SDR LES PHARES A RÉFLECTEURS PARABOLIQUES

La lumière qui s'échappe d'un point rayonnant en divergeant dans toutes les directions, se trouve, à la distance d'un mètre, uniformément répandue sur la surface d'une sphère d'un mètre de rayon ; à une distance décuple, sur une surface semblable dont le rayon serait de 10 mètres, et ainsi de suite* Les étendues superficielles des surfaces sphériques étant entre elles comme les carrés des rayons, il est évident que l'intensité de la lumière décroîtra d'une sphère à l'autre dans le même rapport, A des distances exprimées par 1, 10, 100, etc., ces intensités seront 1, 1/100% 1/10000% etc. C'est pour cela que les lumières les plus vives que les hommes sachent produire, éclairent très-imparfaitement dès qu'on en est un peu éloigné.

Plaçons maintenant un point rayonnant au foyer d'un miroir parabolique. Tous les rayons émanés de ce point, qui tombent sur la surface polie du miroir, se réfléchissent en devenant parallèles à son axe ; leur divergence primitive est détruite; ils forment désormais un faisceau cylindrique de lumière qui, sauf l'absorption occasionnée par l'atmosphère, se transmettra à toute distance avec le même éclat

L'immense avantage que le miroir vient de nous procurer, n'est pas néanmoins sans inconvénient. Je n'indiquerai pas seulement la déperdition de lumière qui provient de l'imperfection du poli des miroirs et de ce que

les miroirs d'argent se ternissent, surtout près de la mer; on s'estime heureux quand les miroirs réfléchissent seulement le tiers de la lumière qui les frappe. Mais le cylindre de lumière qui sort d'un miroir a tout juste les dimensions de son ouverture ; si on le dirige horizontalement « Tespace quMl éclairera aura précisément la même lai^eiff à toute distance : ainsi nous perdons en étendue ce que nous avions gagné en intensité.

Pour lever cette difficulté, on n'a qu'à donner, comme nous Pavons dit plus haut, un mouvement de rotation. au miroir réfléchissant : le cylindre de lumière se portera alors soccessivement vers tous les points de l'horizon , et ces divers points seront éclairés tour à tour. Tels sont les {Nfincipes d'après lesquels on a généralement construit les phares à lumière intermittente destinés à avertir les navigateurs de l'apiMroche des côtes.

Mais quelles sont les circonstances les plus favorables pour obtenir le maximum d'eflet d'une lumière placée au foyer d'un miroir parabolique. On n'avait pas fait à cet égard des expériences exactes et décisives, lorsqu'une commission de l'Académie des sciences, dont je faisais partie avec le physicien Charles et l'amiral de Rossel, fut nommée pour examiner les miroirs paraboliques de M. Lenoir. Les détails qui suivent sont tirés du rapport que je fus chargé de faire à cette occasion, et que je lus à r Académie le 13 novembre 1815.

La commission ayant à se rendre compte de la valeur des grands et beaux réflecteurs que M. Lenoir avait fait eonstroire dans ses ateliers, a d'abord pensé qu'il serait convenable de profiter de cette occasion pour soumettre

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à des épreuves décisives la question délicate du diamètre qu'il convient de donner à la lumière focale. L'importance de cette recherche justifiera les détails dans lesquels nous allons entrer.

Les premières expériences avaient été faites le 1" octobre 1813 dans le jardin du dépôt de la marine, avec deux réverbères paraboliques parfaitement semblables , de O^.Sl d'ouverture et de 0**.325 de profondeur, et qui portaient à leur foyer, l'un une mèche de 36 millimètres ( 16 lignes) de diamètre, et l'autre une mèche de 27 millimètres (12 lignes). Chacun de ces réverbères fut dirigé avec tout le soin possible sur une surface blanche éloignée d'environ 50 mètres. Un corps opaque très- délié, placé à peu de distance de l'écran , fournissait deux ombres dont les intensités comparatives servaient à apprécia celles des deux faisceaux cylindriques de lumière que les mboirs renvoyaient. La comparaison de ces deux ombres ne laissait aucun doute sur les avantages du petit bec, qui donnait constamment une lumière à la fois plus vive et plus blanche que le bec de 86 millimètres.

Cette expérience fut répétée le 8 octobre avec de trèslégères modifications, et conduisit exactement aux mêmes résultats.

La commission se réunit une troisième fois, le 15 oc^ tobre, pour comparer les effets de deux mèches de 27 et de 20 millimètres de diamètre; mais, afin de dissiper les craintes qu'on aurait pu avoir que , dans les premières épreuves, l'avantage de la petite mèche n'eût tenu à quelque supériorité dans la forme ou le poli du réverbère auquel elle était adaptée, le bec de 20 millimètres fut

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placé sur Tantre miroir, qui» par là, devint sensiblement plus lumineux que celui auquel il était inférieur dans les expériences du l** et du 8 du même mois.

Le 22 octobre 1813, Texpérience fut faite avec trois réverbères à la fois; savoir, avec les deiix dont nous venons de parler, et avec un troisième miroir de même dimension, armé d'une mèche de 15°^^.5 (6 lignes). La comparaison des ombres permit à tous les commissaires de s'assurer que cette dernière mèche avait en blancheur et en éclat un avantage marqué sur celle de 20 millimètres, et que celle-ci, à son tour, surpassait sous ces mêmes rapports la mèche de 27 millimètres.

Quelque décisives que ces expériences pussent paraître, il était important de les répéter à de grands éloignements. En effet , dans tout ce que nous venons de rapporter, il n'a été question que de l'intensité de la lumière; mais la divergence que les rayons éprouvent, soit à cause des défauts de forme ou de poli du réflecteur, soit à cause de l'excentricité de la jnèche, ne pouvait être appréciée à des distances aussi petites que celles où nous avions d'abord opéré. Cependant la connaissance de cet élément est absolument nécessaire, soit qu'on veuille établir des phares fixes ou des feux à éclipses. Il paraissait d'ailleurs indispensable, avant d'adopter les petites mèches, de rechercher, par des expériences rigoureuses, si l'avantage qu'elles présentent dans Taxe du paraboloïde, subsisterait encore dans d'autres directions. Telles sont les questions qu'on s'était proposé de résoudre dans les expériences dont nous allons rendre compte maintenant.

Les trois réflecteurs, armés des mèches de 27, de

20 et de i3"^,5 de diamètre, dont on s'était servi le 22 octobre 1813, furent transportés à côté de la tour de Montlhéry, et dirigés sur Montmartre, qui en est éloigné de plus de 28,000 mètres. Le moyen photométrique que nous avions employé dans les autres épreuves, ne pouvant pas servir à cette distance , on se contenta , afin de faciliter la comparaison des lumières, de placer les réverbères assez près les uns des autres pour qu'avec une lunette on pût les apercevoir tous d'un même coup d'œiK La première de ces nouvelles expériences eut lieu le 15 novembre 181&, et montra que, de loin comme de près, la petite mèche envoie plus de lumière que la grande dans la direction de Taxe du paraboloïde. On fit aussi, dans la même soirée , des observations dont l'objet était d'évaluer, pour chaque réverbère, la divergence de la lumière et son intensité à différentes distances angulaires de Taxe; mais il nous a paru convenable de n'en pas tenir compte, puisqu'il a été prouvé, par la comparaison des résultats de Montmartre, avec ceux que M. Lechevalier, conservateur de la Bibliothèque Sainte-Geneviève, et M. Cauchois, opticien, avaient obtenus sur le Panthéon , que les changements de direction ne s'étaient pas faits avec toute l'exactitude nécessaire ; aussi on s'empressa d'apporter à la monture et aux supports des miroirs quelques modifications qui non-seulement rendaient de semblables erreurs impossibles, mais qui , de plus , permettaient d'évaluer avec précision le mouvement angulaire de l'axe de chaque réflecteur. C'est après ces changements qu'eut lieu l'expérience définitive du 22 novembre 1814, dont il nous reste à parler. Pour plus de clarté.

nous rapprocherons les résultats des observations qui furent faites à Montmartre, du programme qu*on avait remis d'avance à M. Lenoir fils, qui s'était transporté à Montlhéry, pour y exécuter tous les niouvements dont nous étions convenus.

OBSIftTÂTieNS PARBS 4 MONTIU&TRE.

Les deux réverbères étaient éloignés Tun de l*autre de l/i mètres; cependant h Toeil nu on n'apercevait qu*un seul feu extrêmement vif. Avec la lunette, on voyait deux lumières bien séparées; celle de Torient était senr siblement plus vive queTautre.

Un seul réverbère se voyait encore parfaitement bien à Tceil nu.

Dans cette expérience on s^étatt proposé d'évaluer, par ai^roximatlon, la différence d'intensité des deux réverbères. Nous avons déjà dit que, dans Pétat naturel»

le réverbère oriental était plus lumineux que Toccidental. Ces deux réverbères étaient également vifs, lorsqu'on cachait le tiers de la surface du premier ; mais le réverbère i grande mèche avait IVantage, lorsque Fécran couvrait la moitié de l'autre. Il semble résulter de là que le miroir auquel correspond la petite mèche est d'un tiers environ plus lumineux que le réverbère armé de la grosse mèche.

1* On placera à l'orient, dans la grande tente, le réverbère armé de la petite mèche de 13 millimètres, et à l'occident, dans la petite tente, la mèche de 27 millimètres. On les dirigera sur Blontmartre le plus exactement possible; on les allumera à la chute du jour, et on les laissera brûler ainsi jusqu'à 6* 1/2.

2» A 6^ 1/2 on couvrira avec uo écran le réverbère à petite mèche, et on le laissera occulte pendants*; immédiatement après on couvrira de même le réver^ bère à grande mèche.

3* A d* 40" on couvrira avec on écran, d'abord le tiers, et ensuite la moitié du réverbère oriental ; à 6^ 50* on transportera récran sur le réverbère à grande mèche, et on en couvrira successivement le tiers et la moitié.

riooftAiniB. ovsmyATioNS »ârbs ▲ mortiiaitu.

6* A 7^ précises on dirigera les Les deux feox se sont affaiblis réverbères vers un point plus un peu; celui de Torient est touoriental que Montmartre de 2*. jours le plus vif. Du reste, on les

voit encore fort bien à Tœil nu.

5* A 1^ ijk on augmentera de L'affaiblissement a augmenté ; 1* la déviation précédente, oe qui le réverbère de Torient a toula portera à ^^ jours Tavantaga A la vue simple

on voit mal les feux.

6* A 7^ i/2 on portera la dé- On ne voit plus les lumières à viation totale à 5% la vue simple. U en reste encore

quelques traces dans la lunette; or, dans cette position extrômot le réverbère qui se volt mieux est encore celui qui porte la petite mèche.

A T 3/4 on est revenu au point zéro ou de départ, et on l'a ensuite successivement dépassé vers Toccident de 2* et de 3% Ces nouvelles épreuves ont pleinement confirmé le résultat des premières. Il ne restait plus, pour compléter cette recherche, qu'à comparer les quantités d'huile que les deux mèches consomment dans le même intervalle de temps; or, voici les résultats qui nous ont été communiqués par M. Lenoir fils, et qu'il a obtenus par des expériences faites à Paris, dans ses ateliers.

La lampe à grande mèche (27 millimètres de diamètre) consomme, en 2 heures et demie, 2/i5 grammes d'huile; la lampe à petite mèche, celle qui, adaptée au réflecteur parabolique, a donné constamment une lumière plus intense, ne brûle que 122 grammes dans le môme intervalle de temps, c'est-à-dire moitié moins que la grande.

U nous semble permis de conclure de tout ceci , en résumant, 1* qu'un seul réverbère, à la distance *de 7 lieues (28,000 mètres), est au moins aussi vif à l'œil

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nu qu'une étoile de première grandeur, lorsque Tobservateur est situé sur le prolongement de 'son axe ;

2* Qu'à 8 degrés de cette direction, la lumière du réflecteur a déjà perdu tout son éclat et se voit à peine sans le secours d'une lunette ;

5* Qu'au lieu d'augmenter le diamètre de la lumière focale 9 connne les artistes avaient coutume de le faire, proportionnellement aux dimensions du réverbère auquel elle devait être appliquée, il est convenable de la resserrer le plus possible, et autant que peut le permettre la libre circulation qu'il convient de conserver à l'air dans le canal intérieur de la mèche;

&* Que par là, en même temps qu'on diminue conddérablement la dépense du combustible, on ajoute d'une manière sensible à l'intensité de la lumière que le réver^ bère réfléchit, soit dans la direction de l'axe, soit dans des directions obliques ;

5* Enfin, que lorsqu'un phare est destiné à éclairer un secteur d'une certaine étendue," il faut ou rendre les réverbères mobiles, afin qu'ils soient successivement dirigés vers différents points de l'horizon, ou les multiplier assez pour que leurs axes ne comprennent pas des angles plus grands que 6 degrés.

Les expériences dont nous venons dé présenter les résultat^ ont été faites par les commissaires de l'Acadé* mie, de concert avec M» Sganzin , inspecteur général des ponts et chaussées, directeur des travaux maritimes, etc. , CT présence de plusieurs membres de l'Institut et d'un grand nombre d'ingéniwrs distingués* Elles nous semblent propos à montrer ce qu'il est permis d'attendre

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d'un phare à réflecteurs paraboliques, et elles ont autorisé les commissaires à proposer à TÂcadémie d'accorder des éloges à MM. Lenoir, qui , dans cette nouvelle branche d'industrie, $e sont montrés tjrès-dignes de la réputation qu'ils avaient acquise depuis tongues années par une foule de travaux importants.