LES PHARES

phares catoptriques . ils n’eurent pas d’abord grand succès; les lampes étaient défectueuses;, et les réflecteurs, de forme sphérique, 11e recevaient qu’une petite fraction des rayons de lumière, ou 11e les projetaient pas dans une direction convenable. « En 1782, 011 avait établi ce genre d’éclairage à Cordouan; mais, quoique ce phare 11e 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. La lumière d’une lampe placée au foyer d’un miroir de ce genre est renvoyée en un faisceau cylindrique ou en rayons parallèles, dont l’intensité 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 Garcel, où l’huile 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 miroirs 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 l’horizon et successivement éclipsée. 11 est donc aussi l’inventeur des feux à éclipses . Un phare de ce genre fut établi à Dieppe par Borda, en 1784, et un autre à la tour de Cordouan, six ans plus tard, en 1790.

Les appareils catoptriques sont généralement formés de groupes de miroirs paraboliques dont chacun possède une lampe à son foyer. L’ensemble est mû par un mouvement d’horlogerie. Tel est celui que représente la figure loi. 11 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, en variant la vitesse 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 0ra,81 d’ouverture donne une lumière visible dans les lunettes

à une distance de quarante lieues.

Néanmoins 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 par l’action des vapeurs salines que l’air contient dans le voisinage de la mer. Ces inconvénients ont fait peu à peu abandonner les phares çatoptriques, au moins pour les phares du premier ordre ou de longue durée :

en France, on ne s’en sert plus que pour l’éclairage des passes étroites, des chenaux, ou comme supplément d’un feu dans une direction où 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 : c'est ce qu’on nomme les phares clioptriques. Cette invention, due à l illustre Fresnel, date seulement de l’année 1822.

LES PHARES DE RÉFRACTION

§ Il — Phares de réfraction ou dioptriques — Appareils

LENTICULAIRES DE FrESNEL

Nous avons vu déjà, en parlant des verres ardents, que Biiffon 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, eut la même idée que Buffon ; 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 l’aide 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 fabrication pour apporter à la forme même des surfaces réfringentes un perfectionnement auquel Buffon 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 : « 11 n’avait pas fait attention non plus, à ce qu’il paraît, 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 conçu d’abord la lentille

‘2 l/i APPLICATIONS DES PHÉNOMÈNES ET DES LOIS DE LA LUMIÈRE

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 concentriques 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-seülement 11e doivent pas avoir le même centre, mais encore que ces différents centres 11e sont pas situés

Fig. 152. ■*— Premier appareil lenticulaire de Fresnel : élévation et plan.

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 (pie 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

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

La figure 152 montre le plan et la coupe 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

Fig. 153. — Marche des rayons clans un phare catadioptrique de Fresnel, à lentilles et à miroirs inclinés.

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 où les rayons lumineux subissent la réflexion totale. Les figures 153 et 154 montrent 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 phares cala dioptriques. Fresnel ne se borna point à ces modifications capitales dans l’éclairage des phares; il en perfectionna les lampes,

Fig. 154. — Réflexion totale dans les prismes des phares catadioptriques.

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 plus possible d’intensité et de régularité, qualités si précieuses dans ce genre d’application.

Fig. 155. — Appareil du Fig. 156. — Appareil du pre- Fig. 157.- — Appareil à feux premier ordre à feu fixe mier ordre à éclipses de blancs et rouges étià éclipses

et à lumière blanche, minute en minute. do 20 en 20 secondes.

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

Les phares se divisent en feux du premier, du second et du troisième ordre, selon l’intensité de l’éclat et la portée de leur lumière. Les lampes des phares clu premier ordre ont quatre mèches concentriques ; il y a trois mèches dans les phares du second ordre et deux mèches dans les phares du troisième ordre. L’éclat varie dans le rapport des nombres 4, 2 et 1, et équivaut à vingt, à dix et à cinq lampes de Carcel. On a même, depuis, dépassé ce résultat.

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

Fig. 158. — Appareil lenticulaire et lanterne d’un phare du premier ordre.

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. La rotation plus ou moins rapide du système donne lieu à une succession d’éclats et d’éclipses dont la durée varie. Enfin, à l’aide de glaces colorées interposées au devant des lentilles,

on fait encore varier la couleur des feux. Les ligures 155, 156 el 1 57 montrent comment sont disposés les appareils pour quelques-unes de ces combinaisons. On peut voir en outre, dans les

Fig. 159. — Intérieur du phare de Cordouan.

Fig. 160. — Le phare de la Nouvelle-Calédonie.

figures 158, 159 et 160, 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 Cordouan a, comme on voit-, un aspect tout à fait monumental, et il est entiè-

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rement construit en pierres. Celui de la Nouvelle-Calédonie, tout récemment édifié, est au contraire de tôle et de fonte de fer. Construit à Paris, il a donc pu être transporté tout fabriqué au lieu de sa destination, où il est inauguré depuis huit 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 portée des feux des phares. Mais l’appareil 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 l’électricité.

C H A P I T R E lll

LE MICROSCOPE

Un objet excessivement petit, même quand il est fortement éclairé, envoie dans l’œil, à la distance de la vision nette, un faisceau de lumière trop peu intense pour que l’impression sur la rétine produise une image distincte. 11 faudrait le rapprocher de l’œil, augmenter ainsi son diamètre apparent; mais alors la réunion des rayons émanés de ses divers points ne se ferait pas sur la rétine et l’image serait confuse.

Le microscope est un instrument destiné à venir en aide à la vue, en produisant des images plus ou moins amplifiées des petits objets, que notre œil peut voir alors nettement comme à la distance de la vision distincte.

Il y a deux sortes de microscopes : la loupe , ou le microscope simple, et le microscope composé.

Il est bien probable, si cela n’est pas absolument prouvé, que les anciens connaissaient le pouvoir grossissant des masses de verre de forme sphérique. Un passage d’une comédie d’ Aristophane montre que les Athéniens connaissaient le moyen d’allumer du feu à l’aide d'un morceau de verre qui concentrait à son foyer les rayons du soleil. Les pierres fines gravées qui nous restent des Romains n’ont pu être travaillées sans