DE L'INTERFÉKENCE DE LA LUMIÈRE. — EXPÉRIENCES QUI S'Y RAPPORTENT

527. Si l'on perce dans' un volet deux petits trous voisins l'un de l'autre, et qu'on reçoive dans la chambre obscure, sur un carton, deux rayons solaires qui pénètrent par ces trous, on peut placer le carton de telle sorte que les deux images rondes du soleil coïncident partiellement. Or, alors on remarque dans le segment commun xajrd deux phénomènes opposés : les bords sont plus éclairés que chacune des deux images séparément; le milieu, au contraire, l'est moins que chacune d'elles, et il est comparativement sombre.

Cette opposition singulière dans des Réunion des circonstances qui semblent identi- ^"^J^r ques, peut s'observer sans chambre **"*"' ^ obscure et dans un phénomène naturel des plus communs. En jetant les yeux sur l'ombre d'un arbre médiocjement touffu et bien éclairé par le soleil, tout le monde a remarqué que cette ombre est semée de petits espaces lumineux dus au passage des ravons à travers les

F,\|»nicnce des miroirs.

886 PHYSIQUE Elf icTION.

feuilles , et nous avons donné (d"*, 4^7) lafraisen de cette apparence. Or, ces clairs empiètent|fort souvent les uns sur les autres^ et donnent lieu d'une manière très-sensible au phénomène que nous venons de décrire.

Or, quelle peut être la cause dé cette singularité? Sur les bords du segment, nous voyons que de la lumière ajoutée à de la lumière augmente l'éclat de la surface éclairée, ce qui n'a rien d'étonnant. Mais comme la même addition de deux lumières a lieu au^miliéu dé cette surface, et que ce milieu est sombre, il en résulte nécessftiHement, abstraction faite de toute th^bHe, qtie quelquefois la lumière ajoutée à la lûïhïèreldonfie txh

éciaè renfbrcij et qUfe, ifUelçuefois aussîy cette combinaison produit l'oùsciiHté.

528. Cëtétoiinatlt fë^ûttat è8t rendu piUs sètlslble encore et plus complet dans l'expérience dite des mimirs de FremeL Ob à deux tnirbirs plans méhdiilic|iiës cm, b/t', lieu (ifs cdn^ihéfès

^ CâÀPlTBk XXXIX. 387

feililleb d'uh Uvfe par une arête commune en 6*, et 'formant entre eux un angle très^btus. Âù devant de ces miroirs est placée une lentille cylindrique a qui cohcéiltre à son foyer / un large rayon de luiiiièt*e homogène, qui y devient une ligne lumitieuse très-brillante. Cette lumière Continuant 6a marché^ va toitibér sur les deux miroirs^ et de là se réfléchit dàhs l'espace. Les dlverd rayons qui constituent le faisceau réfléchi se coupent, et donnent naissance à des frangés ou petites bandes, sLlternativement claires et obscures, que l'on petit observer dans l'espace avec une loupe, oU sur un tableati blanc qui les réfléchit Ces franges offrent d'ailleurs les carac^ tères suivants :

1° Elles sont parallèles à la commune intei'sec- Frangw tion des miroirs. etobaenrai.

a® Elles sont symétriques des deux côtés dU plan Icf qui passe par cette intersection et lé ftnilieu /de la droite pp qui joint les deux iniages que le point lumlneut f donne dans les deux miroirs. La frange centrale qui correspond au point / est toujours brillâiite.

3** Si l'on couvre l'un des deux miroirs, toutes les franges disparaissent, et il ne t*este qu'une teinte uniforme produite par le reflet- de la lumière homogène partant de /sur celui des deux miroirs qui n'est pas couvert.

4^ Si là partie du faiâceau qui tombe sur l'un des deux iniroirs rencontre sur sa route une lanie miiftee, transparent» eohimè Une feuille ée h^icàj

888 FHTSIQCE EN ACTIOlf.

toutes les franges se déplacent et reculent du côte de la lame.

Il résulte du 3°, que de la lumière ajoutée à de la lumière produit l'obscurité. Car, puisqu'on a une teinte uniforme, rouge, par exemple, quand on couvre l'un des deux miroirs, et que cette teinte se trouve découpée par des franges obscures lorsqu'on découvre le second miroir, qui jetle dans l'espace rouge une égale quantité de lumière, il est évident que les franges noires sont produites par deux lumières superposées. 11 faut dire d'ailleurs que les franges lumineuses deviennent alors plus brillantes. Ces deux faits établissent le principe que nous avons déjà déduit de la première expérience citée.

Si, au lieu d'une couleur homogène telle que le rouge, on reçoit de la lumière blanche, on obtient également des franges lumineuses et des franges sombres, mais les premières sont irisées. Au reste, dans l'un et l'autre cas^ les franges lumineuses et les franges sombres ne sont pas d'une teinte uniforme et terminées par des lignes bien tranchées ; il y a dégradation progressive, et alternativement des maxima et des minima de lumière; ce sont ces minima qu'on appelle les franges sombres. OndaUtioiu. 529. La théorie de ces faits repose sur ce principe, que la lumière est produite non par une émission de molécules lumineuses lancées par les astres, mais par un ébranlement de l'éther dont les molécules oscilleraient transversalement au rayon , et dont les oscillations se transmettraient

CHÂPITllE XXXIX. 889

de l'une à l'autre. Lorsqu'une de ces molécules entre en vibration transversale, elle entraîne à sa suite celles qui lui sont contigués, et un certain nombre de celles-ci prises sur la direction du rayon se mettent à osciller, mais chacune étant en retard sur la précédente. Il en résulte que lorsque la première molécule a achevé une oscillation complète, jet va en recommencer une seconde, il y a une autre molécule de la série qui va commencer la sienne, et dont le mouvement va être à l'unisson du sien. L'intervalle de ces deux molécules est ce qu'on appelle une ondulation, parce que les choses se passent comme si l'oscillation de la première molécule s'était transportée identiquement sur celle qui va répéter son mouvement.

Cela posé, imaginons que d'un même point de lumière partent deux rayons qui ne rencontrent aucun obstacle. Les molécules oscilleront dans le même sens, et seront juxtaposées sur toute la ligne, comme deux pendules égaux qu'on aurait mis en branle en les faisant tomber du même point; et il est clair que si ces deux pendules venaient à heurter ensemble un même obstacle, leurs effets s'ajouteraient, et qu'il en résulterait un choc double de celui que produirait chacun d'eux. Si donc, les deux rayons se rencontrent après avoir parcouru des chemins égaux, il y aura cet accord d'effet, duquel devra résulter une impression double ou un renforcement d'éclat. S'ils se rencontrent après des chemins inégaux^

^90 PBY^JIEi EN 4ÇT1QN.

^lais qui diflerer^t d'un nombre çntiçr d'ondulations, l'effet sera encore le niémei puisque Içs ipo- Jéçules qui se rencontreront 9uron( le mêmç mouviçmçnt; dç même que les deux pçpdqles, si l'un d'eux coiprnençait k osciller après quç l'autre aurait fait up certain nombre d'oscillation^ qui le ramènerait au point de départ d'où l'autre va commencer les tiennes. Mais supposons quç )^s deux rayons viennent à se rencontrer quand la différence des chemins faits sera 7, 4f 7— ondulatiorisy ils seront dans le même cas que les deux pendules dopt l'un aurait commencé une oscillation lorsque l'autre se trouvait au milieu d'une des siennes; Valler de l'un et le retour de l'autre les feraient se rencontrer dans la verticale, et leurs mouvements opposés seraient détruits par ce choc. Ainsi les oscillations des molécules lumineuses se détruiront quand les rayons auront fait des chemins inégaux, dont la différence sera un nombre fractionnaire d'ondulations appartenant à la série ci-dessus. L'impression produite sur la rétine résultant de ces oscillations, on comprend dès lors comment des rayons lumineux se rencontrant dans ces conditions pourront produire de l'obscurité. C'est cette action qu'on désigne Interttrcnce». sous le nom d'interférence. Dans ce qui précède, nous avons supposé entre les oscillations lumineuses, des accords ou des oppositions complètes; on conçoit que les rencontres se faisant dans des phases intermédiaires, les effets produits se rapprocheront plus ou moins des effets que nous

^vons cqn^idér^s. En fait, les additions de lumière ne yont pas au double, et les obscurités ne sont pas complètes; on n'a guère que des inégalités de lumière, des maxima et des minima d'autant plus prononcés que les rayons se rencontrent plus près des extrémités des ondulations. D'un ^utre côté, l'effet doit être d'autant plus complet

2uè les rayons interférents approchent davantage e là juxtaposition ou du parallélisme. Dans le cas d'une obliquité très-notable, les concordances et les oppositions d'effet n'ont plus lieu, même après des ondulations entières et des demi-oiidulations. Dans l'expérience des miroirs, ceux-ci étant presque dans un même plan, les rayons réfléchis sont presque parallèles; et Ton reconnaît aisément que les rayons très-voisins qui, émanant de^î se rencontrent après la réflexion, doivent en générai avoir fait des chemins inégaux , mais avec des aiflerences très-petites et croissantes ; de là les rencontres successives qui donnent les franges claires et obscures. D'ailleurs , d'après l'observation ci^dessus^ il y a variation dans l'étendue des limites , et nulle part il n'y a destruction complète de lumière. Les phénomènes exposés dans la première expérience s'expliquent de la même façon.

530. Si l'on interpose sur le passage des rayons quelque lame mince et diaphane, on comprend que la vitesse d^s ondulations ne sera plus la même que dans le vide ou dans l'air : or, si un rayon est, par exemple^ retardé dans sa marche.

892 PBrrSIQUE EN ACTION.

il arrive en un point donné dans le même temps que s'il avait parcouru un chemin plus considérable, et se trouve l'équivalent d'un rayon plus long; on conçoit donc qu'il y ait encore des franges obscures et lumineuses , mais en d'autres points du tableau.

531. Si du point/?' on décrit avec le rayon p'b une circonférence bsb's', qui est tracée en plein sur la figure, et que du point/? on en décrive une autre avec un rayon moindre d'une demi-ondulation, celte circonférence, tracée en points, rencontrera la précédente en un point s tel que les deux distances p's, ps différeront d'une demiondulation ; donc il y aura là un point noir. Si de p on décrit une autre circonférence avec un rayon moindre que p's d'une ondulation entière, le point de rencontre b' avec la première sera un point lumineux. Une série de constructions semblables donnera une série de points clairs et de points sombres ; les premiers à l'intersection de toutes les lignes semblables; les seconds aux points où les lignes ponctuées coupent les lignes pleines; et l'on conçoit facilement que si, au lieu d'une coupe des miroirs , on considère leur surface, la suite des points de chaque espèce se changera en lignes qui seront parallèles à l'intersection de ces miroirs.

II est facile, en mesurant la distance des franges ^ d'en conclure la longueur d'une ondulation ; mais nous préférons la déduire de l'expérience suivante y qui est d'ailleurs fort célèbre, et

CEAPITRB XXXK

nom des

39S anneaux colorés de

lorés.

connue sous le Newton.