SYSTEME
ijij^atv<T/vwvrtf>rrir^friiviriiirinvi"vrnivr'iri VI nnnnr>nnr>n*"r*^-^
SUPPLEMENT
CORPS IMPONDERABLES.
DE LA tUHIÈRE. ^
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M. A. Fresnbl, ingénieur des ponts et chaussées » qui s'est beaucoup occupé depuis* quelques années de recherches sur la lumière» a présenté sur ce sujet , à TAcademie des sciences de l'Institut , différons mémoires , dans lesquels on trouve exposé ce qui suit : '
Les physiciens sont depuis long-temps partagés sur la nature de la lumière. Les uns supposent qu'elle est lumVéïé^^^'^ lancée par les corps lumineux , et les autres qu'elle résulte des vibrations d'un fluide élastique infiniment subtil répandu dans l'espace , comme le son des vibrations de l'aîr. Le système des ondulations, qui est dû au génie de Descartes , et que Huyghens a plus habileinent suivi dans ses conséquences , a été aussi adopté par Ëuler , et dans ces derniers temps par le célèbre docteur Thomas Young , auquel l'optique doit beaucoup de dé-
* Une ponvait mieux appartenir qu'à l'auteur de ces saTans Mdmoîrei sar la lumière d'en faire un extrait , où rien de ce qu'il peut être essentiel et utile de dire ne fût omis. M. Fresnd a bien voulu « pour les progrès de nos connaissances dans cette partie importante de la phj' sique, et qui à des rapports si intimes avec la chimie, consentir à s'en ^ châiger. C'est cet extrjiit, rédigé parlui<{Qéme# qu'on donne ici. R.
^ i)£ XA LUMIÈRE*
GOUFertes imporUnies» Le système de rémission , ou cçlui de Newton, soutenu par le grand nom de son auteur, et )e dirais presque par cette réputation d'infaillibilité que son imoacrtei ouvrage des Principes lui avait acquise , a été plus généralement adopté. L'autre hypothèse paraissait même entièrement abandonnée « lorsque M. Young l'a rappelée à l'attention des physiciens par des expériences curieuses qui en présentent une confirmation frappante , et semblent en mênxe temps bien difficiles à concilier avec le système de l'é^ mission.
Les phénomènes nouveaux, comparés aux faits anté^ rieurement connus , augmentent tous les jours les probabilités en faveur du système des ondulations. Quoique négligé long -temps y et plus difficile à suivre dans ïi&è conséquences mécaniques que l'hypothèse de l'émission , il fournit déjà des moyens de calcul beaucoup plus étendus. C'est un des caractères les moins équivoques de la réalité d'une théorie. Quand une hypothèse est vraie» elle doit conduire à la découverte des rapports numériques qui lient entre eux les faits les plus éloignés ; lorsqu'elle est fausse au contraire , elle peut représenter à la rigueur les* phénomènes pour lesquels elle a été imaginée , comme une formule empirique représente les mesures entre les limites desquelles elle a été calculée ; mais elle ne saurait dévoiler les nœuds secrets qui unissent ces phénomènes à ceux d'une autre classe»
Ainsi » par exemple » M. fiiot en cherchant avec au-» tant de sagacité que de persévérance , les lois des beaux phénomènes de coloration que M. Arago avait découverts dans les lames cristallisées , reconnut que les teintes qu'elles présentaient suivaient à l'égard de leurs épaisseurs des lois analogues à celles des anneaux colorés , c'est-à-dire que les épaisseurs de deux lames cristallisées de même nature qui donnaient deux teintes quelconque»» étaient dans le même rapport que les épaisseurs des lames d'air qui réfléchissaient des teintes semblables dans les anneaux colorés. Cette relation indiquée par l'analogie , indépendamment de toute idée théorique , était déjà sans doute très -remarquable et très- importante; mais M. Young a été plus loin à Timide du principe des interfé-
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rences , qui eH une conséquence immédtâfte du système des ondulations. Il a découvert une relation bien plus intime encore entre ces deux classes de phénomènes ; c'est que la différence de marche entre les rayons qui ont été réfractés ordinairement dans une lame cristallisée et ceux qui ont éprouvé la réfraction extraordinaire est précisément égale à la différence des chemins parcourus par les rayons réfléchis, à la première et à la seconde surface de la lame d'air qui donne la même teinte que la lame cristallisée : ce n'est plus ici un simple rapport -, mais une identité.
Je pourrais ajouter encore que les lois si compliquées, en apparence , des phénomènes de la diffraction , que Ton avait vainement essayé de deviner avec les secours réunis de Texpérience et du système de l'émission , ont été indiquées dans toute leur généralité par les principes les plus simples de la théorie des ondulations. Sans doute l'observation a concouru aussi à cette dé* couverte ; mais seule elle ne l'aurait pas faite ; tandis que sur ce sujet , comme sur plusieurs autres , la théorie des ondulations pouvait h la rigueur devancer l'expérience , et annoncer d'avance les faits avec toutes leurs particularités.
Les résultats que nous venons de citer , prouvent suffisamment que le choix d'une théorie n'est point indifférent. Son utilité ne se borne pas à faciliter l'étude des faits en les réunissant par groupes plus ou moins nombreux , d'après leurs rapports les plus frappans. Dn autre but non moins important d'une bonne théorie , doit être de contribuer à ravancement de la science , à la découverte des faits et des rapports entre les classes de phénomènes les plus distinctes et en apparence les plus indépendantes les unes des autres. Or il est clair
3u'en partant d'une hypothèse imaginaire sur la cause e la lumière . on n'atteindra pas aussi promptement le but que si Ton était à cet égard dans le secret de la nature. La théorie , dont l'hypothèse foùdamentale est vraie , quelque rebelle qu'elle sôit d'aiHeurs à l'analyse mathématique , indiquera même entre les faits les plus éloignés des relations intimes qui seraient toujours restées inconnues dans l'autre système. Ainsi , sans
4 l>£ tA lUMIlÈRE.
{>àr}er du désir si nalurel qu'on doit avoir' dans ioa« es cas de connaître la vérité , on voit combien il est intéressant pour les progrès de l'optique et de tout ce <4 qui s'y rattache, c'est-à-dire la physique et la chimie entières , de savoir si les molécules lumineuses sont lancées des corps qui nous éclairent jusqu'à nos yeux ^ ou si la lumière est propagée par les vibrations d'un fluide intermédiaire auquel les particules de ces corps communiquent leurs oscillations. Et qu'on ne suppose pas que c'est une de ces questions à la solution desquelles il est impossible d'arriver ; parce qu'elle a paru long-temps indécise , il né &ut pas en conclure qu'elle ne peut être décidée. Nous pensons même qu'elle l'est déjà , et qu'après avoir comparé attentivement les deux systèmes et les explications qu'ils donnent des phénomènes connus jusqu'à présent, on ne saurait méconnaître la supériorité de la théorie des ondulations.
En nous proposant spécialement l'exposition des faits , nous ne nous interdirons donc poiiit les vues théoriques qui ont si puissamment contribué à la découverte de leurs lois. Nous croyons qu'il sera également utile à l'enseignement et à l'avancement de la science de faire connaître les principes les plus essentiels et les plus féconds d'une théorie dont les avantages ont été trop long-temps méconnus. Les bornes de ce supplément » et l'objet principal de l'ouvrage qu'il doit compléter , pe nous permettront pas d'entrer dans les détails des calculs ; mais après avoir expliqué pour chaque question physique comment eUe devient un problème mathématique , nous ferons connaître les principaux résultats à% l'analyse.
Nous nous occuperons d'abord de la diffraction de la lumière , quW doit naturellement placer au commencement d'un traité d'optique , puisqu'elle a pour objet ^ le cas le plus simple des ombres portées par les corps opaques , celui où l'objet éclairant est réduit à un point lumineux ; et nous dopnerons à l'exposition de ces phénomènes l'étendue qu'ils nous paraissent mériter , comme les plus propres à décider la grande question dont nous venons de parler.
dc'ii'îîSière. ^^ appelle diffraction de la lumière, les modifications
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qu'elle éprouve en passant auprès des extrémités des corps.
Lorsque Fou fait entrer tes rajons solaires dans une chanijbre obscure par une ouverture, d'un très-petit diamètre » on remarquoque les ombres des corps , au lieu d^être terminées nettement et d'une manière tranchée, comme cela devrait arriver si la lumière marchait toujours en ligne droite , sont fondues sur leurs contours et bordées de trois franges colorées bien distinctes, dont les largeurs sont -inégales et vont en diminuant de la première à la .troisième ; quand le corps interposé est assez étroit , on voit même des franges dans son ombre» qui parait alors divisée par des bandes obscures et des bandes plus claires , placées à des distances égales les unes des autres. Nous appellerons cette secoxide espèce de franges , franges intérieures , et les autres franges extérieures.
Grîmaldi est îe premier physicien qui les ait observées et étudiées avec soin. Newton , qui s'est occupé aussi de la diffraction, et a même consacré à ce sujet le dernier livre de son optique, ne parait pas avoir remarqué les franges intérieures , quoique ses recherches fussent postérieures à celles de Grimaîdi ; car il dit dans k 28* question du livre 5'' de son Optique , en objectant au système des ondulations que les ondes lumineuses devraient se répandre dans l'ombre des corps : « Il est •^vrai que les rayons , passant le long d^un corps , s'in- » fléchissent un peu , comme je l'ai fait voir plus haut : »mais cette inflexion ne se fait pas vers Cambre, »elle se fait du côté opposé et seulement lorsque les crayons passent à une très -petite distance du corps, «après quoi ils se propagent en ligne droite. » On a peme à concevoir comment Tinflexion de la lumière dans l'intérieur des ombres » a pu échapper à un aussi iiabile observateur , surtout quand on réfléchit qu'il avait fait des expériences sur les corps les plus étroits , puisqu'il a même employé des cheveux. On serait tenté de croire que ses préventions théoriques ont pu contribuer, jusqu'à un certain point, à lui fermer les yeux sur ces phénomènes importans , qui affaiblissaient beaoeoup l'objection principale sur laquelle il fondait la su-< périorité de son système^
Gomme cette inflexion de la lumière dans l'intérieur des ombres est un fait capital, nous croyons devoir insister sur les détails de Texpérienee qui l'établit. Pour la faire d'une manière qui ne vous laisse aucun doute à cet égard y introduisez la lumière solaire dans une chambre obscure par une ouverture pratiquée à soi> volet, et que vous aurez recouverte d'une feuille d'étain percée d'un petit trou d'épingle ^ d'un dixième de millimètre au plus ; au lieu de laisser tomber directement les rayons solaires sur l'ouverture , ce qui ne permettrait pas de les suivre loin dans la chambre obscure à cause d,e leur obliquité*, recevez-les sur un miroir situé en dehors, et incliné de manière à les réfléchir dans une direction à peu près horizontale. Placez maintenant dans le cône lumineux , formé par les rayons so^ laires ainsi introduits, un fil de fer ou d'acier ou de toute autre matière parfaitement opaque ^ ayant , par exemple, un millimètre de diamètre. Je supposerai , pour fixer les idées, qu'il est à un mètre du petit trou et que la carton blanc sur lequel vous recevez son ombre est placé à deux mètres plus loin , c'est-à-dire à trois mètres du volet. Si le petit trou était infiniment étroit , si le point lumineux était un point mathématique , il est clair que l'ombre géométrique tracée sur le carton devrait avoir 5 millimètres de largeur ; j'appelle ainsi l'ombre dont les limites seraient tracées par des rayons qui ji'auraient éprouvé aucune inflexion.
Calculons maintenant de combien la largeur de l'ombre géométrique absolue doit être diminuée par les dimensions du trou éclairant. Puisqu'il a , par hypothèse, un dixième de millimètre de diamètre , les rayons extrêmes partiront de pointa éloignés du centre d'un vingtième de millimètre , et puisque le carton est deux fois plus éloigné du fil de fer que celui-ci du point lumineux , la pénombre géométrique devra avoir un dixième de millimètre en largeur. Ainsi l'ombre géométrique absolue ne sera diminuée de chaque côté que d'un dixième de millimètre , et réduite en conséquence à une largeur de 2^ fi. Si donc les rayons n'éprouvaient aucune inflexion en dedans de l'ombre , cet espace devrait être dans une obscurité complète. Or , en l'observant at-
DE LA £VHI£R£. ^
tenlivemenl , tous y découvrirez des:baades légèrement éclairées, que font ressortir, les lignes obscures qui les séparent » el vous remarquerez que le centre même de l'ombre est occupé par une bande brillante./ Il résulte donc de cette expérience, si facile à vérifier , que la lumière s'infléchit dans les ombres des .corps » comme Grimaidi rayait remarqué. A la vérité eljle s'afTaiblit trèspromptement^ k mesure que l'angle d'inflexion augmente ; mais ce décroissement rapide n'a rien de .contraire, à la théorie des vibrations, qui Texplique aisément par la petitesse des ondes lumineuses , et fait même connaître la loi suivant laquelle il a lieu. Ainsi Newton s'est trompé en supposant qu'il ne se répandaitpoint de lumière derrière les corps opaques , et l'obiection qu'il en tirait contre la théorie des ondulations, reposait sur une hypothèse inexacte.
Puisque nous venons de parler des franges intérieures ^ c'est ici le lipu de décrire l'expérience ingénieuse que fA. Youns A faite sur ce sujet, et la conséquence importante qu'il en a déduite. . - - ; .
Ayant intercepté avec un écran toute la lumière qui venait d'undescôtés du corps.étroit , il remarqua que lès franges situées d^ns l'intérieur de son, ombre , disparaissaient complètement, quoiqu'il n^eùt. soijstrait ^insi que la- moitié des rayons infléchis. Il en conclut que le concours des deux faisceaux liumineux était nécessaire à leur formation , et qu'elles résultaient de l'action qu'ils exerçaient Ton sur l'autre ; qar p|iacua de ces deux faisceaux^ jpris séparément , ne. répaadant dans l'omble qu'une lumière continue , leur^.réunion devrait égalen^i^t .produire une lumière .continue» s'ils n^ faisaient que se mêler , et n'exerçaient pas nnO' certaine influence Tun sur l'autre.
JBn supposant ,)içamme il est naturel de le faire dans le «ystè^e de l'émission,, que. les inflexions diverses des rayons lumineux près eus- corps ,^ proviennent d'une certaine action attractive ou répulsive de ceux - ci. sji»r les molécules. lumineuses, en pouvait penser que ^i dans
>' I II I I m II iiMWi ilt.fijK
■ Je donnerai doi'ënavant le nom de éattàe ériiia'ntr/ h tonte bande comprise entre denz bandés conti^ës pins obscures, quelle que soit d'aitieors la faiblesse de sa^ lumière. . . ,
s DE LA tUMIÉRE.
cette expérience » l'action du bord libre du corp$ étroit était modifiée par l'écran qui touchait l'autre bord , de telle façon qu'elle perdait la propriété de produire des franges intérieures. Cette 'objection devait paraître déjà bien faible quand on remarquait que les franges extérieures produites par le bord libre du corps étroit, n'étaient point altérées par le voisinage de l'écran ; mais M. Young la leva d'ailleurs complètement en éloignant assez l'écran du corps étroit pour que l'on ne pût supposer raisonnablement qu'il apportait quelque modification dans les forces attractives ou répulsives de celui-ci, et en interceptant l'un des deux faisceaux lumineux , tantôt avant qu'il eût rasé le bord du corps, et tantôt après, ce qui faisait toujours disparaître les franges intérieures.
Il flémontra encore l'influence mutuelle des rayons lumineux , en faisant passer la lumière par deux petits trous suffisamment rapprochés ; il observa dans l'ombre de la partie intermédiaire , des ligqes obscures et brillantes résultant évidemment de l'action de ces deux faisceaux l'un £ur l'autre, puisqu'elles disparaissaient dès qu'un des trous était bouché.
Les franges sont plus nettes , lorsqu'au lieu de percer deux petits trous dans l'écran , on y pratique deux fentes parallèles , et distantes d'un ou deux millimètres ; alors on fait également disparaître les franges intérieures en bouchant une des fentes , quoique la lumière répandue dans l'ombre de la partie intermédiaire par l'autre fente soit encore très-sensible. I) arrive souvent, quand les fentes ne sont pas trop étroites , ou qu'on reçoit l'ombre assez près de l'écran , qu'on voit encore des franges après qu'un des deux faisceaux lumineux a été intercepté; mais ce ne sont pas celles dont nous voulons parler , et dont elles sont faciles à distinguer , tai^t que les fentes sont beaucoup plus étroites que l'intervalle qui les sépare ; car alors les franges qui résultent du concours des deux faisceaux lumineux , et qu'on fait disparaître par la sonstraction de l'un d'eux , sont bien |dus fines que les autre». Celles-ci , beaucoup plus larges , sont produites par chaque fente séparément; et l'on peut remarquer que c'est vers le milieu de 1 espace où ces deux groupes de larges franges se mêlent,- que les autres prennent naissance.
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Nous ayons toujours supposé que toute la lumière employée dans ces expériences prorenait d'un même point lumineux; s'il en était autrement, si les deux faisceaux lomineux que l'on mêle n'émanaient pas d'une même source » les effets dont nous venons de parler n'auraient plus lieu : nous en ferons bientôt sentir la raison à l'aide ^^ de la théorie des'tmdulations. Bornons-nous pour le mo- ^ ment à étudier les faits qui démontrent avec le plus d'é* vidence que * dans certains cas , les rayons 'de lumière exercent une influence sensible les uns sur les autres.
Pour compléter ce que nous venons de dire à cet égard, il nous reste à parler d'une autre expérience qui présente cette influence avec une grande netteté , et a l'avantage de la séparer des phénomènes de diffraction proprement dits. Elle consiste à faire réfléchir sur deux miroirs légèrement inclinés entre eux, des rayons provenant d'un même point lumineux. Mais avant d'expliquer en détail les précautions à prendre pour assurer le succès de cette expérience , il est nécessaire d'indiquer les perfectionne* mems qu'on peut apporter dans les moyens d'observation.
Au lieu de former le point lumineux avec un trou d'épingle pratiqué dans la feuîHe - d'étain ou de carton qui ferme 1 ouverture du volet de la chambre obscure , il est ^ beaucoup plus commode d'y enchâsser une lentille de ▼erre, d'un très-court foyer , sur laquelle on dirige aussi les rayons solaires réfléchis horizontalement par le miroir
1>lacé en dehors de la chambre. On sait que l'effet d'une entille est de réunir sensiblement en un seul point, qu'on appelle foyer , tous les rayons parallèles qui sont tombés sur sa surface ; et. que ce foyer , situé sur le ravon qui passe par le milieu de la lentille , est d'autant plus rapproché de sa surface , qu'elle est plus convexe. Je supposerai , pour fixer les idées , que cette distance du foyer soit d'un centimètre ou lo millimètres. Si le soleil ne présentait à nos yeux , comme les étoiles fixes , aucune étendue angulaire , tous ses rayons , après avoir été réfractés par la leùtille , se réuniraient sensiblement en un seul point ; mais le soleil embrasse un angle de 45^ envi* 5t^ roUy c'est-à-dire que les rayons qui nous viennent de deux points de sa circonférence diamétralement opposés , font 5t' entre eux un angle de iê^. Or, pour déterminer les ima**
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ge's de ces deux points au foyer de la lentille , il faut choisir ceux des rayons qu'ils envoient qui passent pur le centre de la lentille, et ces images se trouveront placées sur les prolongemens des deux rayons , à i o millimètres de la lentille , d'après l'hypothèse que nous avons faitQ sur la distance du foyer. Ainsi l'intervalle qui les sépare sera égal à la corde d'un petit arc de ^, décrit avec un 9t rayon de i o millimètres de longueur ; ce qui donne » par ^ ^ 9^ le calcul, ifrju millièmes de millimètre» ou un vingtième àntuâfi
de millimètre environ.
Tel sera donc le diamètre de la petite image du soleil « formée an foyer de la lentille par les rayons dirigés sur sa surface»' et qui, après s'être croisés en ce point » divergeront en un cône lumineux , beaucoup plus étendu que celui qui résulte de l'introduction des rayons solaires par un petit trou, surtout si la lentille a un peu de lar-* geur. Cette grande étendue du cône lumineux est préciisément ce qui rend ce procédé plus commode, il m'avait été indiqué par M. Arago , et je l'ai toujours employé depuis dans mes expériences.
Quand on a besoin d'une grande fixité du point lumineux , comme dans le cas où l'on veut déterminer par des mesures les positions relatives des franges » il est nécessaire d'employer» au lieu d'un simple^miroir» un héliostat , instrument ainsi nommé, parce qu'il maintient les rayons réfléchis dans une direction constante , malgré le mouvement diurne du soleil. On conçoit en effet que , sans cette précaution , les rayons réfléchis , changeant de direction avec les rayons incidens» feraient éprouver un f>etit déplacement au point lumineux qu'ils forment par eur concours. Mais cette immobilité parfaite du point lumineux n'est nécessaire» comme nous venons «de le dire» que dans le cas où l'on veut mesurer les franges; encore pourrait-on même » à la rigueur» se passer d'héliostat , eu ne prenant pas trop de mesures à la fois » de manière que
^ * «Il finifeiavoir «oin de ne laîmer tomber ilir la lentille que les rayons
réfléchis par le miroir , et d'intercepter les rayons directe au moyen d*un écran ; car sans cela ils formeraient uo second point lumineux qui pourrait compliquer les effets produits par le premier^ si la lentille ^ avait assez d'étendue. • '- 9C
]>B lA LUMIERE. fl
chaque opératîoQ dur&f peu ^ et eu employant une lenr tille d'un très-court foyer.
Après avoir indiqué la meilleure manière de former un point lumineux , je vais exposer le procédé le plus commode pour observer les franges , en suivant » dans cette exposition, la marche qui me Ta fait découvrir.
Voulant observer les franges extérieures très-près du corps opaque , j'imaginai de recevoir son ombre sur une piaque de verre dépoli, et de les regarder par derrière avec une loupe. Or » en promenant mon œil , armé de la loupe, dans le prolongement des franges, a^i delà du verre dépoli r je remarquai que je les voyais encore , et même beaucoup plus nettement, et qu'elles étaient, du reste absolument semblables à. celles qui se peignaient sur la glace dépolie. J'en conclus que son interposition était inutile , et qu'il suffisait de recevoir la lumière directement sur la loupe , en se plaçant derrière le corps qui porte ombre , et regardant le point lumineux.' La raison en est bien simple ; l'effet d'un verre convexe est de peindre au fond de Tœil ce qui est à son foyer , que ce soit un objet réel, ou une image formée par un arrangement quelconque de rayons lumineux, pourvu que ces rayons parviennent, sans altération, à la surface du verre convexe. C'est ainsi que l'oculaire d'un télescope nous fait voir l'image aérienne des objets peinte au foyer del'ob- JBclif, image qu'on aperçoit également, mais d'une manière bien moins distincte , en la recevant sur un carton blanc ou un verre dépoli. Le simple raisonnement pouvait donc indiquer ce mode d'observation , très-préférable à celui
* Pour bien Toîr les franges îl faut avoir soin de faire tomber le foyer des rayons réunis par la loupe au milieu de la prunelle , en la plaçant i ane distance de Tceil telle que toute sa sur&ce pacaÎMc illominëe, quand elle n*est pas dans Tombre du corps opaque; ensuite, en conservant les mêmes positions relatives de Toeil et de fa loupe , on les porte vers l'ombre dont on veut observer les franges.
Lorsque la loupe n'est éloignée du corps que d'une distance précisément égale à celle de «on mycr, alors tes bords du corps étant au Ibyer même , c'est-à-dire dans la position propre à la vision distincte , ê€Uit tranchés et débarrassés de franges; mais elles paraissent aussitôt qa'on s'en éloigne un peu. Elles reparaissent aussi quand on s'en rapproche assez pour dépasser la distance focale. La raison en est fa<cile à donner, mais nons entraînerait dans des détails un peu tvOj^ loagf.
\2 ht LA LVMIÈRB.
que Ton avait suivi jusqu'aIor$ , parce qu'il- a Tavantiage de grossir les franges et d'augmenter en même temps leur éclat; ce qui permet de les distinguer dans une foule de circonstances' où on ne le pourrait pas en les recet^int sur un carton blanc, à cause de leur finesse ou de la faiblesse de la lumière.
Pour donner une idée de la supériorité de cette méthode , il suffit de dire qu'elle fait découvrir aisément les franges formées dans la himière d'une étoile un peu brillante , par l'interposition d'un corps opaque , et qu'elle jGait même apercevoir des bandes obscures et brillantes dans l'intérieur de son ombre, s'il est assez étroit et assez éloigné du spectateur ; tandis qu'il serait impossible aux meilleurs yeux de distinguer l'ombre même de ce corps , projettée sur un carton blanc. Pour apercevoir des franges dans la lumière d'une étoile, il est nécessaire d'employer une loupe d'un foyer un peu long , telle que les verres de lunettes ordinaires , d'un ou deux pieds de foyer par exemple, parce que , si le verre était plus convexe , la lumière serait trop affaiblie : il en résulte que le grossissement n'est pas aussi grand , et qu'on ne peut pas , dans ce cas , observer des franges aussi fines que si la lumière était plus vive : en général , plus elle est faible, plus il faut diminuer le grossissement. Si l'on veut réussir dans celte expérience, que tout le monde peut répéter facilement , il faut avoir soin , comme nous l'avons déjà recommandé , de faire tomber le foyer lumineux du verre convexe au milieu de la pupille , en le tenant à une distance telle , que toute sa surface paraisse illuminée , et de chercher alors dans cette position relative de l'œil et de la loupe , l'ombre du corps opaque dont ou veut ob < server les franges.
J'ai cru devoir m'étendre un peu sur ce mode d'ob^ servation » à cause de la facilité qu'il donne d'étudier tous les phénomènes de diffraction, et de les mesurer avec pré^ cision. Car on conçoit que pour mesurer la larseur des franses , c'est-à-dire les distances entre les milieux des bandes obscures ou brillaMtes , il suffit d'employer une petite loupe mobile, portant à son- foyer un iil très-fin , qui serve de point de mire, et dont on puisse évaluer les déplacemens , à l'aide d'un vernier ou d'une vis micro^
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métrique : cet appareil constitue alors ce qu'on a{^eUe «m micromètre. Celui que j'ai employé dans toutes mes expériences » et qui a été exécuté par M. Fortin , porte one plaque de cuivre , qui glisse à frottement doux entre •deux rainures fixes : cette pièce est percée , dans son milieu , d'un trou d'un centimètre de largeur , sur les bords duquel est fixé d'un coté le fil de soie écrue qui doit servir de point.de mire , et de l'autre un petit tuyau qui porte la loupe , qu'on peut rapprocher ou éloigner du fil jusqu'à ce qu'il se trouve à son foyer. La plaque sur laquelle tout ce système est fixé est menée par une vis micrométrique travaillée avec une grande perfection. La lar- ^or des pas est exactement connue , et l'on estime leurs sobdivisions à l'aide d'un cadran divisé en cent parties que parcourt une aiguille attachée à la vis. On peut évaluer de cette manière à un centième de millimètre près le déplacement qu'éprouvent la lentille et le fil , quand on fait tourner la vis. Gela posé , il est aisé de concevoir la manière dont on mesure l'intervalle entre les milieux de deux bandes obscures , par exemple ; on amène successivement le fil sur le milieu de la premiève et sur celui de la seconde, en. tenant note chaque fois de la division du cadran à laquelle répond l'aiguille , et comptant le nombre des tours , qui se trouve d'ailleurs indiqué par un vemier divisé en parties ég^ales à la largeur d un pas de la vis. Cette largeur étant connue , il est facile de calculer le déplacement du fil ou l'intervalle compris entre les mSieux des deux bandes obscures.
Avant de décrire les premiers phénomènes de diffraction, j'aurais pu indiquer d'abord la manière de les observer avec une loupe; mais j'ai craint de laisser quelques doutes sur les résultats importans qu'ils présentent, eu faisant dépendre en quelque sorte leur démonstration expérimentale du plus ou moins de confiance qu'on pouv^ail avoir au premier abord dans le nouveau mode d'ob-> servation ; c'est pourquoi j'ai décrit ces expériences telles que Grimaldi et M. Young les ont faites , en recevant les franges sur un carton blanc. Ce n'est pas qu'il ne soit jGaicile de se convaincre par le raisonnement que l'emploi de la loupe ne change rien aux phénomènes ; et il suffit même pour s'en assurer par le fait de comparer les
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frangés p^infes sur un Carton à celles qu'on voit au tra-^ yers d'une loupe , dont le foyer est à la même distancé du corps opaque ; on reconnaîtra qu'elles se ressemblent parfaitement , à la différence près du grossissement apparent et de l'éclat que leur donne la loupe ; et si on les mesure j on leur trouvera la même largeur. Mais il était utite de démontrer a priori et d'une manière incontestable l'immersion de la liimièire dans les ombres et Influence mutuelle des rayons lumineux ; et j'ai cru devoir n'exposer le nouveau moyen d'observation que lorsqu'il devenait nécessaire pour les nouvelles expériences dont j'avais à parler.
Nous pouvons maintenant expliquer'celle des deux miroirs , dans laquelle on obtient des effets très-frappans de l'influence mutuelle des rayons lumineux par la réunion des deux faisceaux réfléchis régulièrement sur leur surface. Il ne faut point employer de glaces étamées . mais noircies par derrière , afin de détruire la seconde réflexion qui compliquerait le phénomène ; des miroirs métalliques sont encore préférables. Après avoir placé les deux miroirs l'un à côté de l'autre » et de sorte que leurs bords se touchent parfaitement, on les fait tourner jusqu'à ce qu'ils se trouvent presque dans le même plan , et forment néanmoins entre eux un angle légèrement rentrant , de manière à présenter à la fois deux images du point lumineux. On peut juger de cet angle d'après l'intervalle qui sépare les images ; il faut que cet intervalle soit petit pour que les franges aient une largeur sufiisante. Mais une chose à laquelle on doit apporter le plus grand soin , c'est que les miroirs ne saillent pas l'un sur l'autre dans la ligne de contact ; car une saillie d'un ou deux c^dtièmes de millimètre suflirait souvent pour empêcher l'apparition des franges. On parvient à remplir cette condition par le tâtonnement , en pressant peu à peu celui des deux miroirs que l'on croit le plus saillant contre la cire molle au moyen de laquelle on les a fixés sur un appui commun ; et l'on juge au tact , et mieux encore en cherchant les franges à l'aide de la loupe , si la condition* est remplie. On pourrait sans doute imaginer un mécanisme au moyen duquel on ferait varier à volonté l'angle des deux miroirs , en évitant toute saillie de l'un sur l'autre ;
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mais il faudrait qa'il fut construit avec un grand soin. Si le procédé que je viens d'indiquer est plus long par les tâtonnemens qu'il nécessité , il a du moins l'avantage de n'exiger d'autre appareil que deux petits miroirs de métal ou de verre noir , et d'être ainsi à la portée de tout U monde.
On ne doit employer dans cette expérience , comme dans celles de diffraction » que la lumière d'un seul point lumineux; et pour que les franges soient bien nettes , il faut qu'il soit d'autant plus fin ou plus éloigné qu'elles sont plus étroites. Peu importe d'ailleurs sous quelle inclinaison le système des miroirs accouplés se présente aux rayons incidens. Pour découvrir les franges, il faut s'éloigner un peu des miroirs , et recevoir directement les rayons qu'ils réfléchissent sur une loupe d'un court foyer, derrière laquelle on tient son œil placé de manière
