ABERRATION DE SPHÉRICITÉ

page 3 pour les miroirs sphériques et cette déviation inégale des diverses parties de la lentille reçoit le nom d' Aberration de sphéî'icité ,

L’aberration de sphéricité est un défaut grave, que par des combinaisons diverses, l’opticien tâche de faire disparaître autant que possible.

Nous allons, outre la figure théorique (fig. 24) que nous donnons ci-devant, en donner encore une pour mieux faire comprendre l’effet dont il s’agit et nous exagérerons le défaut pour mieux le faire comprendre.

Soit une lentille A B et un point lumineuxC; menonsde ce point

Fig. 25. des rayons

CA et CB qui viennent presque effleurer les bords et d’autres CD et CE qui sont très rapprochés de l’axe principal (fig. 25).

Faisant traverser la lentille par les rayons, nous trouvons que CD et CE forment leur foyer en F, tandis que AC et CB le forment en F’, situé en avant de F.

Si du point C on mène encore d’autres rayons entre les rayons extrêmes figurés, on trouvera qu’il ont leurs foyers entre F’ et F. La distance F’ F sera l’aberration longitudinale et GH l’aberration latérale de sphéricité de la lentille AB. La conséquence de ceci est qu’au lieu d’avoir en F un point lumineux unique, foyer de C, nous aurons un centre lumineux qui sera F, entouré d’une auréole décroissante ayant pour plus grand diamètre GH, et G F’ H pour angle d’ouverture. Tout objet mis à la place de point C présenterait également à l’œil une image centrale entourée d’un second contour vague provenant de l’aberration de sphéricité.

On conçoit que ceci doive être gênant pour l’observateur, aussi s’est-on appliqué à faire disparaître ce défaut, d’abord en muifissant les lentilles de diaphragmes, c’est-à-dire de rondelles en carton ou en cuivre noirci, qui en couvrent les bords et ne laissent pénétrer les rayons que dans le milieu. Les diaphragmes ajoutent beaucoup à la netteté des images produites et y ajoutent d’autant plus que leur ouverture est plus petite, mais alors il se présente un autre inconvénient, c’est que, plus cette ouverture est petite, moins il passe de rayons lumineux, donc il faut, que l’objet soit fortement éclairé pour obtenir une image suffisamment intense.

Dans les instruments d’optique où les diaphragmes sont employés, on en a ordinairement de plusieurs ouvertures suivant le degré d’éclairage dont on dispose et aussi suivant les objets.

ABERRATION DE RÉFRANGIBILITÉ. — ACHROMATISME. • i5

On a encore considérablement amoindri et quelquefois d'étruit même l’aberration de sphéricité en faisant usage de séries de lentilles au lieu de lentilles uniques. C’est alors à l’opticien à les combiner de manière que leurs aberrations de sphéricité réagissent l’une contre l’autre et se détruisent en tout ou en partie.

Aberration de réfrangibilité. — Achromatisme.

La lumière qui nous éclaire, qu’elle provienne du soleil ou d’une lampe est blanche.

Quand nous voyons les objets sans l’intermédiaire de lentilles, cette lumière nous paraît simple et homogène. Il n’en est plus de même quand on interpose entre ces objets et l’œil un prisme ou une lentille.

La lumière alors n’est pas seulement réfractée, mais encore décomposée en ses éléments qui sont le violet, l’indigo, le bleu, le vert, le jaune, l’orangé et le rouge. Toutes ces couleurs, formant le spectre solaire, sont inégalement réfrangibles ; nous les avons énoncées dans leur ordre de réfrangibilité. Leurs indices, dans un verre peu réfringent et peu dispersant, diffèrent depuis 1,5466, indice des rayons violets jusqu’à i,5258. indice des rayons rouges, tandis que, dans des verres fortement réfringents et dispersants, ou encore plus, dans certains liquides, cette différence d’indice peut s’élever au triple et même au quadruple.

De ce que la lumière blanche se décompose dans les lentilles (phénomène appelé dispersion) en même temps qu’elle se réfracte, il s’ensuit que les rayons ne vont pas tous concourir en un point unique des axes secondaires, auxquels ils sont parallèles, pour y former un foyer.

Soit, par exemple, la lentille biconvexe AB (fîg. 26) frappée par deux rayons parallèles CD et EF. Ces rayons se décomposent dans la lentille en même temps qu’ils se réfrac- Fig- 26. tent, et à leur

sortie chacune des couleurs, dont la lumière blanche est composée, formera son foyer spécial. Ces foyers seront compris entre G, foyer

l6 ABERRATION DE RÉFRANGIBILITÉ. — ACHROMATISME.

des rayons rouges, les moins réfringents et H, foyer des rayons violets, les plus réfringents. La distance H G est V aberration chromatique.

Si maintenant, à travers une pareille lentille, on regarde des objets, on remarquera que leurs contours ne sont pas nettement prononcés et qu’ils sont colorés de toutes les couleurs du spectre, ce qui est, on le conçoit, un grand inconvénient, sensible surtout dans les lentilles convexes.

On a cru longtemps qu’il serait impossible de remédier à ce défaut, mais en lySy un opticien anglais, Dollond, montra que l’aberration de réfrangibilité était pour ainsi dire nulle par l’emploi d’un système de deux lentilles de composition différente juxtaposées.

Pour comprendre l’effet ainsi obtenu, il faut savoir que le verre ordinairement employé pour les lentilles est du crown-glass (silicate de potasse et de chaux).

Il existe une autre composition de verre, appelée flint-glass, qui est du silicate de potasse et de plomb, très-riche en oxyde de plomb.

Le flint a un indice de réfraction d’à peu près i.63 et un pouvoir dispersif o,o5g plus grand que le crown où ces chiffres ne sont que 1.52 et o.o36.

Pendant bien longtemps l’on n’a possédé qu’une espèce de crown et qu’une espèce de flint et l’achromatisation des objectifs était donc fort incomplète. Il n’y avait que le rayon rouge et le rayon bleu qui fussent ramenés ensemble.

Des recherches, faites surtout en France et en Angleterre, permirent d’augmenter le nombre primitif des verres et par suite de perfectionner la construction des objectifs.

Mais le nombre de ces verres était encore bien restreint et absolument insuffisant pour répondre à tous les besoins de l’optique.

C’est alors que Monsieur le prof. Abbe, d'Iéna, s’entendit avec un habile chimiste spécialiste, M. le D"' Schott, et des recherches, comprenant tous les corps simples capables de donner des combinaisons vitreuses, furent faites systématiquement.

Ces recherches, qui absorbèrent des sommes considérables, eurent les plus heureux résultats et dès 1886 la firme Schott et C*® (D^s Schott, Abbe et Zeiss) purent mettre en vente près de 70 verres différents dont plusieurs sont des combinaisons vitreuses n’ayant du verre que l’aspect, car ils ne renferment pas de silice. Le Silicium est remplacé par du Bore dans toute une série de Flints, par le Phosphore dans une série de Crowns.

Les nouveaux verres, vulgairement nommés « verres de Schott » ou « verres d'Iéna^ » sont employés aujourd’hui par les opticiens du monde entier.

MICROSCOPE SIMPLE

Le Prof. Abbe a, en outre, introduit dans la construction des objectifs diverses substances naturelles que l’art n’a pu encore imiter. Tel est, par exemple, le fluorure de calcium naturel ou « Fluorite » des minéralogistes. L’indice de réfraction de cette substance n’est que i.qSq, soit donc notablement inférieur à tous les verres que l’on est parvenu à fabriquer et la dispersion n’en est même qu’à moitié aussi grande.

Si donc, on fait une lentille convexe de crown, on comprend qu’on puisse calculer pour une lentille de flint concave une distance focale telle qu’appliquée sur la lentille convexe, elle recompose la lumière blanche dispersée dans cette dernière, tout en n’altérant pas ses propriétés convergentes. Une lentille ainsi corrigée est dite achromatique-,-, .

En physique, on démontre l’achromatisme au moyen de deux prismes, l’un en flint, l’autre en crown. Ces prismes, pour avoir le même pouvoir dispersif, devront avoir des angles inégaux, puisque à angles égaux le flint est plus réfringent et plus dispersif ; en faisant arriver un rayon de lumière blanche sur le prisme de flint et le recevant dispersé sur le prisme en crown, il s’y réfractera en reconstituant la lumière blanche.

L’achromatisme est une des parties les plus délicates de l’optique, c’est une condition essentielle pour les lentilles d’un bon microscope. Quoiqu’on puisse juxtaposer librement les lentilles qui doivent mutuellement s’achromatiser, les opticiens préfèrent les coller ensemble avec du baume de Canada, qui empêche la poussière d’y pénétrer et les réunit dans un seul système achromatique.

Microscope simple.

Le microscope simple, le plus employé, est la loupe ou lentille biconvexe ou piano-convexe, pour la théorie très simple de laquelle nous renvoyons à ce que nous avons dit de la construction des images dans ces lentilles.

Mais les défauts, aberration de sphéricité et de réfrangibilité, très prononcés dans ce microscope, ont bientôt été reconnus par les hommes de science qui l’employaient ; ces derniers le délaissèrent pour les forts grossissements et cherchèrent un instrument plus parfait et qui répondît mieux à leurs besoins. C’est alors que Wollaston inventa le doublet.

Cet instrument est, comme son nom l’indique, com- pig. 27.

posé de deux lentilles qui agissent comme une seule. *

Ces deux verres sont piano-convexes, enchâssés dans une seule monture et séparés par un diaphragme.