IX. — EXEMPLE GENERAL

Pour présenter d'une façon plus concrète et plus vivante la plupart des remarques théoriques qui précèdent, et pour saisir en quelque sorte, sur le vif, quoique d'une façon sommaire, le travail et la marche de la pensée scientifique, dans ce raisonnement expérimental, qui est en somme la grande méthode scientifique moderne, nous allons résumer l'histoire de l'étude d'un phénomène dont on trouve les résultats dans les traités de physique les plus élémentaires : la réfraction de la lumière.

Nous verrons ainsi à l'œuvre cette méthode expérimentale, à laquelle nous devons les merveilleux progrès de nos connaissances et de notre industrie.

On sait qu'un rayon lumineux rencontrant la surface d'un corps semble, sauf le cas de réflexion totale, se briser sur cette surface et donne naissance, si le corps est transparent, à deux rayons : un rayon réfléchi qui ne pénètre pas dans le corps transparent, un rayon réfracté qui pénètre dans ce milieu, en déviant de sa direction primitive, s'il n'est pas normal à la surface.

« Bien avant Ptolémée (70-147 de notre ère), on connaissait des phénomènes où intervient la réfraction. On savait qu'un aviron plongé dans l'eau paraît brisé au point où il traverse la surface ; on utilisait les lentilles a allumer du feu ; on avait observé le pouvoir grossissant d'un vase plein de liquide ; tout le monde a entendu parler du monocle de Néron. » (De la Méthode dans les Sciences, 79 sq. : partie rédigée par Boitasse,

MÉTHODE EXPÉRIMENTALE DIRECTE

Le phénomène que l'on vient de citer el bien d'autres constituaient in quelque sorte les labiés de présence el d'absence dont parle Bacon. On y voyait en effet, toutes les fois <jn<- deux milieux transparents se trouvaient en contact, -<i produire généralement c'est-à-dire sous les réserves ci-dessus ,à la surface de séparation, la déviation rayons lumineux. Que le I milieu vînt à être supprimé

comme il était aisé de le voir dans le cas de la loupe , et les rayons lumineux continuaient leur marche rectiligne sans déviation.

Pendant longtempson ne ni que constater le fait et môme s'en servie on connaissait l'usage delà loupe pour allumer le feu en concentrant sur un seul point tous les rayons qui tombent sui surface, grâce à leur déviation convergente — ou, ce qui revient au même, — l'usage d'un globe de verre rempli «l'eau, du temps de

Maison ignorait ses causes. Aristote se demande encore pourquoi un bâton plongé obliquement dans l'eau paraît brisé.

La présence constante de deux milieux différents finit par taire naître dans un esprit réfléchi Vhypothèse naturelle que 1-» différence des milieux était \a. cause de ce phénomène.

Cette hypothèse étant formulée accompagnée del'hypothèse ac- >ire que la déviation «levai! tenir à la différence de densité des milieux ,il fallut la vérifier expérimentalement. Clèomède 50 ap. J.-C. l'émet formellement et déclare qu'un rayon qui passe obliquement d'un milieu dans un autre doit se rapprocher <le la perpendiculaire si le milieu esi plus dense, s'en éloigner si le milieu l'est moins. Il en essaye une première vérification gr< el purement

qualitative avec la méthode de concordance. Mettant une pièce de monnaie au fond d'une coupe, placée «le manière que l'œil ne puisse la voir, il la remplit d'eau sans changer l«i^ situations respec tives de l'œil el de la coupe, el la pièce devient visible par l'interposition de ce milieu transparent : les rayons lumineux sonl d déviés par lui. Toutes les luis qu'un rayon passe d'un milieu transparent dans un autre, on constatera la réfraction, La contre-épreuve peut être laite : c'est l'application de la méthode de différence:] 'eau est supprimée, la pi< devient invisible. Non- avons ici les deux

premières méthodes d'exp frimentation, empli -don la pratique

courante de ces méthodes comme contre-épreuves l'une de l'autre . I<» méthode «le concordance lait apparaître le phénomène au moment où l'on en produit la cause; la méthode de différence le fait disparaître quand «m la supprime.

route répétition «le l'expérience ne fera «pie servir de conli épreuve aux expériences antérieures.

La cause est déterminée qualitativement. Il s'agit de

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maintenant h une loi plus précise déterminant les quantités d'eflel par rapport aux quantités de causes, si Ton peul dire. Ce fut l'œuvre que commença chimie Ptolèmée [70 ou 77-147 ap. J.-C.

li va chercher à fairedes mesures de déterminations numériqu Ces déterminations numériques onl un premier avantage. Elles montrent que l'effet observé dépend de doux conditions :

I" La nature des deux milieux en présence, ou plutôt leur différence de réfringence : dans chaque milieu, le rayon lumineux -ri mu* marche déterminée, caractérisant une propriété bien définie de ce milieu: sa réfringence. Autrement dit chaque milieu a un pouvoir réfringent donné, et le rayon déviera plus ou moins selon que la différence des pouvoirs réfringents des deux milieux considérés clans l'expérience sera plus ou moins grande.

2° L'obliquité du rayon sur la surface de séparation qu'il rencontre : l'angle d'incidence avec la normale à celie surface.

Ces deux déterminations, on le conçoit, ne peuvent «Hic faites que par la méthode des variations concomitantes, qui montre tout de suite so n importance incomparablement plas grande que celle des autres méthodes pour atteindre une connaissance précise du phénomène, pour s'élever à sa loi. — De plus, on voit que cette connaissance plus précise ne peut être atteinte que par des mesures, des déterminations quantitatives, aussi exactes que possible, résultat naturel en quelque sorte de F emploi de la méthode des variations concomitantes. Pas à pas nous voyons donc la justification par 1rs faits des remarques théoriques que nous avons faites. — Enfin, — pour anticiper un peu sur les résultats — la découverte de relations numériques permet de voir ici que l'effet observé déjà n'est pas produit par une cause simple, mais par l'interférence de deux causes principales : la réfringence comparée des milieux, et l'obliquité du rayon incident, la valeur de l'angle d'incidence. Nous avions noté aussi, parmi les avantages les plus ordinaires des déterminations quantitatives, la possibilité de découvertes de ce genre.

Revenons maintenant à nos déterminations quantitatives : Pour la simplicité de ce qui suit, nous ne nous attacherons qu'à l'étude d'une des conditionsdu phénomène: la valeur de l'angle d'incidence, et nous ne nous occuperons que des recherches qui ont concerné la détermination de son effet, c'est-à-dire de la valeur de l'angle de réfraction, et de la loi qui lie cette valeur à l'autre. C'est à quoi d'ailleurs s'attache Ptolémée.

« 11 procédait exactement comme le conseillent aujourd'hui les traités élémentaires de manipulations. Les instruments étaient assez rudimentaires; il ne mesurait les angles qu'à un demi-degré

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près. Voici la table qu'on trouve dans son Optique. J'y ajoute <!<mix colonnes renfermant, d'une part, le rapport des angles d'incidence î et de réfraction /-, d'autre pari le rapport de leurs sinus.

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l'A-- L'AIR DANS L'EAU