THÉORIE DE L'ÉMISSION

f, c*est une force répulsive qui s'exerce à partir de la surface

^l '/jicidence, et qui tend à renvoyer loin de cette surface un cer-

taMMX nombre des particules dont se compose chaque rayon lurai-

gj^ ^j,y^ incident. Arrivées à une faible distance de la surface, ces

p3 ^- ticules subissent l'action de cette force, et leur route, d'abord

Pec^ ti ligne, s'infléchit, décrit une courbe dont la convexité est

tQua^i-^née vers la surface réfléchissante, pour reprendre, à partir

Ju j^>c3int où elle s'en approche le plus, une marche précisément

syi:r:M C3 trique de la première moitié de la trajectoire (fig. 170)*.

Sa i-^Tî présentant, en grandeur et en direction, la vitesse de la

mo 1 €3 <3ule lumineuse

Fi^^ 170. — Théorie de la réflexion dans le système

de l'émission.

au xx:i.oment oii commein o5 c la sphère d'aciWil.fS de la force répuis i^^e, on peut décorï:i|->cDser cette vitesse <in cl^ux autres : l'une Sm, j>îirallèle à la surface , râ'est point altérée ; l'autre Sp, normale au ])lan de réflexion, <^st directement opposée à la force répulsive, et par conséquent «lie sera détruite progressivement par elle. La molécule S va <loivo décrire une courbe SM en s'approchant de la surface jus- M^ a.\i point M où la résultante de la composante normale et de 'Virce répulsive sera nulle. A partir de ce point, la compote parallèle et la force répulsive réunies vont peu à peu ^^^Ire à la molécule lumineuse sa vitesse initiale : celte molé- **^ décrira en s'éloignant du plan réfléchissant une courbe ^trique de SM, MS', de sorte ({uc la direction nouvelle fera j, ^^ la normale un angle de réflexion précisément égal à ^^le d'incidence.

^ Viant à la réfraction, elle est due, dans le système de l'émis-

Qi^ ** I-»a composante normale Sp de la molécule S est progressivement diminuée par rinr^^j.^^ •^^ croissante de la force répulsive, tandis que la composante parallèle Sm reste inva- *^ - En M la première est annulée ; mais à partir de ce point la force répulsive restitue ^s contraire à la molécule sa vitesse normale. La loi de Tégalité des angles d'iuciet de réflexion s'explique par cette symétrie d*acliou de la force répulsive.

iNDE PHYSIQUE. —

1 unf ze répulsive, mais à une force alli-ac- 011 ! iùl pas compris, en effel, commcnl le , ou la molécule lumineuse, non scuicmcnl nouveau milieu, mais y suivait une direction ilii-ection incidente, et plus lapproeliéo do la cette hypothèse en effet la composante normale e la molécule lumineuse est progressivement e la foree attractive qui va en croissant rapideure qu'on s'approche de la surfiice réfringcnlc. Elle décrit une courbe, jusqu'à ce que, dans l'intérieur du milieu, elle atteigne une distance où In force altratlive afîil également de chaque côlé.

Alors la moléculecontiuue son chemin en ligne droite dans sa nouvelle direclion. Il esl aisé de comprendre que l'effet de la force attractive prodiiil dans la vitesse de la molécule une augmentation, puisque, la composante parallèle n'étant pas changée, la composante normale s'est accrue de toute l'intensité de l'attraction. Ainsi l^^ vitesse de la lumière, dans le système de l'émission, doit être plus grande dans un milieu réliingent quelconque que dan» le'vide, et d'autant plus grande que l'indice de i-éfraction du milieu est plus grand lui-même.

Maintenant, comment concilier l'explication des phénomènes de la réflexion avec celle des phénomènes de la rétraction? Comme l'a dit Biot, un des plus éminents et des plus persistants défenseurs de la théorie newtonienne, ces deux explications paraissent contradictoires. La seconde exige « que la réfraction des rayons lumineux soit produite par l'aflinité des molécules des corps pour la liunière », tandis que « tes mêmÈs molécules

^ TbéoriH di! la r^rrucdon dans lo sysk^mE

wfc

l^lent être repoussées par le corps réflecteur, au lieu d'en ê£f»^^ attirées. »

JC^^ là la nécessité de faire une nouvelle hypothèse, suggérée d'à i 1 1 ^urs à Newton par le besoin d'expliquer d'autres phéncniè:K'ï.^s» ceux des anneaux colorés dans les lames minces, phénoi^r:! ^ nés que nous décrirons bientôt. Celte hypothèse est celle des ^2^4xès de facile transmission et des accès de facile réflexion. Ellc3 <3onsiste en ce que toute molécule lumineuse se trouve, pendai:i.t tout le cours de sa propagation, dans des dispositions altoi^x^atives et périodiques. A chaque retour de l'une de ces dis£>o>sitions, la molécule peut être aisément transmise; et dans chaojx:ie intervalle, elle se trouve au contraire dans la dispositioi^ d'être aisément réfléchie * .

Erx quoi consistent ces dispositions singulières, qui font que

lai\t.ôt c'est la force répulsive, tantôt la force attractive qui agit

svii* los molécules lumineuses au moment oii ellos entrent dans

*^^ si^^lière d'activité de cos forces opposées, c'est sur quoi les

par-lis^ins du svstème de l'émission et Newton lui-même ne se

^^^"^ t pas expliqués d'une manière positive. Au reste, ce n'est pas

*^ ïiou d'exposer dans son intégrité une théorie qui a eu jus-

^'-i au. milieu du siècle actuel des partisans ilhistres et qui long-

^•^^^ps à suffi à rendre compte de presque tous les phénomènes

"^ 1*1 lumière. Aujourd'hui, la théorie des oiululations a pré-

^^'^^ définitivement : les magnifiques travaux de notre grand

^"^^nel l'ont édifiée sur la solide base du calcul, appuyé lui-

^^■^ïie par les vérifications expérimentales.

^tt fait ordinairement remonter jusqu'à Descartes l'origine ^u Système des ondulations. Verdet, dans ses Leçons d'optique

j- * ^oîci la définition donnée par Newton dans son Traité (Vopliqne : « Les retours de la y.^^*^^Hîon d'un rayon quelconque à être réfléchi, c'est ce que j'appellerai ses accès de facile If^"^^^"' comme j'appcllenii les retours de sa disposition à être transmis, ses accè$ de facile

'^^isiion; et l'espace qui se trouve entre chaque retour et le retour suivant, je le nom- ^ i* intervalle de »e$ accès. » (Traduction Coste,)

physique j combat cette assertion, qui a été surtout accréditée pat Euler et qui est assurément erronée. Nous avons vu déjà, exv effet, que Descartes considérait la transmission de la iumiè comme instantanée. Le seul point commun entre la théorie d ondes et celle de Descartes est l'hypothèse d'un milieu q transmet la lumière; mais pour lui ce milieu est le ple^, absolu. Il regarde bien la lumière comme due à un certa i ^ mouvement vibratoire des particules des corps, mais ce mouv=" ment n'est pas transmis par des ondes successives; c'est po Descartes l'origine d'une impulsion qui se communique à tôt distance sans aucun intervalle de temps.

Bien que l'on retrouve quelque trace de la théorie des ouA^ lations dans les écrits de Léonard de Vinci, de Galilée, dans ouvrage d'Ango, en réalité c'est à Iluygens que revient l'honn de l'avoir véritablement fondée. Euler, Thomas Young et eii Fresnel ont complété les vues d'Huygens et établi sur des ba inébranlables la véritable théorie de la lumière. Essayons d donner une idée.

Le premier principe sur lequel elle repose est l'existen dans tout l'espace, dans ce qu'on nomme le vide interplanéta ou intersidéral comme entre les molécules de tous les cor d'un fluide éminemment élasticpie qui a reçu le nom d'éth Dans le vide de toute matière pondérable, l'éther est répan d'une manière absolument uniforme, de sorte que sa densit est constante, et que son élasticité est la môme dans tous sens. Au contraire, dans les milieux pondérables, c'est-à-d dans l(^s corps solides, liquides, ou gazeux, il est possible q la densité de l'éther soit différente de celle qu'il possède dans vide ; mais elle y est pareillement constante ainsi que son él ticilé, si ces corps sont homogènes et non cristallisés. Dans (îristaux dont la forme primitive n'est pas un polyèdre réguli l'élasticité varie suivant la direction.

Les sources lumineuses sont des corps dont les molécules trouvent (dans des conditions spéciales, telles qu'un cert degré de température, des combinaisons chimiques, etc.) a

lûées de mouvements vibratoires périodiques d'une excessive rapidité. Ces vibrations se communiquent à l'éther et s'y propagent sous la forme d'ondes qui sont sphériques dans le vide DU dans les milieux homogènes non cristallisés, mais qui peul'^nt affecter d'autres formes, être ellipsoïdales par exemple, cJ^ns les milieux où l'élasticité de l'éther varie avec la directj4Dn, comme dans certains cristaux.

/^endant qu'une molécule d'éther effectue une oscillation

(»£3^xxïplète correspondant à la vibration d'origine, son mouvement

os^i^M llatoire se communique de proche en proche à une file de

i^^zpi Seules semblables situées dans la direction d'un rayon de la

sj^ J:]^ ^3re. Le temps nécessaire au mouvement d'aller et de retour

^ç. 1 ^M molécule éthérée est la durce de la vibration, et la dis-

la¥"K-^^ à laquelle il s'est propagé pendant ce temps, c'est-à-dire

\a distance entre deux molécules animées de la même vitesse

ie -^^^ibration et dans la même phase oscillatoire, est ce qu'on

norr:» xne la longueur d'ondulation ou la longueur d'onde. Enfin

la s^€rface de Vande est l'ensemble des points où l'ébranlement

IvLxii i lieux arrive au même instant; elle est sphérique quand,

dans le milieu où la lumière se propage, l'éther a la même

élasticité dans tous les sens; à une grande distance de la

soui-oe, il est clair que la surface de l'onde peut être considérée

comme plane.

Les ondes lumineuses et les ondes sonores présentent, à cer-

^ins points de vue, des analogies que les définitions qui pré-

^^^ni font aisément découvrir : les unes et les aulres sont

^^s aux vibrations des molécules des sources de rébraulement ;

^ ^^îbrations étant isochrones, il en est de même des ondes,

1 îitxcl elles viennent d'un son ou d'une lumière simjile. L'onde

^ not*(5 se propage uniformément, comme les ondes lumineuses.

>»ibrations sonores plus ou moins ra})ides produisent des

. ^ dont la hauteur musicale va en croissant avec le nombre

^ndes que l'oreille reçoit dans un même intervalle d'une

^tide. De même, il v a des ondes lumineuses dont la période

Los Son

diffère en durée : les plus longues ou les plus lentes corr^^ .t==^ pondent à la partie la moins réfrangible du spectre ou a^ rayons rouges ; puis, lorsqu'elles deviennent de plus en pi rapides ou de plus en plus courtes, la couleur de la lumife produite change, passe du rouge au jaune, au vert, au blfe au violet, en passant par toutes les nuances du ruban cola que donne l'analyse de la lumière blanche par le prisme, couleurs successives sont donc comme les tons de la lumiè- :mj^e.

Mais si les analogies sont nombreuses entre le son et la lumière, entre h>s ondes sonores et les ondes lumineuses, Mes différences ne sont pas moins grandes, et certaines d'entre e\ les sont d'une importance capitale pour la théorie.

En premier lieu, le milieu où le son se propage doit touj» mjrs être un milieu pondérable, gazeux, solide ou liquide. Lesom. ^Jes de la lumière, au contraire, naissent et se propagent dan ^» 1^ vide de toute matière pondérable, et lorsqu'elles pénètrent J £^ns les corps, c'est toujours le même milieu élastique plus ou mc:^ ^^^^ condensé, Téther, cpii les constitue par les oscillations pém'^'^ diques de ses molécules.

La vitesse de propagation, uniforme et constante, aveclaqu se transmet un ébranlement dans un milieu élastique, dép€? i'omnie la théorie le prouve, du rapport qui existe entre l'é J

licite du milieu et sa densité (on a v = i/^j. Dans l'air, '^^

ondes sonores se proj)ageiil avec une vitesse d'envi -^^ ^^

o40 mètres par seconde. Dans l'éther du vide, nous avons- ^"

(pie les ondes luujineuses parcourent, dans le même lem ^^0f^' 7À)0 millions de mètres, distance près de HOOOOO fois ai:» ^^'

L ""^ ces d(»ux éléments sont à la fois, le j)reniier considérable efc ^ second très faible.

Connaissant la vitesse du son et le nombre des vibralio (l'un son donné en luie seconde, on en déduit aisément la h'^ "' gueur de l'onde sonore correspondante : c'est à peu près CV* '

grande que la première. D'où il résulte que l'élasticité l'éther est très giande ou sa densité très petite, ou même c^

le la du diapason par exemple. Nous verrons qu'on a pro- ^ autrement pour les ondes lumineuses. Gomme elles sont aliment trop rapides pour qu'on puisse en compter le nombre u*il n'y a pas de procédé qui permette de les enregistrer, on a Tminé leur longueur. Fresnel a fait des expériences qui lui permis -de calculer la longueur d'ondulation de la lumière ge homogène que laisse passer un verre coloré. Il Ta trou- , en prenant pour unité le millimètre, égale à 0""",000638, intilé prodigieusement plus petite que la longueur d'une le sonore. Il en résulte que la rapidité avec lacjuellc se sucent les ondes lumineuses est excessive. En elîet, en une '«nde la lumière parcourt 500 millions de mètres; la lumière ge dont nous venons de parler était donc produite par des rations qui se succédaient autant de fois dans une seconde le nombre 0""'", 000658 est conteini lui-môme dans 500 milis. C'est ici 470 trillions.

^s longueurs d'onde varient, avons-nous dit, avec la cou- 1*=^ ^^^«^ r ou avec la réfrangibililé de la lumière. 11 en est donc de ™^^^^*ne des nombres de vibrations corresi)ondantes, effectuées l^^^ï^ les molécules des sources lumineuses ou })ar celles de * ^Hier. En voici le tableau pour les couleurs principales du ctre de la lumière solaire :

Loiif^uciirs (Voiule Noinbi-e on iiiillioiiic'incs de vibratioiiH Couleurs pi'Iiicipnl('*i. i\c. iiiilliinèln'. cii trillioïK.

Violet exliviin' 40G 7r»9

Violet 4:>5 709

Violet indigo ir>0 (iS."»

Indigo iiU GOS

Indigo bien 45î) G5i

Bien Mb (iôi

Bleu vert i9t> r>IO

Vert M2 :)8G

Vert jaune h7)2 5()4

Jaune '>5I i>4i

Jaune orangé r)7 i 5iir»

Orangé oSô .M4

Orangé naître 590 ^05

Bouge ()!2(l 48i

Bouge cxtn*nie 0i5 iOr»

Il 30

La valeur moyenne de la longueur d'une onde lumineuse dépasse guère la moitié d'un millième de millimètre, de sor* que, dans l'inlervalle d'un mètre, il n'existe pas moins 2 millions d'ondulations. Quant à se figurer le nombre proA gieux des ondes qui se succèdent en une seule seconde, nomb qui est de 000 millions de milliards, cela semble impossible l'imagination. Mais il ne faut pas oublier que toutes les gra deurs qui nous sont familières, distances, vitesses, temps, so toutes relatives : dans le domaine du réel, il est tout au facile de concevoir ce qui nous paraît infiniment grand. Da la théorie des ondulations, comme dans celle de l'émissio les nombres (|ui servent à mesurer les éléments constitutifs la lumièie sont éjralenient considérables. Ce qui a permis décider entre ces deux théories, c'est que toutes les difficul résultant de l'adoption de Tune ou de l'autre ont été succès vement levées pour la seconde, tandis que les partisans l'émission étaient forcés, pour expliquer les faits nouveaw^ d'accunniler les hypothèses. Ces hypothèses, souvent fort in nieiises, ont été insuffisantes dans certains cas, et même sont heurté(»s à des contradictions formelles de l'expérien An eonlraiiH^ la théorie des ondulations s'est trouvée as fécondr pour lonrnir à l'avance l'indication de vérités no^ V(»lh»s, coiiséipiences nécessaires des principes que l'obserw" tion est \c\\uv conlirnier après coup. Nous donnerons lîxemples de ces dillërents genres de preuve.