CHAPITRE I er

De la lumière. — Optique. — Quand nous approchons la main d'un calorifère, nous éprouvons une sensation particulière que nous appelons chaleur; lorsque notre oreille perçoit une sensation, nous la disons produite par un son ou un hruit; de même, si nous distinguons la couleur et le contour d'un objet, c'est que cet objet nous envoie de la lumière, car, dans Yobscurité, la présence de cet objet ne nous serait pas démontrée. Le jour, nous voyons aisément tous les objets que le hasard ou notre volonté nous fait rencontrer, parce que tous nous envoient de la lumière; mais la nuit, ces mêmes corps disparaissent. Il en résulte évidemment qu'ils ne brillent pas par eux-mêmes, et qu'ils empruntent leur lumière à une source que tout le monde sait être le soleil. En effet, quelques heures avant le lever de cet

astre, nous commençons à distinguer confusément les objets, et plus nous approchons de l'heure de ce lever, plus nous distinguons avec netteté tout ce qui nous entoure; enfin, quand son disque brillant apparaît sur l'horizon, la lumière inonde avec l'intensité la plus grande toutes les parties de l'espace que nous occupons. On conçoit donc, qu'il existe nécessairement entre le soleil et nous, un certain mode de communication dont nos yeux sont l'intermédiaire; c'est ce mode de communication qui constitue ce que l'on appelle la lumière.

Mais nous venons de le dire, par cela môme qu'à la surface de notre globe les objets cessent d'être visibles avec la disparition du soleil au-dessous de l'horizon, il faut que la lumière, qui nous les montre si divers quant à leur aspect , soit susceptible de diverses modifications. Le soleil est blanc et, néanmoins, les arbres nous apparaissent verts, le ciel bleu et les monuments de cent autres teintes; n'est-il pas évident que, si la lumière blanche du soleil ne renfermait pas toutes ces couleurs, nous ne saurions les apercevoir? On appelle « optique » l'étude de tous ces phénomènes qui concernent la lumière.

Sources de lumière et leur Intensité. — Le soleil brille d'un éclat qui lui est propre, les objets terrestres d'un éclat emprunté. Cela ne veut pas dire qu'à la surface de la terre il n'existe pas d'objets lumineux par eux-memes; ce serait là une grande erreur, car les substances matérielles deviennent lumineuses dès que leur température est assez élevée; ainsi, les becs de gaz, qui, la nuit, éclairent les rues de nos grandes villes, brillent d'une lumière propre, car ils sont visibles le jour comme la nuit, et aussi longtemps que l'on ne fait pas cesser la cause qui les produit. Les lumières artificielles sont du reste capables de produire des images photographiques aussi bien que la lumière du soleil ou celle des objets éclairés par cet astre, toutefois leur intensité étant relativement très-faible, leur action sur les substances est très-lente.

Parmi les sources de lumière artificielle dont les photographes

font usage lorsque la lumière du soleil ou du jour leur fait défaut (par exemple dans le cas de reproduction d'intérieurs de grottes, de cryptes d'église, etc.), nous citerons en première ligne la flamme obtenue par la combustion d'un fil de magnésium. Cette flamme est d'un éclat considérable et émet surtout un très-grand nombre de ces rayons chimiques dont nous parlerons tout à l'heure.

Un bâton de magnésie compacte (obtenu par la calcination du nitrate de magnésie) que l'on substitue au bâton de craie de la lumière Drummond, émet également une lumière très-vive, tout à fait comparable à celle émise par le magnésium en combustion.

La lumière électrique, quoique d'un éclat considérable, exerce peu d'action sur les surfaces photographiques. Cependant, la lumière obtenue par la lampe à mercure de Way, quoique moins vive que celle obtenue entre les cônes de charbon de la lampe électrique ordinaire, est beaucoup plus intense par rapport à ces surfaces.

Action chimique de la lumière. — Une plante encore très-jeune étant placée dans une cave, on remarque, à mesure qu'elle se développe, que toutes ses tiges se dirigent, non vers les ouvertures par où entre l'air, mais bien vers celles d'où vient la lumière. 11 y a plus, les feuilles de cette plante au lieu d'être vertes comme celles de nos jardins, sont blanches ou légèrement jaunâtres. Mais si on l'expose au soleil, au bout de quelques heures ses feuilles auront verdi sous l'influence de la lumière solaire.

Le chlorure d'or dissous dans l'éther et exposé aux rayons solaires, se décompose lentement et dépose de l'or métallique.

Le chlorure d'argent blanc, noircit à la lumière en perdant du chlore.

Voilà donc des exemples de l'action chimique de la lumière. L'action n'est pas due à une élévation de température, car plaçant le chlorure d'argent, par exemple, dans un liquide dans lequel on plonge un thermomètre, on n'observe pas de changement de

température; d'ailleurs, ce chlorure reste blanc quand on le chauffe dans l'obscurité. La lumière a donc provoqué une véritable action chimique. La liste des substances sensibles à la lumière est extrêmement longue, et il est même à supposer, avec quelque apparence de vérité, qu'il n'existe peut-être pas une seule substance dans la nature qui ne soit pas affectée par la lumière. Ce changement n'est pas toujours apparent, mais souvent les propriétés chimiques sont changées. C'est ainsi que le nitrate mercurique soumis à la lumière, ne semble pas, à la simple vue, changer de propriétés. Cependant l'action de la lumière se décèle par les réactifs chimiques des proto-sels de mercure, qui forment une image là où la lumière a agi. La même chose peut se dire du bitume de Judée qui change à la lumière de manière à perdre sa solubilité dans ses dissolvants ordinaires.

Parmi les corps qui sont décomposés rapidement quand on les expose aux rayons solaires, nous citerons : les sels d'or, d'argent, de mercure, de chrome, d'urane, et une très-grande quantité de substances organiques. Les sels d'argent sont presque tous décomposés plus ou moins rapidement quand on les expose aux rayons solaires. Presque tous ces sels sont blancs, mais il en existe aussi de rouges, de jaunes, de verts, et cette couleur exceptionnelle ne les préserve pas de la décomposition.

Ce qu'il y a de plus curieux, c'est que ce n'est pas la partie éclairante de la lumière qui agit chimiquement dans les exemples que nous venons de citer, car, un verre jaune clair, qui laisse fort bien passer la lumière éclairante, arrête au contraire la lumière chimique, c'est-à-dire celle qui décompose le chlorure d'or et le chlorure d'argent. Au contraire, un verre violet trèsfoncé, à travers lequel on voit à peine, n'intercepte presque pas les rayons chimiques, de sorte que le chlorure d'argent noircit presque aussi vite sous un verre blanc que sous un verre violet, mais point du tout derrière un verre jaune.

Marche de la lumière en ligne droite. — La lumière marche en ligne droite, c'est ainsi que nous cessons

d'apercevoir un objet dès qu'un obstacle se trouve placé entre cet objet et notre œil.

Un point lumineux a (flg. 4) lance des rayon* tnntineujD ab, ac, ad, dans toutes les directions. Un pinceau ca b est composé de plusieurs rayons ab, ac, partant du point lumineux a, et formant entre eux un angle cab

très-petit. Un faiscean bad est ____ 1^1——*

composé de plusieurs pinceaux. — — ^-ZZ

Généralement dans un pinceau ~~~ "~-

bac, on considère les droites ab, ac, F ' 8 ' *•

qui le tertninent comme parallèles. Pour cela l'angle bac doit

être très-petit, par exemple inférieur à un demi degré d'arc.

Chaque point d'un objet éclairé lance des rayons de lumière dans toutes les directions, aussi cet objet peut-il être vu par un grand nombre de personnes à la fois.

Ombre et pénombre. — Un obstacle placé devant un faisceau lumineux l'empêche de passer. Il en résulte une ombre qui occupe tout l'espace qui aurait été occupé par le faisceau intercepté. Expose-t-on, par exemple, la main aux rayons solaires à peu de distance d'un mur , l'ombre de la main se voit sur le mur. A mesure qu'on éloigne la main du mur, les contours de l'ombre sont moins nettement terminés. C'est que le soleil est, non pas un point lumineux, mais un disque d'un diamètre sensible dont chaque point produit une ombre. La vraie ombre de la main est cette partie de l'ombre qui ne voit aucune portion du disque solaire, et la pénombre ce contour mal terminé qui enloure l'ombre.

Fait-on entrer dans une chambre obscurcie un rayon solaire par un petit trou carré ou d'une toute autre forme, un écran placé très-près du trou en reçoit l'image, par voie d'ombre, mais l'écran s'éloignc-t-il, l'image du trou disparaît par la pénombre et celle parfaitement ronde du soleil s'y substitue.

Images produites par le» petite» ouverture». Effets de la diffraction. — Tout rayon lumineux qui

lombc sur un obstacle y forme une innage, il l'éclairc donc. 11 en est ainsi d'une réunion quelconque de rayons. Un objet lumineux, la flamme d'une bougie, par exemple, peut être considéré comme formé d'une infinité de points lumineux dont chacun envoie à notre œil un pinceau, de sorte que l'image dc la flamme se forme dans notre œil. Dc même un objet extérieur, une église par exemple (fig. 2), peut être considéré

comme formé d'une infinité de points lumineux dont chacun envoie des rayons à tous les objets environnants.

En effet, plaçons- Fig. 2. nous vis à vis de cette

église, dans une chambre obscurcie dont le volet est percé d'un petit trou dans la direction C3nvcnablc. Nous verrons l'image de l'église se former renversée sur le mur opposé au trou. Car, les rayons émanant du sommet de la tour passent par le trou et vont éclairer l'écran dc leur couleur propre , de même ceux émanant du mur, et ainsi de suite. Donc l'image de l'église se forme renversée sur le mur opposé. Si le trou percé dans le volet était très-grand, alors chaque point du mur opposé serait éclairé par un grand nombre de points différents et distants entr'eux dc l'objet extérieur, toutes ces images se superposeraient et l'image serait diffuse. Plus donc le trou est petit, plus l'image est nette mais obscure, et inversément, plus il est grand, plus l'image est diffuse mais brillante. La grandeur dc l'image dépend évidemment de la distance de l'église au trou, ou bien de celle de l'écran qui reçoit l'image au trou.

Quand l'objet extérieur possède un très-grand éclat lumineux et quand l'ouverture de la chambre noire est fort petite, par exemple si l'on reçoit dans la chambre noire l'image du soleil à travers une feuille mince dc cuivre dans laquelle on a perce

un trou à l'aide d'une fine épingle, on s'aperçoit que cette image n'est pas nettement terminée mais entourée d'une série d'anneaux colorés qui en troublent le contour. Ce phénomène a reçu le nom de diffraction de ta tutnière.

Corps opaque*, translucides et transparents. — l*n corps est opaque s'il arrête les rayons lumineux qui le frappent, trantparent s'il les laisse passer librement. Il n'existe pas de corps absolument opaques ni absolument transparents. Les premiers réduits en lames suffisamment minces transmettent toujours une partie de la lumière qui les frappe, et les seconds, sous une grande épaisseur, arrêtent une partie de la lumière qui les traverse, ce qui constitue Vabëorption de la lumière par les milieux dits transparents. Tranêtacide» sont les corps imparfaitement transparents. Les métaux sont dits opaques; le verre, les silicates, les substances cristallisées, les liquides, les gaz sont en général transparents; les matières organiques à texture non cristalline, telles que le bois en couches minces, la corne, la baudruche, etc., sont translucides.

Absorption de la lumière par les milieux transparents. — Quand un pinceau lumineux tombe sur la surface d'un milieu transparent, une partie de ce pinceau est réfléchie, et en quantité d'autant plus grande que la surface du milieu est plus oblique par rapport au rayon incident, une autre partie est diffusée par le milieu, une troisième enfin est transmise. En supposant le rayon incident perpendiculaire à la surface du milieu, l'absorption dépend presque entièrement de la nature plus ou moins transparente du milieu, de son épaisseur et de sa teinte. Pour le verre, que Ton peut regarder comme sensiblement incolore, Botguer a trouvé que pour une épaisseur de 6 lames de glace superposées formant une épaisseur totale de 20 millimètres seulement, l'affaiblissement de la lumière est dans le rapport de 10 à 5. Un tiers donc de la lumière est seulement transmis, mais dans ce cas la grande perte de lumière dépend surtout de la réflexion produite par les douze surfaces du milieu.

2i OPTIQUE PHOTOGRAPHIQUE.

L'air lui-même arrête une certaine partie de la lumière émanée du soleil. Bouguer nous donne le tableau suivant de Y intensité lumineuse du soleil à différentes hauteurs, 10,000 serait l'intensité du soleil, si l'air était absolument transparent.