DEUXIÈME PARTIE

Nous nous proposons de synthétiser, dans cette deuxième partie de notre travail, ce que Ton connaît actuellement relativement à la théorie des appareils spectraux^ basée sur l'optique physique.

Qu'il nous soit d'abord permis de dire que les considérations d'optique physique qui jettent pourtant une lumière si vive surnombre de points, restés obscurs, concernant le choix et le fonctionnement d'un appareil spectral, sont assez peu connues ; cela tient peut-être à ce qu'elles n'ont jamais été réunies en corps de doctrine. Quant aux considérations d'optique géométrique — où les caractères de la longueur d'onde lumineuse sont considérés comme étant infinitésimaux — que l'on croyait suilisantes pour se rendre compte du fonctionnement d'un appareil spectral, elles sont, croyons-nous, absolument insuffisantes et souvent induisent en erreur. Le but de l'étude des spectres n'est plus la recherche de nouveaux éléments chimiques, où l'identification avec les éléments connus : on ne se borne plus actuellement à cataloguer des milliers de raies afin de reconnaître si un corps soumis à l'analyse spectrale en possède de nouvelles, ou si celles qu'il présente correspondent à telle ou telle distribution observée déjà antérieurement. C'est là l'œuvre des chimistes. Le physicien a besoin d'une précision infiniment supérieure. En dehors de la configuration d'un spectre, il y a encore à étudier les caractères des différentes raies, la loi de leur distribution, leur façon de se comporter vis-à-vis des agents extérieurs, etc.

(*/4'M r/;tiirle miniiti^MiH#; de la con.fiiiniion des tpecires qui est la voie \fi pliiH Hurc et la plus imfiiiWliate pour obtenir des données sur les (irofiri/'f/;s individuelles des alornes, sur les relations des divers étérnenls ef ntir Vorif/ine de la radiation. C'est là le but moderne de Idispectrofjraph'u*. Voiri d*ailleurs comment M. Hartley définit l'analyse spectrale moderne (') :

f* (/analyse spertrale est l'étude <le la composition et de la constitution de la matière au moyen de Ténergie rayonnante, en montrant dans Tordre de leur réfrangibilité les rayons émis et absorbés par la matière, f»

Le physieien demande donc à ses appareils plus que le chimiste : il faut aussi qu'il les connaisse d'une manière plus approfondie.

Nous allons, dans ce qui suit, étudier au moyen des principes de Toplique inlerférentielle, les points essentiels de la théorie des appareils spectraux modernes.

Les anciennes vues sur la construction des appareils spectraux sont absolument obscures. Cela tient à ce que Ton se préoccupait surtout de la louffiifur du spectnî à obtenir : on cherchait surtout à donner au spectre la plus grande longueur possible. On employait en consé(|uence wun incidcnc(ï |)resque rasante et un fort grossissement. On a inAme |)réconisé — fort judicieusement d'ailleurs — Tcmploi delentill(!S ou d(î miroirs cylindriques afin d'éviter la perte de lumière n*sullant(l<^ Tamiilification « en hauteur » du spectre agrandi au moyen de l(Mitilles ou de» miroirs sphéri(|ues. Cependant, un spectre dans le(|U4^l drux raic^s 1res voisiii(\s — les deux raies D du sodium, par rxeniple — ne sont [)as séparées par le système dispersif, aura beau f^tre nniplilié ou allongé: l(*s deux raies en question n'en continueront pas moins à r(\sler confondues (juxtaposées). Avant d'agrandir une inmge il est prud<Mit dc^ se rendre compte de sa qualité. Or, la qualité dr rining*» s|)<»clrîd(* d'une source lumineuse — la qualité d'un spectn» (iép(MuL m prniUf'r /IrUy du système optique dispersif, et non de In lunellc d'obsiM'valion, ou de la lentille photographique, ces der-

(•) DiMMMirH (roiivertun> du C<>in;rt's (scrtion i\e chimie) de l'Associalion britnnnique pour l'iivniuMMiMMit ilo» scieiu'i's (^Tcmi ii Soulliport, a-i6 sept. igo;')).

THÉORIE DES APPAREll^S SPECTRAUX 31

nières n'ayant qu'une importance de second plan — quoique appréciable — dans la qualité d'un spectre.

C^esl Helmholtz qui, dans son classique Handbuch der Physiologischen Optik, introduit pour la première lois la notion de pureté du spectre (Reinheil des spec{vums)Q); il la définit comme étant en raison inverse de la différence dn de l'indice de réfraction de deux raies qui paraissent juxtaposées dans le spectre. Cette notion nouvelle marque un grand pas dans les essais d'une théorie des appareils spectraux. Malheureusement les considérations de Helmholtz ne furent pas comprises à leur juste valeur, et il fallut attendre les mémoires de Lord Rayleigh publiés dans le « Philosophical Magazine » de 1879 et 1880 pour trouver des investigations réellement précises et claires sur les spectroscopes à prismes et à réseaux. Nous ne dirons donc que quelques mots des travaux antérieurs à ceux de Lord Rayleigh.

11 convient d'abord de citer un court article d'un auteur anonyme (G. M. S.) publié dans le journal anglais « Nature » (The Optics of The spectroscope, Nature, t. X, p. 467-469 1874), qui contient des considérations pratiques élémentaires, assez judicieuses d'ailleurs, concernant les spectroscopes. Un autre article de G.-J. Stoney (Nouveau spectroscope. Mondes, t. XXXIX, p. 342-343, 1876) indique deux moyens pour augmenter la dispersion dans un spectroscope : i** en augmentant le nombre des prismes, ou 2® en employant des prismes de plus grande ouverture (plus gros).

Lippich (Centrztg. f. Opt. und Mech., t. II, p. 49-5o; p. 61-62, 1880) s'occupe également de la pureté et de la luminosité des spectres. Mais il convient de dire à ce sujet que si toutes les considérations relatives à la pureté sont exactes, toutes celles touchant la luminosité ou la clarté d'un spectre n'ont aucune valeur; et cela à cause d'une supposition qu'il admet au début de son travail et qui a été démontrée être erronée par Pickering. Il suppose, en effet, que tout prisme supplémentaire affaiblit la lumière qui le traverse de la même fraction : ce qui est manifestement faux.

Ce sont les seuls mémoires dignes d'intérêt qui précèdent ceux de

(') Helmholtz, Handb. d. Physiol Optik^ p. a58 et sqq. (1867).

('^) Rayleigh, Tnvcstijiration in Oplios, elc , Phii Mq(j. [5], vol. VIII, pp. 261-274, 4o3-iiii, il77-486 (187g); vol. I\, pp. 4o-55 (1880). Encyclopaedia Britannica, g*" édit. Articles: Di^ht (vol. XIV, pp, 557-61^) ; Optics (vol. XVJI, pp. 7g8-8o7); Wave Theory of lijrht (vol. XXIV, pp. 'i3i-45g)-

Lord Rayleigh, que nous avons déjà cités et qui serviront de base à la théorie que nous allons exposer. Comme mémoires postérieurs à ceux de Lord Rayleigh, nous citerons tout particulièrement les très intéressants articles de f.-L.-O. Wadsworth parus dans V Astrophysical Journal de 1896, 1896, 1897, qui jettent une vive lumière sur le mode de fonctionnement d'un appareil spectral moderne et spécialement des spectroscopes destinés à TAstrophysique. Nous aurons souvent Toccasion de citer les conclusions de cet astrophysicien.