CHAPITRE XLIV

THEORIE DES COULEURS DIOPTRIQUES OU DE LA d£cOMFOSITïOX DR LA LUMIERE,

Du Prisme de Verre ,

§ i. IN ous allons examiner maintenant avec soin les phénomènes de la dispersion des couleurs qui se produisent à chaque réfraction (pag. 33; et 338, § 6, 4*0)* L’appareil très-simple au mojœn duquel J^ewton a démontré clairement les lois de ces phénomènes, est ira ; prisme de verre, dont ABC ( fi g . 1 12) représente une coupe verticale» Ordinairement les prismes qui servent dans de semblables recherches ,

I sont symétriques, et leurs trois angles BAC, ABC et AC B sont tous de I soixante degrés : cependant on en emploie quelquefois d’irréguliers ; le | plus souvent ils ont une longueur de cinq à six pouces, de manière : qu'on peut regarder à travers avec les deux yeux à la fois. Lorsqu,®

HUITIEME SECTIO*.

la lumière passe dans un de ces prismes , chaque rayon y est réfracté deux fois, savoir : a la surface antérieure B A et à la postérieure CA : par ce double effet, la réfraction et la dispersion des couleurs, augmentent beaucoup , et Ton peut ensuite aisément examiner la lumière réfractée à telle distance qu’on veut derrière le prisme. L’angle BAG formé par les deux surfaces BA et CA du prisme , se nomme Y cingla réfringent .

$ 2. Supposons que l’on tienne un prisme de cette espèce devant les deux yeux , dans mie situation horizontale , de sorte qu’un des angles BAG , jfar exemple , comme dans la fig. 112, soit placé vers le bas : si l’on regarde alors les objets à travers une des surfaces réfractantes, GA par exemple, on les voit beaucoup plus bas qu’ils ne sont réellement, et tous les objets qui se trouvent vers les côtés, changent de place encore beaucoup plus sensiblement • de sorte qu’une ligne horizontale paraît comme un arc concave vers le haut. En meme temps les bords de tous les objets paraissent entourés des couleurs de l’arc-en-ciel ; mais par cela même ils sont indistincts et mal arrêtés.

J 3. Les expériences qu’on fait dans une chambre très- obscure , sont encore plus remarquables et plus décisives. On fait passer un cône mince de rayons solaires DE (fig. 1 12) par une petite ouverture D, percée dans le volet d’une fenêtre, et l’on fait tomber ce cône sur la face B A du prisme : cette lumière se réfracte deux fois en E et en F, et toujours en s’élevant: après la réfraction, elle s’élargit d’autant plus qu’elle se prolonge davantage. Si cette lumière réfractée est recueillie sur une paroi blanche et bien unie VG, opposée à l’ouverture D, on observe en YR ou frappe la lumière réfractée, le plus beau phénomène que produisent les couleurs. C’est une image alongée YR , telle que la représente la fig. 1 1 3 • elle n’est nulle part exactement terminée : cependant les deux lignes latérales AB et CD se distinguent aisément, et on ne peut méconnaître que les parties supérieure et inférieure se terminent en demi-cercle, quoique leur contour, et surtout celui de Y, soient très-indistincts. L’image entière est environ cinq fois plus longue que large, et des couleurs différentes et très-vives marquent chaque point de sa hauteur. L’ordre dans lequel ces couleurs sont disposées , ainsi que l’espace que chacune d’elles occupe , sont indiqués approximativement par les lignes qui

coupent la fig. 1 13. et par les mots qui sont placés auprès. Cependant la détermination de l’espace que remplit chaque couleur ne peut pas être exacte, puisqu’elles se fondent les unes dans les autres par des gradations insensibles; de sorte qu’en effet il n’y a, de Y jusqu’à R, qu’une dégradation continuelle de couleurs, ménagée tellement qu’on ne peut bien distinguer que les sept nuances indiquées ci-dessus. — Il faut recueillir l'image à une distance considérable du prisme, par exemple, à douze pieds au moins, parce que, plus près de sa surface postérieure, l image est parfaitement blanche au milieu, et seulement colorée vers le haut et le bas • au lieu que plus la lumière s'est dilatée par l’éloignement , et plus les couleurs sont distinctes. Cette image des couleurs, se nomme le spectre solaire .

S 4- Pour concevoir facilement la formation du spectre solaire , il faut examiner avec exactitude la réfraction qu’éprouve un seul rayon dans le prisme. Soit BAC (fig- 114) l’angle réfringent d’un prisme à sections verticales ■ que le rayon DE tombe sur la face antérieure AB, et qu’on élève en E la perpendiculaire incidente Efl : il est clair, d’après ce qui a été dit (p. 335, § 3), que le rayon est réfracté vers le haut dans le verre. Soit donc EF le rayon réfracté ; qu'en F, ou il atteint la face postérieure, 011 élève la perpcndiculabe LK : on voit qu’à la sortie du verre, il est encore une fois réfracté vers le haut. Soit donc FG le rayon émergent : si l’on prolonge le rayon incident DE indéfiniment vers N , et le rayon émergent jusqu’à ce qu’il rencontre DN en M, F angle aigu GMN est la quantité dont le rayon DE est détourné de sa direction primitive par les deux réfractions qu’il a successivement éprouvées. On démontre, au moyen du calcul, que lorsque l’angle réfringent du prisme, est peu considé-* rable, cet angle GMN, à cjùelqu’endroit que tombe le rayon DE, a un rapport presqu’invariable avec l’angle réfringent BAC. Par exemple, soit le rapport de réfraction de Pair dans le verre représenté par 71 \ 1 3 on a presque exactement

GMN = (n — 1 ) BAC ;

et comme nous trouvons que le rapport de réfraction dans le verre ordinaire est environ 3^2, (pag. 33^ et 33g, § 6, 6°), on a n =: | ; par conséquent 72 — 1 — 7; donc GMN =: ~ BAC, c’est-à-dire que par l’effet du prisme de verre, le rayon DE est détourné de sa direc-

lion primitive, d’une quantité à-peu-près égale à la moitié de l'angle réfringent, et toujours vers l’ouverture de l’angle (i).

§ 5. Nous observons encore ici que l’emploi du prisme, est le moyen mécanique le plus commode pour trouver exactement le rapport de réfraction n \ i ; car, de la formule

il suit,

GMN = (tz — i) BAC, GM N ,