II. DE LA MULTIPLICATION DE LA LUMIÈRE PAR LES RÉFLEXIONS

§ 508. Au moyen du mouvement, la multiplication delà lumière n’est pas réel le, mais physiologique; c’eslla reflexion seule qui fait parvenir à l’œil de plusieurs points la lumière provenant d’un corps lumineux quand même sa dimension est imperceptible. Cette multiplication réelle des ondes lumineuses ne diffère point de celle des ondes souores opérée au moyen des échos.

La lumière incolore ou la lumière des couleurs du spectre persiste pendant l’accroissement physiologique de leur éclat, de même que persistent et croissent les sons à l’approche de nombreux instruments de musique. La multiplication des sons musicaux due à une multitude d’échos convertit ces sons en bruit. Une multiplication de reflexions de lumière incolore ou colorée convertit aussi cette espèce de lumièie en lumière blanche.

Pour obtenir une mulliplication de lumière, on sait déjà que celle gagnée <î> est toujours blanche, cl que la lumière employée est incolore ou qu’elle peut avoir quelqu’une des sept couleurs du spectre. Pour convertir la lumière incolore en lumière blanche, il faut qu’elle éprouve un nombre n de réflexions. Pour obtenir d’une lumière y incolore d’hydrogèue une quantité $ de lumière blanche, on projette cette lumière, à peine perceptible, sur la chaux pour en être réfléchie.

Si l’on fait augmenter le nombre n des réflexions, l’éclat lie la lumière blanche diminue et l’obscurcissement commence; si, au contraire, le nombre «des réflexions diminue, la lumière blanche diminue et le corps qui répand la lumière incolore ou colorée apparaît sans qu’il y ait d’obscurcissement. Si le bruitcommenceà s’affaiblir dans uneenceinte trop vaste pour les sons produits, lorsque l’enceinte est petite, le bruit s’affaiblit également; alors les sons musicaux deviennent perceptibles.

On nomme corps blancs ceux qui convertissent la lumière incolore en lumière blanche: peu importe que ces corps soient éclaircis du cèté où on les observe ou que la lumière arrive d’un côté et émerge de l’autre. Dans ce dernier cas, 1° les corps sont appelés iransluci'hs lorsqu’il pénètre une quantité de lumière en direction rectiligne pour rendre visible la forme du corps lumineux ; 2° les corps sont nommés opaques lorsque la lumière émergente est entièrement produite par des réflexions sans qu’il s’en trouve une quantité <p qui conduise directement au corps lumineux. Ces corps restent blancs lors même qu’ils sont éclairés du côté où on les observe.

A. Mode de transformation des corps transparents en corps blancs.

§509. L’eau, l’albumine, le savon le verre, lesgrains fins de sulfate de chaux, l’air, les vésicules de vapeur sont incolores et transparents. Pour obtenir de ces corps incolores des corps blancs, il faut les mettre en état de s’opposer à ce que la lumière s’écoule en les traversant en ligne droite; alors elle doit éprouver un nombre de réflexions à chaque direction, de sorte qu’en émergeant les directions doivent conduire vers chaque point du corps, et c’est cette espèce de sensation qu’on attribue aux corps blancs.

J’ai fait voir dans la Physique (t. Il) qu’il y a dans les corps une lumière à l’état stationnaire et que les corps dont

la lumière cède sa place à la lumière incidente sont transparents. Cette lumière incidente exerce une poussée, et ainsi que les liquides et les gaz, les atomes de lumière, à cause de la poussée qu’ils éprouvent d<‘ la part du corps lumineux, se propagent par le milieu des corps. Il y a donc correspondance, 1“ entre la résistance r exercée sur les atomes de lumière par les molécules m du corps, et 2* entre la pousséep qu'éprouvent les atomes de lumière d»* la part du corps lumineux. La pousséep restant la même, la résistance r, r', r". diffère dans chaque corps transparent. Ainsi les molécules m, m', ni" livrent passage aux atomes de lumière lorsqu’elles sont de la même espèce, tandis que dans les cas où elles se trouvent mêlées avec des molécules transparentes, mais de structure différente, les atomes de lumière rencontrent des résistaness r r' différentes. En se propageant d’après la direction de la résistance inférieure r ils sont réfléchis en cédant à la résistance r. Les ondes de la lumière incolore se transforment en ondes de lumière composée de l’ensemble des sept couleurs; cesondes produisent la sensation du blanc. C’est ainsi que sont produits les corps blancs suivants:

Vapeur et écume. L’eau et le savon, agités, deviennent des enveloppes de vésicules remplies d’air; ces enveloppes sont aussi transparentes que l’air, mais l’écume est blanche quoique la lumière soit incolore. L’éclat de la blancheur croît par la diminution des vésicules de l’écume et la multiplication de la lumière incolore incidente.

On obtient également une écume blanche en transformant l’albumine en vésicules remplies d’air.

Les vésicules de la vapeur des liquides diffèrent de celles de l’écume en ce qu’elles ne contiennent pas d’air dans leur intérieur; car ce sont les éléments des atomes ÊË3 de chaleur qui sont contenus à l’état latent par ces enveloppes. L’équivalent simple positif Ê est dans la face intérieure et les deux équivalents Ë3 négatifs sont dans la surface extérieure. (.es éléments É et Ë3 contenus à l’état d'électricité

latente sont la chaleur latente de la vapeur. Pour obtenir l’eau et faire apparaître la chaleur latente, on déchire les vésicules de la vapeur. Si l’on déchire les vésicules de l’écume, on n'obtient pas de chaleur, mais de l’air et de l’eau. Dans l’atmosphère l’air est mêlé avec des vésicules de vapeur, mais non avec des vésicules d’écume.

Neige. Les enveloppes des vésicules de l’albumine se solidifient par la chaleur et deviennent des ballons contenant de l’air; les enveloppes des vésicules de vapeur se solidifient à une température au-dessous de zéro par l’éloignement des éléments Ê et Ëa des atomes de chaleur, éloignement qui s’opère de manière à faciliter l’arrangement des petits ballons qui produisent des flocons dont la blancheur résulte des réflexions multiples de la lumière incolore. Ces réflexions ont lieu sur la surface des ballons dont les diamètres sont inférieurs à O"”, 03.

Il n’y a plus de chaleur latente dans les ballons composant les flocons de neige; c’est pourquoi si l’on brise ces ballons on n’obtient aucune chaleur, de même qu’on n’en obtient pas en déchirant les vésicules de l’écume.

Verre blanc. Les grains très-fins impalpables de sulfate de chaux sont transparents comme le verre, mais leur structure diffère. En introduisant dans des portions égales de verre des quantités différentes q, q + q', q 4- q -{-q" de sulfate de chaux, on en obtient des ballons d’opacité et de blancheur differentes, quand on les emploie pour des lanternes ayant une flamme égale. Si l’on fuit croître la flamme proportionnellement aux quantités q, q + q\ q 4- q' 4- q" de sulfate de chaux, ou trouvera un accroissement de l’éclat de blancheur; il y a, au contraire, une perto d’éclat lorsqu’on s’éloigne de ces rapports. La même flamme qui produit un maximum d’éclat avec le ballon b' contenant q-t-q' de su fale de chaux s’obscurcit si l’on remplace ce hallou par un autre b" contenant la quantité q -+- q' -+- q" de sulfate de chaux: l’éclat de blancheur s’affaiblit et la lumière inco-

iore apparaît lorsque le ballon b' est remplacé par un autre b contenant la quantité q de sulfate de chaux.

Eclat des corps blancs et des corps gris. La neige, le papier, le gypse, l’argent, l’argile, le grès, etc., éclairés également, présentent des degrés d’éclat correspondant aux quantités des reflexions exercées sur les atomes de la lumière incolore par les globules composant chacun de ces corps. Il y a donc multiplication de lumière réfléchie proportionnelle à la densité des globules qui produisent les réflexions. L’éclat supérieur des flocons de neige nous fait voir que la plus grande densité desglobules ayant des diamètres inférieurs à ceux des vésicules, ne surpasse pas la dimension de 0“",03. '.es autres corps ayant une blancheur d’éclat inférieur, doivent être composés de globules de dimensions supérieures, et si les corps sont composés de vésicules, ces vésicules doivent avoir de l’air logé dans leur intérieur: dans tous ces cas, l’air est logé dans les intervalles des globules et des vésicules.

Au moyen des sentiments obtenus par les corps blancs ou par les corps incolores, Zoellner compara les degrés de leur éclat et trouva les rapports suivants.

Substances.

Degrés d'éclat.

Suiistauces.

Degrés d’éclat.

Neige fraîche. . .

Mercure

Papier blanc. . .

Métal de miroir. .

Grès blanc. . . .

Verre

Argile blanche. .

Obsidienne

Quartz blanc. . .

Eau

Observations. Dans l’eau pure à l’état liquide la blancheur se présente à son minimum d'éclat ; dans l’eau convertie en vésicules, puis en ballons très petits composant les flocons de neige, l’éclat de blancheur se présente à son maximum. L’éclat du papier est produit par les globules trèspetits formés par les filaments fins; c’est de tels globules qu’est composé le mercure dont l’éclat de blancheur diffère peu de celui du papier. La couleur blanche manque tout à

fait dans l’eau pure ainsi que dans tous les corps transparents, tels que l’obsidienne, le verre, l’air, la vapeur; celle qu’on y observe résulte de la petite quantité de lumière réfléchie par une mince couche de vésicules produites par l'eau et flottant dans l’air, ou de la petite quantité de grains de corps hétérogènes qui se trouvent dans l’obsidienne ou dans le verre et dans l’eau pure.

B. De la blancheur de l'atmosphère.

§ 510. Les mélanges des gaz sont aussi transparents que les mélanges des vapeurs des liquides différents, et cela parce qu’ils n’ont pas une structure différente, comme celles des molécules des gaz par rapport aux vésicules de vapeur d’eau. La couleur blanche de l’atmosphère résulte du mélange d’une quantité Q constante d’air avec des quantités variables q, q q + q' 4- q"... de vésicules devapeur. La

couche produite autour de la Terre par le mélange de l’air et de la va|»eur est nommée almoaérosphère. L’épaisseur de cette couche ne surpasse pas la hauteur h des nuages qui est de 3,000 mètres environ ; entre cette élévation et la surface de la Terre, la limite supérieure de l’atmoaérosphère s’abaisse pour en faire diminuer l’épaisseur h les jours sereins.

La lumière qui arrive à la Terre des corps célestes ne varie pas; l’épaisseur H de la couche d’air nommée aérosphère ne varie pas non plus. Il n’y a que les quantités de vésicules de vapeur qui, dans chaque pays, varient périodiquement les jours sereins, et qui varient irrégulièrement les jours où le temps est inconstant.

Les vésicules ne peuvent pas manquer entièrement; môme aux plus basses températures, il y a une quantité de vésicules autour de la glace. S’il était possible de faire disparaître toute la vapeur pour qu’il ne restât que l’air pur, le Soleil aurait l’apparence d’un grand astre, et toutes les étoiles seraient visibles en plein jour, parce que le ciel serait constamment noir.

826 CüàP. 11. — DE DEUX MODES DE MULTIPLICATION

Les vésicules de vapeur réfléchissent la lumière incolore en quantités proportionnelles; ainsi les degrés des éclats de blancheur du ciel déterminent les quantités de vésicules contenues dans la hauteur h de l’atraoaérosphère. Pendant le jour, l'éclat de blancheur du ciel atteint un maximum quand les vésicules de vapeur se multiplient pour disperser une si grande quantité de lumière $ du Soleil, de sorte que celle ep qui arrive en direction rectiligne n’est plus suffisante pour produire des sensations. Ainsi disparaît le disque du Soleil, alors toute la voûte céleste, d’une superficie environ un million de fois plus grande que celle du Soleil, obtient un maximum d’éclat de blancheur.

Si le ciel va en s’obscurcissant, on sait qu’il y a multiplication de vapeurs; leur diminution, au contraire, rend le disque du Soleil visible, elle fait augmenter l’éclat autour de ce disque, et le fait s’affaiblir dans les régions éfoignées. Ainsi, les jours sereins, où il y a une blancheur éclatante autour du disque du Soleil, celle de l’horizon est miuiuie. La plus faible est celle du zénith.

Le clair de Lune produit aussi de la lumière blanche à des degrés proportionnels ; en l’absence de la Lune, ce sont les étoiles qui produisent celte lumière d. Il y a accroissement de blancheur lorsque la même quantité de vésicules est exposée à une lumière d’une densité supérieure, comme on le voit dans le grand éclat de blancheur autour du disque du Soleil. C’est pour cela que, pendant le jour, la blancheur du ciel est d’un éclat suffisamment grand pour cacher les étoiles.

Les anciens ont découvert que, du fond des puits, les étoiles sont visibles en plein jour. Maintenant, au lieu de descendre au fond des puits, on. peut faire celte observation à travers les hautes cheminees; car il suffit de faire diminuer la quantité de lumière qui arrive à l’œil des vésicules ambiantes pour la réduire à <p — <p' et la rendre ainsi plus faible que celle ©" qui arrive d’une eloile de 1” ou do 2* grandeur.

Crépuscule. Les vésicales de l’atmoaérosphère réfléchissent |a lumière du Soleil pour la faire se propager jusqu’à un arc de 15* à 18° ou même à 20* d’après la hauteur de l’almoaérosphère. Ainsi, quand le Soleil se trouve de 15' ou de 18° au-dessous de l’horizon, sa lumière est transmise jusqu’à l’horizon par une série de réflexions opérées dans les vésicales de l’atmosphère. Dans les pays où l’épaisseur de cette atmoaérosphère est petite, la transmission de la lumière solaire ne va que jusqu’à 3" ou 5'; dans ces pays, le crépuscule disparaît peu après le coucher du Soleil.