NOTIONS D’OPTIQUE

Lumière. — Généralités.

La lumière est l’agent qui produit en nous la sensation de la vue.

La lumière est émise par des corps lumineux par eux-mêmes, tels que le soleil et les matières enflammées, ou réfléchie par les corps qui n’ont pas le pouvoir de l’émettre d’eux-mêmes et qu’on appelle non lumineux, tels que la lune.

Il est admis que les molécules des corps lumineux sont animées de vibrations excessivement rapides, qui, se communiquant à l’éther répandu partout, se propagent de la sorte et viennent frapper notre rétine. Le nombre de ces vibrations nous donne la sensation des couleurs.

La ligne droite suivant laquelle la lumière se propage s’appelle rayon. Une certaine quantité de rayons constitue un faisceau ; on emploie quelquefois aussi le mot pinceau pour désigner une faible quantité de rayons.

Les corps à travers lesquels la lumière peut se propager s’appellent en optique des milieux ; tels sont par exemple : l’air, l’eau, le verre. On les appelle encore, d’après le passage plus ou moins facile des rayons, corps transparents, translucides, diaphanes, par opposition aux corps opaques qui ne laissent pas passer les rayons lumineux. Beaucoup de corps, qui à première vue semblent entièrement opaques, laissent encore passer quelques rayons quand ils sont réduits en lames excessivement minces. Tel est le cas pour l’or, l’argent, etc.

RÉFLEXION

Dans tout milieu homogène, c’est-à-dire ayant partout la même composition et une même densité, la lumière se propage en ligne droite. Il n’en est plus de même quand elle rencontre un corps opaque ou qu’elle passe d’un milieu dans un autre. Dans ces cas, la lumière est réfléchie, réfractée ou décomposée.

La réflexion est la propriété en vertu de laquelle les corps polis peuvent renvoyer, dans certaines directions, les rayons lumineux tombant à leur surface. La réfraction, c’est le changement de direction que font éprouver les corps transparents à la lumière qui les traverse obliquement.

Nous n’avons pas à nous occuper encore de la décomposition des rayons lumineux, qui a lieu le plus nettement par leur passage à travers des morceaux de verres, taillés d'une certaine façon, qu’on appelle prismes.

Réflexion.

Dans les microscopes actuels, la réflexion de la lumière n’est utilisée que pour éclairer l’objet à observer. Lorsqu’on utilise le microscope sans condenseur, on se sert pour les grossissements faibles d’un miroir plan et pour les forts d’un miroir concave. Examinons la marche que suivent les rayons tombant sur un miroir plan ; soit AB (fig. i) le

miroir, G un point lumineux : un rayon, émanant de ce point, et venant frapper le miroir en D, fera avec la perpendiculaire, élevée en ce point sur le miroir(perpendiculaire qu’on appellenormale), un angle EDF nommé angle de réflexion, égal à G DE, angle d’incidence.

RÉFLEXION

D’autres rayons, CG, CH, émanant du meme point, feront encore avec les normales G I, HJ, des angles de réflexion I G K, J H L, égaux aux angles d'incidence CGI et C H J.

La loi est encore la même quand des rayons parallèles C, D, E (fig. 2), viennent frapper un miroir plan.

Dans la fig. 2, les angles de réflexion sont égaux aux angles d’incidence.

Miroirs concaves. — Il y en a de plusieurs espèces, mais ceux qui sont employés dans les microscopes sont ordinairement spnériques, c’est-à-dire représentant une portion, un segment de sphère. Les miroirs sphériques ont pour centre de courbure le centre de la sphère dont ils représentent une partie : ainsi, le miroir A B (.fig. 3) a pour rayon de courbure le rayon OA.

Le point C, milieu du miroir, porte le nom de centre de figure, et la droite indéfinie, qui passe par ce Fig. 3. point et le centre de courbure, est V axe principal.

Les miroirs concaves possèdent la propi'iété de concentrer les rayons lumineux qu’ils reçoivent en un seul point qui s’appelle foyer.

On distingue le foyer principal et les foyers conjugués ; nous verrons ce que signifient ces deux expressions .

Soit un miroir concave AB dont C est le centre de courbure : con. sidérons-Ie comme composé d’une infinité de miroirs plans. La ténuité

extrême des rayons lumineux et la surface infiniment petite sur laquelle ils peuvent se réfléchir permettent cetie supposition qui ramène, comme on voit, les lois de la réflexion dans les miroirs courbes à celles des miroirs plans (fig. 4).

Supposons des rayons lumineux EF, GH, /J, KL, parallèles entre eux et à l’axe principal, tombant sur le miroir ; ils feront Fig. 4. avec les normales qui seront alors les rayons

CF, CH, CI, CL, des angles de réflexion CFO, C H O, CJO, C L O, égaux aux angles d’incidence E F C, G H C, /JC, K LC et tous ces rayons viennent concourir en un point O, milieu de l’axe principal C D.

En effet, considérons le triangle CFO: d’après les lois géométriques l’angle F C O est égal à l’angle CFE, comme angles alternes-internes relativement aux parallèles EF, CD, coupés par la droite C F ; or,

RÉFLEXION

nous venons de voir que l’angle de réflexion CFO est égal à l’angle d’incidence E F C. Les angles F C O et CFO sont donc égaux entre eux comme l’étant tous deux à E F C et par suite les droites C O et O F sont égales. Les rayons lumineux pouvant se rapprocher jusqu’à presque se confondre avec l’axe C D, il s’ensuit que le point O est à une très minime fraction près le milieu de la droite C D. C’est le foyer principal.

Imaginons maintenant que les rayons tombant sur le miroir, au lieu

d’être parallèles, proviennent d’un point lumineux E (fig. 5) situé à une certaine distance du centre C : les angles d’incidence, et par suite de réflexion, seront plus petits que dans le cas précédent. Le point F, où les rayons se réuniront, se trouvera donc situé en avant du point 0, et entre ce point et le centre Z. Il s’appelle foyer conjugué du loint E.

Il est facile de voir que plus Fig. D. on éloigne le point E du centre

C, plus le foyer conjugué se rapprochera du foyer principal O, jusqu’à parvenir à se confondre avec lui. Si on rapproche, au contraire, le point E, le foyer conjugué se rapprochera également du centre. Si E se confond avec C, les rayons tombant perpendiculairement se réfléchissent sur eux-mêmes.

Si on place le point lumineux entre le point C et le foyer principal, le foyer conjugué se transporte au delà de C, ainsi le foyer conjugué d’un point F serait E.

Au foyer principal il se forme un foyer conjugué situé dans l’infini, les rayons réfléchis étant parallèles ; entre ce point et le centre de figure D, le foyer serait virtuel et placé derrière le miroir.

D’après ce qui précède, on voit que la détermination expérimentale du foyer principal d’un miroir concave sphérique est très simple; on le dispose de manière à recevoir, parallèlement à son axe principal, un faisceau de rayons solaires, et, présentant devant lui un carton blanc, on cherche la distance à laquelle l’image du soleil, qu’on obtiendra ainsi, se montrera le plus nettement.

Ce point sera \q foyer principal, et sa distance au centre du miroir doublée donnera le rayon de courbure.

Les mots rayons parallèles ayant été employés plusieurs fois, on se demandera peut-être par quel moyen on peut obtenir de semblables rayons. Sachons donc que l’on considère comnte doués du pa-