GÉNÉRALITÉS

Les proprièlés optiques des liquides soûl celles des milieux isotropes en général.

Le mouvement lumineux s’y propage sous forme d’ondes sphériques concentriques, avec une vitesse variable d’un milieu à un autre, mais constante pour un même milieu et égale à la racine carrée du rapport de l’élasticité à la densité de l’élher dans ce milieu.

Une onde lumineuse qui rencontre lasurface de séparation de deux milieux diaphanes différents engendre deux autres ondes: l’une, dite réfléchie, revient dans le premier milieu ; l’autre, dite réfractée, pénètre dans le deuxième,

La vibration réfléchie conserve sa période et sa longueur d'onde ; l’onde réfléchie se propage avec la même vitesse que l’onde incidente; leurs directions sont dans un même plan avec la normale à la surface au point d’incidence et font avec cette normale des angles égaux, La réflexion est spéculaire sur les surfaces polies, diffuse sur les surfaces rugueuses. Suivant qu’une onde lumineuse s’est réfléchie en dedans ou en dehors d’un milieu dense, sa vitesse d’oscillation est positive ou négative; dans les deux cas, les mouvements vibratoires ont une direction contraire. On exprime souvent ce fait en disant que la réflexion dans le milieu plus réfringent s’accomplit sans changement de phase et que la réflexion dans le milieu moins réfringent occasionne un perle de A La vibration réfractée conserve sa période, mais éprouve une variation dans sa longueur d’onde; la vitesse de propagation

-iode l’onde réfractée est donc différente de celle de l’onde incidente; leurs directions sont dans un même plan avec la normale à la surface au point d’incidence et font avec cette normale des angles dont le rapport des sinus est égal au rapport des vitesses de propagation ou, ce qui revient au même, au rapport des longueurs d’onde dans, le premier et dans le deuxième milieu. Ce rapport invariable pour deux mêmes milieux, constitue leur indice de réfraction relatif. D’ordinaire, on prend les indices relativement à l’air ; pour transformer ceux-ci en indices absolus, c’est-à-dire en indices relatifs à l’éther libre, ou, comme on dit, au vide, il suffit de les multiplier par l’indice absolu de l’air, = 1,000291', nombre peu différent de l’unité.

Si le deuxième milieu propage la vibration lumineuse plus lentement que le premier, l’onde peut toujours y pénétrer ; l’angle d’incidence variant alors de 0® à 90“, l’angle de réfraction croît simultanément depuis zéro jusqu’à un maximum qui constitue Vangle limite. Mais si le deuxième milieu propage la vibration lumineuse plus rapidement que le premier, l’émergence n’est possible que si l’angle d’incidence ne dépasse pas l’angle limite; au-delà, il y a réflexion totale. L’angle limite est lié à l’indice n par la relation

sin. l =— n

La déviation que l’onde réfractée éprouve dans sa direction, égale à la différence entre l’angle d’incidence et l’angle de réfraction, croit en môme temps que celui-ci, mais plus rapidement; elle reste comprise entre zéro et le complément de l’angle limite.

Dans l’éther libre (espaces planétaires) et approximativement dans notre atmosphère, la vitesse de propagation des vibrations lumineuses est indépendante de leur période; en d’autres

lernties, la longueur de Ponde est proportionnelle à la durée de la vibration, d'où

V=^—const.

Mais en pénétrant du vide dans les milieux pondérables, ou d’un milieu diaphane dans un autre plus réfringent, les vibrations de périodes différentes éprouvent dans leurs longueurs d’onde des raccourcissements relativement d’autant plus considérables qu’elles sont elles-mêmes plus rapides; la vitesse de propagation est donc d’autant plus faible que la vitesse de vibration est plus grande et chaque vibration se trouve d’autant plus déviée que sa longueur d’onde est plus courte (1) ; de là résulte le phénomène de la dispersion par réfraction, dite aussi dispersion prismatique, à cause du moyen usité pour la produire. On appelle spec/m les images fournies par la dispersion de la lumière.

Suivant Cauchy, l’indice de réfraction pour une vibration de période déterminée est lié à la longueur d’onde par la relation

La lumière qui pénètre dans notre œil est déjà modifiée, le plus souvent par réflexion à la surface des corps opaques ou par transmission à travers les milieux diaphanes : des radiations simples ont été absorbées, et la lumière, réfléchie ou transmise, a une composition différente de celle de la lumière incidente. Blanche avant, elle est colorée après.

Les divers milieux colorés absorbent différemment lesdiverses radiations; il n’en existe pas d’absolument transparent.

(1) Un certain nombre de substances ne séparent pas les radiations suivant l’ordre des longueurs d'onde ; elles produisent une dispersion anomale.

Les spectres d’absorption que l’on pourrait justement appeler spectres résiduels, sont caractérisés par la présence de bandes obscures à contours estompés ou ombres, qui, occupant la place de groupes de radiations éteintes par le milieu absorbant, les sillonnent parallèlement aux raies de Fraunbofer.

A celle catégorie de spectres appartiennent aussi bien ceux qui résultent de la dispersion de la lumière modifiée per diffusion à la surface des corps et qui n’est exclusivement composée que du résidu de la lumière blanche qui a échappé à l’absorption superficielle, que ceux qui résultent de la dispersion des radiations qui ont subi une absorption élective w tKiversant des milieux colorés.

Le spectre solaire lui-même est un spectre d’absorption.

L’énergie d'une vibration est proportionnelle au carré de son amplitude et à sa durée :

I = lma^T

L’énergie totale d’une source de radiations est:

ma^T

Quand la lempéraliire de la source s’élève, deux effets se produisent simultanément. De nouvelles radiations de période de plus;en plus courte s’ajoutent, et l’amplitude de vibration de chaque radiation augmente suivant une certaine fonction de la longueur d’onde et de l’accroissement de température. Les rayons rouges apparaissent d’abord (de 550“ environ à 720“); puis à ceux-ci viennent s’ajouter des rayons jaunes, verts et bleus; à 780“. le spectre fourni par le corps incandes-

cent s’étend jusqu’au violet; il est complet vers 1160“, c’està-dire au rouge blanc. Il est continu (1).

Lapartiede l’énergie radiante qui, à la rencontre d’un milieu pondérable, n’est ni réfléchie, ni transmise, est absorbée, ou plutôt convertie en d’autres formes d’énergie;

1“ Le plus souvent l’énergie radiante est convertie en énergie calorifique et le milieu absorbant s’échauffe (2);

2“ D’autres fois elle se change en énergie chimique potentielle qui, devenant tôt ou tard actuelle, se manifeste par les phénomènes les plus divers;

3® Entin, l’énergie radiante, transformée par te milieu pondérable, fait retour à l’éther sous la forme de vibrations de périodicité différente; il en résulte les phénomènes de Calorescence, lorsque la durée de la vibration est diminuée, et les phénomènes de fluorescence ou de phosphorescence, lorsque, au contraire, la durée de la vibration est accrue.

Entre la fluorescence et la phosphorescence il n’y a pas de

(1) Les spectres des gaz et des vapeurs sont généralement des spectre (\c lignes. — Les spectres d’une perle de terbine ou de didyme, chaulîée dans la flamme du chalumeau, sont djscon/înî^s.

(2) Les conditions atomiques et moléculaires dans lesquelles se trouvent les milieux pondérables, interviennent sans doute dans les modes de transformation de l’énergie radiante; mais ce n’est pas à dire pour cela qu’il faille distinguer, par exemple, an spectre calorifique, un spectre lumineux, un spectre chimique. Objectivement, il n’y a que de l’énergie radiante, constituée par des vibrations de périodes et d’amplitudes d’une diversité infinie, et susceptible de transformations en rapport avec les îcirconslances ambiantes (échauffement des écrans thermométriques, sensations physiologiques, actions chimiques, etc.).

différence essentielle ; la fluorescence n’esl qu’une phosphorescence de très-courte durée.

Lorsque desondes lumineuses, émanées d’une même source, se rencontrent, il y a interférence au point d’entrecroisement. L’atome d’éther, sollicité simultanément par les deux vitesses:

v = asin 27 : — * ),

v'=a'sin 2 7 r^iprend la vitesse résultante:

V= AsimTziy- — 9 )

La vibration finale conserve la même période T, mais présente une phase 9 et une intensité A différentes.

La phase et l’intensité se calculent par les formules:

a sin 2 Tî ^ 4 - 2 Tt *

Tl/. 2 719 =--- —

a cos 2 TT ' 4 - «’ 2 Ttÿ

A* = fl” 4 - 4 - 2 ««’ cos 2

L’intensité est maximum:

A^={a-\-aJ

Minimum :

Si.a? — a?’ — ( 2 m 4- ‘ )t

Intermédiaire :

Si.05—a;’— ( 2 m-f-

L'interférence, par laquelle la lumière peut s’éteindre d’ellemême, réalise les conditions de la production de la couleur : extinction de certaines vibrations élémentaires, les autres continuant à briller. Le phénomène est entièrement dû à la différence entre les longueurs d’onde des vibrations superposées. On l’observe nettement dans la classe des phénomènes désignés sous le nom de couleurs des lames minces.

La lumière réfléchie par la lame se compose de deux systèmes d’ondes: l’un a été renvoyé parla première face, l’autre a été réfléchi par la seconde et a ainsi éprouvé deux réfractions. Si l’épaisseur de la lame est suffisante, les deux systèmes d’onde interfèrent l’un avec l’autre, produisent, suivant le cas, un accroissement ou un affaiblissement d’intensité.

L’épaisseur nécessaire est, pour une augmentation de lumière, ^ (2 m- 1 )\

in. cos r

pour une diminution,

4 n. cos r.

avec une lumière monochromatique.

Si la lame est à faces parallèles, l’interférence des ondes n’a d’autre effet que d’accroître ou de diminuer l’intensité de la lumière réfléchie.

Si la lame est à faces inclinées, à partir du sommet de l’angle dièdre excessivement aigu que ces faces forment, où l’épaisseur étant nulle, il y a obscurité>on rencontre à des distances constantes, des handesobscures parallèles, entre lesquelles se placent des maxima séparés par des intervalles égaux.