ANNEAUX COLORÉS
tant que r ne dépasse pas 60 degrés, l'our des valeurs de r supérieures à cette limite, secte est moindre que secr, et h différence devient considérable an-dessus de 80 degrés.
D'après la théorie des ondulations, les épaisseurs devraient être pour tontes les. incidences proportionnelles à sec r. Fre»nel et Herschel se sont préoccupés de cette différence qui, suivant le dernier, constitue une objection importante à la théorie des ondulations* Pour l'expliquer, ils ont admis comme possible Tinexactitude de la loi de Descartes dans le passage très-oblique des rayons entre deux surfaces aussi rapprochées (Fresnel, Suppiémmt à la chimie de ThornscHy tome Y, page 75 ; — Herschel , Traité de la lumière , tome I, page 434).
Dans le cours d'une série d'expériences entreprises pour étudier le phénomène des anneaux colorés, nous avons eu occasion de nous conyaincre que, contrairement à l'assertion de Newton, la loi théorique s'accorde parfaitement avec les observations jusqu'aux dernières limites où il nous ait été possible d'apercevoir nettement les anneaux. Cette limite est 85* 21'. '
L'inclinaison nous était donnée avec certitude par un théodolite de Gambey. Les anneaux étaient formés dans la lumière homogène fournie par une lampe alimentée d'alcohol salé. Leurs diamètres étaient mesurés de la manière suivante :
Le système des deux verres placés sur un support parfaitement horizontal pouvait être mis en mouvement par une bonne vis micrométrique dont l'axe était perpendiculaire au plan du cercle vertical du théod(rfite. On amenait successivement la partie la plus sombre de chaque anneau noir sous le fil vertical de la Innette. On conçoit que la marche de la vis , qui donnait les deux centièmes de millimètre, pût faire connaître sans aucune correction les diamètres réels des anneaux.
Sur les anneaux colorés et sur deux nouveaux instruments, par ,, E.-B. Jérichad.
« Les anneaux colorés se forment dans l'espace étroit qui existe entre un yerre plan et un verre convexe très-aplati, lorsqu'on serre ces deox verres l'un sur Tautre. Pour mesurer la largeur des an-
4480 IMTERFÉRSNCUES DE t^ LUMIERE.
IICI9III, Mewton calcule la dlsu«ce dea verre» d^os le6 poiou où Too ne i^oit pas de eouiears ; mais, peur cda, ilpart de cette supposition qu*en employant une presiion les verpes ioot m contact, ce qoe j'af trouTé inexact. C'est pourquoi j'ai fait constmina un ifieirumenc particulier an moyen duqoel les ferres peuvent^re ou bien amenés au contact, ou bien être éloignés à une distance de plusieiini if)».gueors d'ondulation.
» J'ai donné à cet instrument le non de gyréutoscùpe: M est représenté fig. 1.
ss
» La partie abcd est en laiton; ee est une règle d* acier qui peut être avancée ou reculée de quelques lignes sur le support bien uni e'e' au moyen de la vis /*; le ressort g tient la règle d'acier continoeHe->meot appuyée contre la vis; un second ressort A^t presse de haut eo bas la règle d'acier et suit ses mouvemeo^/s ; le verre plan tnn est atr taché au moyen de la pièce o o* sur la face a ; il est dirigé de. manière à ce que son plan forme un angle très-ajigq avec le support e^#V P'iT conséquent, la distance est plus grande eu n qu'en m. ^.
» Il résulte de là qu'en faisant avancer au moyen de la yi^fle verre convexe, la distance entre les deux verres devient de plus en plus petite et qu'ils finissent par se toucher. Il est facile de calculer (^ changement de distance entre les deux verres produit par un tour de la vis, quand on connaît Tinclinaison du verre pljA sur le plan e^e', el oett» inoUoaison jse détevoiine enexan^inantl^ ,ré)SexiQn d^an^ mteieiigj^^ar les deiM^ Terres. ^ , ,
» Le gyréidMCQpe ei^tjouni^'.qn u^icrpecope qf^i permet xleiirpirlesr
ANNEAUX GQU)U9' i4SS^
anneaux agrandis et d*uoe n^aoière dMiacle, ainsi ^oe^'un éçr» qui arrête les rayons qui ne foulribuent pas à la formation des an- « neaux.
» Les observations faites avec cet instrument ont montré qu'il fiiUail modifier dans plusieurs points les recherches de Newton sor les anneaux colorés» avaat de poiur^ir conclure la distance des verrea dV près une couleur donnée, ei de pouvoir déterminer par là de peiite» (P*andeur&
» £n enoiployMit h.lumière simpk dopnée par la flaimne d'alcoM salé, on voit aitematiyemem des anneaux obscurs ei ides anoeaia brillants de la même coideur que la lunière; ks «naaaux brUlasia MMH quatre fois plni fargea que les anneaux obscurs, et le passage des ans anx antres est aases franche. Si Ton fait dipparalire successive* neat un des anoéanx après Taotre^ nn iouiioant «n arriène da vis /; an peut ooaipter plus d» doux cents anManx trèa-faoiles k distingoer à l'œil ira ; on on voit na pfais petit aottiÉire ait aiiproscope» parce qne cetoi<i éclairdt de pins emplus l«s auÉeaux obscurs, i
• Newten admettait que les anneaux obscurs et !>rillantis avaient sen* siUement la même4argeQr, ce qui s-aecorde, en «ffet, atee sa tbêorie; «es expériences, au contraire, s*Bceond«nl mieux avec la théorie des interférences. Newton admettait également qne la tache noire que l'on remarque au centre des anneaux, quand les verres sont à peu près en contnot, avait la même origine que les anneanx obscurs pro^ dnito par de la lumière homogène ; mais c'est ce qui tt*a pas lieu. Gelai s'explique mieux en admettant que la distance des deux verres est tellement petite qu'il ne peut plus se faire d'interférences, h cause de la très-petite différence de longueui" des rayons» ou bien que l'éther eotre les deux verres si rapprochés se trouve dans le même état ou' presque dans le même état que dans les verres eux-mêmes: Par Tune eu Tantre de ces causes la lumière traverse sans altération la partie centrale des verres jusqu'à l'endroit où le premier anneau brillant eoromence à se former, et cette partie centrale des anneacx paraît abscure comme le paraît un trou dans Tétamage d^un miroir. Cest pour cela qu'un miroir métallique blanc montre un petit disque cle bimière non altérée^ qui se termine, non à un anneau obscur, mais au premier .anneau brillant ; et les bulles de savon mopirent que- le
1484 INTEBFÉREiNCES DE hA LUMIERE.
petit di8(Jtirt>bscar passe à la lumière brusquement et non pas petit à petit, avec une limite bien tranchée qui se trouve an milieu ée ^'anneau brillant. Le disque ne s'élargit pas quand on le regarde sous des incidences obliques.
» Plusieurs phénomènes semblent montrer que le passage subît de la lomière à T obscurité, ou de rinlerfércnce à la non-interférence, dépend en partie de l'adhérence des corps, qui* pour cette distance paraît subitement agrandie; pour une distance plus .petite îir^pré* sente, au contraire, nne répulsion. On peut amener les verres jtisqu*au contact, mais alors le disque obscur devfamt tellement grand,, que l'on a un anneau obscur sur le bord, et au miMeu un disque brillant, et les verres se trouvent alors plus rapprochés de près d*mi quart d'ondulation que dans la position où Newton pose la distance égale à zéro. La loi qu'il a énoncée, que les diamètres des anneaux obscurs sont entre eux comme les racines* carrées des nombres pairs 0, 2, A, 6, et que les diamètres des auneaox brillants sont entre eux comme les racines carrées des nondires impairs 1, &, 5» 7, n'esi »acte i cause de cela que lorsque la plus petite distance entre les verres est d'un quart d'ondulation ; mais quand les verres sont ame^ nés an contact, il faut remplacer dans l'énoacé précédant les nombres pairs par les nombres impairs, et réciproquement.
» Cette erreur est restée jusqu'ici inconnue, et l'on a cherché à fairc^ cadrer les observations et les calculs sur les agneaux colorés avec l'hypothèse où les verres de Newton sont en contact parfait,, que les anneaux réfléchis commencent par un disque obscur, et que les couleurs transmises sont complémentaires de celles qui sont réfléchies ;. on est arrivé alors à des résultats qui sont souvent contraires à la vérrite, puisque, d'après la théorie de Young, il y a perte d'une demir ondulation. On n'a pas pensé qu'une combinaison de couleurs pror duisantdu noir était une chose impossible.
» On peut se rendre compte d'une manière exacte de la composition de l'image colorée avec la lumière ordinaire par la construction suivante. Supposons que, dans un cercle dont ^c et 6 (/sont deux diamètres perpendicubires, les couleurs f^ meuvent dans la direction a b cd avec une vitesse égale à la longueur d'ondulation. En a, la couleur présente le maximum d'éclat ; en <?, elle présente son minimum. Le blanc le plus brillant, pour lequel les verres forment de-
ANNEAUX GOLORBS. 1485
h lamière réfléchie» se présente lorsque la distance des verres est égale à une demi -longueur d'ondulation de la couleur la plus vive du spectre, parce que dans ce cas les autres couleurs sont aussi près de leur maximum. Maintenant, si l'on fait mouvoir les couleurs prismatiques dans la direction indiquée, elles s'étendront sur le cercle proportionnellement à leurs vitesses d'ondulation ; ainsi l'extrémité violette du spectre 'marche en avant, et l'intensité de chaque rayon coloré est d'autant plus faible qu'il est plus éloigné du point a, et que la couleur occupe plus d'étendue sur le cercle. Tous les ordres de couleurs se forment par les résultantes des couleurs en chaque point Après le huitième et le neuvième ordre les anneaux colorés ne sont plus visibles ; car alors l'image cdorée a fait plusieurs fois le tour du cercle, toutes les couleurs se trouvent à la fois en chaque point et produisent alors une faible teinte blanche.
» Chaque fois que la couleur prismatique la plus vive est au miniaium, on trouve un nouvel ordre de couleur avec un bord rouge, et comme la longueur d'ondulation de cette couleur, d'après Fraunbofer, est de 21,1 millionièmes d'un pouce français, nous pouvons former d'après cela une échelle pour la véritable distance des verres, ^oûun bord rouge se présente au centre des anneaux; cela donne des distances plus grandes que l'échelle de Newton, mais les diff^ences entre les limites ne sont que des grandeurs très-petites. La loi donnée par Newton sur le changement qui survient dans Péchelie, quand on regarde les anneaux sous différentes inclinaisons, parait pouvoir être ramenée à la loi correspondante de la théorie des ondulations, savoir : que les variations de l'échelle se trouvent dans le rapport inverse du cosinus de Tangle d'incHnaison, quand nous prenons • le point o pour la distance des verres qui donnent le iM-^nier anneau brillant.
• On détermine facilement, au moyen du gyrékloscope, l'indice de réfraction d'une substance liquide, quand on en place une goutte entre les verres, et que l'on mesure la distance des verres qui correspond aux anneaux obscurs. L'appareil est également très-propre aux expériences d'interférences avec les miroirs.
• Je donné le nom de thermomicromètre à un autre instrument qui a pour but de mesurer parles anneaux colorés les petites dilatations des corps par la chaleur. Cet instrument est représenté fig. 2.
1486 INTERFÉKENCeS DE LA LUMIERE.
• a€ib sont deux plaqaes qai portent un verre plan c; an-dessous «c trouve un verre convexe très-aplatî rf, qui est pressé contrôle ^erre platt par un corps e (par exemple, une lamelle de zinc). Ce corps est attaché sur une traverse /*, qo! peut être fixée à différentes
tuwteurs. Le verre plan est réglé, an moyen de vis» de manière 1 {porter, $i on le désine, leH couleur^ au peint central. Les extrémités inférieures -de» montant» tf, b, sont fixée», an moyen de vis, sur on sujpport;aii^uel ae trouvent adaptées en mêaBe temps les au«tes parties de rinstrumenti Bavmr: une* boite qui^ à un «eilime distance, enveloppe tout le therttomîciH>ttètre, «xéeplè cepeiklaiic le dessos, PQur arrêter la cbateiiP,extéirilB«re. Cette hotte porte un petit tuynv par lequel on peist faire rentrer tes nyons oaloriiques qui doiveoË -agir sur le corps «^ On regarde les anneaux colorés du moyens d*«ii microscope qui est monté sur une alidade se mbovaupi str m sre 4e cercle divisé. UnfDraUv destàné à airrêtot AesTayons^lunkienie qui ne doivent pa»agir< est mis en mouvement ao ntoyen d'haro» èaDcei^ triques qui sont fixés* sur l'axe; de Talidade. Un verre frian et «hs miroir parabolique envoient les rayons lamineUx venant d'un p^MM convenablement choisi du ciel, on provenant d'une lampe^ sons l'angle convenable pour .produire les anneaux colorés. Les angles tes -plas convenables sont compris entre 15'' et 5iO^«
n Le thesmomicroqiétFe est eoj^teyé de la manière suivante : on
AIVNEAUX COLOftés. i4ft7
ajusta le cùrps Ami on Teat ^server I» difàlMioD, et l'on donne au microscope une inclinaison de IxO à 50^ ( (^elqfiiefoiB de IS-à ^O*" ), et Ton ptace te verve ptan de* telle amnière qoc h cotrienr rouge doni on veaV partir détienne visHile au centre des* «meaax. Après quoi. Ton amèrte la limite des ccMitetir» dans kf-cempt dn micro^ scôp^t ett disposant de nouveau le microscope an moment où' l'on Teut faire Tobservation. Si l'on veut treoter^nt un autre moment la dilacâtléilt, on fait miaiiraher le mli^roseope jusqu'à oe qu'on voie de noufesau, an centre, h même couleur ou une antre voisine. Si la\ dHïitation coâtfàue^-ôtt fait one nouvelle olx^rvatinn ; et ainsi de suite, ta ofôyen des divisions parcouroes par l'alidade etd*nne table calculée sur les lois énoncées , on peut déterminer la dikitation des céltpi.StVcfitifem connaître la temp^otore pour laqoelle la dilata* tien a eu lien , en fiflace dans l'intérieur du thermomicromètre un therttaomètre tt€iiB^n«iM0«
•» Les personnes bafoiluéesà ob^er^rer troâvidronCÛKilement les pe* titès précantiotrs à pfenût^ dans ce^ ei^rleuc^Si, et qo^il serait tropt long d'indïqner dan^ cetextra^V Pmir'mônn'ei' l'extrême sensibilité de l'itisirutnem, j'indfqoerai 1^ ré^Mit suivant : si l'en touche la lamelle de zinc ave^ là puinte du doigt, k dilâtafloir du métal est telle-* ment considérable, que totis les otâtèA d^ eoulew*s v^nt passer en un seul moment.
» Il est évident que la chaleur cotAfAenee par dffi^ter tontes les parties de Tinstrument, de sorte qu'il faut commencer par déterminer ces dilatations à l'aide d'expérienceis pré1lminair(*s. Oh ûiit trOi^ séries d'observations pour ufi^ nombre striBsânt d^tervalles trèspetîls^ mais éganix de terppérature, savoir :
» i" Âvec.le8'4)iaqi]es a, A, de I^itoUvet une lamelle de zinc ;
» %^ AtVee les plaques a, 6, delaiton, et une lamelle de zinc ;
i» h* Avec les piques a» b, en cuivre, et une lamelle de zinc ; et de chacune 4e ces séries on déduit une loi pour la dilatation (/, d'après la formule empirique : ,
» Sîi IVm ajoute disnx è deux ces formules^ et qu'on retranche la traslèdie , on a des lot» particulières^ pour la dilaution du laiton , du cuivra et dn «ne. ;£a répiftant les expériences avec des lamelles de zme de 'différentes longueurs , on trouve l'influence de la dilata-
i488 INTERFÉRENCES DE LA LUMIERE.
tion da Terre sur les coeflBcienu, on a alors délerminé les dilautioos des diverses parties de l'appareil.
9 Cet appareil peut senrir à déterminer non -seulement la dilaution des corps ordinaires, mais encore celle des corps cristallisés, suivant les différents axes. On pourra l'employer également pour mesurer la dilatation des boules et des tubes des thermomètres» et par suite celle du mercure et des autres liquides»
9 La chaleur qui se dégage dans la c4)mpres6ion des liquides peut être déterminée au moyen d'un thermomicromètre, formé par deux fils d*acier portant le verre plan et une lamelle de zinc portant le verre cr^nvexe. L'instrument est plongé dans le liquide, et on l'éclairé avec la lumière homogène.
» On peut faire les expériences sur la chaleur rayonnante au moyen d'une lamelle de zinc, placée comme corps thermoscopique dans le thermomicromètre. Celte lamelle se dilate d'une manière très-sensible par des chaleurs extrêmement faibles, et atteint son maximum en une minute et demie. Toutes les expériences qui se font avec le thermoscope de Melloni peuvent être faites avec le thermomicromètre. Ce dernier instrument donne même des résultats plus précis et mesurables pour les petits degrés. Nous pouvons aller encore plus loin , et {>roduire des phénomènes d'interférences en remplaçant la lamelle de zinc par un fil de zinc. Ce genre de recherches doit être fait à une température constante. «
Sur la réfraetion de la lumière et les anneaux colorés au delà de Cangle critique^ par M. G.-G. StOKES.
Le principal objet de cette communication est de ftire connaître une expression obtenue d'après les principes de la théorie ondulatoire pour l'intensité de lumière de ^a tache centrale des anneaux de Newton, quand l'angle d'incidence excède l'angle critique. Les physiciens qui ont traité dynamiquement le sujet de la réflexion et de la réfraction de la lumière ont démontré que, lorsque l'angle d'incidence surpasse l'angle critique, l'expression qui donne la perturbation dans le second milieu renferme une exponentielle qui comprend lordonnée perpendiculaire à hi surface, de façon que k perturbation est insensible à une distance de la surface qui est un faible multiple de la longueur d'onde. Les expressions pour la perturbatioo super-
l^tk^RFÊRENCES DE LA LtMIERE. 1480
(iciclie, du moins à la connaii>sance de l'auteur, n'ont pas encore été appliquées à Texplication d'un phénomène quelconque, quoique reiistence de la tache centrale dans les anneaux de Newton ait, sans hésîution aucune, été attribuée à cette cause par M. Lloyd, dans son rapport sur Toptique physique. L'auteur n'a eu recours à aucune théorie dynamique particulière; il a préféré déduire ses résultats des expressions de Fresnèl pour l'intensité de la lumière polarisée, réfléchie et réfractée, qui, si Ton excepte peut-être le cas de subsunces extrêmement réfringentes, sont au moins une très-grande approximation de la vérité. La méthode employée n'exige pas même que l'on soulève la difficile question de savoir si les vibrations du rayon de lumière polarisée sont dans le plan de polarisation ou lui sont perpendiculaires. Lorsque l'angle d'incidence excède l'angle critique, les expressions de Fresnel deviennent imaginaires, et, par un raison* nement semblable à celui employé par M. O'Brien, dans l'interpré* tation de ces formules pour le cas de la lumière réfléchie, l'anteui arrive à calculer les amplitudes des vibrations réfléchies et réfractées doni il déd&it ensuite l'expression des intensités de la lumière réfléchie : cette expression le conduit aux conséquences suivantes :
l"* Au point de contact il y a obscurité absolue, et en s'éloignant de ce point l'intensité augmente d'abord très-lentement, de façon qu'à quelque distance autour du centre l'obscorité est parfaite pour nos sens. A partir de ce point l'intensité augmente plus rapidement, puis «'approche assez brusquement de sa valeur limite. Cette conséquence est d'accord avec l'observation.
2* Pour les différentes couleurs, la même fraction de la lumière incidente est réfléchie en des points pour lesquels le rayon mesuré du point de contact varie comme la racine carrée de la largeur d'une onde. Ainsi, la tache est plus grande pour la lumière rouge que pour la lumière violette, et la séparation des couleurs est facile. Il y a encore ici accord avec l'observation.
V Lorsque l'angle d'incidence se trouve entre l'angle critique et un certain angle déterminé par une expression simple, la lumière est plus intense pour la lumière polarisée dans un plan perpendiculaire au plan d'incidence, que pour la lumière polarisée dans ce dernier plan, landis qu'entre le dernier angle et 90° le contraire a lieu.
1490 DIFFRACTION 0E LA. LUMIERE.
Cette différence do dimension est aussi un fait d'observation; mais il est impossible de dire sous quel angle ce changement a lieu.
il® Supposons que la lumièreincidente intérieure est polarisée sous un azimut de /|5" ou à peu de <hose près, et analysons la lumière transmise de manière à ce que le centre de la tache devienne sombre ; on devrait alors apercevoir un anneau pâle de lumière séparant le centre du champ généralement obscur de la vision. Cet anneau devrait être bleuâtre à l'intérieur etrougeâtre oii brunâtre àTextérieur, et s*êvanouîr sous Tangle mentionné ci-dessus. L'auteur n'a pas essayé celle expérience.
Avant de quitter le chapitre des interférences, annonçons à nos lecteurs une bonne et grande nouvelle. M. Arago a eu mille fois raison d'exiger de nous une rétractation formelle. Sur les indications et sous la direction du célèbre physicien, M. Soleil a pu amener à des conditions d'interférence des rayons qui s'étaient séparés de quelques millimètres avant d'atteindre la loupe au foyer de laquelle les franges se forment. Le baromètre thermomètre et réfracteur intcrférenliel a donc été réalisé : il a donné et au delà tous les résultats merveilleux que nous avons longuement énumérés, pages 162, 163 et l&U de notre premier volume. C'est déjà trop peut-être que d'avoir trahi cet heureux secret ; nous n'avons pas le dreK d'entrer dans plus de détaife, et nous nous taisons. Il nous en coûte keaucoup de remettre à une seconde édition la ftgure, la descriptioii éi h manipulation de ce magnfflque appareil.
DIFFRACTION.
.. Ce curieux phénomène n'a donné nai^sanciç qu'à un très-petit nombre de recherches nouvelles. M. de Haldat a inséré, il y a longtemps, dans les Annales dp physique et de chimie, une note, curieuse que nous reproduisons intégralement ; M. Magnus a démontré que les phénomènes de la diffraction se produisaient même dans le vide ; lord Brongham enfin a enrichi d'une particularité intéressante les expériences de Newton.
Sur les cames de la diffraction, par M. DE Haldat. Les phénomènes de ia diffractioa* dent Texamea a fourni, daas
DIPTRikCTfaM M LK LUMIBRS. i491
c^ (terriers tmps, des arguments si puissants contre i'iiypothèse de Newton/et ramené les physiciens vers l'opinion de Descartes, ont ^ïoblé kM^ie qsfldi^t n'avoir pas été suffisamment discutés par rapport ap:ç çtrcpç^nççs^ çiui pç.uvfînt les codifier et en éclairer la cai^e. C'est squs % poiat ^p vue qu'il a tenté un grand npmbre d'çjpérienpes da^S ksqueljes Iç^ corps qui produisent la diffraction, fit gi^'il pOipme diffri^gem, piUété soumis à l'action des agents les plu^ prq- {kres k U^ fpodi&er. Et cpmme la force altraciive est la propriété de ^qufsllq les N^wtopiens ont fait dépendre la diffraction, il a pais Qf }mi 49QS 3es easais, tous les agents les plus capables de l'altéc^f* Après $'êlre assuié que, comme rayaient annoncé plusieurs çxpécir inemateqrs, ce phénomène n'était modifié ni par la densitét ni par }|i liat^çe chii^ii)^ des corps> il a tourné ses vuqs vers les plu$ graq^ pouvoirs de hi nature. Le calorique, Félectricité» le wagni^iisme, U» «Mr^ia^t^ él^trO'Chimiques , raflSaité enfin, si puissante po^ur mo^ii*fier la force attraaive, ont été successivement et parfois mêni^ cqu-^ curreo^ment employés à modifier l'éiat des corps, pendant qa'il? exerçaient sur les rayons lumineux l'influence par iaipeUe est pi^ftr duite la diffraction, sans que les phénomènes qui la caractérisent aient éprouvé aucune altération sensible. Ainsi, des fils mélalli^qpes, des lames diffringentes de fer, de cuivre, d'argent, ont été chauffés jusqu'au rouge-blanc et refroidis jusqu'à — 10*>, sans que les b^^des colorées, produites pir leur action sur les rayons lumineux, ^iejQt présenté de différence appréciable avec celles que produisent les mémes corps à la température moyenne de l'atmosphère.
Des fils, des lames diffringentes, ont été parcourus par les courants de l'électricité ordinaire, par de violentes décharges de batteries puissantes, par des courants électro-chimiques assez énergiques pour J«8 rougir et 1^ fondre ; on a employé des courants mus dans la même direction on dans des directions opposées; on a reçu le trait de iufiéère sur lei^ biseaux de lames diffringentes dont on avait armé un aimant trè&- puissant, sans que les phénomènes aient éprouvé aucune altération appréciable. Les traits de lumière ont même été, avant leur privée mf tes lames ouJes fils diffringeuts» traversés par des traits die flamme très-vifs, par des courants ou des décharges électriques puissantes^ sans qu'aucun changement se soit manifesté dans les franges et les autres phénomènes de diffraction. Les bandes obscures,
1492 1>IFKHACTÏ0N lit l.\ LtMIRRR.
dans l'ombre des fils déliés, sont deiucurécs de ni(^me invariables pour leur intensité ou leur dimension.
D'après ces expériences, M. de Haldat pense que rexplicalion de la diffraction, fondée sur l'influence de la force attractive ou sur l'existence de certaines atmosphères autrefois attribuées aux corps» ne peut obtenir l'assentiment des savants , lorsque cette force attractive et les atmosphères, soumises à l'action des agents si propres à les altérer, n'ont produit aucun changement dans les phénomènes. Ces bits sans doute n'établissent pas directement le système des ondulations, mais ils y conduisent en ruinant la seule explication qui pou* Tait lui être opposée. L'auteur, au reste, ne se dissimule pas les dif- Acuités qui naissent aussi de ces expériences relativement à la théorie des ondulations, et il se demande comment les mouvements des ondes lumineuses, qui doivent être si régulières, ne sont pas troa« blés par des écoulements de fluides subtils qui les choquent dans leur marche. Il remet la solution de ces questions à l'époque où la science aura pénétré la nature intime de ces agents, qui ne nous sont con* nos que par leurs effets.
Sur la diffractioîi de la lumière dans le vide, par M. Magnus.
Depuis les merveilleux travaux de Fresnel, il n'est presque plus permis de douter que la propagation de la lumière ne soit due à un mouvement ondulatoire. Indépendamment de l'explication donnée par Fresnel de la double réfraction, et de la polarisation rectiligne, les phénomènes de la polarisation circulaire et de la réfraction conique sont des preuves si frappantes de Ja théorie des ondulations, qu'on doit regarder celte théorie comme un fait inconiestable.
Il ne faut pas méconnaître toutefois que. l'existence de l'éther n'a été proclamée nécessaire que parce qu'on ne pouvait rendre compte autrement de la propagation ondulatoire de la lumière; que l'hypothèse d'un semblable milieu^ laquelle en elle-même n'offre aucune impossibilité, entraînerait relativement à l'inertie des conclusions qui ne s'accordent guèr£ ou plutôt qui semblent en opposition directe avec les idées que l'on s'est faites jusqu'ici de la matière, et qoe, quoique l'on puisse admettre que tous les corps soient pénétrés par ce fluide éminemment subtil, il est difficile cependant de compren-
DIFFRACTION Dli LA LUMIËRË, 1495
dre qoc cette pénétration soil de telle nature que les corps célestes n'éprouvent dans leur marche qu'une résistance nulle, ou si petite qu'elle à échappé jusqu'ici aux observations.
€es difficultés inhérentes aux principes fondamentaux d'une théorie expliquent pourquoi les partisans de Thypothèse de l'émission^ ierroant les yeux sur ]es avantages incomparables de la théorie des ondulations, sont arrivés très-lentement à l'admettre, et que l'existence del'éther, aujourd'hui même encore, ne soit acceptée, qu'avec répugnante.
Tout récemment M. Faraday a émis l'opinion que la propagation de la lumière ne se faisait pas par l'intermédiaire d'un milieu éthéré» mais bien suivant ce qu'il appelait des lignes de force, sous l'action attractive ou répulsive d'atomes-centres.
M. Âiry, en combattant cette manière de voir, a fait remarquer que la diffraction ne pouvait avoir pour cause qu'un mouvement ondulatoire, parti d'un point centre de vibrations réelles. On pourrait peutêtre, ajoutait-il, puisque la diffraction a lieu dans l'air, admettre que l'air est lui-même le milieu vibrant ; et il s'efforçait immédiatement de combattre cette supposition par les considérations suivantes :
Quelque loin que l'on pousse sa raréfaction, l'air ne cesse pas de réfracter la lumière; et tout le monde sait qu'on ne peut expliquer cette réfraction que par un changement dans la vitesse de propagation des ondes, déterminé par l'action d'une force diamétralement opposée à ce changement de vitesse.
Ces changements, d'ailleurs, s'expliquent très-facilement et trèsnaturellement si l'on admet des ondes réelles ; par conséquent, concluait M. Airy, on peut regarder comme prouvé que la propagatien d'ondes réelles a lieu aux dernières limites de notre atmosphère. Alors même qu'au delà de ces limites on ne puisse plus faire aucune expérience, on est cependant porté à admettre que si l'air et Téther qui l'accompagne (en les supposant essentiellement distincts) s'arrêtent en un certain point, dès que l'on aura supposé qu'un système de vibrations transversales propagé en rayonnant dans les espaces célestes sera parvenu à ce point, ce pdnt k son tour deviendra un nouveau centre d'ondes, et qu'ainsi seront expliqués les phénomènes de la (M'opagation de la lumière. Mais il se présente ici une circonstance remarquable: en ce point, la huniére devra subir une réfiric-
tîon absolument comme si le rayon incident résultait d'an mwiTe* ment ondulatoire. £n supposant donc qu-'il soit prouvé suffisammeiit qu'il ne se produit aucune réfraction aux limites de notre atmosphère, il faudra admettre aussi que la prqMgation rayonnante au dehors ^e cette atmosphère se fait avec la même vitesse que la propagatioi par ondes réelies dans son intérîeur ; une semblable égalité de vites^ ^onr deux genres de pk^opa^atiomsi différents aepient guères étire aoleeptée, et semtle même coniplélement impossible. M. Aîty concluait donc que la propagation de la lumière dans les espaces ^5éte»tes«t ^ans Tair, où «ous voyons se produire les phénomènes de la dififrac- UiSUy devait s'expliquer par une seule et même théorie, et que cotO Ihéorie ne pouvait être que celle des ondes réelles.
Ce genre de preuves, qui repose sur ce fait que les phénomènes ^ hi difraction ne peuvent pas être le résultat des vibrations des fictites particales d'air, conduit M. Magnus h publier une expérienoe ^\ présente d'autant plus d'intérêt, qu'elle offre l'occîisioa de ùke ressottîr d'autres difficultés inséparables de l'opinion suii^tat kq«cMe ta propagation de la lumière aurait lieu sans l'intermédiaire Ata fluide éthéré.
Flauguergues déjà, journal de physique de belaméthrîe, 1812, tome 75, p. 16, avait fait quelques expériences sur là diffractioh dans le vide. 11 avait mastiqué au fond d'une bouteille dé verre, jformëecle parois planes et parallèles, une plaque rectangulaire de laiton» et fixé au co] de la bouteille un tube de 30 pouces environ. Puis, plaçant cet appareil au soleil, il observait à différentes distances l'ombre de la plaque. l\ remplit ensuite la bouteille et le tube de mercure, retourna l'appareil en fermant l'orifice avec son doigt, et le porta dans une cuve à mercure. En observant de nouveau la plaque et son ombre, placées alors dans le vide de Toricelli, il constata que les phénomènes de diffraction étaient absolument les mêmes] que lorsque la bauteille était reoDipUe d'air.
En outre quti, dans cette expérience, le vide n'est pas parfait, il semble ^'oB ne peut rien en conclure, parce que les interféreooes a^Mîeat lieu non dans le vide, mais dans Tair piaeé derrièf e h btin* lei&e. D'aittours, les mesures prises de l'ombre étaient néees^aiedment Mfp îmaaûM pour qu'^n pit prononcer que la pr^ffUioii ûfi l^
DIFFRACTION DE LA LUMlÈnE. 1495
iMilère ddHs Tifitérlear de la boateille se faisait par an mouTcment ondulatoire.
iNolis n'avons aticun moyen d'obtenir un vide parfait , car alors même que te vide de ToricelU serait complètement purgé d*air , 11 60titîendt*art encore des vapeurs detnercnre. Quoiqn*àla température de f 5 degrés, à laqnelie se farsai^nt les expériences» ces vapeurs soient très-pen abondantes, elles existaient cependant^ et Ton pouvait objecter que, suppléant Tair, elles propageaient le mouvement. On ne pourrait échapper tout à fait à cette objection qu'en opérant dans te vide absola ; mais comme cette condition est impossible ^ remplir, force a été à M. Magnus de se contenter du vide barométrique.
Pour êire byk n assuré que les franges de diffraction se produisent jréeliement dans te vide, il faui que le diaphragme qui leur donne flaisaaiice ne soit pas placé en dehors de ce vide : car il est msnifeste que des bandes se formeraient dans la pard aMtérteare ou dens r^ir compris entre cetle paroi elle tiq^r^fmA^ et lV)n poomot {u^endre que les bandes observées dans riniérieur de l'espace vide sont les ombres des premières et non pas ua effet inrodmt dans te vide lui-même. Il fallait donc placer le diapbragme au sein du vide.
Gela ne suffisait pas encore : la série de raisonnements par tesquels Frfîsnel expliqua les bandes alternativement claires et sombres, produites par la diffraction, en regardant l'ensemble des points de l'onde parvenue à l'écran ou au diaphragme comme de nouveaux centres d* ondes, demeure également concluante, si à la place de cette première onde on considère comme lieu géométrique des nouveaux centres d'ondes une autre onde quelconque comprise entre le poiot lumineux et l'écran : aussi longtemps donc que le point éclairant resterait en dehors de l'espace vide, on pourrait objecter que la lu* mière ne se propage ondulatoirement que jusqu'aux limites de cet espace, et qu'ensuite elle le traverse, sans qu'on ait à admettre dans le vide la présence de l'éther. Alors même, en effet, que les choses se passeraient de cette manière, les bandes sombies et obscures pour* raient encore se montrer dans le vide,
11 fallait donc établir aussi le point lumineux au sein du vid«. On y parvenait en plaçant l'un derrière l'autre, à <iuatre l^gB«s^vif:on de distance, deux diaphragmes très^ètroil^; te prepû^ toxw^ We ligne brillante qui projectait sa lumière sur le second.
1496 DIFFRACTION VU, LA LUIIIÈRË.
Pour pouvoir faire pénétrer les deux diaphragmes dans le vUte, on les assujettissait à un petit bâton de fer ; et parce que les ligues sombres et obscures, qui devaient elles-mêmes se montrer daus le vide, devaient avoir une certaine largeur, il fallait donner à ce vide une certaine étendue, ce qui augauUa'.t les difiicullés deTexpé* rience. Ou ne pouvait pas songer à former le vase de verre et de fer, parce qu'on devait élever sa température et que le verre cband, eu contact dans le vide avec le fer, se brise facilement. Il est presque impossible d'ailleurs d'obtenir que les jointures du verre et d'un métal soient assez exaclemeut fermées pour queTairn'y péoètrepas. L'appareil était donc formé uniquement de verre.
Ouand Texpérience fut ainsi faite avec toutes les précautions imaginables, les bandes se montrèrent toujours dans le vide. Que la lumière employée fût blanche ou colorée, leur intensité était toujours ce qu'elle aurait été dans l'air. Et, ce qui est plus concluant encore, quand on les observait avec une loupe appliquée contre les parois do verre, on les voyait distinctement au foyer de la loupe , foyer certainement placé en dedans de l'espace vide.
11 est donc bien prouvé quç la propagation de la lumière dans l'air n'est pas due aux vibrations des molécules de l'air, car rebjection que les vapeurs de mercure ont pu remplacer les molécules d^air ne peut être ici regardée comme soutenable.
On aurait tort cependant de donner à cette expérience une portée plus grande que celle qu'elle a réellement: cette circonstance que les bandes se montraient au foyer de la loupe , alors même que ce foyer était situé dans le vide» ne prouve pas péremptoirement qu'il y avait là un fluide matériel dont les vibrations donnaient naissance aux bandes. Il arrivait nécessairement pour ces bandes ce qui arrive à toute image que Ton regarde au foyer d'une loupe. Considérons, en effet, comme c'est le cas pour les phénomènes de diffraction, deux points lumineux qui envoient leurs rayons à une loupe, et dont les distances soient telles que la différence de marche des rayons soit égale à une demi-ondulation : comme le chemin parcouru du foyer à Toeil est le même pour les deux rayons, puisqu'ils sortent parallèles et travenent une même épaisseur de la loupe, ils arriveront à l'œil avec cette même différence d'iiiie deml-oudulation : ils interféreront
IIIFFBACTION DIS LÀ LUMIËAE. 1491
donc» et nous rcportcroos aa foyer de la loopc le résultat de leur in« terféreoce ou la frange produite.
Aiosi rapparillon des bandes au dedans de Tespace vicie s*accordera uccefisairemeni avec toutes les hypothèses qui expliqucrout la propagation de la lumière dans le vide, sans recourir 5 ia présence de réthcr: avec celle , par exemple , qui admettrait qu'au mouvement (les molécules du corps éclairant correspond un mouvement des molécules du corps éclairé , sans qu*il soit besoin pour cette coexistence d'un milieu intermédiaire. Sous un autre point de vue cependant, cette expérience est très-propre à mettre en évidence rinadmissihilité d'une semblable hypothèse. Car, si l'on voulait s'en servir pour expliquer la propagation de la lumière» il faudrait admettre en même temps que cette communication de mouvement eiige un certain temps , et (fué ce temps varie avec la distance do corps flairé au corps éclairant : or, cette dernière soppodtioa exctairait toute analogie eiUre l'action dont nous venons de parler et l'attraction universelle , laquelle , comme Lapiacc l'a prouTé (Mécanique céleste, LivroX, ch. Vfl), n'exige aucun temps pour sa propagation.
Il n'en est pas moins vrai que cette supposition une fois faite, on en déduirait les lois de la réflexion et de la réfraction; on expliquerait aussi les phénomènes de la polarisation et des interférences, dans le cas même où ils se produiraient dans le vide absolu : mais il en serait tout autrement de l'épanouissement de lumière qui accom* pagne la diffraction , si, comme c'était le cas dans l'expérience que nous venons de décrire , le point éclairant et l'écran se trouvent à la fois dans le vide. Fresnel explique cet épanouissement de lumière à l'aide du principe d'Huyghens, suivant lequel chaque point de Tonde qui atteint l'écran devient lui-même un nouveau centre de vibration. Cette explication évidemment devient impossible quand on n'admet plus la présence de Téther ; et pour expliquer alors la présence des bandes, on serait forcé de supposer que l'action exercée par la molécule du corps «éclairant sur le corps éclairé ne s'exerce pas seulement en ligne droite, suivant le chemin le plus court, mais dans toutes les directions, de telle sorte que si l'action de plus courte distance est empêchée par l'interposition d'un corps opaque y elle ^'exerce encore tout autour du corps , bien entendu avec une inten-
