SIGNAUX MARITIMES

poli. On créa ainsi les appareils connus sous le nom de phares de réfleûdon ou phares catoptriques. Ils n'eurent pas d'abord grand succès ; les lampes étaient défectueuses , et les réflecteurs, de forme sphérique, ne recevaient qu'une petite fraction des rayons de lumière, ou ne les projetaient pas dans une direction convenable. « En 1782, on avait établi ce genre d'éclairage à Gordouan; mais, quoique ce phare ne comptât pas moins de quatre-vingts lampes, accompagnées chacune d'un réflecteur, il répandait une lueur si faible, que les navigateurs demandèrent instamment qu'on en revint au système barbare du moyen âge. » {Les Phares, par Léon Renard.)

Un ingénieur du siècle dernier, Teulère, substitua aux miroirs sphériques des miroirs de forme parabolique, forme déjà proposée par Lavoisier. La lumière d'une lampe placée au foyer d'un miroir de ce genre est renvoyée en un faisceau cylindrique formé de rayons parallèles, dont Tintensité ne diminue point par conséquent avec la distance. Le seul affaiblissement de lumière est produit par l'épaisseur des couches d'air ou des brumes atmosphériques. Aux lampes ordinaires, le même inventeur substitua aussi les lampes à double courant d'air qu'Argant venait d'inventer; plus tard les lampes Carcel, où rhuile est amenée au bec d'une manière continue par un mouvement d'horlogerie, augmentèrent encore l'éclat et la constance des feux que l'appareil réflecteur projetait à l'horizon. Teulère faisait d'abord tourner ses vingt-quatre miroirs, distribués sur trois cercles superposés, autour d'une lampe dont le bec restait dans l'axe de rotation, de sorte que la lumière était successivement projetée sur tous les points de Thorizon. Le but de ce mouvement de rotation était de répartir la lumière aussi uniformément que possible dans tous les azimuts, et non pas, comme on Fa écrit, de produire alternativement des jets de lumière et d'obscurité. Il n'est donc pas exact de dire que Teulère soit l'inventeur des feux à éclipses : ce perfectionnement a été appliqué pour la première fois en Suède, au phare de Marstrand. « Là, dit L. Fresnel, au lieu de recourir à l'emploi

d'écrans, d'où résulterait une perle notable d'effet utile, on obtenait des pbases bien tranchées en faisant tourner le système des réTerbères. Ils étaient au nombre de trois, disposés horizontalement en triangle équilatéral, autour d'un aie Terlical, en sorte que, par l'effet de leur mouvement uniforme de rotation, ils produisaient, dans tous les azimuts, une succession régulière d'éclats alternant avec des éclipses. » Un phare de ce genre fut établi à Dieppe par Borda, en 1784, et un autre à la tour de Cordouan, sept ans plus lard, en 1791.

Les appareils caloptriques sont généralement formés de groupes de miroirs paraboliques dont chacun possède une lampe à sod foyer. L'ensemble est mû par un mouvement d'horlogerie. Tel est celui que représente la figure 263.

Il comprend trois systèmes de réflecteurs groupés eux-mêmes par trois, de sorte qu'une rotation complète donne, pour chaque point de l'horizon, trois illuminations et trois éclipses. On peut, Fig. 265. — Phare catopirique. eu Variant la vitcssc du mouvement, obtenir des éclipses plus ou moins rapprochées, et distinguer ainsi les uns des autres les phares établis sur des points différents de la côte.

La portée des miroirs paraboliques est considérable. Des expériences dues à Biot et à Arago prouvent qu'un miroir de 0°,81 d'ouverture donne une lumière visible dans les lunelles à une distance de quarante lieues. Néaumoins, la perte de lumière due à la réflexion, ou à l'absorption des rayons à la surface du métal, est d'au moins la moitié des rayons incidents. De plus, la surface polie des miroirs est rapidement altérée |>ar l'action des vapeurs salines que l'air contient dans le voisinage

de )a mer. Ces inconvénients ont fait abandonner peu à peu les phares catoptriques, au moins pour les phares de premier ordre ou de longue durée : en France, on ne s'en sert plus que pour réclairage des passes étroites, des chenaux, ou comme supplément d*un feu dans une direction oii la portée de celui-ci est insuffisante.

Mais cet abandon n'a été possible qu'après l'invention des appareils lenticulaires, où la réfraction est totalement ou partiellement substituée à la réflexion pour la projection des feux : ce sont les phares munis de ces appareils qu'on nomme les phares dioptriques. Celte invention, due à l'illustre Fresnel, date seulement de l'année 1822.

g 2. IHABES DE RÉFRACTION OU DIOPTRIQITS. APPAREILS LENT1CUUIRE8

DE FRESKEL.

Nous verrons plus tard, en parlant des verres ardents, que Buffon avait imaginé de construire des lentilles formées de portions concentriques d'une même lentille à grande ouverture, et de diminuer ainsi l'épaisseur du verre, et, par suite, la quantité des rayons de chaleur absorbés par leur passage dans le milieu réfringent. Ces lentilles à échelons n'avaient pas d'ailleurs été exécutées sur une grande échelle, à cause des difficultés de la fabrication, du coulage, de la taille et du polissage d'une masse de verre un peu considérable.

Fresnel, qu'Arago avait fait adjoindre à la commission nommée en 1819 pour le perfectionnement des phares, fut frappé de Pidée qu'on pourrait substituer avantageusement de grandes lentilles de verre aux réflecteurs paraboliques. D'une part, en effet, l'image lumineuse réfléchie par le miroir le plus parfait ne donne guère que moitié de l'éclat direct du corps éclaireur; d'autre part, la presque totalité du cône de rayons directs ayant pour sommet le bec de la lampe focale, et pour base l'ouverture circulaire d'un réverbère parabolique, est perdue à la mer pour l'effet utile. Il songea donc à substituer un appareil réfrac-

leur lenticulaire aux appareils catoptriques. Pour diminacr l'épaisseur centrale du tambour dioptrique , Fresnel eut la même idée que BufTon; mais il y apporta un double perfectionnement qu*on peut considérer comme capital. En premier lieu, il rendit possible et pratique la construction de lentilles à échelons de grande ouverture, en les formant de plusieurs morceaux qu*il est aisé de travailler séparément, et en unissant toutes les parties de la lentille à Taide d*un mastic de colle de poisson qui permet de les faire adhérer solidement par leurs bords. En second lieu, il profita de ce mode de fabricalioD pour apporter à la forme même des surfaces réfringentes un perfectionnement auquel BufiTon n*avait pas songé. Après avoir fait observer que si notre grand naturaliste n'avait pu faire exécuter une lentille à échelons de trois pieds de diamètre, c'est qu'il n'avait pas pensé à la faire de plusieurs morceaux, Fresnel ajoute : « Il n'avait pas fait attention non plus, à œ qu'il parait, à un grand avantage que présente l'exécution séparée de la surface de chaque anneau, qui est de corriger presque entièrement l'aberration de sphéricité, quand les anneaux sont suffisamment multipliés, en déterminant par le calcul le centre et le rayon de courbure de chacun des arcs générateurs. Car, après avoir conyu d'abord la lentille terminée par une même surface sphérique, il suppose qu'on déprime celle-ci par échelons, mais de manière que les nouvelles portions de surfaces sphériques soient cœicentriqiies à la première ; ce qui n'est point le véritable moyen de corriger l'aberration de sphéricité. Le calcul apprend que les arcs générateurs des anneaux, non seulement ne doivent pas avoir le même centre , mais encore que ces différents centres ne sont pas situés sur l'axe de la lentille, et qu'ils s'en éloignent d'autant plus que les arcs auxquels ils appartiennent sont eux-mêmes plus éloignés du centre de la lentille ; en sorte que ces arcs, en tournant autour de l'axe, n'engendrent pas des portions de surfaces sphériques concentriques, mais des surfaces du genre de celles que les géomètres appellent annulaires. »

Pour utiliser le plus complètement possible les rayons de lumière émanés de la lampe située au foyer commun de toutes les lentilles qui composent un appareil dioptrique, Fresnel imagina de faire recevoir les rayons supérieurs, qui eussent été perdus, par des lentilles trapézoïdales ; celles-ci étaient disposées tout autour de la lampe suivant une inclinaison telle, que les rayons se trouvaient réfléchis horizontalement en rr, par des

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Fig. S64. — Preinior appareil lenticulaire de Fresnel, Ëlévalion et plan.

miroirs MM formant éventail, et allaient renforcer les faisceaux R des lentilles verticales.

La figure 264 montre le plan et la cuupe d'un appareil lenticulaire, tel que Fresnel le disposa tout d'abord. Depuis, au lieu des lentilles inclinées et de leurs miroirs réflecteurs, il recueillit les rayons qui ne tombent point sur les lentilles verticales, par des séries de couronnes de miroirs de verre étamé, convenablement inclinées pour que la réflexion se fasse horizontalement; ou encore par des séries de prismes oii les rayons lumineux

subissent la réflexion totale. Les figures 265 et 266 montreul la marche de ces rayons dans l'un et l'autre système.

Ainsi la réflexion et la réfraction sont également utilisées dans ces appareils, qui portent aussi pour cela le nom de pham catadioptriques. Fresnel ne se borna point à ces modifications capitales dans l'éclairage des phares ; il en perfectionna les lampes, avec le concours de F. Arago, y introduisit les systèmes des becs multiples, imaginés par Rumford, et combina heureusement le système Carcel, de manière à donner à la lumière le

Fig. 365. — Slircbe des n^aas dans un phare Fig. 366. — RéOexion loble Jtm

caladioptrique de Frewel, 1 leoliUes et i les prismes des phares ciliilivp-

miroin inclii>â. triques,

plus d'intensité et de l'^larité possible, qualités si précieuses dans ce genre d'application.

Fresnel projetait d'autres modifications à ses appareils leoliculaires, notamment à leur application à l'éclairage des entrées de port, mais sa santé gravement altérée ne lui permit point de les réaliser toutes. « L'exécution du premier appareil catadio|>trique de feu de port était à peine commencée, dit son frère L. Fresnel, quand les progrès incessants de la maladie oi^anique contre laquelle Fresnel luttait si péniblement depuis quel ques années vinrent mettre un terme fatal à ses travaux scier-

tifiques et administratifs. c< Que de choses j*aurais encore à faire ! » disait^il en adressant un dernier adieu à son excellent ami Arago, qui Tavait si généreusement soutenu et encouragé à ses débuts dans la carrière des sciences. Cette suprême et douloureuse exclamation devait s'appliquer surtoul, dans la pensée du mouranl, à ses recherches sur la théorie de la lumière. Quant à son nouveau système de phares, il pouvait être considéré comme une œuvre achevée au point de vue théorique. 11 ne s'agissait plus, en effet, pour le développement de cette brillante création, que de perfectionner les procédés d'exécution et d'étudier, sous le rapport pratique, les variantes qui pouvaient être utilement introduites dans les combinaisons des éléments dioptriques et catadioptriques imaginés par Fresnel, perfectionnements et études qu'il léguait aux continuateurs de ses travaux. » {Introduction aux Mémoires d'A. Fresnel sur les phares ^)

Un mot maintenant sur les moyens employés pour diversifier les feux des phares et pour permettre aux marins de reconnaître les points de la côte en vue desquels ils se trouvent.

Les phares se divisent en feux de premier, de second et de troisième ordre, selon l'intensité de l'éclat et la portée de leur lumière. Les lampes des phares de premier ordre ont quatre mèches concentriques ; il y a trois mèches dans les phares de second ordre et deux mèches dans les phares de troisième ordre. L'éclat varie dans le rapport des nombres quatre, deux et un, et équivaut à vingt, à dix et à cinq lampes de Carcel. On a même depuis dépassé ce résultat.

Yoilà pour les intensités. Mais, à intensité égale, on distingue

1 . Citons encore ces paroles d'un digne appréciateur du génie de Fresnel^ Emile Yerdet : « On ne saurait estimer trop haut, dit-il, le service que Tinventeur des phares lenticulaires rendit à son pays et, on peut le dire, h tout le monde civilisé. Cependant, à Toccasion de ces services, si grands qu'ils soient, on ne saurait se défendre d'un regret. D'autres ingénieurs auraient tôt ou tard imaginé les lentilles à échelons, les lampes à mèches concentriques, les phares à éclipses; mais Fresnel pouvait seul continuer la révolution qu'il avait commencée dans la science. Qui peut dire ce qu'il aurait fait s'il lui avait été permis de poursuivre, sans interruption et libre de tout soin, le développement de ses fécondes pensées? » (Introduction aux oeuvret (TA, Fresnel,)

les feux les uns des autres par le nombre des éclipses et la durée des intervalles qui les séparent, et aussi par la couleur de la lumière des éclats. Il y a les feux fixes, produits par un appareil lenticulaire de forme cylindrique ; puis les feux à éclipses à éclats blancs, rouges ou verts diversement combinés. L'appareil lenticulaire est alors formé d'un tambour octogonal principalement composé de huit lentilles simples à échelons. U

Fig. 367. -~ Appareil de Fig. 368. — Appareil de Fîg. 369. — A[>pareil \ teui premier ordre i feu 6xe premier ordre ï éclipses blancsetroagetet k écfipses

et i lumière blanche. de minute en minule. de 30 en 30 sccondet.

rotation plus ou moins rapide du système donne Heu à une succession d'éclats et d'éclipsés dont la durée varie. EnGn, à l'aide de glaces colorées interposées au devant des lentilles, on fait encore varier la couleur des feux. Les figures 267, '268 cl 269 montrent comment sont disposés les appareils pour quelques-unes de ces combinaisons. On peut voir en outre, dans les figures 270, 271 et 272, comment les appareils sont installés dans la lanterne qui couronne la tour du phare, et quelle

est la disposition architecturale de l'édifice. Le phare de Gordouan a, comme on voit, un aspect tout à fait monumental et il est entièrement constmt en pierres. Celui de la Nouvelle- Calédonie, tout récemment installé, est au contraire en tôle et en fonte de fer. Construit à Paris, il a donc pu être transporté

Fig. 370. — Appareil lenticulaire el tanlernc d'un jihare àf. premier ordre.

tout fabriqué au lieu de sa destination, oiî il est inauguré depuis douze ans.

Une nouvelle innovation a été introduite, en ces derniers temps, dans l'éclairage des phares. Elle est relative à l'emploi de la lumière électrique, substituée à celle d'une lampe ordinaire, et par conséquent à l'accroissement d'intensité et de por-

tée des feux des phares. Mais l'appai-eil dioptrique restant le même, nous n'avons point ici à nous occuper de ce système; nous y reviendrons dans le livre consacré aux applications de

Fig. 271. — Inti-riciir du phare de Cordouati. Fig, 272. — I^ |ihireJo'.

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l'électricité, et c'est alors le mode d'éclairage, la nature de U lumière et les machines propres à la produire, qui allireronl spécialement notre attention.