ANALYSE SPECTRALE DE LA LUIMIÈRE SOLAIRE

L'ordre et l'enchaînement des idées nous ont forcé à condenser, dans le Chapitre précédent, un grand nombre de faits et de découvertes; aussi nous a-t-il été impossible de développer d'une manière suffisante quelques-uns des sujets que nous avons été contraint d'aborder. Nous allons combler cette lacune et donner au lecteur tous les éléments nécessaires pour comprendre parfaitement ces importantes et difficiles questions.

Nous avons signalé un fait remarquable, l'exacte coïncidence des lignes brillantes que présente le spectre des protubérances avec quelques-unes des raies noires du spectre solaire. Exposons en peu de mots la théorie de cette inversion, et on en comprendra bien vite l'importance pratique; on verra comment nous pouvons, à l'aide du spectroscope, juger de la présence des différentes substances dans les astres, et faire, pour ainsi dire, l'analyse chimique de ces corps. Jusqu'à nos jours, les découvertes de l'Astronomie, quelque merveilleuses qu'elles fussent, étaient toujours bornées aux mouvements des coi*ps célestes, à leurs masses ou à leurs volumes; maintenant, l'analyse spectrale nous permet de déterminer la nature intime de la matière qui les compose. La lumière est le seul

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agent qui nous mette en relation avec ces mondes lointains; c'est à elle que nous devons demander des renseignements sur leur constitution physique et leur composition chimique.

Nous allons exposer avec ordre les résultats que la spectrométrie a si rapidement obtenus. Cette science, née d'hier, a déjà fait des progrès considérables; mais, en raison même de la rapidité avec laquelle elle s'est développée, elle a contribué à répandre des idées inexactes, contre lesquelles il faut se prémunir si Ton ne veut pas faire fausse route dans l'étude des corps célestes. C'est pour cela que nous croyons devoir reprendre la question d'un peu plus haut, en exposant nettement les vrais principes de spectrométrie. Ce ne sera pas nous éloigner de notre sujet, car on peut dire que la principale application de cette science est celle qui regarde l'étude des astres.

§ I. — Analyse de la lumière solaire par le prisme, —

Spectre solaire.

Il semble qu'en offrant à nos regards les brillantes couleurs de l'arc-en-ciel, la nature ait voulu nous inviter à étudier la composition de la lumière et à reconnaître sa nature; cependant ce mystère ne fut dévoilé que bien tard. Depuis longtemps on connaît le verre triangulaire , c'est ainsi qu'on désignait autrefois le prisme; sa propriété de colorer les objets les plus grossiers et de les transformer en un amas de pierres précieuses, en faisait un amusement vulgaire, mais peu digne de l'attention d'un philosophe. Grimaldi fut un de ceux qui l'étudièrent avec le plus

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de soin et de succès. Il perça une ouverture dans le volet d'une chambre noire, introduisit par là un rayon lumineux et lui fit subir l'action du prisme. Il put alors observer attentivement le qiectre solaire ; il en donna une description très-soignée et proposa une explication de l'arc-en-ciel {Physico-mathesis de lumine, prop. XXX et seq., p. 235, etc.). \a fig. 9a

montre la disposition de l'expérieuce bien connue eu physique. Le rayon solaire SD, reçu par le trou d'un volet dans la chambre obscure, est brisé par l'angle A du prisme ACB, s'étale en reproduisant les couleurs de l'arc-en-ciel et en dessinant le spectre RV sur la paroi opposée. Newton répéta ces expériences et reconnut que les différents rayons du spectre peuvent subir, sans altération, l'action d'un second prisme. Il alla plus loin, recomposa la lumière blanche, fixa les noms des différentes couleurs et les proportions dans lesquelles on doit les combiner pour reproduire une lumière analogue à celle du Soleil.

Depuis Newton , Wollaston est le premier qui ait

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fait faire à cette branche de l'optique un progrès sérieux. En regardant une fente étroite à travers un prisme, il vit que le spectre, au lieu d*étre continu, présentait des lacunes ou raies noires qui le partageaient en plusieurs parties. Cette découverte passa inaperçue; elle resta stérile pour la science, jusqu'au moment où Fraunhofer, voulant déterminer d'une manière précise l'indice de réfraction des verres qu'il employait, aperçut et découvrit de nouveau le même phénomène ; il imagina des méthodes pour étudier ces raies, les dessiner et fixer leur position par des mesures exactes.

L'expérience fondamentale de Fmunhofer se fait de la manière suivante : Sur un plateau horizontal MN Lfië' 9^)' ^^ place im prisme triangulaire P, de cristal

très-pur ; a une certaine distance se trouve une fente F, très-étroite, à bords parallèles, éclairée, à l'aide d'un héliostat, par un rayon de lumière solaire. Ce rayon tombe sur le prisme, et, après avoir subi la déviation sous l'angle minimum, il entre dans l'objectif de la lunette QL, qui sert ainsi à étudier les différentes par-

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ties du spectre. Afin de bien discerner les raies, il faut d*abord viser directement la fente , et disposer Toculaire de manière à la voir nettement ; puis, après avoir fait subir au rayon Imnineux Faction du prisme, on l'observe avec la lunette, et, en déplaçant légèrement Toculaire, on met au point de manière à voir nettement les raies. Si le prisme est de bonne qualité et si la lunette est achromatique, on apercevra un nombre très-considérable de raies très-fines; on en voit un spécimen dans lay?^. i, PL /, où les principales seulement sont représentées. Cette figure est assez semblable à celle de Fraunhofer; elle a été tracée par M. Van der Willingen.

Les principales raies sont désignées par les lettres A, B, C, D, E, 6, F, G, H. On joint à ces lettres des chiffres destinés à faciUter la comparaison avec le tableau des longueurs d'onde que nous donnons plus loin.

On a perfectionné le mode d'observation de Fraunhofer en ajoutant à son appareil un collimateur; c'est une lunette disposée de manière à ce que le foyer principal de son objectif coïncide avec la fente ; les rayons qui traversent la fente sortent de cet objectif parallèlement entre eux, comme si la fente elle-même était située à une distance infiniment grande, de sorte que l'oculaire de la lunette peut être disposé comme pour l'observation d'un objet lointain. C'est cette disposition qui constitue le spectroscope ordinaire que l'on adapte à la lunette à la place de l'oculaire.

En ajoutant plusieurs prismes, on obtient un spectre très-étalé, même avec un instiniment de petites dimensions, comme celui que nous avons décrit dans le