PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIÈRE

g i. PROPAGATION DE U LUMlÈltE DANS LES MIIJRUX HOMOGÈNES.

Considérons une source lumineuse quelconque, primitive ou secondaire. Supposons qu'entre les divers points de cette source, située d'ailleurs à une distance indéterminée de l'œil, existe un milieu parfaitement transparent et homogène. L'observateur verra avec une égale netteté tous les points de la source.

Maintenant, sur la ligne droite qui joint à l'œil l'un de ces points, imaginons qu'on place un écran, c'est-à-dire un corps opaque : aussitôt le point correspondant de la source devient invisible. Ce fait d'expérience est, sauf des exceptions qui seront exposées plus tard, un fait général, dont on exprime la loi en disant que la lumière se propage en ligne droite dam Us milieux homogènes.

La parfaite homogénéité que cette loi suppose n'est peut-être jamais rigoureusement réalisée. On la suppose telle 'dans les espaces célestes, là oii existe le vide de matière pondérable, dans l'éther en un mot ; mais c'est une hypothèse dont la vérification est impossible. A la surface delà Terre, dans les milieux atmosphériques, l'homogénéité est très limitée ; elle exige que la densité de l'air soit partout la même, ce qui est peut-être le cas habituel des couches d'air à la surface du sol, quand la température est sensiblement égale dans tous leurs points, et

qu*on ne considère qu*une mince tranche horizontale de ces couches. Il en est encore de même pour une masse homogène de verre transparent, d'eau pure, etc., si le point lumineux est placé à la surface du milieu et l'œil en un point de la surface opposée.

Dans ces cas très simples , mais assez difficiles à réaliser rigoureusement, la trajectoire suivie par la lumière à l'intérieur du milieu homogène peut être considérée comme étant une ligne droite. On vérifie approximativement cette loi de la manière suivante.

Entre l'objet lumineux, la flamme d'une bougie par exemple, et l'œil, on interpose une série d'écrans opaques, percés chacun en leur milieu d'une petite ouverture. Si le point lumineux, les ouvertures des écrans et l'œil sont disposés en ligne droite, la lumière est visible. Qu'on vienne alors, soit à déranger de leur place la bougie, l'œil, ou l'un quelconque des écrans, de manière que les uns ou les autres ne soient plus sur une même ligne droite, l'observateur cesse de percevoir la lumière.

On peut faire la même expérience en sens inverse à l'aide de fils de soie ou de fils métalliques très fins, placés parallèlement les uns aux autres et dans un même plan : tout point lumineux situé sur le prolongement de cette direction sera éclipsé ou invisible ; qu'on vienne à l'en écarter d'un côté ou de l'autre, à l'instant sa lumière sera transmise à l'œil, il deviendra visible. Ceci s'applique aussi bien à la lumière émanée d'un objet non lumineux par lui-même qu'à celle d'une source proprement dite. Ainsi la lumière du jour ne peut se voir au travers d'un tube long et étroit si ce tube n'est pas rectiligne, ou du moins si la courbure est trop forte pour qu'une ligne droite ne puisse le traverser de part en part sans toucher les parois.

Enfermez-vous dans une chambre parfaitement close et obscure, et ne laissez passer la lumière du soleil que par un petit trou pratiqué dans le volet. Tout aussitôt vous verrez un cône lumineux marquer dans l'air le passage de la lumière (fig. 7), et vous constaterez aisément que les contours de ce

cône sont parfaitement rectilignes. Dans ce cas, ce n'est pas l'air lui-même qu'on aperçoit, mais bien les parcelles de poussière

ou de fumée en suspension dans l'air, que leur illumination rend visibles sur le fond obscur de la chambre.

Pig. fl. — Propigation rectilignc do U lumitre. Les ra;on* solairea duu l'almiMphère.

On peut constater encore la propagation de la lumière en ligne droite quand le soleil, caché par une accumulation de

nuages, laisse jaillir ses rayons entre les ouvertures des nuées. On voit alors se projeter dans Tatmosphère des traînées plus ou moins lumineuses (fig. 8) qui affectent très visiblement une direction rectiligne. Mais nous verrons bientôt que, l'atmosphère étant composée de couches de densités variables, la lumière qui traverse successivement ces couches ne s'y meut plus en ligne droite. A la surface même de la Terre, pour que ce mouvement soit rigoureusement rectiligne, il faut que le milieu transparent, nous le répétons, soit parfaitement homogène, que ce milieu soit d'ailleurs de l'air, un gaz quelconque, de l'eau, du verre, etc.

Voici donc un premier principe, qui se formule ainsi : La lumière se propaae en ligne droite clans un milieu homogène.

§ 2. rUlKGIPE DE LA THÉOHIE DES OilBRES.

C'est sur cette loi qu'est basée la théorie géométrique des ombres. Entrons à cet égard dans quelques détails.

Considérons un ou plusieurs corps opaques placés dans un milieu transparent et homogène, en présence d'un point lumineux ou d'une source de lumière de dimensions très petites. Ces corps seront illuminés ou éclairés dans tous les points de leur surface qu'on peut joindre à la source par des lignes droites non interceptées. Les autres points ne reçoivent pas directement de lumière : ils sont invisibles, ils sont dans l'obscurité ou dans Y ombre. Si, de la source, on mène par la pensée un cône langent à la surface de chacun de ces corps, tous les })oints de l'espace situés derrière le corps et. à l'intérieur du cône seront également privés de lumière. C'est à l'ensemble du prolongement obscur du cône dont nous parlons, et qui se projette à l'infini, qu'on donne le nom de cme d'ombre. Un écran opaque placé dans le cône d'ombre de manière à en déborder les contours sera obscur dans toute l'étendue de la section, et éclairé au contraire en tous ses autres points.