HYPOTHÈSES SUR LA NATURE DE LA LUMIÈRE

On a imaginé bien des hypothèses sur la nature de la lumière, mais, dans le nombre, deux seulement ont fixé surtout l'attention des physiciens, savoir, la théorie de Vémission, appuyée principalement par Newton, et la théorie des ondulations y d'abord mise en avant par Descartes, et défendue ensuite par Huyghens, puis par Thomas Young, par Fresnel, Arago, et plusieurs autres.

Le système de l'émission suppose que la lumière est un fluide trèssubtil dont les molécules, contenues dans les corps lumineux, sont lancées par eux, dans toutes les directions, avec une vitesse prodigieuse. Ces molécules lumineuses sont tellement ténues, qu'on ne peut constater leur poids, ni leur masse. Elles traversent les corps transparents sans perdre leur vitesse, mais elles sont arrêtées par les corps opaques. Une partie de cette substance émanée du corps lumineux, venant à traverser les parties transparentes de l'organe de la vue, atteint h fond de Tœil et y produit la sensation.

Dans cette même hypothèse, les couleurs sont dues à une différence dans la nature ou la forme des molécules lumineuses, et un

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rayon lumineux n'est autre chose que la direction suivant laquelle se propagent les molécules dont il s'agit. La propagation rectilîgne de la lumière est une conséquence nécessaire de la théorie qui nous occupe; en effets elle assimile les molécules lumineuses à de petits projectiles qui, une fois lancés et abandonnés a leur inertie , doivent prendre un mouvement rectiligne et uniforme.

Le système des ondes part d'autres principes. Il suppose que les molécules des corps lumineux exécutent des vibrations excessivement rapides autour de leur position d'équilibre, à peu près comme une tige ou une lame d acier trempé fixée à l'une de ses extrémités, et que l'on abandonne à elle-même après l'avoir légèrement fléchie (p. 352). On admet, de plus, Texistence d'un fluide particulier^ très -subtil, très -élastique, répandu dans l'univers tout entier, dans les espaces vides de toute matière pondérable , comme dans les milieux transparents les plus denses. Ce fluide , c'est Yéther lumineux. Les mouvements vibratoires des corps lumineux se communiquent à ce fluide et y font naître un mouvement ondulatoire analogue à celui qui se produit quand on jette une pierre dans l'eau. Dans les circonstances convenables, ce mouvement vibratoire se propage dans l'œil par llntermédiaire de Télher lumineux contenu dans cet organe, et produit ainsi la sensation lumineuse. Les couleurs sont dues à la plus ou moins grande rapidité des vibrations qu'exécutent les molécules des corps lumineux : ici les couleurs seraient pour l'œil ce que les sons, ayant différents degrés d'acuité , sont pour l'oreille.

On voit, d'après cela, que la différence essentielle qui existe entre les deux théories, c'est que, dans celle de l'émission, la lumière est un corps ayant une existence propre, tandis que^ dans la théorie des ondulations, elle n'est que le résultat d'un mouvement.

Ce caractère distinctif entre les deux systèmes permet de démontrer expérimentalement que l'hypothèse des ondes est la seule qui puisse être admise dans l'état actuel de la science. En effet, si la théorie de l'émission était exacte, il en résulterait que deux rayons de lumière, ajoutés l'un à lautre, ne pourraient jamais produire de l'obscurité, .car il est impossible que des molécules de lumière ajoutées les unes aux autres se détruisent ou s'anéantissent. Le système des ondulations conduit à une conséquence opposée. En effet, dans cette théorie, deux rayons de lumière, se propageant suivant la même direction, doivent, comme deux rayons sonores, se renforcer s'ils ont parcouru, à partir de leur origine copQmune, des chemins qui diffèrent entre eux d'un nombre pair de demi -ondulations; ils doivent.

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au contraire y se détruire et donner lieu aux ténèbres les plus complètes, si y ayant même intensité, leur différence de marche est^ale à un nombre impair de demi-ondulations; en d'autres termes, les rayons lumineux de même longueur d'onde doivent interférer entre eux comme les rayons sonores (p. 294). Or, Texpérience suivante imaginée par Fresnel, lillustre créateur de Toptique moderne, démontre qu'il en est effectivement ainsi , et, par conséquent, que la théorie de Newton ne saurait plus être admise.

^'^' ^^^' Deux miroirs plans C et A

(fig. S70), en métal, sont disposés à côté l'un de Tautre, de manière à former un angle très-obtus.

Une lentille hémicylindrique, à court foyer, concentre en F, en avant de ces miroirs , un faisceau de lumière homogène, de lumière rouge, parexemple, introduit dans la chambre noire et obtenu en fixant à Touverture de celle-ci un verre coloré en rouge, qui ne laisse passer que cette lumière. Ce faisceau tombe en partie sur l'un des miroirs et en partie sur Tautre.

Les rayons lumineux, après s'être réfléchis, viennent se rencontrer sous un très-petit angle, comme le montre la figure, plus près du miroir A que du miroir C, et si on les reçoit alors sur un écran blanc, on observe, sur celui-ci, des bandes alternativement sombres et brillantes, parallèles à la ligne d'intersection des deux miroirs et symétriquement disposées des deux côtés d'un plan Bn, qui, passant par la ligne d'intersection B des miroirs, et par le milieu de la droite NM, menée entre les deux images N et M du point lumineux F, partage en deux parties égales Fangle que forment entre eux les rayons réfléchis qui s'y rencontrent deux à deux en le traversant. Ces rayons ayant parcouru, à partir de la source F, des chemins exactement égaux, se ren- ' forcent et forment la bande centrale brillante n. Mais de part et d'autre du plan Bn, les rayons qui se rencontrent deux à deux présentent entre eux une différence de marche qui va en augmentant à mesure qu'on s'éloigne de ce plan ; cette différence est d'une demi-longueur

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d'onde en / et en s, où se forment les deux premières franges obscures; elle est égale à une longueur d'onde entière en il: et en h^ milieux des deux premières franges brillantes qui se trouvent de part et d'autre de la frange centrale n, et ainsi de suite.

Si Ton arrête la lumière qui tombe sur lun des miroirs, les franges noires disparaissent, ce qui prouve qu'elles sont le résultat de la rencontre des rayons qui se détruisent deux à deux.

Si l'on répète l'expérience précédente avec de la lumière blanche, on obtient encore des franges, mais elles sont irisées. Pour expliquer cette coloration, il faut remarquer que la largeur des franges varie avec chaque couleur simple; il en résulte que quand on fait interférer deux faisceaux de lumière blanche, les franges dues à chaque couleur se séparent, ce qui produit l'irisation qu'on observe. L'inégale largeur des franges formées par les diverses couleurs démontre que cetles-cî sont dues i des ondulations de longueurs différentes. Le rouge correspond aux ondes les plus longues, et le violet aux ondes les plus petites. (H. V.)