Longueurs d'onde des couleurs simples

Rouge. . . . 620 dix- millièmes de millimètre. Orangé... 583 » »

Jaune ....

dix-

millièmes

de

millimètre.

Vert

Bleu

Indigo.. . .

Violet . . .

Le rouge correspond donc aux notes graves l'échelle musicale, et le violet aux notes aiguës.

Les coalears complexes .

Comment expliquer maintenant les coulei complexes, non plus celles du spectre qui se simples, mais celles des corps naturels?

Nous aurons encore recours aux propriétés c mouvements vibratoires, et une comparaison a\ les phénomènes sonores nous rendra plus facil saisir la théorie des couleurs.

Plusieurs mouvements vibratoires peuvent superposer l'un à l'autre. Ainsi, quand une coi est tendue sur une caisse sonore, comme la coi d'un violoncelle, on peut la faire vibrer tout c tière. Ses deux extrémités seront immobiles, 1 ront deux nœuds, tandis que son milieu vibr< avec l'amplitude maxima : ce sera un ventre, M on peut attaquer cette corde avec l'archet de n nière que, tout en vibrant dans son ensemb chacune de ses moitiés vibre individuellement, s vaut les contours ponctués représentés par \^fig* Dans ces conditions, nous réalisons la superpositi

de deux mouvements vibratoires : celui de la corde entière et celui de ses deux moitiés vibrant isolément. Il en résulte un son complexe, formé du son fondamental et de son harmonique superposé ; c'est cette superposition qui donne à l'oreille les sensalions du timbre des différents sons.

Le phonographe est un instrument basé sur ce

Fig. 6.

fit

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principe : les vibrations d'une seule membrane peuvent reproduire plusieurs mouvements vibratoires superposés, rendre la parole humaine et l'enregistrer par un gaufrage piqué sur un cylindre malléable.

Les couleurs complexes, telles que le marron, les différentes nuances de vert, etc., s'expliquent par un mécanisme analogue. Elles résultent de la superposition de plusieurs mouvements vibratoires simples.

Coloration des corps.

Disons à ce propos ce qu'on entend par couleur des corps.

La couleur résulte de la diffusion des rayons qui éclairent un corps. Ce corps en absorbe quelquesuns et en réfléchit d'autres dont le mélange produit sur l'œil l'expression d'une teinte déterminée. Une tapisserie nous paraît rouge parce qu'elle réfléchit surtout la lumière rouge et qu'elle absorbe les autres couleurs.

Les corps qui réfléchissent tous les rayons solaires, quels qu'ils soient, nous paraissent blancs; ceux qui les absorbent tous, au contraire, nous semblent noirs.

Il est évident, d'après cela, que la couleur apparente d'un corps pour notre œil doit varier avec la nature de la lumière qui l'éclairé; elle n'est pas la même au jour ou à la lumière électrique, qui sont des lumières blanches contenant tous les rayons, qu'à la lumière exclusivement jaune du gaz. Avec une lumière monochromatique, elle a forcément la teinte même de cette lumière.

Expérience des deux miroirs.

Fresnel avail envisagé les phénomènes lumineux comme étant produits par des vibrations. La lumière doit donc présenter les particularités de tous les rnouvements ondulatoires, et il doit être possible de produire des interférences avec deux ondes lumineuses.

A cet effet, on prend deux miroirs faisant entre ^ux un très petit angle : un point lumineux placé ^n avant donne, en arrière de ces miroirs, deux images très rapprochées, qui peuvent être considérées chacune comme le centre d'une onde dist^incte.

Si ces ondes, arrivant en un point, sont telles qu'elles aient parcouru des chemins différents et que

leur différence de marche soit, ou une demi-longueur d'onde, ou un nombre impair de demi-longueurs d'onde, ce point aura au même instant deux vitesses égales et de signes contraires : il y aura

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donc annulation du mouvement vibratoire, c'està-dire obscurité. Il y aura, au contraire, redouble — menl de lumière en tous les points où les deuac ondes auront, ou parcouru le même chemin, o«i parcouru des chemins dont la différence est un nombre entier de longueurs d'onde.

Si l'on a eu soin d'opérer avec une lumièr

parfaitement monochromatique, on aura donc, sur un écran placé en face des deux miroirs, une série de franges, alternativement brillantes et obscures, parallèles à l'intersection des deux miroirs, comme le représente \^fig, n.

Si nous avons opéré avec de la lumière jaune et que nous la remplacions par de la lumière plus xéfrangible, de la lumière violette par exemple, les franges sembleront se resserrer les unes vers les autres.

Si enfin nous employons de la lumière blanche, l'effet produit sera la résultante des effets partiels cjue l'on obtiendrait avec chacune des couleurs simples séparément : on aura donc des franges irisées, présentant les difierentes couleurs du spectre.

Interférences dans la réflexion normale.

L'expérience précédente est très brillante et facile à répéter : elle nous prouve nettement l'existence c3es interférences lumineuses. Nous pouvons donc être certains que, quand une onde directe et une CDnde réfléchie se rencontreront, elles pourront et cJevront interférer.

En particulier, et ceci est d'une importance Ciapitale pour le sujet qui nous occupe, quand on fait tomber de la lumière perpendiculairement à la surface d'un miroir plan, l'onde réfléchie interférera avec Tonde directe, en donnant naissance,

en avant du miroir, à une série de plans parallèles, allernativement brillants el obscurs : les plans obscurs correspondent aux interférences, et la vibration lumineuse y esl éteinte ; elle est, au contraire, doublée dans les plans lumineux. Deux plans obscurs consécutifs (deux plans nodaux, comme on dit en Physique) sont séparés l'un de l'autre par un intervalle d'une demi-longueur d'onde. 11 en est de même de deux plans ventraux consécutifs.

Ce phénomène se produit toutes les fois qu'une onde se réfléchit sur un miroir, nous allons voir ce qui a lieu quand la lumière rencontre une lame mince.

Anneaux colorés de Newton.

Les interférences vont maintenant nous servir à expliquer l' un des phénomènes naturels les plus intéressants : je veux parler des couleurs que présentent les lames minces.

Tout le monde a remarqué ces teintes merveilleusement pures que présentent les bulles de savon . En les examinant, on y reconnaît aisément les teintes simples du spectre. Malheureusement elles se prêtent mal à l'étude, à cause de leur caractère fugitif el changeant.

Le génie de Newton avait pressenti la cause d u phénomène : l'illustre physicien la voyait dans la minceur même de la lamelle liquide qui forme la

bulle. Il imagina alors de reproduire le phénomène avec plus de régularité, et voici le dispositif qu'il a adopté.

Sur une lame de glace rigoureusement plane [fig, 8), on pose par sa face sphérique une lentille plan-convexe ADBE, qui touche par un seul

Fig. 8.

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point, le point E, la glace de verre. A partir de ce point, les deux lames sont séparées par une tranche d'air d'autant plus épaisse qu'elle est plus éloignée du point de contact.

Dans ces conditions, voici ce que l'on observe : Si l'on éclaire ce système des deux verres ainsi superposés par de la lumière monochromatique (telle que la lumière jaune qui résulte de la comt^ustion d'une lampe à alcool salé), on wo'il par ^éjlexion une tache noire centrale entourée d'anûeaux concentriques, alternativement brillants et obscurs. Ces anneaux ne sont pas équidistants :

ils se resserrent d'autant plus qu'ils sont plus él gnés du centre noir correspondant au point de ce tact des deux verres.

En employant une lumière de nature différen on voit le diamètre des anneaux augmenter diminuer suivant que la longueur d'onde de lumière employée est plus grande ou plus peti

Il résulte de là que si l'oii éclaire l'appareil ai de la lumière blanche, on aura la superpositi des effets obtenus avec les diverses lumières simpl Les couleurs ne coïncident pas; par conséquent n'aura pas un système d'anneaux alternativem< noirs et blancs : on aura des anneaux irisés des c( leurs de l'arc-en-ciel, absolument comme le se les franges d'interférences dans les miroirs Fresnel quand on emploie la lumière blanche.

Mais ce n'est pas tout. Au lieu de regarder système de nos deux verres par réflexiorty no pouvons le regarder par transparence. , c'eî à-dire l'interposer entre notre œil et la lumiè diffuse. Dans ce cas, on observe encore des a neaux, seulement ils sont inverses des précédent là où il y avait un anneau blanc nous observons anneau obscur et réciproquement. Par exemp!

le centre qui était obscur et formait une tac tioire quand on regardait le système par réflexi» devient brillant quand on l'observe par transf rence, et, si l'on se sert de lumière blanche, 1 anneaux que l'on observe de la seconde manié