersifAe ce prisme, n'est point en rapport avec son pouvoir réfringent; de sorte que, pour une même réfraction moyenne, des prismes de différentes substances dispersent plus ou moins les couleurs. Cela posé, il est facile de comprendre qu'on peut achromatiser les prismes et les lentilles, c'est-à-dire, les composer de telle sorte qu'ils n'offrent plus ces couleurs fâcheuses. Supposons un premier prisme /?, de cette espèce de verre Q qu'on nomme

V ] A crown-glass y re-

t \ \ .-'"' / \ *^"""'^---'^' cevant un rayon

"^ — -'---^SX^^^^^^^^ V^""^"^---^ ^^9 qui donne à

^^^^'^"'^"^-^^^^^^.y^ [ \ l'émergence le

^ ^ rayon rouge «2,

et le rayon violet «V, sans compter les intermédiaires. Plaçons sur la route du faisceau un autre prisme àe flint^glass ^ d'un angle plus petit, et disposé inversement: les rayons extrêmes du faisceau le traverseront en se rejetant vers sa base; et l'on conçoit que, si le pouvoir dispersif est différent, le rayon rouge zt et le rayon violet VV puissent sortir parallèles^ ou même se couper. Admettons le premier cas. Le faisceau incident sas se com-

tT8 FHtBiQtfe EU ACTION*

pose d*un certain nombre de rayons blancs, parmi lesquels il y en a un su^ placé de telle sorte que son rayon élémentaire violet, se réfractant parallèlement à aV, tombe sur le prisme au point z, et en émei^e suivant la direction z f, parallèle au violet W. Donc alors le violet coïnciderait avec le rouge. Que cela ait lieu sur toute l'épaisseur du rayon incident , il y aura à l'émergence une superposition continue du rouge et du violet, et, par suite, des couleurs intermédiaires; donc la lumière blanche sera partout recomposée. La même chose aura lieu en mettant les deux prismes en contact. On voit donc qu'il est possible de faire un prisme composé achwmaJLiqu€y avec deux verres de pouvoirs dispersifs connus: la question revient à savoir quel angle il faut donner à un prisme de flint, pour qu'avec un prisme donné de crown, les rayons se trouvent parallèles à l'émergence. Or, ceci n'est plus qu'une affaire de calcul. Mais on conçoit un problème analogue pour les lentilles. 11 faut accoler à une lentille convexe de crown une lentille concave de flint, qui courbe les rayons en sens contraire , et qui ait pour effet d'amener leur coïncidence au foyer. Toutes les lentilles achromatique^ sont composées de la sorte : la lentille de flint est d'une moindre courbure que celle de crown.

520. Dans toutes les lunettes et la plupart des appareils d'optique on n'emploie que des lentilles achromatisées« Cet emploi serait suraboiidamment justifié par le besoin d'obtenir la coittplète tietteté

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des images; maïs de plas il en résulté là possibilité de plus forts grossissements. En eflet, des lentilles non achromatiques exigeaient une faible ouverture, ou l'emploi d'un diaphragme arrêtant les^ rayons qui s'écartaient trop du centre, ce qui diminuait et la surface de la lentille et la clarté des images. Des lentilles achromatiques pouvant avoir une plus large surface, reçoivent plus de lumière; et l'image; ayant plus de clarté, peut être grossie davantage, et rester, sous des proportions plus fortes, aussi claire qu'auparavant.

521. L'œil humain n'est pas achromatique dans le sens mathématique de ce mot; s'il l'est en fait, c'est grâce à l'étroitesse de la pupille, qui n'admet que des rayons très-peu divergents, et au peu de profondeur de l'organe, qui ne permet pas au spectre de se développer. Cette double cause détruit à la fois Yaberration de sphéricité^ qui consiste en ce que les lentilles ne réunissent pas xvgoureusement en un seul point tous les rayons qu'elles reçoivent; et \ aberration de réfrangibilité, qui est le principe de la coloration des images. Ces deux effets existent théoriquement, mais ils sont réduits à des proportions qui les rendent insensibles.

522. Quoique Varc-en-ciel^ et quelques phénomènes analogues , ne soient pas des applications pratiques de la physique, nous ne pouvons nous dispenser de dire un mot de l'explication qu'en fournissent les principes exposés jusqu'ici.

Si l'on suspend dans une chambre noire trne

390 PHTSIOUB EH ACnOK.

boule de verre creuse remplie d'eau , sur laquelle on fera tomber un rayon solaire sa , on le verra

U ^'^^^^a? pénétrer dans la boule , se ré-

cl A fléchir en d sur le fond , puis ^,,^^^^^ sortir en se réfractant suivant

fSL^—L ^bg; ce dernier i*ayon donnera

un spectre solaire. La dispersion dépendra , quant à son étendue, du point de la boule par lequel pénétrera le rayon : l'expérience et le calcul s'accordent à prouver qu'il y a un point a placé de telle sorte que plusieurs rayons d'une même couleur et très-voisins, qui pénétreraient ensemble vers ce point a, sortiraient parallèles en h g. Sous toute autre incidence, ces rayons divergeraient en sortant ; cette divergence les affaiblirait, de sorte qu'ils ne produiraient plus d'impression sensible sur un œil situé au loin. Mais s'ils sortent parallèles , cet affaiblissement n'a plus lieu , et l'œil en recevra une impression sensible; on aura ce qu'on appelle des rayons efficaces. Toute la théorie de l'arc-en-ciel est là.

Qu'on imagine un spectateur tournant le dos au soleil, et faisant face à une nuée qui se résout en pluie. Chaque goutte d'eau jouera le rôle de la boule que nous venons de considérer. Il y aura sur elle un certain point a tel que les rayons rouges des filets blancs très-voisins qui entreront par là sortiront parallèles, et seront efficaces. L'œil qui se trouvera sur leur passage aura donc la sensation d'un point rouge. Mais le rayon incident en a qui donne lieu à ce résultat, forme à

son émergence un certain angle bgXy avec la ligne menée par l'œil de l'observateur en g et le centre du soleil. Toutes les gouttes qui seront situées de telle sorte que le rayon émergent fasse cet angle avec la ligne gx^ présenteront donc le même phénomène; de sorte que si l'on imagine que le rayon bg se promène autour Ae g x en formant un cône, toutes les gouttes qu'il rencontrera donneront à l'œil un point rouge; et si ces gouttes appartiennent à une nuée pluvieuse continue, il se produira pour l'œil une ligne circulaire rouge^ qui sera la base de ce cône.

Ce qui a lieu pour les rayons rouges a lieu pour tous les autres; avec cette seule différence que le point a d'incidence qui donne des rayons émergents parallèles et efficaces est autrement situé pour chacun d'eux. Il en résulte aussi pour chacun un angle bg^x, variable de l'un à l'autre: pour les rayons rouges , cet angle est de l\%^ % ; il est de 4o** 1 7' pour les xrayons violets. Le rayon violet efficace, tournant autour de gx sous l'angle de 4o° 1 7', tracera dans le ciel une circonférence violette située au-dessous de la première ; et tous les rayons intermédiaires du spectre donneront une image analogue comprise entre ces deux-là. Il en résulte donc qu'on verra une zone colorée des sept nuances du spectre , et ayant pour largeur 4^** 2' moins 4o^ 17'? ûu i° 4^'. Telle serait la largeur de la bande , si le soleil n'était qu'un point; mais il a un diamètre apparent de 3o'y dont chaque point donne une semblable repré^

g83 FHTSiaUB BU ACTION.

sentatioD. On reconnaît aisément que reCFel en doit être d'élargir d'autant la zone colorée, ce qui la porte à 2** i5' de largeur; naais les couleurs empiètent les unes sur les autres et s'enchevêtrent, de sorte que les nuances ne sont pas bien tranchées, si ce n'est sur les bords. Le rouge occupe toujours la convexité, le violet la concavité de ï'arc. Cet arc-en-ciel est dit du premier genre.

11 se forme souvent un second arc distant du premier de 8° environ, et qui lui est supérieur. U est formé de la même manière, mais par des rayons qui se présentent autrement aux gouttes, subissent deux réflexions à l'intérieur, et sortent en coupant le rayon incident. La largeur de cet arc est de 3° [\o\ les couleurs y suivent l'ordre inverse , c'est-à-dire que le violet le borde à l'extérieur.

523. L'étendue de l'arc visible dépend des positions relatives du soleil et de l'observateur, indépendamment des limites de la nuée. Si le soleil est dans l'horizon, on pourra voir tout juste un demi-cercle. Si le soleil est au*des$us, on verra toujours a\oins d'un demi-cercle, et d'autant moins qi(e le soleil sera plus élevé. On peut poser en principe ^ qu'un arc-en-ciel du premier genre est impossible quand les ombres sont plus courtes que les objets. Cd^v s'il en est ainsi, le sokil est élevé au-dessps de l'horizon de plus de 45®; ^onc l'axe passant par le centre du soleil et l'œil de l'observateur est abaissé d'autant au-dessous; donc la génératrice du cône, <)w iàxi avec cet axe un

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gle de 4a** lo', ne saurait rencontrer l'horizon. Si Vœii est suffisaioineut élevé au-dessus du sol, il pourra même voir un cercle entier. Cela aura Heu toutes les fois que la nuée pluvieuse étant assez proche, le rayon visuel, qui fait avec l'axe un an- • gle de 4a° lo', pourra tourner autour de cet axe sans rencontrer le sol en avant du nuage. On démontre par le calcul que, le soleil étant dans l'horizon , un observateur , élevé de 4ooo mètres dans un aérostat, verrait le cercle entier, si la nappe pluvieuse n'était pas éloignée de plus de 45oo mètres.

On voit souvent des arcs-en-ciel dans les jets d'eau, quand ils retombent en gouttes; et l'on peut en faire à volonté, en projetant l'eau qu'on , aurait dans la bouche. On y réussit facilement au moyen d'une pompe à pomme d'arrosoir. Nous avons dit ailleurs comment on forme l'arc-enciel dans une chambre obscure.

524. Les halos, ou cercles colorés qu'on voit HaiM. quelquefois autour du soleil et de la lune, ont une explication analogue à celle de larc-en-ciel. On suppose qu'ils sont dus à la décomposition de la lumière par de petites aiguilles de neige suspendues dans l'atmosphère, et dont l'angle réfringent vertical serait de 60°. On voit deux sortes de halos: l'un , beaucoup plus commun, a un diamètre angulaire de 45** J l'autre, d'un diamètre double , est beaucoup plus rare.

525. Les couronnes sont des halos qui dif- Coaronnef. fièrent des autres par leur petit diamètre , et

3B4 PflTSlQVB EU ACTION.

par cette particularité que le rouge est en dehors, tandis que les grands halos les portent en dedans. Elles sont souvent multiples; alors leurs diamètres croissent en progression par différence. Ptfhéiics. 526. Les parhélies ou faux soleils sont des images du soleil plus ou moins vives, qu'on voit quelquefois à côté de cet astre. Les plus ordinaires, appelés parhélies latéraux, paraissent en même temps que le halo de 4^°9 ^^ sont placés sur sa circonférence à droite et à gauche , et à la même hauteur horizontale que l'astre. Ils sont irisés sur leurs bords, aplatis, et d'un éclat souvent comparable à celui du soleil lui-même. Des phénomènes analogues, présentés parla lune, portent le nom de parasélènes. Bien qu'il n'y ait pas lieu de douter que le phénomène ne soit produit par quelque réflexion ou réfraction à travers des cristaux de glace , cependant il n'existe point de théorie constante à cet égard.

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