I:N SLLES-BlÊftlKS

prouve qu'«Ue taUMM aii partie des couches intérieuree do solide ; la Ittmière envoyée par les gaz est toujours oaturdle ou sans pobn risatioa. Ce qui a reudu cette découverte optique si célèbre, c'est r^qpplktttàen que ftL Arago eu a faite lui-même 4 la détermioatioii de la coostitoiioii physique du soleil, proovaot que la lumière d» ceiaslre émaae d'une aUaospbère gazeuse, puisqu'elle ii'esl pas pe^ lanée paf réfractioB^ L'eoiploî do polariscope à la recherche de la Batnre de ht lumière qui ooos rend les corps visibles et des couleoffs, a eondiHi II. Àrago li des cooséquences noo moios remar-* qoaUeSv

Si l'on fait tomber un faisceau lumineux sur oae surface Uaocbe et polie» telle qu'une Urne de verre opalmi la surface ainsi éclakée envoie à l'esilde la lumière dans deux conditions distinctes^ suivant b cUreeljoQ sons laqoeUe on la regarde. Sous un certain ai^le, on voit de ht lowère rèflicUe spéeiilaireBienti et qui n'a en qoelqoe sorte fut qoe rebondir sor la surface i dane toutes les autres diredioBS^ on voit nne lumière terne qui émane de b surface en se dispersant. Quelle est cette lumière ainsi dispersée? Est-ee une partie do faiseeau ineident qui s'est brisée pour ainsi dire en éebISt repoossée par les mille molécules ou facettes invisibles dont h sur* face des eorps est hérissée, ou bien est-ee, comme le supposait En- 1er, le produit d'ooe aorte d'inçandieseeQce soseitée au snm même des eorps par l'ébrank^mçot luorioeux des rayons incidents! TeUe est b question déUcate qui était posée aux physiciens, et que M. Arago est venu résoudre de la manière h plus nette.

Avant tout, il faut savoir si b lumière dispersée émane de b couche superficielle ou des couches intérieures. Cette première question est tranchée tout d'abord i l'aide du polariscope. En effet, si Ton analyse successivement b luuiiâfe réfléchie spéculairement, et b lumière dispersée, on trouve que ces deux lumières sont pobrisées en sens inverse. Gomme b première est certainement réfléchie, il faut qoe b seconde ait été réfractée, et que, par conséquent, elle émane de rintérieur du corps.

il reste h savwr, eu second lieu, quelle est Tongliie réelle de celle lumière réfraclée, si elle est une partie du faisceau inc'deiiUjui, après avuir pénétré dans la inassâ, en émerge aussilùt, ou bien ^î elle u été j)r^dLJîte au seit) mCmc du corps illuiuiia^. C'est cùUq 5c-

552 DES COULEUKS

cottde hypothèse qui est la vérité, et Toici comment M. Arago le démontre. Il éclaire la lame de verre opalin par on faisceao eidosivement polarisé, et ii arrive qne le corps ainsi éclairé renvoie dans son poiariscope de la lumière polarisée en sens contraire. Ainsi, plus de doute : la lumière qui se disperse à la sortie des corps éclairés a été créée par ces corps eux-mêmes, et il noos font admettre avec Euler deux sortes de phosfriiorescences : Tnne propre à certaines substances, qui persiste encore après que la lamièrc qui Ta provoquée a cessé d*agir ; l'autre générale, éphémère, et constituant, au moins pour une partie, le phénomène de b dispersion et des couleurs.

Voilà tout ce qui jusquUci a été communiqué ao monde savant des études si importantes de M. Arago. Nous pourrions entrer dans plus de détails et développer avec quelque intérêt ces éléments pré* cieux; mais qui ne sait que le grand physicien expose aussi bien qo*iI invente, et que ce serait lui faire injure qne de ne pas attendre les admirables développements qu'il nous a promis! Il nous a même annoncé qu'il mesurerait la quantité de lumière ainsi engendrée par les corps à la suite d'un ébranlement extérieur I Attendons donc pleins d'espérance.

Il nous est donné d'apporter à l'appui de la théorie de M. Arago une expérience ingénieuse due à M. Botzenhart, de Vienne. Si Fou analyse , au moyen de la loupe dichroscopiqoe de M. Haidinger, la lumière réfléchie par les corps colorés, on voit, lorsque le faiscean incident fait un angle suffisamment aigu et que le plan principal du rhomboïde est parallèle ou perpendiculaire au rayon reçu par i'ceil, deux images, l'une complètement blanche, l'autre colorée de la couleur même do corps dont il s'agit Le phénomène devient plus saillant lorsque l'on emploie des surfaces adorées douées d'un certain pouvoir réflecteur ; des papiers colorés, par exemple, des verres colorés, des fluides, des cristaux, etc. : alors, si la surface ne miroite pas trop et si l'angle d'incidence a été convenablement déterminé, la séparation des images blanche et colorée est complète. Avec des surfaces moins réfléchissantes, comme aussi avec des poudres colorées, ainsi que sous d'autres incidences, la séparation est moins tranchée ; les deux images peuvent même devenir sensiblement idcntiques.

EN ELtE8«M£M£8. 553

Sî» par la méthode que nous Tenons d*indiquer, on a obtenu une séparation complète, et qu*on place entre le c(H*ps coloré et la loupe dichroscopîqae une plaque de tourmaline parallèle à Taxe, de telle sorte que son plan principal soit parallèle ou perpendiculaire au pltin principal du rhomboïde, l'une on l'autre des deux images disparaît complètement : l'image blanche se montre polarisée dans le plan d'incidence du rayon , l'image colorée dans un plan rectangulaire.

Puisque la lumière ordinaire qui tombe sur une surùce et se réfléchits est toujours polarisée dans le plan d'incidence» la lumière colorée, polarisée perpendiculaûement an plan d'incidence, ne peut nullement provenir d'une simple réflexion à la surface; elle doit donc provenir de l'intérieur du corps coloré et avoir subi une véritable réfraction ; alors, seulement, on comprendra que son plan de polarisation, comme celui de tout rayon réfracté, soit perpendiculaire au plan d'incidence.

Le phénomène que nous venons de décrire conduit aux deux pro^ positions suivantes :

1"* La lumière blanche qui éclaire les corps est réfléchie blanche. L'opinion reçue que les corps colorés réfléchissent quelques uns des rayons composants de la lumière incidente et absorbent les autres, doit être considérée comme inexacte ;

2* La lumière colorée qui nous est envoyée par les corps ne provient pas de leur surface, mais de leur intérieur, après avoir subi une véritable réfraction.

11 est assez étonnant que M. Botzenhart, dans sa note, ne rappelle en aucune manière que la seconde de ces propositions a déjà été énoncée et démontrée par M. Arago ; il ajoute seulement qu'il a fait, avec de la lumière blanche polarisée et des lumières monochromatiques, une longue série d'expériences qui viennent à l'appui des deux théorèmes qui précèdent.

Étude des lignes d'interférence et des différences de marche des rayansf à Vaide des raies du spectre. — Les recherches curieuses de MM. Fizeau et Foucault sur le phénomène des interférences entre deux rayons de lumière, dans le cas de grandes différences de marche, ont assez de rapport avec les expériences de M. de Wrede pour que BOBS devions les rapprocher. Reproduisons d'abord l'extrait que ces jeunes et savants physiciens ont donné de leur mémoire :

&S4 DES eOULEUBS

« Lorsque deux rayom de ittoûère se reacontreot dans ïm coaditk)DS dlnlerférenco, si l'on augmente par degrés leur différ^ce de marebe» on arrive toujours à une liiBîte où le phfaamiinr, tfvte s'être affaMi progressiveuieflC, fiait par eeaser d*étre appréoiuUeb L'existence de cette limite s'explique Mturelieaient pir la iiM^iiamogénéiié des faisceaux interfêrents , et éUe est, en eleti d'autant plus reculée que les faisceaux sont eonstitués par de la fainifcre pte simple. Cependant, la tkéarie indique encore une antre cause qui, tôt ou lard, doit mettre un terme aux phénomènes d'interférence , cause lout*à'fait indépendante de k compieiilé de la loniière. ac qui se rattache au mode même snivaul tequel se produiseBt kuMnh ▼ements lumineux.

» £n effet, te non-interférence des rayons émanés de sources dilérenia, et celle de deux rayons de même origine, d'aiiord {loiariséfi ï angle droit, puis ramenés au môme plan de polarisatîmiy mais sans avoir été préalablement polarisés dans un plan unique, ont conduit i considérer le mouvement lumineux comme soumis à des perturba* lions très fréquentes, lesquelles produiraient de tels chaDgemeais dans la lumière envoyée suecessivement par un môme point» que si la dilTcrence de marche de deux rayons interférenls émanés de ce point devenait suffisamment grande» il n'y aurait plus aucun rap* port persistant entre les deux mouvements qui se superposcnâent ; dès lors, le pbéuonièue cesserait entièrement.

0 II était donc intéressant pour la théorie de la liunière de chercher à suivre le phénomène des interférences^ dans le cas où la différence de marche serait égale ài un très grand nombre d'ondulations.

» Le mode d'observation que nous avons mis en usage pour atteindra ce but est fondé sur les principes suivants : Si un même lieu de l'espace est éclairé par deux faisceaux de lumière blanche émanant d'une même source, mais dont l'un est en retard sur l'autre, le phéoomèae des interférences ne peut être observé en ce lieu que dans le cas oà le retard est peu considérable ; mais au lieu de regarder immédiatement ce lieu lui-même, on peut le prendre comme centre de rayon* nement, en isoler une partie limitée par un écran percé d'une fente, et, au moyen d'un système réfringent convenable, former ■■ spectre très pur de la lumière qui en émane.

» Ce spectre, dans lequel on distinguera toutes les raies de Fraunbo-

EN ELLB^-MÈMES. 555

fer si c'est de b lumière solaire que Ton emploie, pourra être considéré comme constitué par la juxtaposition d*un nombre presque infini d^images de la fente rayonnante , chacune desquelles sera formée par des rayons d'une longueur d'ondulation particulière , mais les plus homogènes que l'on puisse obtenir.

» Chacun des élémenls du spectre représenta'a donc, par Tintensite des rayons particuliers qui le composent, le résultat de Tinterféreace de ces mêmes rayons dans le lieu de l'espace dont il est riaiage; en olKerrant le spectre entier, on observera donc simulta- Bûuent, dans tontes les espèces de lumière simple, les phénomènes produits par k rencontre de deux fiiisceanx lumineux dans un même lieu de l'espace.

» Les spectres d'interférence sont généralement formés par des bandes obscures et des bandes lumineuses parallèles aux lignes fixes, et qui se succèdent alternativement dans toute la longueur du qpeotre, en nombre d'autant plus grand que la différence de marche est plus grande entre les faisceaux interférents.

s On remarque que les lignes fixes existant simultanément dans le spectre avec les bandes d'interférence, on peut toujours observer le nombre de ces bandes entre deux limites déterminées ; or, ce nombre permet précisément de calculer la différence de marche de deux bisceaux.

■ La méthode que nous venons de décrire s'applique aussi bien au cas des interférences produites par deux miroirs inclinés ou par les lames minces, qu'à celui des interférences résultant des vitesses iné* gales qne la double réfraction imprime aux deux rayons dans les lames cristallisées.

• Dans ce dernier cas, on observe le spectre formé par de la lumière qui a traversé une lame d'un cristal biréfringent convenablement placée entre deux prismes de Nicol. •

Parmi les nombres déduits des expériences de MM. Flzeau et Fou» canh, nous citerons les suivants, pour montrer jusqu'à quelle limite le phénomène a pu être suivi

An moyen dett miroirs de Fresnel, ils ont observé lesinteriérences lorsque la différence de marche, pour les rayons bleus situés dans le spectre vers la raie F, était de 1,737 ondulations. Par la réflexion aux deux surfaces d'une glace mince^ les interférences ont été cous-

talées lorsque la différence de marche alteîgoait le nomhre de 3,406 ondulations. Airecles hmes cristallisées, le phéoomèoe a été saivi pour des épaisseurs remarquables : ainsi, une plaque de cristal de roche parallèle à l'axe, épaisse de 54**6, et une plaque de spalh dlrlande aussi parallèle à Taxe, épaisse de 4"*79, ont donné lieu chacune à des phénomènes d'interférence très nets. Les difE^ rences de marche étaient, pour la première, 1,082, et, pour h se* Gonde, 1,692 ondulations.

En terminant ce premier trayail, MM. Fizeau et Foucault montraient comment on peut déduire de ce mode d*obsenratioa des données précises sur la dispersion de double réfraction. Ce genre d*étude, ajoutaieni-ils, offrira un intérêt particulier dans le cas de la double réfraction circulaire du cristal de roche, en permettant de soumettre à une vérification très délicate la loi remarquable trouTée par M. Biot pour la rotation des plans de polarisation des diverses couleurs dans ce cristal Nous ne connaissons encore ce niode d'observation que par Fénoncé suivant, dû à M. Biot Éunt donnée une plaque de cristal de roche ou de toute autre substance dont le pon« voir rotatoire est censé connu, exposez-la normalement au faisceau blanc, préalablement polarisé en un seul sens; puis, ayant placé la section principale du prisme analyseur dans une certaine direction angulaire, calculez, d'après les vitesses de rotation assignées aax plans de polarisation des divers rayons simples, quels sont, dans ces circonstances, les éléments chromatiques qui doivent manquer dans l'une et l'autre image. Cela fait, placez après l'analyseur un prisme à réfraction simple, très dispersif, et voyez si les spectres des deux images ainsi développées présentent, dans leur longueur totale, les intermittences prévues. Pour réaliser ce procédé d'expérimentation avec son appareil, M. Biot fixait le prisme dispersif sur l'alidade de l'analyseur par un bras métallique tournant qui permettait de l'amener dans le trajet des rayons ou de l'en écarter à volonté ; puis il interposait antérieurement, dans ce même trajet, une fente métal* lique étroite, qu'il dirigeait parallèlement à l'alidade, pour obtenir, par cette limitation, des spectres dont les éléments chromatiques de réfrangibilités voisines n'empiétassent pas trop les uns sur les autres. En opérant ainsi, dans les conditions les plus diverses^ tant d'épaisseur des plaques que de position angulaire de l'anab-seur, im troote

toojonrs les ioteraiittences réalisées dans chaqoe spectre, comme le vent le calcul, tant pour leur place que pour leur nombre. Cette expérience, telle qu'on la réalise avec la lumière des nuées, à travers de oiédiocres épaisseurs, est très belle ; et l'apparition des intermit* tencesanx points précis de chaque spectre où le calcul les indique, offrira un spectacle très intéressant dans les cours publics, les spectres étant abrs formés avec la lumière solaire et reçus en projection sur des tableaux blancs très éloignés.

On voit que les expériences de MM. Fizeau et Foucauk ont une certaine analogie avec celles de M. de Wrede : lui aussi, en faisant passer à travers le prisme la ligne lumineuse réfléchie à la surface du cy* lindre formé par la lame très mince de mica, prenait réellement, comme centre de rayonnement, un espace lumineux où Tinterférence avait déjà exercé son action. Mais cette coïncidence dans rexpérience fondamentale n'enlève absolument rien à la gloire de nos deux jeunes physiciens, qui, d'ailleurs, ignoraient complètement l'existence du mémoire de M. de Wrede. Ce qui donne à leurs recherches un caractère tout-à-fait remarquable d'originalité, c'est d'abord le bot qu'ils se sont proposé : constater le phénomène des interférences entre deux rayons de lumière dans le cas de grandes différences de marche; en second lieu, l'idée tout-à-fail heureuse et féconde de comparer le nombre des bandes d'interférence et l'espace qu'elles occupent dans les diverses parties du spectre aux intervalles invariables des raies de Fraunhofer,pour en déduire les différences de marche cherchées; troisièmement, enfin, les applications ingénieuses qu'ils ont faites des principes fondamentaux établis dans leur mémoire et de leur procédé d'expérimentation. Nous venons de rappeler avec M. Biot une de ces af^lications; en voici une autre : Supposons qu'il s'agisse de définir un verre coloré quelconque par la longueur d'ondulation qui lui corre^wnd, c'est-à-dire par la longueur d'onde du rayon qu'il transmet ; voici comment MM. Fizeau et Foucault opèrent : le q^ectre de Fraunhofer étant projeté dans la chambre obscure par un héllostat qui le maintient immobile, on place le verre devant la fente étroite par laquelle la lumière est admise; puis, la portion transmise étant reçue sur un écran blanc, on trace au crayon les limites qui la renferment, en y marquant celles des raies très distinctes de Fraunhofer entre lesquelles elle se trouve ; admettons que ces raies

566 DES €OtLBtRS

soient B et G, et qde le inaxifiHim de tnmsmlMîoii se troQYe I peu près ati mflieo de rkiiage, à une distanoe de la raie h [rias réfranf^

G, égale» par exemple, à - de TintervaUe entre les deqz rayons ; alors,

litlM des etpérienoes de FraoniMifer les loopieim des oainiaiiQi»

propres à ces deox raies et prenant les ^ de leur différence pour ks

soustraire de l'ondulation de G, oa obtient Mb apimxnMthreneBt h longueur ibwloe d'ondulalkm propre m verre dont il s'agit.

Sous le triple point de vue que nous venons défaire reeaortk, k Iratâil de Mil. riaeaii et Foucault est toot4i-<ait nenf, et constiUR fliêtte, nous le pensons^ une véritable découverte.

0ISOOS eofln comn^nt M. Soleil a réalisé récemment rexpétiane capitale de M* de Wrede* Pour rendre i'apparitiott des raies plus dMocte et plus frappnite, on interpose entre la ligne Inminwni prise sur la surface cylindrique de mica et le prisme une lenliile convexe, qu'on rapproche ou qu'on éloigne, suivant que Ton vent toir les raies noires plus distinctraient dans le rayon violet on dans le rayon rouge extrême. Quand la distance de la lentille eat k dktance iécale, la partie la mieux éclairée est la portion moyenne du spectre, et c'est là que les raies obscures apparaissent avec la pins grande netteté. La distance des raies varie avec répaisseor de la lame ; et si, de fait, cette épaissaur est inégale, oomme cela arrive le pins ordinaireoaent, on voit dans le spectre des séries de raies anperposécs dont la distance varie brusquement d'un étage à l'autre , ce fd prodeit un effet vraiment étonnant M. Arago a exigé que M. Soh0 douoflt à cette curieuse et belle expérience un intérêt tout nonvean. Les lignes d'interférence , on le sait, sont nécessairsnaent dues à l'action mntueHe des rayons réfléchis sur les deux snperfidea de h lame ; mais il était important de fiiire ressortir dJatinetcmcnt ce grand fait. M. Soleil y est parvenu en introduisant, d'aprèa tas indications de M. Arago, dans l'intérieur de la lame cylindrique de mica, un liquide qui a sensiblement le même pouvoir réfringent, de rhuile de cassia , par exemple ; ausmtdt le liquide introduit, le ra}'on cesse de se réfléchir à la surface intérieure : comme il n*y a ploa de seconde réflexion, il ne doit plus y avoii-, par conséquent, de lignée d'interRrence : avec l'adjonction du liquide, ks taies noires doivent

m BLust-idbm. |^

doiicdiipinltr8;ar9C*MœquiaIiea en dfeit et dka s'Cfaoorâh mÊi flpmitanémeiit dès que, par râcUon d^tine petite pompe foalaote, Phiiile de ca»ia a rempli le cylindre : elles reparaissent dès que ractioo de la pompe Tient à cesser. Il y a plus, si, par Tadditioii d'alcool, on diminue le poufw réfringent de Tboile, la rèfleiion \ m pifttei les ndes apparaissent de nouveau, mais

L'appareil présoilé par M. Soleil à l'Académie est très^hUple, et il a, coDune nons venons de l'expliquer» le donble avantage de mettre en <?idence dans toqte S9 sidendeor le brillant pbénooièoe des interiérences, et d'en démontrer la caose, efi prooTant ipvinpblament P9Pune le veat la Qiéorie des ondobUons» que les intecfânvMes sont le résultat de la neutralisation de deux rayons ayant entre eux tme différence de marche» Quand, après avoir répété sous foules ais formes celte ingénieuse expérience» on se reporte par la pensée à quinze on vingt aps, et qu*on se rappelle que deux ou trois physiciens au plus, à c^lte époque, avaient aperçu les lignes d'interférence pre* dnites par les deux QÙroirs inclinés de Fresnel et les raies de Frauihofer, on peut è pein^ s'expliquer les imnieuses progrès que Toptique expérimentale a faits depuis quelques anné^, grâce surtout i l'habileté si persévérante et si infatigable de M* Soleil Cet artiste, autre** fois simple ouvrier, aujourd'hui parfaitement initié aux secrets ks plus inaccessibles de l'optiquç moderne, avait trouvé de son e6té« ooaime MM. Fizeau et Foucault» le (ait découvert par M. de Wrede, et l'aurait déjà réalisé il y a plusieurs années, s'il avait été mieux encouragé. Remarquons qu'an lieu de courber en cylindre la lame de mica, il serait peqt-étre plus simple, suiianirobservation de H. Arago, de la laisser plane, et d'y faire réfléchir une ligne lumiueuse : ou pourrait aussi substituer an mica le verre sovfflé; H seruit #iors plus belle de trouver un liquide d'égal pouvoir réfringent qui rendrai plus impossible la réflexion à la seconde surface.

Protestons, enfin, contre les perturbations iréquenles auzqnnlles, suivant certaines idées tbéoriquesi les mouvements lumineux seraient soumis; les expériences de MM. Fizeau et Foucault prouvent ékn qoemment que d^uis l'évussion du rayon il y a cabne et régalarité^