DE LUMIERE

Fig. 86 — C, chambre noire ; V, crémaillère pour la mise au point ; E, écran récepteur de l’image ; G, miroirs ; 1, épreuve à projeter ; O, objectifs à portraits ; P, pivots des miroirs ; P’P’, pivots de la 3' glace représentée en traits discontinus.

côtés. Un écran blanc reçoit l’image agrandie qui ne tarde pas à se colorer faiblement. Gomme on le voit les couleurs ne sont autres que des couleurs obtenues par interférence, et M. Baudran n’a fait que répéter là l’expérience des trois miroirs de Fresnel.

Théorie du procédé Lippmann

Comparaison avec les bulles de savon. — Stratilication de la couche sensible. — Enregistrement de la vibration lumineuse. — Analogie avec le phonographe. — Causes de l’insuccès des recherches antérieures.

La théorie de l’expérience de M. Lippmann est très facile à comprendre quand on connaît la théorie de ces belles colorations que présentent certaines coquilles d’huîtres, certaines nacres que les Orientaux savent si bien incruster dans leurs laques inimitables. Ces coquilles ne sont pas colorées par elles-mêmes ; leurs reflets changeants ne ressemblent en rien aux teintes ordinaires ; en certains points la coquille est colorée, en outre les nuances varient avec l’angle dans lequel on les regarde et avec la lumière incidente. D’ailleurs des substances incolores réduites en lames suffisamment minces se teintent également de vives couleurs. Tel est le cas des bulles de savon formées avec un liquide incolore ; une couche d’huile très mince étalée à la surface de l’eau présente des irisations multiples ; une lame d’acier polie, échauffée, se recouvre d’une légère couche d’oxyde, dont la couleur varie du rouge au bleu suivant l’épaisseur de cette couche ;

cette propriété sert d’ailleurs dans l’industrie à arrêter le recuit au moment voulu. La couleur que prend une lame mince dépend, en effet, de son épaisseur ; au fur et à mesure qu’elle diminue, on observe successivement par réflexion du rouge, puis du vert, du bleu et enfin du violet ; chaque épaisseur correspond à une couleur bien déterminée.

La lumière du jour qui a traversé une telle lame mince allant se réfléchir sur la surface sous-jacente, l’onde réfléchie interfère avec l’onde incidente et ce sont ces interférences qui donnent lieu à ces colorations étudiées par Newton, et expliquées par la belle théorie des ondulations de Fresnel, pour qui la lumière est un mouvement vibratoire se propageant dans un milieu hypothétique, très élastique, peu dense et répandu partout, l’éther, comme l’appellent les physiciens.

Les vibrations lumineuses s’exécutent dans des temps différents pour les diverses couleurs , comme il advient des vibrations sonores pour les divers sons de la gamme; l’espace parcouru par le mouvement vibratoire pendant la durée d’une vibration est la longueur d’onde, qui varie avec chaque couleur, augmentant du violet au rouge pour les couleurs du spectre : violet , indigo , bleu , vert, jaune , orangé, rouge . On démontre (optique physique) que la couleur renvoyée par une lame mince est précisément celle dont la demilongueur d’onde est égale à l’épaisseur de la lame.

Les coquilles d’huîtres, la nacre sont faites de lamelles

superposées les unes aux autres, au fur et à mesure de leur production et laissant entre elles des intervalles occupés par de l’eau ou de l’air. L’épaisseur de ces lamelles aussi bien que de ces intervalles est extrêmement faible, on les compte par milliers dans un millimètre.

La nacre paraît jaune en les points où les feuillets qui la forment sont espacés à la distance de o millimètre, 00025, demi longueur d’onde du jaune ; il y a alors 4°oo de ces lamelles dans un millimètre d’épaisseur ; elle paraît rouge là où il n’y a que 3i20 feuillets par millimètre, violette où il y en a 5ooo.

Dans l’expérience de M. Lippmann, il s’est produit, dans la couche sensible, une série de lames minces : « le » dépôt d’argent réduit est stratifié (i) ; il se compose » d’une série de lames minces d’argent équidistantes » partageant la gélatine ou l’albumine qui leur sert de » support en lames minces superposées. Là où on voit » par exemple du rouge, la distance, entre deux dépôts » d’argent, ou, en d’autres termes, l’épaisseur de la » couche de gélatine qui les sépare, est égale à la demi » longueur d’onde du rouge. Chacune de ces lames » minces agit donc comme une bulle de savon capable

(i) Voir Lippmann. — La Photographie des couleurs. — Conférences publiques sur la photographie, organisées au Conservatoire national des arts et métiers. — Paris, Gauthier-Villars, 189M.

» de réfléchir du rouge... De même, si plus loin on

» aperçoit du vert, » c’est qu’en cet en- » droit la stratifica- » tion est plus serrée » et que les lames » minces n’ont plus » pour épaisseur que » la demi longueur » d’onde du vert. Et » de même pour les » autres parties du » spectre. La figure 87 » représente schéma- » tiquement le dépôt )> photographique » partagé en lames » minces, d’épaisseur

Fig. 87.

» décroissante du rouge au violet.

» Il faut remarquer qu’il est impossible de repré- » senter par une figure l’épaisseur vraie de ces dépôts. » En effet, l’épaisseur de chaque lame, ou la demi- » longueur d’onde est :

Pour le rouge Pour le jaune Pour le violet

33oo

» En d’autres termes, supposons que la couche de » gélatine sensible ait l’épaisseur d’une feuille de papier » ordinaire, ou de — — de millimètre. Cette couche, » après l’action photographique se trouvera partagée :

Dans le rouge en 33o lames minces » » jaune » 4°° » »

» » violet » 5oo » »

L’éclat de la couleur observée tient au grand nombre de lames minces superposées ; car leurs effets s’ajoutent.

Et maintenant pourquoi la plaque sensible présentet-elle un dépôt ainsi formé ? Le dépôt est stratifié parce que la lumière qui a impressionné la couche était elle-même stratifiée pendant la durée de la pose dans la chambre noire. Et cette stratification est due à la présence du miroir de mercure (fig. 88). Si la face A de la plaque reçoit normalement un rayon lumineux de couleur homogène, ce rayon traverse la couche sensible transparente, se réfléchit sur la surface du mercure qui le renvoie sur lui-même; il en résulte, entre le rayon incident et le rayon réfléchi, cette sorte de conflit auquel on a donné le nom d’inter-

férence, de sorte qu’une molécule m de la couche sensible reçoit simultanément l’action de l’onde réfléchie et de l’onde incidente. Or, en certains points ces actions s’ajoutent et il y a, en ces points, des maxima lumineux; en d’autres points les actions se retranchent au contraire et s’annulent. Si, au lieu d’un seul rayon, on considère un faisceau de lumière homogène tombant sur le miroir, l’ensemble des points où il y a maxima lumineux forme une série de plans parallèles à la surface des miroirs ; ce sont les plans ventraux où se forment les couches d’argent réduits. Aux points de minima lumineux correspondent des plans nodaux, parallèles aussi au miroir, mais en ces plans l’action photographique étant nulle, il ne reste, après développement et fixage, que la gélatine pure.

« En définitive, on voit que l’action photographique » n’a fait que fixer, en la remplaçant par un dépôt » d’argent la position de chaque maximum d’action » lumineuse. Or, ces maxima d’action lumineuse sont » séparés par des distances égales à une demi-longueur » d’onde de la lumière employée; c’esl pourquoi les » lames mêmes obtenues ont précisément cette épais- » seur. La vibration lumineuse s’est, en quelque sorte, » moulée par une photographie, dans l’épaisseur de la » lame impressionnée. »

La théorie précédente (i) est celle qui a guidé M.

(i) A la séance du 4 janvier 1895 de la Société française de physique, M. Guillaume a indiqué une analogie acous-

Lippmann ; le succès même de l’expérience l’a démontrée. D’autres vérifications expérimentales peuvent être faites. D’abord, comme dans le cas d’une bulle de savon, d’une coquille d’huître, etc., quand on regarde une chromo-photographie du spectre, sous une incidence de plus en plus rasante, on voit les couleurs changer : le vert prend la place du rouge, le bleu celle du vert, le violet celle du bleu, l’ultra-violet qui est visible, celle du violet (i).

tique de l’expérience de M. Lippmann. — Lorsqu’on produit un choc, en frappant sur le sol ou dans ses mains au voisinage d’une balustrade ou d’une palissade, on entend un son cinglant et prolongé, qui s’explique par des réllexions sur les barreaux de la balustrade. Les chocs qu’ils renvoient à l’oreille se succèdent à des intervalles de temps correspondant à un son dont la longueur d’onde est sensiblement double de la distance des barreaux.

(i) Le changement de couleur avec l’incidence permet de mettre en doute un fait qui a été souvent rapproché de l’expérience de M. Lippmann. Certains daguerréotypes présentent des colorations qu’on dirait naturelles; quelquesuns en profitaient même pour dire que M. Lippmann n’avait rien trouvé, que son expérience était aussi vieille que la découverte de la photographie. Nous leur répondrons que, même si M. Lippmann n’était pas le premier à avoir obtenu directement des couleurs sur le cliché, il serait du moins le premier qui en ait donné la théorie, et la simplicité de cette théorie suffit pour faire honneur à son inventeur. Nous leur dirons en outre que la coloration de ces daguerréotypes ne variant pas avec l’incidence sous laquelle on les regarde, il est même possible que ces couleurs aient été parfois rajoutées artificiellement, contrairement à ce que croient beau coup de personnes. D’ailleurs M. Lippmann a trouvé dans de vieux ouvrages des brevets relatifs à la coloration arli-

Une seconde vérification est la suivante : si Ton regarde normalement une épreuve colorée du spectre et si on la mouille en promenant par exemple dessus le doigt imprégné d’eau, la couche de gélatine ou d’albumine se gonfle ; l’épaisseur des lames minces augmentant considérablement, toutes les couleurs disparaissent ; leur épaisseur correspond alors aux demi-longueurs d’onde comprises dans lïnfra-rouge et au-delà, radiations invisibles à l’œil. Inversement, pendant la dessiccation l’épaisseur redevient ce qu’elle était primitivement, et les couleurs réapparaissent ; le rouge rentre en tête par l’extrémité primitivement violette traversant toute la longueur du cliché pour aller reprendre sa place; le jaune marche derrière lui, suivi du vert et ainsi de suite jusqu’au violet, ce mouvement apparent ne cessant que quand toutes les couleurs sont revenues à leur place.

Le principe de l’expérience de M. Gabriel Lippmann a une grande analogie avec celui du phonographe d’Edison. « Dans les deux cas, la vibration sonore ou lumineuse laisse sa trace sur une substance impressionnable, étain ou gélatine, et le cliché qu’elle a confectionné redonne fidèlement les vibrations, son ou lumière, qui l’ont produit, avec tous leurs caractères et en particulier leur tonalité ou couleur ».

Ces quelques lignes suffisent pour faire concevoir

licielle des daguerréotypes au moyen de poudres colorées très fines. Pour lever complètement le doute il sufiira d’examiner au microscope quelques-uns de ces daguerréotypes.

que si le phonographe peut reproduire les sons composés, de même le procédé de M. Lippmann peut reproduire les couleurs composées. C’est ce que l’expérience a montré, nous l’avons vu, et ce que la théorie prévoyait. Nous n’entrerons pas dans les détails de cette théorie, renvoyant à la belle et savante communication faite à ce sujet par M. Lippmann à la séance du io janvier 1894 de l’Académie des sciences; il a surtout insisté sur ce fait que le phénomène est plus compliqué quand il s’agit d’une lumière blanche que quand on a affaire à une lumière homogène.

Aussi la couleur blanche est-elle la plus difficile à reproduire, le blanc étant la synthèse de toutes les couleurs ; mais si le blanc est reproduit, toutes les autres couleurs le seront avec leurs vraies valeurs.

La théorie de l’expérience de M . Lippmann montre bien la cause de l’insuccès des recherches antérieures. Ainsi les couleurs sur les épreuves colorées de M. Becquerel semblent s’être formées de la même manière ; seulement, si on cherche à fixer la plaque dans l’hyposulfîte, les parties comprises entre les feuillets d’argent réduit se dissolvent, et comme ces parties constituent le seul support qui maintient les plans réfléchissants à la distance d’une demi-longueur d’onde, ce support vient à manquer, et les plans réfléchissants s’effondrent les uns sur les autres : toute coloration disparait.

Si, d’autre part, on cherche a examiner la plaque

THÉORIE Dü PROCÉDÉ LIPPMANN

non fixée, à la lumière du jour, celle-ci agit sur les parties encore sensibles situées entre les feuillets et les impressionne à leur tour : l’image disparaît dans la masse entièrement altérée.

Dans l’expérience de M. Lippmann, au contraire, la couche sensible est impressionnée dans la masse d’une matière transparente, collodion, albumine ou gélatine, qui sert de support et sur laquelle l’hyposulfite est sans action; ce fixatif dissout seulement le bromure non altéré, emprisonné dans cette couche, et celle-ci constitue, pour l’édifice des feuillets réfléchissants, une charpente qui maintient invariable la distance qui les sépare.

Tout dernièrement, à la séance du 21 décembre 1894 de la Société française de physique, M. G. Lippmann a prouvé une fois de plus irréfutablement que sa méthode chromo photographique est bien réellement due à la production des ondes stationnaires. Il a en effet, grâce à elle, répété sous une forme démonstrative et beaucoup plus simple, l’expérience fondamentale d’Otto Wiener sur l’interférence de deux ondes lumineuses polarisées rectilignement, se croisant à angle droit. Il fait tomber sur une couche sensible continue, sans grain, d’épaisseur ordinaire, un faisceau parallèle de lumière sous une incidence de 4^°. Pour cela, la plaque est fixée, la couche sensible à l’extérieur, sur la face hypothénuse d’un prisme rectangle isocèle, l’intervalle entre le prisme et la lame étant rempli par de la benzine. Le faisceau lumineux, tombant normalement sur la face d’entrée du prisme, subit la réflexion totale sur la face externe de la couche sans qu’il soit besoin d’un miroir de mercure. Comme dans l’expérience de Wiener, les faisceaux incidents et réfléchis interfèrent, mais cette fois le faisceau n’est pas monochromatique ; on a le spectre

complet. En outre, il a été préalablement polarisé en traversant un prisme biréfringent, de sorte que la plaque sensible reçoit deux spectres, côte à côte, l’un provenant du faisceau dont les vibrations sont normales au plan d’incidence, l’autre de celui dont les vibrations sont dans le plan d’incidence. Les premières vibrations seules étant capables d’interférer sont seules capables de donner une photographie colorée du spectre ; après développement et lixage, un seul spectre est coloré et c’est bien celui provenant du faisceau polarisé dans le plan d’incidence , conformément aux idées de Fresnel.

Si au contraire on répète l’expérience avec le papier Poitevin préparé avec le même sous-chlorure violet dont se servait Becquerel, les deux spectres sont colorés et leur variation d’intensité avec l’incidence ainsi que leur aspect par transparence, diffèrent totalement de ce qu’on observe avec les spectres obtenus par la méthode Lippmann. Il est donc plus que probable qu’ils ne sont pas dus à des phénomènes d’interférence.

Entin cette expérience de M. Lippmann montre combien Wiener s était approché de la solution de la photographie des couleurs qu’il n’a pas obtenue parce que, grâce à son habileté mèmè, il avait réussi à préparer des couches sensibles extrêmement minces.