Voir la note 2 de la pape

Or quelque petite que nous fassions l'ouverture BG, la raison est toujours la mesme pour y faire passer la lumière entre des lignes droites ; parce que cette ouverture est toujours assez grande pour contenir un grand nombre de particules de la matière éthérée, qui sont d'une petitesse inconcevable; de sorte qu'il parait que chaque partie d'onde s'avance nécessairement suivant la ligne droite qui vient du point luisant. Et c'est ainsi que Ton peut prendre des rayons de lumière comme si c'estaient des lignes droites....

Une autre, et des merveilleuses propriétés de la lumière est que, quand il en vient de divers côtés, ou même d'opposez, elles font leur effet Tune à travers l'autre sans aucun empeschement. D'où vient aussi que par une mesme ouverture plusieurs spectateurs peuvent voir tout à la fois des objets différens, et que deux personnes se voient en mesme instant les yeux l'un de l'autre. Or suivant ce qui a été expliqué de l'action de la lumière, et comment ses ondes ne se détruisent point, ny ne s'interrompent les unes les autres quand elles se croisent, ces effets que je viens de dire sont aisez à concevoir. Qui ne le sont nullement, à mon avis, selon l'opinion de Descartes, qui fait consister la lumière dans une pression continuelle, qui ne fait que tendre au mouvement. Car cette pression ne pouvant agir tout à la fois des deux côtés opposés, contre des corps qui n'ont aucune inclination à s'approcher, il est impossible de comprendre ce que je viens de dire de deux personnes qui se voyent les yeux mutuellement, ny comment deux flambeaux se puissent éclairer l'un l'autre....

Chap. III. — De la réfraction.

.... Passons maintenant à l'application des effets de la réfraction, en supposant, comme nous avons fait, le passage des ondes de la lumière à travers les corps transpa-

l'optique.

rents, et la diminution de vitesse que ces mêmes ondes y souffrent .

La principale propriété de la réfraction est qu'un rayon de lumière comme AB (fîg. 14), estant dans Tair et tombant obliquement sur la surface polie d'un corps transparent comme FG, se rompt au point d'incidence B, en sorte qu'avec la droite DBE, qui coupe la surface perpendiculairement, il fait un angle CBE moindre que

Fig. 14.

ABD, qu'il faisait avec la mesme perpendiculaire estant dans l'air. Et la mesure de ces angles se trouve en décrivant un cercle du point B, qui coupe les rayons AB,BC. Car les perpendiculaires AD, CE, menées des points d'intersection sur la droite DE, lesquels on appelle les sinus des angles ABD, CBE, ont entre elles une certaine raison, qui est toujours la mesme dans toutes les inclinaisons du rayon incident, pour ce qui est d'un certain corps transparent. Estant dans le verre fort près comme de 3 à 2, et dans l'eau fort près comme de 4 à 3 et ainsi différente dans d]autres corps diaphanes.

Une autre propriété pareille à celle-cy, est que les réfractions sont réciproques entre les rayons entrant dans un corps transparent, et ceux qui en sortent. C'est-à-dire que si le rayon AB en entrant dans le . corps transparent se rompt en BC, aussi CB, estant pris pour un rayon au dedans de ce corps, se rompra, en sortant, en BA.

Pour expliquer donc les raisons de ces phénomènes suivant nos principes, soit la droite AB (fig. 15), qui représente une surface plane, terminant les corps transparents qui sont vers C et vers N. Quand je dis plane, cela ne signifie pas d'une égalité parfaite, mais telle qu'elle a été entendue en traitant de la réflexion et par la mesme raison. Que la ligne AC représente une partie d'onde de

Fi

Fig. 15,

lumière, dont le centre soit supposé si loin, que cette partie puisse estre considérée comme une ligne droite.

L'endroit C donc, de l'onde AC, dans un certain espace de temps sera avancé jusqu'au plan AB suivant la droite CB, que l'on doit imaginer qu'elle vient du centre lumineux, et qui par conséquent coupera AC à angles droits. Or dans le mesme temps l'endroit A serait venu en G par la droite AG, égale et parallèle à CB; et toute la partie d'onde AC serait en GB, si la matière du corps transparent transmettait le mouvement de l'onde aussi vite que celle de l'éther. Mais supposons qu'elle transmette ce mouvement moins viste, par exemple, d'un tiers. Il se sera donc répandu du mouvement depuis le point A, dans la matière du corps transparent, par une étendue égale aux 2/3 tiers de CB, faisant son onde sphérique particulière,

288 l'optique.

suivant ce qui a esté ditcy-devant; laquelle onde est donc représentée par la circonférence SNR, dont 1« centre «st

A, et le demi-diamètre égal aux 2/3 de CB. Que si Ton considère ensuite les autres endroits H de Tonde AC, il paraît que dans le mesme temps que Fendroit C est venu en B, ils ne seront pas seulement arrivés à la surface AB, par les droites HK parallèles à CB, mais que de plus ils auront engendré, des centres K, des ondes particulières dans le diaphane, représentez ici par des circonférences dont les demi-diamètres sont égaux aux 2/3 des lignes KM, c'est-à-dire aux 2/3 des continuations de HK jusqu'à la droite BG; car ces demi-diamètres auraient esté égaux aux KM entières, si les deux diaphanes estoient de mesme pénétrabilité.

Or toutes ces circonférences ont pour tangente commune la ligne droite BN : sçavoir la mesme qui du point B est faite tangente de la circonférence SNR, que nous avons •considérée la première. Car il est jaisé de voir que toutes les autres circonférences vont toucher à la mesme BN, depuis B jusqu'au point de contact N, qui est le mesme où tombe AN perpendiculaire sur BN.

C'est donc BN qui est comme formée par de petits arcs de ces circonférences, qui termine le mouvement que l'onde AC a communiqué dans le corps transparent, et où ce mouvement se trouve en beaucoup plus grande quantité que partout ailleurs. Et pour cela cette ligne, suivant ce qui a esté dit plus d'une fois, est la propagation de l'onde AC dans le moment que son endroit C est arrivé en

B. Car il n'y a point d'autre ligne au-dessous du plan AB qui, comme BN, soit tangente commune de toutes lesdites ondes particulières. Que si l'on veut sçavoir comment l'onde AC est venue successivement en BN, il ne faut que dans la mesme figure tirer les droites KO parallèles à BN, et toutes les KL parallèles à AC. Ainsi l'on verra que l'onde CA, de droite est devenue brisée dans toutes les LKO successivement, et qu'elle est redevenue droite en

BN. Ce qui estant évident par ce qui a déjà esté montré, il n'est pas besoin de Téclaircir davantage.

. Or dans la mesme figure, si on mène EAF, qui coupe le plan AB à angles droits au point A, et que AD soit perpendiculaire à Tonde AC, ce sera DA qui marquera le rayon de lumière incident, et AN qui estoit perpendiculaire à BN, le rayon rompu : puisque les rayons ne sont autre chose que les lignes droites suivant lesquelles les parties des ondes s'estendent.

D'où il est aisé de reconnoître cette principale propriété des réfractions, sçavoir que le sinus de Tangle DAE a toujours une même raison au sinus de Tangle NAF quelle que soit T inclinaison du rayon DA : et que cette raison est la mesme que celle de la vitesse des ondes dans le diaphane qui est vers AE, à leur vitesse dans le diaphane vers AF. Car considérant AB comme rayon d'un cercle, le sinus de l'angle BAC est BC, et le sinus de l'angle ABN est AN. Mais Tangle ABC est égal à DAE puisque chacun d'eux, ajouté à CAE, fait un angle droit. Et l'angle BAN est égal à NAF, puisque chacun d'eux avec BAN fait un angle droit. Donc le sinus de l'angle DAE est au sinus de NAF comme BC à AN. Mais la raison de BC à AN estoit la même que celle des vitesses de la lumière dans la matière qui est vers AE et dans celle qui est vers AF; donc aussi le sinus de l'angle DAE au sinus de l'angle NAF sera comme lesdites vitesses de la lumière....

Chap. V. — De Vétrange réfraction du cristal d'Islande.

L'on apporte d'Islande, qui est une île de la Mer Septentrionale, à la hauteur de 66 degrés, une espèce de cristal, ou pierre transparente, fort remarquable par sa figure, et autres qualitez, mais surtout par celle de ses estranges réfractions, dont les causes m'ont semblé d'autant plus dignes d'être curieusement recherchées, que parmi les corps diaphanes, celuy-ci seul, à l'égard des rayons de la

290 l'optique.

lumi^èfe, ne suit pas les règles ordinaires. J'ay mesme eu quelque nécessité de faire cette recherche, parce que les réfractions de ce cristal semblaient renverser notre explication précédente de la réfraction régulière ; laquelle, au contraire, Ton verra qu'elles confirment beaucoup, après être réduites au mesme principe. C'est dans l'Islande qu'on trouve de gros morceaux de ce cristal, dont j'en ay vu de 4 ou 5 livres. Mais il en croît aussi en d'autres pays, car j'en ay eu de la même espèce qu'on avait trouvé en France près de la ville de Troyes en Champagne et d'autre qui venait de l'île de Corse, quoique l'un et l'autre moins clair, et seulement en petits morceaux, à peine capables de faire remarquer quelque effet de la réfraction.

La première connaissance qu'en a eue le public est due à M. Erasme Bartholin *, qui a donné la description du cristal d'Islande avec celle de ses principaux phénomènes. Mais je ne laisserai pas de donner ici la mienne, tant pour l'instruction de ceux qui n'auront pas vu son livre, que parce que dans quelques-uns de ces phénomènes, il y a un peu de différence entre ses observations et celles que j'ai faites : m'estant appliqué avec beaucoup d'exactitude h examiner ces propriétés de la réfraction, afin d'en estre bien sûr devant que d'entreprendre d'en éclaircir les causes....

Les morceaux qu'on en trouve sont de la figure d'un parallélipipède oblique, chacune des six faces étant un parallélogramme; et il souffre d'être fendu selon toutes les trois dimensions, parallèlement à deux de ces faces opposées. Mesme tellement, si l'on veut, que toutes les six faces soient des rhombes égaux et semblables.... Les angles obtus de tous les parallélogrammes sont de 101 <> 52' et par conséquent les aigus de 78® 8' *....

1. Erasme Bartholin^ médecin, né à Roskild en 1625, mort à Copenhague en 1698. — J. G.

2. Des mesures plus précises ont donné pour ces angles les voleurs suivantes : 105'» 5' et 74° 55'. — J. G.

Dans tous les autres corps transparents que nous connaissons, il n'y a qu'une seule et simple réfraction, mais dans celui-ci il y en a deux différentes. Ce qui fait que les objets que Ton voit à travers, surtout ceux qui sont appliqués tout contre, paraissent doubles; et qu'un rayon de soleil tombant sur une de ses surfaces, se partage en deux et traverse ainsi le cristal.

C'est encore une loi générale dans tous les autres corps transparents, que le rayon qui tombe perpendiculairement sur leur surface, passe tout droit sans souffrir de réfraction; et que le rayon oblique se rompt toujours. Mais dans ce cristal le rayon perpendiculaire souffre réfraction, et il y a des rayons obliques qui le passent tout droit....

.... J'ai reconnu que des deux réfractions que le rayon souffre dans ce cristal, il y en a une qui suit les règles ordinaires.... C'est pourquoi j'ai distingué cette réfraction ordinaire d'avec l'autre, et l'ayant mesurée par des observations exactes, j'ai trouvé que sa proportion, considérée dans les sinus des angles que fait le rayon incident et rompu avec la perpendiculaire, estoit assez précisément celle de 5 à 3, comme elle a aussi été trouvée par M. Bartholin; et par conséquent bien plus grande que celle du cristal de roche, ou du verre, qui est à peu près de 3 à 2.... (HuYGHENS, Traité de la lumière.)

Laplace, dans son Exposition du système du monde, a décrit de la manière suivante le phénomène de la double réfraction.

Les lois précédentes du mouvement de la lumière se modifient dans les cristaux diaphanes, et la lumière y présente un singulier phénomène qui fut d'abord observé dans le cristal d'Islande. Un rayon lumineux qui tombe perpendiculairement sur une face d'un rhomboïde naturel de ce cristal, se divise en deux faisceaux : l'un traverse le

292 L'optique.

cristal sans changer sa direction ; Tautre s'en écarte dans un plan parallèle au plan mené perpendiculairement à la face, par la ligne qui joint les deux angles solides obtus de ce rhomboïde, et qui, par conséquent, est également inclinée aux côtés de ces angles. Cette ligne est ce que Ton nomme axe du cristal, et Ton appelle section principale d'une face naturelle ou artificielle, un plan mené par cet axe, perpendiculairement à la face, et tout plan qui lui est parallèle.

La division du rayon lumineux a lieu relativement à une incidence quelconque ; une partie suit la loi de la réfraction ordinaire ; l'autre partie suit une loi reconnue par Huyghens, et qui, considérée comme un résultat de l'expérience, peut être mise au rang des plus belles découvertes de ce rare génie. Il y fut conduit par la manière ingénieuse dont il envisageait la propagation de la lumière qu'il concevait formée des ondulations d'un fluide éthéré. Il supposait dans les milieux diaphanes non cristallisés, la vitesse de ces ondulations, plus petite que dans le vide, et la même dans tous les sens. Mais dans le cristal d'Islande, il imaginait deux espèces d'ondulations. La vitesse de la première était représentée comme dans les milieux non cristallisés, par les rayons d'une sphère dont le centre serait au point d'incidence du rayon lumineux, sur la face du cristal ; la vitesse de la seconde était variable et représentée par les rayons d'un ellipsoïde de révolution, aplati à ses pôles, ayant le même centre que la sphère précédente, et dont l'axe de révolution serait parallèle à l'axe du cristal. Huyghens n'assignait point la cause de cette variété d'ondulations ; et les phénomènes singuliers qu'offre la lumière en passant d'un cristal dans un autre, et dont nous parlerons ci-après, sont inexplicables dans son hypothèse *. Cela, joint aux difficultés que présente la théorie

1. Fresnel a rattaché de la manière la plus complète la loi de Huyghens à la théorie des ondulations. — J. G.

des ondes lumineuses, est la cause pour laquelle Newton et la plupart des géomètres qui Font suivi, n'ont pas justement apprécié la loi qu'Huyghens y avait attachée. Ainsi cette loi a éprouvé le même sort que les belles lois de Kepler, qui furent longtemps méconnues, pour avoir été associées à des idées systématiques dont malheureusement ce grand homme a rempli tous ses ouvrages. Cependant Huyghens avait vérifié sa loi par un grand nombre d'expériences. L'excellent physicien WoUaston ayant fait par un moyen fort ingénieux, diverses expériences sur la double réfraction du cristal d'Islande, il les a trouvées conformes à cette loi remarquable. Enûn, Malus vient de faire, k cet égard, une suite nombreuse d'expériences très précises, sur les faces naturelles et artificielles de ce cristal ; et il a coRstamment observé entre elles et la loi de Huyghens, le plus parfait accord. On ne doit donc pas balancer à la mettre au nombre des plus certains, comme des plus beaux résultats de la physique. Des expériences directes ont fait voir à Malus, qu'elle s'étend au cristal de roche.

Voici maintenant un phénomène que la lumière présente après avoir subi une double réfraction. Si l'on place k une distance quelconque au-dessous d'un cristal, un second cristal de la même matière ou d'une matière différente, et disposé de manière que les sections principales des faces opposées des deux cristaux soient parallèles ; le rayon réfracté, soit ordinairement, soit extraordinairement par le premier, le sera de la même manière par le second; mais si l'on fait tourner l'un des cristaux, en sorte que les sections principales soient perpendiculaires entre elles, alors le rayon réfracté ordinairement par le premier cristal, le sera extraordinairement par le second, et réciproquement. Dans les positions intermédiaires, chaque rayon émergent du premier cristal se divisera à son entrée dans le second cristal, en deux faisceaux dont les intensités respectives paraissent être comme les carrés du sinus et du cosinus de l'angle que les sections princi-

294 l'optique.

pales font entre elles. Lorsqu'on eut fait remarquer à Huyghens, ce phénomène dans le cristal d'Islande, il convint avec la candeur qui caractérise un ami sincère de la vérité, qu'il était inexplicable dans ses hypothèses; ce qui montre combien il est essentiel de les séparer de la loi de réfraction qu'il en avait déduite. Ce phénomène indique avec évidence que la lumière, en traversant les cristaux à double réfraction, reçoit deux modifications diverses en vertu desquelles une partie est rompue ordinairement^ et l'autre partie est roinpue extraordinairement. Mais ces modifications ne sont point absolues : elles sont relatives à la position du rayon par rapport à l'axe du cristal; puisqu'un rayon rompu ordinairement est rompu extraordinairement par un autre cristal, si les sections principales des faces opposées des deux cristaux sont perpendiculaires entre elles.

Il serait bien intéressant de rapporter la loid'Huyghens à des forces attractives et répulsives de molécule à molécule, ainsi que Newton l'a fait à l'égard de la réfraction ordinaire; car c'est à ce terme que le géomètre s'arrête, sans chercher h remonter aux causes de ces forces. Mais pour résoudre ce problème, il faudrait connaître la forme des molécules des milieux cristallises, celle des molécules de la lumière, et les modifications qu'elle reçoit en pénétrant dans ces milieux. L'ignorance où nous sommes de toutes ces données ne permet que d'appliquer à la réfraction et à la réflexion extraordinaires les résultats généraux de l'action de ces forces. (Laplace, Exposition du système du monde, t. II, p. 277.)

Nous revenons maintenant à Thistorique de Verdet :

Toutes les vibrations sonores qui résultent du libre jeu des forces élastiques d'un corps primitivement ébranlé

FRE8NBL. 295

sont décomposables d'une infinité de manières en deux demi-vibrations exactement contraires Tune à, Vautre, de sorte qu'à deux époques séparées par une demi-vibration, et plus généralement par un nombre impair de demivibrations, les vitesses des molécules sont égales et opposées. Si deux vibrations de ce genre, parties d'une même origine, viennent, après avoir parcouru des chemins incgaux, se réunir en un même point sur des directions sensiblement parallèles, elles devront se renforcer ou s'affaiblir réciproquement, suivant que la différence de leurs durées de propagation à partir de l'origine sera d'un nombre pair ou impair de demi-vibrations ; et si la différence des chemins parcourus n'est qu'une petite fraction de ces chemins eux-mêmes, l'intensité des deux vibrations étant à peu près égale, il y aura repos presque absolu au point où elles seront en discordance complète. Si les vibrations lumineuses sont constituées d'une manière analogue, il sera possible, en ajoutant de la lumière à de la lumière dans des conditions convenables, de produire de l'obscurité.

Telle est la substance des raisonnements qui ont conduit Thomas Young k l'expérience mémorable par laquelle le système de l'émission a été définitivement réfuté, et l'existence des ondes lumineuses rendue, pour ainsi dire, aussi palpable que celle des ondes sonores *. Sur deux trous

i. C'est le phénomène des battements qui parait avoir suggéré à Young la première idée de l'interférence des vibrations. Les ondulations d'où résultent les battements ne sont ni de même origine ni de même période; mais si les périodes sont peu différentes, ces vibrations se trouvent alternativement dans les conditions favorables à leur renforcement et à leur afiTaiblissement réciproques, et ces effets contraires sont sensibles à Toreille.

Un principe de Newton a été souvent mentionné par Young comme renfermant une première application du principe dés interférences : c'est Texplication de certaines marées anormales, observées par Halley dans la mer de Chine, qui se trouve au troi-» sième*livre des Principes (prop. xxiv). Suivant Newton, les ondes de la marée océanique pénétreraient dans cette mer par les deux

296 l'optique.

étroits et voisins, percés dans un écran opaque, Young a fait arriver le faisceau des rayons solaires transmis par un autre trou étroit pratiqué dans le volet de la chambre obscure ; les deux cônes lumineux qui se sont propagés au delà de l'écran opaque ont été dilatés par la diffraction, de manière à empiéter Tun sur Tautre, et dans la partie commune il s'est produit, au lieu d'un ' accroissement général de l'intensité lumineuse, une série de bandes alternativement obscures et brillantes, occupant exactement les positions où, d'après la théorie, les mouvements vibratoires devaient réciproquement se renforcer et s'affaiblir. Les bandes ont disparu lorsqu'on a fermé l'un des deux trous. Elles ont disparu également lorsqu'au faisceau unique originaire d'un trou étroit on a substitué la lumière solaire directe ou celle d'une flamme artificielle : il est facile de comprendre cet effet, vu que dans ce cas les conditions de maximum et de minimum d'intensité lumineuse ne sont pas satisfaites aux mêmes points par les divers groupes de rayons qu'on peut concevoir émanés des divers points de la source ' .

détroits situés au nord et au sud de rar^hipcl des Philippines, et, dans les ports où ces deux ondes arriveraient avec un retard de six heures l'une sur l'autre, elles se détruiraient réciproquement, au moins lorsque, la lune étant dans le plan de Téquateur, il y a égalité entre les deux marées consécutives d'un même jour. — V. 1. Grimaldi, à qui l'on a souvent attribué la première observation des interférences, recevait la lumière solaire directe sur deux trous très étroits, percés dans le volet même de sa chambre obscure. Les deux cônes transmis étaient légèrement colorés sur leurs bords par la diffraction, et, lorsque ces bords venaient à empiéter l'un sur l'autre, il en résultait des effets qui ont paru indiquer à Grimaldi que, dans certains cas, la lumière en s ajoutant à de la lumière produisait de l'obscurité. Lumen aliquando per sut communicaiionem reddit obscuriorem superficiem corporis aitcunde ac prius iilustratam. {Physico-mathesis de lumine, prop. xxii.) Mais il n'a rien décrit et n'a rien pu observer de semblable aux bandes alternées que Young a obtenues un siècle et demi plus tard et qu'obtiennent sans difficulté tous ceux qui répètent son expérience. (Voir la traduction de la xxni* proposition de Gi*imaldi dans les Annales de chimie et de physique^ 2« série, t. X, p. 306.) —V.

Rien de plus varié que la série des conséquences que Young a su déduire de sa découverte. Elle lui a d'abord expliqué, jusque dans leurs plus minutieux détails, ces couleurs des lames minces dont Newton avait déterminé les lois avec tant de soin et d'exactitude : les rayons réfléchis aux deux surfaces de la lame parviennent évidemment à Tœil en des temps inégaux, puisque les uns traversent deux fois la lame et que les autres n'y pénètrent pas. Suivant les valeurs diverses de cette inégalité des durées de propagation, c'^est-à-dire suivant l'épaisseur et la nature de la lame, suivant l'inclinaison de la lumière incidente, ces deux groupes de rayons doivent alternativement se renforcer et s'affaiblir; et, comme les conditions de ces effets opposés, liées avec la durée des vibrations, ne sont pas les mêmes pour tous les éléments de la lumière blanche, l'inégale modification d'intensité de ces divers éléments en un point donné de la lame a pour conséquence l'apparition des couleurs; et si, pour rendre un compte tout à fait exact des particularités du phénomène, il faut admettre une nouvelle propriété de la réflexion, l'expérience directe confirme l'existence de cette propriété. Les couleurs semblables à celles des lames minces, que Newton a obtenues avec des plaques épaisses, et qui lui ont semblé un corollaire de la théorie des accès, s'expliquent par les mêmes principes. Tandis que Newton était obligé de supposer, ce qui est contraire à Vexpérience^ que la deuxième surface de ces plaques possédait, à un degré très sensible, la faculté de diffuser la lumière en tous sens, la théorie nouvelle attribue cette propriété à la première surface rencontrée par les rayons lumineux, et l'expérience confirme encore cette conclusion. Les phénomènes de diffraction, ces franges intérieures et extérieirres à l'ombre des corps opaques, qui' se montrent toutes les fois qu'on réduit suffisamment le diamètre de la source lumineuse, et qui, dans les conditions les plus habituelles des expériences, se cachent dans la confusion de la pénombre, résultent

298 l'optique.

aussi de mouvements vibratoires qui, venant de divers côtés, et en suivant des chemins inégaux, concourir en un même point, tantôt se renforcent, tantôt s'affaiblissent. Un grand nombre de phénomènes naturels doivent être rapportés aux mêmes principes, entre autres les arcs colorés qui s'observent souvent au delà du violet de Tarcen-ciel ordinaire, et dont les théories de Descartes et de Newton sont incapables de rendre compte ; les couronnes qui, dans une atmosphère chargée de gouttelettes d'eau en suspension, apparaissent autour du soleil et de la lune; l'irisation superficielle des minéraux, le reflet chatoyant des plumes des oiseaux et, en particulier, de toute surface présentant de fines inégalités régulièrement espacées. Partout où l'on peut distinguer deux groupes de rayons dont les durées de propagation sont inégales, soit parce qu'ils ont pénétré à des hauteurs inégales dans la goutte de pluie productrice de l'arc-en-ciel, soit parce que les uns ont cheminé dans l'air, les autres dans des gouttelettes aqueuses, soit parce que les uns se sont réfléchis sur le sommet, les autres sur le point le plus bas des stries d'une surface, partout l'observateur reconnaît les alternatives de lumière et d'obscurité et les colorations variables caractéristiques de l'interférence. Enfin ces divers phénomènes déterminent les éléments numériques fondamentaux des vibrations lumineuses, et substituent des données précises aux vaines conjectures d'Euler. Ils s'accordent tous à démontrer que les ondulations les plus réfrangibles sont aussi les plus rapides ; d'ailleurs, même dans les ondulations les plus lentes, cette rapidité est de nature à confondre l'imagination : en une seconde il ne s'accomplit pas moins de quatre à cinq cents trillions de vibrations sui* un rayon de lumière rouge, et de sept à huit cents trillions sur un rayon de lumière violette.

L'admiration qu'inspireront toujours les écrits où sont exposées ces immortelles découvertes n'en doit pas

FUËSNËL. 209

dissimaler les imperfections et les lacunes *. Comme il arrive souvent aux génies qui se sont formés eux-mêmes sans recevoir et sans se donner la forte discipline d'une étude régulière .de la tradition scientifique •, Young n'a

1. Ce sont les trois mémoires lus à la Société Royale de Londres le 12 novembre 1801, le l»' juillet 1802 et le 24 novembre 1803, qui ont respectivement pour titres : On the theory of Light and Colours; — An account ofsome cases ofthe production of Coloun nothitherlo descrihed ; — Expen'ments and Calculations relative to physical Optics, Le mémoire plus ancien, qui a pour titre : Experiments and Inquiries respecting Sound and Light, ne contient guère quHin examen comparatif des mérites du système de rémission et du système des ondulations, où il n'y a rien de très nouveau. Seulement un passage sur Tanalogie qui existe entre les lois des anneaux colorés et celles des tuyaux fermés, rapproché de l'explication qui est donnée de ces dernières lois, montre que Young était déjà en possession du principe des interférences et qu'il en connaissait toute la portée. Les Lectures on natural Philosophy, publiées en 1807, résument d'une manière systématique les idées de Young sur la nature de la lumière, sans beaucoup ajouter à ce qu'on trouve dans les mémoires déjà cités. Depuis cette époque jusqu'au moment où les travaux de Fresnel sont venus réveiller l'activité de Young, il a peu écrit et n'a rien publié sous son nom sur des matières scientifiques; il s'est contenté de défendre ses anciennes idées et d'y ajouter un petit nombre de développements nouveaux (dont il sera question plus loin), dans quelques articles anonymes de la Quarterly Review, où il faisait la critique des travaux inspirés aux savants contemporains par le système de l'émission. — Y.

2. Dès son enfance, Young avait montré les facultés les plus rares et surtout une souplesse d'esprit qui lui permettait de les appliquer, au même moment et avec un égal succès, aux études les plus diverses. A treize ans, au sortir d'une école privée où on lui avait enseigné les langues anciennes et les premiers éléments des mathématiques, seul et sans maître, dans la maison paternelle, il tentait d'apprendre à la fois l'hébreu, la botanique et l'optique; à seize ans il étudiait en même temps Hésiode et Aristophane, Simpson et Newton, Linné et Boërhaave, Lavoisier et Black, et lorsqu'à l'entrée de la jeunesse il sortait du cercle étroit où l'avaient d'abord confiné les opinions religieuses de sa famille, il attirait tout de suite sur lui l'attention des esprits les plus éminents et des plus grands personnages de l'Angleterre. Porson l'admettait à discuter avec lui les points controversés d'archéologie et de philologie grecques; le duc de Richmond lui proposait d'entrer dans la carrière politique en devenant son secrétaire; Burke et Windham lui conseillaient le

300 l'optique.

jamais bien compris la différence qu'il y a entre un aperçu et une véritable démonstration, ainsi que Laplace le lui reprochait dans une lettre que l'éditeur des œuvres de Young a publiée (t. I, p. 374). Il ne faut pas entendre par là seulement que Young a ignoré ou négligé l'art de présenter ses découvertes sous cette forme classique qui les aurait fait accueillir plus promptement par les interprètes autorisés de la science contemporaine; il faut reconnaître que, dans bien des cas, il a passé à côté de difficultés déjà signalées, sans paraître les apercevoir, et que, d'autres fois, il s'est contenté d'expliquer en gros les phénomènes sans instituer entre l'expérience et la théorie cette comparaison minutieuse qui garantit seule la possession de la vérité *. (Verdet, Œuvres, 1. 1, p. 321.)

En résumé, vers 1815, les conséquences que Young avait tirées de son principe fondamental des interférences

barreau et lui offraient leur direction pour Tétude des lois. Mais personne ne paraissait soupçonner que les sciences physico-mathématiques, la philosophie naturelle, comme on disait alors, fussent la vocation propre de ce brillant et universel génie, et lui-même rignorait probablement. Des considérations de famille, le désir de s'assurer la bienveillance d'un oncle riche lui firent embrasser la profession médicale; la nécessité d'un apprentissage régulier le conduisit successivement à Londres, à Edimbourg, à Gœttingue et à Cambridge, et c'est durant son séjour à Gœttingue que sa pensée commença à se fixer sur les objets qui ne devaient plus cesser de l'occuper. Pour le sujet de la thèse quMl était tenu de composer, il choisit la théorie de la voix humaine ; l'étude de la production et de la propagation du son le conduisit bientôt à la théorie générale des ondes et à l'optique.

Bien des gens penseront que cette éducation tout individuelle et spontanée était la meilleure que pût recevoir une pareille nature. Peut-être Young en jugeait-il autrement, lorsqu'il prononçait cette parole mélancolique, conservée par la tradition de ses amis :

« Quand j'étais un enfant, je me croyais un homme; maintenant que je suis homme, je vois que je ne suis qu'un enfant. » — V.

1. 11 a dit lui-même qu'il mettait sa gloire et son plaisir à se passer autant que possible de l'expérience.

« For my part, it is my pride and pleasure, as far as I am able, to supersede the necessity of experiments. » (Lettre à M. Gurney, citée par Peacock, Life of Young, p. 477.) — V.

n'avaient été vérifiées qu'approximativement; de graves difficultés subsistaient encore dans la plupart des applications qu'on avait faites de la théorie des ondulations à l'explication des principaux phénomènes, et justifiaient l'opposition persistante des illustres géomètres dont l'opinion gouvernait alors le monde -scientifique , tels que Laplace et Poisson. Les phénomènes de polarisation dont les découvertes de Malus venaient de montrer toute la généralité, l'action des lames minces cristallisées sur la lumière polarisée, action découverte en 1811 par Arago, étudiée dans toutes ses modifications par Biot et Brewster, et qui constitue ce que nous appelons aujourd'hui la polarisation chromatique et la polarisation rotatoire, toutes ces apparences si variées et si complexes restaient inexplicables dans le système des ondes, et Tétaient en effet, puisqu'à cette époque tout le monde regardait comme évident que les ondes lumineuses ne pouvaient différer des ondes sonores que par la période des vibrations et la vitesse de propagation. Young lui-même , après s'être consumé en vains efforts pour rattacher aux interférences les propriétés de la lumière polarisée, semblait prêt à déserter la cause qu'il avait si vaillamment défendue jusqu'alors. Le triomphe de la doctrine de l'émission paraissait assuré, et, malgré la complexité toujours croissante des hypothèses que nécessitait la découverte de chaque phénomène nouveau, l'existence des molécules lumineuses et les mouvements de leurs axes de polarisation étaient regardés presque comme des faits d'expériences. Personne ne soupçonnait qu'une combinaison heureuse du principe des interférences avec celui de Huyghens et qu'une conception hardie, celle des vibrations transversales, donnerait la solution de la plupart de ces difficultés et permettrait d'asseoir la théorie ondulatoire de la lumière sur des bases désormais inébranlables. (Verdet, Œuvres^ l. V, p. 63.) Cette découverte était réservée à un jeune ingénieur

302 l'optique.

des ponts et chaussées, qui, peu d'années après sa sortie de TÉcole polytechnique, dans les circonstances les moins favorables à Tétude, fut amené, par ses réflexions sur les propriétés de la lumière, à sentir rinsuffîsance du système newtonien. Augustin-Jean Fresnel (né à Broglie, département de rEure,le 10 mai 1788), malgré une santé délicate qui l'avait d'abord retardé dans ses études, était entré à l'École polytechnique à, l'âge de seize ans. Admis, et sa sortie de l'École, dans le corps des ponts et chaussées, il avait passé près de trois années à l'École d'application, et, devenu ingénieur, avait d'abord été attaché aux travaux des routes que le gouvernement impérial faisait construire autour de Napoléon-Vendée, puis, vers la fin de l'année 1812, chargé de prolonger au delà de Nyons * la route qui, en rejoignant par la vallée d'Eygues le passage du mont Genèvre, devait établir la communication la plus directe entre l'Espagne et l'Italie. Dans l'isolement à peu près complet où il dut ainsi passer plusieurs années, il chercha à se distraire, par des études personnelles, des soucis et des dégoûts de la vie pratique, auxquels il resta toujours très sensible *. Ce n'est pas du côté de l'optique que se tournèrent d'abord ses pensées. Sous l'influence des souvenirs d'une éducation de famille où la religion avait tenu la première place, il commença à méditer sur les questions philosophiques et s'efforça de trouver une démonstration scientifique et rigoureuse de la vérité de quelques-unes des croyances qui avaient été jadis pour lui l'objet de la