INTERFÉRENCES

il n'a plus l'épaisseur suffisante pour réfléchir la lumière, et la bulle crève alors subitement.

2° Expériences de Newton. — Newton le premier étudia le phénomène des anneaux colorés dans les bulles de savon. Voulant constater la relation qui existe entre l'épaisseur de la lame mince, la couleur des anneaux et leur étendue, il produisait ceux-ci au moyen d'une couche d'air interposée entre deux verres, l'un plan, l'autre convexe et à très long foyer (fig. 639). Les deux surfaces étant exposées devant une fenêtre, à la lumière du jour, de manière à les voir par réflexion, on aperçoit au point de contact une tache noire

Fig. G39. Fig. 640.

entourée d'anneaux colorés, au nombre de six ou sept, dont les teintes s'affaiblissent graduellement (fig. 640). Si les verres sont vus par transmission, le centre des anneaux est blanc, et leurs couleurs sont complémentaires de celles des anneaux par réflexion.

Avec une lumière homogène, la couleur rouge par exemple, les anneaux sont successivement noirs et rouges, et d'un diamètre d'autant moindre que la couleur est plus réfrangible; mais avec de la lumière blanche les anneaux sont colorés des différentes couleurs du spectre, ce qui provient de ce que les anneaux des différentes couleurs simples, ayant des diamètres différents, ne se superposent pas, mais se séparent plus ou moins.

Si la distance focale de la lentille est de 3 à A mètres, les anneaux peuvent s'observer à l'œil nu; mais si le foyer est plus rapproché, il faut regarder les anneaux avec une loupe.

3° Théorie. — La coloration des lames minces et des anneaux de Newton est un phénomène d'interférence lumineuse, qui correspond au phénomène des tuyaux sonores en acoustique. Il résulte, en effet, de ce que les rayons qui se sont réfléchis sur la seconde surface de la lame interfèrent avec ceux que la première surface a réfléchis. Quant aux anneaux vus par réfraction, ils proviennent de l'interférence des rayons transmis directement avec les rayons qui ne sont transmis qu'après deux réflexions intérieures sur les faces de la lame.

585. Autres phénomènes d'interférence : Diffraction et réseaux. — De même qu'en ajoutant de la lumière à de la lumière on peut produire l'obscurité, de même, en retranchant de la lumière en certains points de l'espace, on peut augmenter l'éclat de ces points ; il suffira, pour cela, que les rayons retranchés soient précisément ceux qui pourraient interférer avec les rayons que l'on conserve. C'est ce qui arrive dans les phénomènes de diffraction et des réseaux, que nous allons décrire sommairement.

Diffraction. — La diffraction est une modification que subit la lumière quand elle rase le contour d'un corps, ou quand elle traverse une petite ouverture, modification en vertu de laquelle les rayons lumineux paraissent s'infléchir et pénétrer dans l'ombre.

1° Bord d'un écran. — Pour observer la diffraction, on fait pénétrer un faisceau de lumière solaire par une ouverture très petite pratiquée dans le volet d'une chambre obscure, et on le reçoit sur une lentille convergente L à court foyer (fig. 641). Un verre coloré en rouge est fixé à l'ouverture de la

chambre noire, et ne laisse passer que de la lumière rouge. Un écran opaque e, à bord mince, placé derrière la lentille, au delà de son foyer, intercepte une moitié du cône lumineux, tandis que l'autre moitié va se projeter sur un écran b, représenté de face en B. On observe alors, en dedans de l'ombre géométrique limitée par la droite ab, une lumière rougeâtre assez vive, qui décroit d'intensité à mesure que les points de l'écran sont plus éloignés de la limite de

Fig. 641.

l'ombre; et sur la partie de l'écran qui devrait être uniformément éclairée, on remarque des alternatives de franges obscures et de franges lumineuses qui vont en s'affaiblissant graduellement et finissent par disparaître.

Les diverses couleurs du spectre donnent naissance au même phénomène, mais avec cette différence que les franges sont d'autant plus étroites, que la lumière est moins réfrangible. Il résulte de cette dernière propriété que, lorsqu'on expérimente avec de la lumière blanche, les franges de chaque couleur simple se trouvant séparées par leur inégale diffraction, celles qui se forment sur l'écran B sont irisées.

2° Écran linéaire. — Si, au lieu d'interposer entre la lentille L et l'écran b les bords d'un corps opaque, on y place un corps opaque très étroit, comme un cheveu, ou un lil métallique très fin, non seulement il y a encore des franges alternativement obscures et lumineuses des deux côtés de la portion de l'écran qui correspond à l'ombre géométrique du corps, mais dans cette ombre même on aperçoit les mêmes alternatives de bandes obscures et de bandes lumineuses, c'est-à-dire qu'il se produit alors des franges extérieures et des franges intérieures.

Phénomène des réseaux. — On nomme réseau, en optique, une suite de raies alternativement opaques et transparentes, très rapprochées les unes des autres. Tels sont les traits parallèles qu'on grave au diamant, sur verre, pour former les micromètres. Les traits sont, dans ce cas, la partie opaque du réseau .

Si l'on fait passer la lumière à travers un réseau de ce genre, contenant par exemple 100 traits par millimètre, voici le curieux effet qu'on observe. En l'absence du réseau, la lumière ne sortirait pas du champ de l'ouverture par où elle entre dans la chambre obscure ; mais avec le réseau on voit des maxima de diverses couleurs formant une série de spectres sur une ligne perpendiculaire aux traits du réseau.

C'est un phénomène analogue à celui qu'on voit, sans aucun appareil, lorsqu'on regarde un bec de gaz à travers les interstices que laissent entre eux les doigts de la main, ou bien à travers les cils des paupières.

Avec des réseaux croisés, les spectres se répandent non seulement sur une ligne, mais dans toutes les directions. Ce genre d'interférences fournit ainsi l'un des plus beaux phénomènes de l'optique physique.

Enfin, si les mailles du réseau forment des cercles concentriques, les spectres s'étalent sur des anneaux. C'est un phénomène analogue aux couronnes qu'on voit autour de la lune par un temps brumeux, ou autour des becs de gaz par le brouillard.

586. Définition expérimentale de la polarisation. — I. Expérience de Bartholin. — Nous avons décrit ci-dessus, à propos de la double réfraction, l'expérience fondamentale de Bartholin. Quand on fait tomber un faisceau lumineux sur un rhomboèdre de spath, il en sort deux faisceaux : l'un, que nous avons appelé faisceau ordinaire, et l'autre, le faisceau extraordinaire, qui a la propriété de tourner autour du premier quand on fait tourner le rhomboèdre autour du faisceau incident. Si l'on reçoit ces faisceaux sur un même écran, chacun d'eux y trace une image de l'ouverture : au faisceau ordinaire correspond une image ordinaire, et à l'autre une image extraordinaire. Ces images ont le caractère constant d'être toujours, et dans toutes leurs positions, égales en intensité lumineuse. Et si l'on dispose l'expérience de manière que ces deux images se superposent partiellement, on constate que l'éclat de la région commune est double de celui des parties distinctes (fig. 642).

II. Expérience des rhomboèdres croisés (d'Huygens). — En 1678, Huygens compliqua d'une manière fort heureuse l'expérience de Bartholin '. Ayant dédoublé un faisceau lumineux incident en lui faisant traverser un premier rhomboèdre de

spath, il reçut les deux faisceaux émergents sur un deuxième spath identique au premier et orienté par rapport à celui-ci d'une manière quelconque ; il obtint un nouveau dédoublement de chaque faisceau : ce qui faisait en tout quatre faisceaux et quatre images. Jusque-là il n'y avait rien de nouveau : il était naturel que le deuxième spath agit sur la lumière tout comme le premier et la réfractât doublement. Mais, ayant laissé l'un des spaths immobile et faisant tourner l'autre autour du faisceau incident, il produisit des phénomènes tout nouveaux. Il y a deux manières d'opérer :

1° On peut amener les petites diagonales des deux spaths à être paralèles, et par suite les deux sections principales à coïncider. Dans ce cas, on obtient le même résultat qu'en doublant l'épaisseur du premier spath. Les quatre images se réduisent à deux, qui sont plus écartées que précédemment : l'une, ordinaire, qui reste immobile, et l'autre, extraordinaire, tournant avec les deux spaths autour de la première.

2° On peut, au contraire, croiser les petites diagonales, et par suite les sections principales des deux rhomboèdres : dans ce cas, les quatre images se réduisent encore à deux, mais qui sont toutes deux extraordinaires, car elles tournent toutes les deux quand on fait tourner le système des deux rhomboèdres autour du faisceau incident.