LES SOURCES DE LUMIÈRE ET LES M^IEUX OPTIQUES

Deux conditions sont nécessaires pour que nous ayons la sensation de la lumière : la première est la présence, à une distance qui peut varier à l'infini, d'une source lumineuse, c'està-dire d'un corps dont l'état physique ou chimique est tel, que

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ses molécules sont le siège des vibrations spéciales propres à ébranler de proche en proche l'élhcr, jusqu'à notre rétine, où le phénomène, d'extérieur qu'il était d'abord, devient intérieur, La seconde condition est que le milieu séparant la source de Toeil soit un milieu apte à transmettre les ondes de lumière émanées de la source.

Entrons sur ces deux points dans quelques détails préliminaires.

IjCs sources lumineuses proprement dites ou directes sont les corps oij naît le mouvement lumineux. Le plus souvent, c'est la très haute température à laquelle ils sont soumis qui détermine leur incandescence : on verra plus loin que vers 500' ou 600" les corps deviennent lumineux ou visibles dans l'obscurité. C'est aussi fréquemment un phénomène chimique, la combustion, notamment la combustion des gaz, qui produit l'incandescence. Mais la lumière peut se manifester dans certains cas sans qu'il y ait de chaleur sensible développée, comme il arrive dans les corps phosphorescents.

Un corps qui n'est pas lumineux par lui-même, mais qui, recevant ïi sa surface la lumière d'une source, la renvoie ou la réfléchit, est rendu visible par cet éclairement :

de sorte qu'il devient à son tour une source de lumière.

C'est alors une source indirecte ou secondaire. Tandis

que le Soleil, les étoiles sont p.^, . (^^^^ ^^^^

des sources lumineuses proprement dites, la Lune et les planètes sont des sources lumineuses secondaires, puisqu'elles ne font que renvoyer dans l'espace une portion de la lumière qu'elles reçoivent du Soleil. Lorsque la Lune est visible, entre le dernier et le premier quartier, sous ta forme d'un croissant, plus ou moins délié, on aperçoit très distinctement, à côté du ménisque lumineux, tout

le reste du disque : on nomme lumière cendrée la lueur d'aspecl phosphorescent dont nous parlons. Cette lueur provient de la partie éclairée de h Terre, cjui joue, dans les nuits de

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notre satellite, le rôle que ce dernier lui-même joue dans les nuits terrestres : c'est un clair de terre analogue en tous points à notre clair de lune. Ainsi la lumière cendrée est la lumière

solaire doublement réfléchie de la Terre à la Lune et de la Lune à la Terre. Nous avons à tout instant sous les yeux des phénomènes semblables : tout objet éclairé par une source directe éclaire à son tour les objets voisins, qui eux-mêmes renvoient cette lumière et deviennent, à des degrés de plus en plus éloignés, des sources lumineuses.

On pourrait encore distinguer les sources de lumière en sources naturelles et sources artificielles, les premières se subdivisant elles-mêmes en sources permanentes et en sources temporaires ou accidentelles. Le Soleil est pour notre monde une source lumineuse permanente; les bolides, les étoiles filantes, les aurores boréales sont des sources naturelles accidentelles. Quant aux sources artificielles de lumière, elles comprennent toutes celles que nous obtenons à la surface de la Terre par Tenlploi des procédés industriels.

Parlons maintenant de la seconde condition nécessaire à la perception de la lumière, des milieux optiques.

Considérons une source, primitive ou secondaire, peu importe, de lumière, la flamme d'une bougie par exemple. Entre cette flamme et l'œil, qui éprouve la sensation lumineuse, il y a une certaine distance, dès lors un milieu ou une succession de milieux propres à laisser passer la lumière émanée de la source. L'œil lui-même est constitué par des milieux de ce genre que nous étudierons dans le chapitre consacré à la vision.

Cette propriété de laisser un libre passage à la lumière, d'une source à l'œil, a fait donner aux milieux dont nous parlons le nom Je transparents , ou encore de translucides, ce dernier mot indiquant un degré moindre dans la propriété dont il s'agit.

L'interposition de certains autres corps ou milieux entre l'œil et la source peut au contrjiire être un obstacle à la perception lumineuse : ce sont les corps ou milieux opaques. C'est ce qui arrivera à notre bougie si, de la pièce où nous sommes et où elle est visible pour nous, parce qu'entre elle et notre œil il n'y a d'autre milieu que l'air, elle est transportée dans une pièce voisine, ou si on la masque par un écran. Dans ces deux

cas, elle devient elle-même complètement invisible : les murs de la chambre, Técran en carton ou en bois, constituent le milieu opaque qui intercepte la lumière, ou qui est impropre à sa transmission.

Ainsi tous les milieux ne sont pas propres à la transmission de la lumière, et Texistence de corps transparents, translucides, est nécessaire à la perception. Mais quand cette condition est remplie, quand une source de lumière apparaît, si elle n'esl séparée de l'œil que par un milieu translucide ou transparent, rimpr^ssion lumineuse est instantanée. Du moins, elle nous paraît telle dans les observations ou les expériences que nous pouvons faire spontanément à la surface de la Terre. De même, si la lumière vient à disparaître, nous ne pouvons constater aucun intervalle de temps appréciable entre l'instant de sa disparition réelle et celui de la cessation de la sensation lumineuse. Cependant en réalité on prouve, et nous verrons comment plus loin, d'une part, que la sensation lumineuse n'est pas instantanément détruite, ce qui tient à une certaine durée de l'impression sur la rétine, et, d'autre part, que la lumière se propage successivement dans l'espace, c'est-à-dire met un temps mesurable pour parcourir la distance comprise entre l'œil et la source. En disant que la lumière se propage, nous emploierons donc une expression conforme à la réalité des choses. Mais nous ferons d'abord abstraction de la durée de cette propagation, qui est d'ailleurs si rapide, qu'elle peut être considérée comme ayant une vitesse infinie dans la plupart des expériences instituées par les physiciens pour l'étude des phénomènes de la lumière.

Ajoutons quelques mots sur les milieux considérés par rapport à la propagation de la lumière. Nous les avons divisés en milieux transparents ou translucides et en milieux opaques.

La transparence et l'opacilé ne sont jamais absolues.

Pour qu'un corps puisse être rangé dans la première classe, il faut non seulement qu'il laisse passer la lumière, mais encore que la visibilité des objets lumineux ou éclairés s'y fasse au

Iravers avec une certaine netteté. Dès que la forme et les contours de ces objets cessent d^être perceptibles sans que la lumière soit complètement éteinte, le milieu ou le corps est simplement dit translucide.

Le milieu doué de la plus grande transparence que nous connaissions est le vide. Quand nous disons le vide, nous entendons avec tous les physiciens, non pas le vide absolu, qui n'est qu'une pure hypothèse, mais un espace dépoui*vu aussi complètement que possible de toute matière pondérable. Telle est, dans une mesure toute relative, le vide obtenu à l'aide de la machine' pneumatique, celui de la chambre barométrique, ou mieux encore l'espace interplanétaire ou intersidéral. La lumière qui nous anûve du Soleil, des étoiles, des nébuleuses, prouve assez qu'elle n'a pas besoin, comme le son, d'un milieu pondérable pour se propager, bien qu'avant d'arriver à notre œil elle ait dû traverser en dernier lieu l'épaisseur de notre atmosphère. La transparence de l'air, quoique bien évidente, est d'ailleurs infiniment moindre que celle de l'éther, puisque tout le monde peut constater l'affaiblissement d'éclat des objets lumineux, quand l'épaisseur des couches atmosphériques va en croissante

Du reste, la transparence de l'éther ne parait pas non plus être absolue. En se basant sur la distribution des étoiles de diverses grandeurs et sur la puissance de pénétration des télescopes, quelques astronomes ont cru pouvoir évaluer l'extinction que subit la lumière en se propageant dans l'espace éthéré. W. Slruve, dans ses Études d'astronomie stellaire, admet « que l'intensité de la lumière décroît en plus grande proportion que la raison inverse des carrés des distances ; ce qui veut dire qu'il existe une perte de lumière, une extinction, dans le passage de la lumière par l'espace céleste. » Il évalue cette extinction à environ un centième de l'intensité pour le trajet de la lumière à

1. Il est possible, il est probable que Tabsorption de lumière qui croit si rapidement près de rhorizon n*est pas duc à la seule augmentation d*épaisseur et de densité des couches d*air, mais à la présence de corpuscules en suspension, molécules aqueuses, poussières» otc , beaucoup plus nombreux dans le voisinage du sol qu'à une certaine hauteur dans l'aluio^ sphère.