LES RÉSEAUX. — FRA£^GES POLTCHROMATIQUES

Frauenhofer, dont nous avons cité déjà les belles expériences sur les raies du spectre, porta dans rétudc des phénomènes de diffraction ce génie de la précision qui le distinguait à un si haut degré. Après avoir observé les images produites par un nombre très limité de petites ouvertures, il eut l'idée de voir ce qui se passe quand la lumière traverse un réseau formé d'une multitude de fils très fins, parallèles ou croisés. 11 employa d*abord un réseau en fil d'archal, composé d'un grand nombre

1 . Du moins le croyait-on alors. A la vérité, Texpériencc proposée par Poisson en vue de la réfutation de la théorie que présentait Fresnel. avait été faite vei's 1715 par Tastronome français Delisleet était complètement oubliée un siècle plus tard. (Y. Verdet, Leçons (Voptùjue ph^ique.)

S. « Dès que le diamètre de Técran est un peu grand, dit Fresnel, par exemple d'un centimètre (celui d'Arago avait 2 millimètres), les moindres défauts de ses bords ou de la plaque de verre sur laquelle il est fixé altèrent la régularité des anneaux obscurs et brillants qui entourent la tache blanche du centre de Tombre. 11 faut que le petit disque soit tourné avec le plus grand soin en forme de cône tronqué, de manière que les bords soient taillés en biseau. La plaque de verre doit être parfaitement exempte de stries, et avoir ses laces bien pbnes. » On voit, par Tindication de ces précautions, avec quel soin les expériences d'optique doivent généralement être conduites pour réussir.

de fils très fins tendus sur un cadre rectangulaire, au moyen de deux vis parfaitement semblables. Puis, pour obtenir une plus grande régularité et une plus grande finesse dans les intervalles qui laissent passer la lumière, il traça sur des plaques de verre couvertes d*une feuille d'or des lignes parallèles él cquidislantes ; puis il grava les mômes traits au diamabt sur le verre môme, formant ainsi plus de 1000 divisions par millimètre. Chaque strie est un écran opaque, et les intervalles des stries laissent passer la lumière. Du reste, un nombre be«H cou]) moindre de divisions rend le réseau plus régulier, 'et S8 traits suffisent au besoin pour observer les phénomènes.

Outre les réseaux à lignes parallèles, Frauenhofier étudia les réseaux à mailles carrées, formés par deux séries de lignes se croisant à angle droit, et ceux a mailles circulaires ou de toute autre forme. Il obtint do la sorte un grand nombre de figure» où les franges et les sj)ectres se distribuaient avec une symétrie merveilleuse; mais il fit plus, il étudia les lois de cette distribution, lois (pie iM. Babinet a prouvé ôtre autant de conséquences nécessaires du princi})e des interférences.

Ôii voit dans la planche V le ])hénomène résultant du.pas^ sage de la lumière à travers un réseau à lignes parallèles : au mili(»u est une lijiue bi'illante, ])uis deux larges intervalles obscurs suivis dr chiujue ciMé de deux sj>ectres dont le violet est tourné vers le cenire, et si purs, (jue les raies sombres y sont aisées à distinguer. Au delà, viennent deux nouvelles bau(l(*s obscures, et ouliu deux séries de sj)eclres superposés de plus c\\ plus étalés el plus pâles. Un réseau à mailles carl'ées donne Tiuiagc» représeuté(^ dans la même planche V, audessous de la précédente : outre la ligue bi'illanle centrale et deux séries de spectres plus étalés (jue ceux du réseau à mailles parallèles, on voit dans les cpiatre angles droits une multitude de petits s])eetres rayounanl vers le centre. Newton avait cnti'evu l'identité des phénomènes de dilTraction par les petites ouvertures el par les réseaux, comme il ressort de ce passage d(* son Optique : « Ku regardant le soleil au travers d'une

flexion, des anneaux alternativement noirs et lumineux, ces derniers présentant la teinte de la lumière simple employée. Mais les diamètres des anneaux variaient de grandeur, selon la couleur de la lumière : ils se dilataient en passant du violet au rouge. On comprend alors comment il se fait que les anneaux obtenus avec la lumière blanche sont irisés. Les différentes couleurs, dont la lumière blanche est formée, produisent chacune Jeurs séries d'anneaux; mais comme les dimensions sont différentes, la superposition n'est pas exacte, les anneaux obscurs isparaissent, parce qu'ils sont recouverts par diverses nuances e lumière, au centre excepté, et là seulement où ces nuances mélangent dans une proportion convenable, apparaît l'unianneau de lumière blanche précédemment observé. En i^rposant de l'eau entre les verres, les anneaux apparaissent ore, mais plus petits, plus resserrés et de nuances plus les. Enfin, si, au lieu d'un milieu gazeux ou liquide, c'est ide qui forme la lame mince entre les deux verres, on voit si des anneaux colorés, n'offrant aucune différence sensible ceux que donne l'air.

ewton, avec sa sagacité et sa précision accoutumées, ne t point borné à la constatation de ces faits et d'autres dans le il desquels nous ne pouvons entrer : il chercha la loi de la P*^<^ onction des anneaux, et c'est ainsi qu'il parvint à rattacher

ême principe les phénomènes variés que nous avons décrits ébut de ce chapitre, les couleurs irisées des bulles de savon ^^ ^ies lames minces de tous les corps solides, liquides ou ^^^ux. 11 mesura avec soin les diamètres des anneaux succes- *^*^ obtenus avec la lumière simple, au moment où la tache ^^^^^•^e du centre indiquait qu'il y avait contact entre les verres. * ^^ déduisit, par les rapports géométriques qui lient les dia- ^^^^i^es aux épaisseurs de la lame mince, ces épaisseurs mêmes, ^ îl en conclut les lois suivantes :

l-é» carrés des diamètres des anneaux hnllants, vus par

^^fteoGion, sont entre eux dans le rapport des nombres impairs A .^ p; 7 Q

Les canrs des diamètres des anneaux obscurs sont œmme les nombres pairs, 2, 4, C, 8....

Quant aux anneaux vus par transmission, comme ils occupent des positions précisément inverses, chaque anneau obscur étant remplacé par un anneau brillant, chacun de ceux-ci par un anneau obscur, leurs diamètres suivent évidemment les mômes lois, ou les séries des nombres seraient interverties.

Voilà pour les dimensions relatives des anneaux brillants et des anneaux obscurs. Quant aux épaisseurs de la lame d'air comprise entre les verres, elles vont naturellement en croissant du centre de conlacl vers les extrémités; mais si Ton cherche les valeurs (jui correspondent aux anneaux des divers ordres, on trouve que ces valeurs sont entre elles comme les nombres impairs pour les anneaux lumineux, et comme les nombres pairs pour les anneaux noirs ou obscurs.

Ces lois, si sinq:>les, sont générales. Newton en inféra que le phénomène des anneaux colorés dépend de l'épaisseur variable de la lame mince interposée entre les deux verres, de la nature de la substance dont elle est com})Osée, nullement des verres entre lesquels elle se trouve conq)rise. 11 chercha à le rattacher à la théorie de rémission de la lumière, en imaginant que les rayons lumineux subissent, en se propageant, des changements périodi([ues qui tantôt les rendent aptes à être réfléchis, tantôt les rendent aj)tes à èln^ transmis, (resl la théorie coniuie dans la science sous le nom de théorie des accès, accès de facile léflexion, accès de facile transmission, dont nous avons parlé déjà dans le chapitre précédent.

Aujourd'hui que la théorie des ondulations a prévalu, les anneaux colorés s'expliquent de la iaçon la plus simple par le principe des interférences. Un rayon de lumière qui pénètre jusqu'à la première surface de la lame est en partie réfléchi, en partie transmis jusqu'à la seconde surface, où il se réiléchil de nouveau. Les deux rayons voisins ainsi réfléchis sur chaque surface interfèrent, c'est-à-dire, connue nous l'avons vu plus haut, se détruisent ou s'ajoutent, selon que le retard du second

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plume ou â*un ruban noir tenu tout près de l'œi], on verra plusieurs arcs-en-ciei , parce que les orabres que les fibres ou filets jettent sur la rétine sont bordées de pareilles franges colorées. » La figure 1 de la planche V représente t'efTet produit par la ditTi'aetion de la lumière solaire à travers le réseau que forment les barbes d'une plume d'oiseau. On peut également observer des franges de même nature en regardant la lumière d'une bougie, les yeux presque fermés : les cils en se jo^nant forment alors les mailles d'un réseau irrégulicr.

C'est encore par l'interférence des rayons lumineux que les physiciens expliquent les brillantes couleurs qu'on dislingue sur cerUtins corps dont la surfece est couverte d'une mullilude de stries très fines : les plumes de quelques oiseaux, la surface de la nacre de perle, sont formées d'une multitude de raies qui reflètent toutes les couleurs du prisme. Brewsler, ayant eu l'occasion de fixer de la nacre de perle à un gonio-

mètre avec un ciment de résine ««• "«■ ".ïr^tlV- ' et de cire, fut tout surpris de

voir la surface de la cire brillant des couleurs prismatiques de la nacre; il répéta l'expérience avec diverses substances, du réalgar, du métal fusible, du plomb, de l'étain, de la colle de poisson : toujours il vit apparaître les mêmes couleurs. Un Anglais, John Bitrton, eut l'idée d'apjiliqner cette propriété des surfaces striées : il tailla à facettes très fines des boutons d'acier et divers bijoux qui, à la lumière du soleil, du gaz ou des bougies, laissaient voir des dessins brillant de toutes les nuances du prisme. « Ces couleurs, dit Brewsler, sont à peine surpassées par les feux du diamant. »

Voici encore un fait d'observation qui paraît se rattacher aux

la tache noire fait son apparition, souvent mêlée de plusieurs taches plus petites et plus sombres. Presque aussitôt la sphère éclate et disparail.

Voici, selon Newton, l'ordre exact des anneaux colorés tels qu'on les voit se succéder depuis la première coloration de la bulle jusqu'à sa disparition : Rouge, bleu; ronge, bleu; rouge, bleu; rouge, vert; rouge, jaune, vert, pourpre; rouge, jaune, vert, bleu, violet; rouge, jaune, blanc, bleu, noir.

Or, si l'on compare cette série avec celle des couleurs des anneaux obtenus avec les deux verres de la première expérience, on reconnaît qu'elles sont exactement rangées en ordre inverse. Et cela devait être, si c'est la môme cause qui produit les mêmes effets. A l'origine, la bulle est trop épaisse pour qu'il y ait apparition de couleurs; elle est incolore. Puis son épaisseur diminue de i)lus en })lus, de sorte que c'est à la fin du ])hénomène que le noir correspondant à la plus faible épaisseur doit apparaître, exactement comme la tache noire des premiers anneaux se trouve au point où les deux verres sont en contact.

Dans tout ce que nous venons de dire, il s'agit des couleurs vues par rollexion. La bulle, une fois formée, doit être observée de telle sorte qu'elle réfléchisse vers l'œil la lumière d'un ciel blanchalrc, et, pour mieux distinguer les anneaux et les couleurs, ou met par derrière un foiul noir. Mais on peut aussi observer la bulle de savon en regardant au travers la lumière du ciel. Des anneaux colorés se forment encore; mais ils sont d'un éclat plus faible, et leurs couleurs successives sont complémentaires de celles que donne la lumière réfléchie. Il est facile de s'assurer de ce fait, que nous avons déjà remarqué dans les anneaux obtenus à la surface de deux verres. Si, pendant qu'on regarde la bulle [lar la lumière des imées réfléchie dans l'œil, la couleur de sa circonférence est rouge, au même instant un second observateur, regardant les nuées à travers la bulle, trouvera que sa circonférence est bleue. Au contraire, si le cçntour de la bulle est bleu par une lumière réfléchie, il semble rouge par une lumière transmise.

appareils les plus coûteux ni les plus compliqués, ni le plus de mise en scène. Qui de nous, dans son enfance, ne s>st amusé à gonfler et à lancer dans Tair, à l'aide d'un peu d'eau de savon, d'un tuyau de plume ou de paille, ces bulles légères, à la forme si belle et si pure, aux couleurs si délicates et si variées?

A l'origine, quand la sphère liquide n'a encore qu'un faible ^amètre, la pellicule qui en limite les contours est incolore et 'ransparente. Peu à peu, l'air qu'on insuffle à l'intérieur, pressant également de toutes parts la surface concave, agrandit le r/iamètre aux dépens de l'épaisseur : c'est alors qu'on voit «/>j)araître, faibles d'abord, puis plus vives, une série de coufeu l's naissant les unes à la suite des autres, et formant par iensMMr mélange une multitude de teintes irisées, jusqu'au mo- 'D^rit où la bulle, diminuant d'épaisseur, n'offre plus une résis- '^^■^c^^î suffisante à l'action du gaz qu'elle renferme. Des taches ^oi B-^^s se montrent alors au sommet, et bientôt la bulle crève. C'^^ Si t cette dernière période du phénomène que représente la P'^^ï^che VI; on y voit, à la partie supérieure de la sphère "^"^^B. ide, les taches noires qui annoncent sa prochaine dispa-

nU.^^^ji.

cîtle expérience si simj)le, cette récréation enfantine, qui ^^*^"«i tant d'attraits aux yeux de l'artiste amoureux des cou- '^^-^-■^*s, n'est pas moins belle ni moins intéressante aux yeux du ^^^"^^nt. Newton en a fait l'objet de ses études et de ses médi- '^'-*^:>ns, et, depuis ce grand homme, les couleurs de la bulle "^^ ^^von tiennent une place légitime parmi les plus curieux l^*^^»omènes de l'optique. Ce n'est d'ailleurs (ju'un cas parti- ^'^^ i ^r de toute une série de phénomènes qu'on observe toutes ^^^ ^ois que la lumière est successivement réfléchie et réfractée

^^^^ les surfaces qui limitent les lames minces des corps trans-

'^^^*'«nts. Les solides, les liquides et les gaz sont également

* ^^^J)res à ce genre d'expérience. Les cristaux que le clivage

^^miilen lamelles d'une faible épaisseur, comme le mica, le

I^^^X^se, le talc, le verre soufflé en boules extrêmement minces,

urface de l'acier recuit que recouvre une couche d'oxyde,

Ti

lième partie d'un millimètre. Il résulte de là que, si Ton pouvait former une bulle de savon qui n'eût partout que celte épaisseur, elle serait totalement invisible.