ET DE RÉFLEXION DES RATONS LUMINEUX

Bien avant que l'industrie humaine, suscitée par les besoins de l'hygiène, du luxe et de la coquetterie, eût songé à polir les métaux, le verre, et à faire de leurs surfaces brillantes des miroirs et des glaces, la nature nous offrait des exemples du phénomène auquel les physiciens ont donné le nom de réfLeocion spéculaire de la lumière. C'est ainsi que la surface d'une eau limpide et tranquille, d'un étang ou d'un lac (pi. I), renvoie aux yeux l'image fidèle du paysage qui l'entoure, la voûte azurée du ciel, les nuages, le soleil ou les étoiles, les arbres, les rochers, les êtres animés qui se promènent sur les bords ou naviguent à la surface de la nappe liquide : n'est-ce pas là, sur une grande échelle, le modèle que les arts industriels n'ont fait que copier, et qui aurait pu suffire pour étudier, je ne dirai pas commodément, mais avec fidélité, la route que suit la lumière, lorsque, partent des sources lumineuses ou des objets éclairés, elle vient rebondir à la surface des corps? Mais le besoin de comprendre ne vient jamais qu'après celui d'admirer ou de jouir, et la découverte des lois qui régissent la réflexion de la lumière fut sans doute bien postérieure à l'imitation des phénomènes que nous venons de décrire.

Voyons donc quelles sont ces lois, et ne nous occupons d'abord que de la route suivie par un rayon lumineux qui se réfléchit en un point d'une surface plane et polie. Le milieu où le rayon est renvoyé étant toujours supposé homogène, on conçoit qu'après sa réflexion il se propagera en ligne droite comme

auparavanl. Il s'agit de déterminer la direction précise du

rayon réfléchi.

Une première détermination, susceptible de peu de précision il est vrai, pourrait s'obtenir à l'aide de la chambre obscure.

Nous avons vu en effet qu'un pinceau de lumière solaire qui pénètre par le trou du volet marque sa direction dans l'air de la chambre, en éclairant les fines poussières qui s'y trouvent presque toujours en suspension. Supposons qu'alors on place un plan de mêla! poli, ou un morceau de verre sur le trajet da ihisceau incident. On pourra mesurer l'angle que fait le faisceau avec le plan du mii'oir. Mai.s la lumière en se réfléchissant marquera, dans l'air et de la même manière que le pinceau incident, son passage et sa direction. On mesurera de mêoïC! l'angle d'inclinaison des rayons réfléchis avec le miroir.

On trouveia ainsi aisément, mais grossièrement, les i lois de la réflexion spécnlaire que nous allons énoncer en i crivant qn moyen plus pi'écis de vérification expérimentale.

Prenons pour suriace réfléchissante un bain de mercure, I pour objet lumineux une étoile dont les rayons, quand ils an veut d'une dislaucc pour ainsi dire infinie à la surface de Icl Terre, peuvent Ions être considérés comme rigoureusemwiM parallèles.

Considérons l'un de ces rayons SI (fig. 58), qui tombe au point I de la surface du bain de mercure. IN él;nil la verticale ' an même point, ou la normale à la surface réfléchissantej 1 l'angle SIN est ce (pi'ou nomme Vangle (Vindih-nce. Le rayofr.j SI se réfléchit suivant la direction IR, de sorte qu'en plaçant , l'œil dans cette direction, on verra l'image de l'étoile dans le bain de mercure. L'angle du rayon réfléchi avec la normale Df est ce qu'on nomme Vangle de réflexion. Or il est aise de vérifier les deux lois suivantes :

r Le rayon incident, le rayon réfJéchi sont dans le même plan arec la normale au point dHnciAence; le plan des deux rayons est donc toujours perpendiculaire à la surface réfléchissante ;

LOIS DE LA RÉFLEXION SPECULAlllE. 89

2° L'angle d'incideuci' et l'angle de ri'lJi'^rinîi sont étjaujetUre etu.

La vérilicalion de ces deux lois peul se faire au moyeu de l'inslrumeiit iudiqué daus la figure. Cet iiislruiiieirt, formé d'ua cei'cic métalii(|iie divisé iKirlé sur un pied, et de deux luneUes fixées au centre du liniVie et [Hjuvanl tourner dans son plan.

hg. 5«.

;))érîineatale des lois de lu rêUexioD île la lumière.

est établi daus une position telle, que lu litubc soit parfaitement Vertical. A l'aide de l'une des lunettes, et en faisant tourner convenablement le limbe sur son axe vertical, on vise le bain de mercuie de manière à vuir l'image de l'étoile réfléchie : à ce moment, le rayon réfléchi coïncide avec l'axe de la lunette, et l'angle N'I'R' est égal à l'angle NIR, c'esl-à-dirc à l'angle de réflexion. Si maintenant, à l'aidL" de l'autre lunette, on vise directement l'éloile, on cnnslale qu'il n'y a point à clianger l'in-

strument de position ou, pour employer une expression plus précise, que le plan du limbe, dans sa position actuelle, contient le rayon visuel émané de l'étoile. En d'autres termes, le rayon incident S'T est dans le même plan vertical que le rayon réfléchi. Cela démontre déjà la première loi, puisque SI est parallèle à ST. De plus, l'angle STN' est rigoureusement égal à l'angle d'incidence, puisque les côtés de ces angles sont parallèles; et comme en lisant sur le limbe, en degrés, la position des deux lunettes, on trouve que les arcs compris entre la normale l'N' et leurs directions sont égaux entre eux, il en résulte qu'il y a égalité entre les angles de réflexion et d*incidence : ce qui démontre la seconde loi.

Quelle que soit la position de l'étoile visée ou sa hauteur au-dessus de l'horizon, les résultats de l'observation sont les mômes, le phénomène de réflexion est régi par les mêmes lois. Si donc l'angle d'incidence est nul, en d'autres termes, si le rayon lumineux tombe perpendiculairement à la surface réfléchissante, l'angle de réflexion est nul aussi : la route suivie au retour par le rayon coïncide avec celle du rayon incident. La lumière revient sur elle-même dans la direction précise suivant laquelle elle s'était propagée d'abord.

g 5. IMAGES PRODUITES PAR LA RÉFLEXION DE LA LUMIÈRE SUR LES BUAOIRS