Propagation rectiligne

On appelle Optique géométrique l'ensemble des propositions qu'on peut tirer de l'hypothèse d'une propagation rectiligne dans un milieu homogène, et des lois dites de la réflexion et de la réfraction.

i°. — Nous posons que dans un milieu homogène existent des rayons lumineux; autrement dit, la lumière se propage en ligne droite. Nous avons tous vu les traces rectilignes que le soleil produit dans une chambre quand il pénètre par une lente des volets. Les rayons sont tracés par les poussières de l'air qui diffusent la lumière. Si, par extraordinaire, l'air est assez pur pour que les rayons soient invisibles, on les rend visibles en soufflant de la fumée de tabac ou en frappant sur sa manche.

*\ — Coupons le faisceau. par un écran : nous constatons que sa ' trace n'a pas un contour parfaitement net. Nous sommes portés à trouver la raison de ce flou dans la grandeur apparente du soleil : ce n'est pas un point lumineux, puisqu'il nous apparaît sous un angle de 32 minutes.

Recommençons donc l'expérience dans de meilleures conditions. A l'aide d'un arc, éclairons fortement un trou T d'un demi-millimètre de diamètre (trou d'aiguille). A deux mètres (pour fixer les idées) plaçons un diaphragme E piercé d'un trou O (le mot diaphragme est

1. Ce volume est le premier d'une série de cinq dont voici les titres et auxquels je renvoie en abrégé : •'

Optique géométrique supérieure.

Construction, description et emploi des appareils de mesure et d'observation.

Dans ce volume sont étudiés les Instruments d'optique.

Vision et reproduction des formes et des couleurs.

Dans ce voluine sont étudiés la Photométrie, la Photographie, les Procédés d'impression ..

Interférences et Diffraction, en collaboration avec l'abbé Carrière.

Dans le présent volume et le suivant je me borne à l'étude des éléments (lentilles et miroirs) avec lesquels sont construits les appareils, et aux généralités sur les radiations.

synonyme A' écran percé). Enfin mettons un écran E' à deux mètres

du premier (fig. 1). ' A un mètre, un degré sous-tend un arc de 17,45 millimètres; par

E B suite, à deux mètres,

un arc de 35 millimètres. D'un point du trou O, la source apparaît sous un angle de 1/70 ^c de degré, soit environ A 1 minute; d'un point de l'espace éclairé O', elle apparaît sous un angle voisin d'une demiminute. L'expérience semble donc devoir donner du trou O une

Ihaphragme Fig. 1.

image O' à bords parfaitement nets. L'expérience détruit cet espoir : la lumière ne se propage donc pas en ligne droite.

Pour réaliser le rayon lumineux, pour distinguer un rayon dans le faisceau, "nous sommes tentés de remplacer le trou O, de dimensions quelconques, par un trou (l'aiguille. Le résultat est contraire à nos prévisions : au lieu d'obtenir une image t' du trou t du même ordre de grandeur que le trou f, nous constatons autour du point /' l'existence d'une série d'anneaux alternativement brillants et obscurs.

3°. — Ainsi la lumière est fort loin de se propager en ligne droite; cependant nous fondons toute une science sur l'hypothèse de la propagation rectiligne. Cela tient à ce que, malgré l'évidence de la non-propagation rectiligne d'un rayon isolé, un cône étendu de lumière se conduit approximativement comme si les rayons existaient.

Ce n'est pas lieu de résoudre cette apparente contradiction. Je ne retiens ici qu'une conclusion : la parfaite stupidité des pseudoappareils de démonstration où censément intervient un rayon unique, quand il ne s'agit pas simplement de fixer les idées. J'en décris deux dans ce qui suit immédiatement, pour faire comprendre le sens des énoncés, mais non pour apporter de ces énoncés qui, pris au pied de la lettre, sont faux, une preuve impossible.

Que le lecteur se rassure. L'Optique géométrique qui repose sur des hypothèses erronées quand on les applique à un rayon, nous apprend des propositions utiles et parfaitement correctes quand il s'agit de rayons formant un cône lumineux d'angle solide suffisant. Toutefois, la non-rigueur du principe fondamental se traduit par des phénomènes extrêmement curieux étudiés au long dans le cinquième volume de ce Cours d'Optique.