APPAREILS DE L'OPTIQUE MODERNE

§ 216. — Gomment la lentille laisse indéterminée la position

de rœil.

Dans la chambre obscure, où il s'agît de la reproduction d'un objet, Pemploi d'une lentille ne laisse à l'écran qu'une seule position. Ici, même en passant du trou à la lentille, l'écran continue de pouvoir prendre une foule de positions, soil postérieures, soit antérieures au foyer principal. Si nous le reculons par exemple, il recevra les sommets de cônes convergents, issus de certains cônes incidents qui auraient pour points de départ les foyers conjugués correspondants-, c'est-à-dire qu'au lieu d'agir comme faisceaux parallèles , les rayons incidents se grouperont pn une foule de cônes, soit divergents, soit convergents, dont les sommets seront dans certains plans.

§ 217. — L'impression variable dans nn même oône.

Si, dans le groupement en faisceaux parallèles, les divers rayons engendrent le même retard et donnent une seule et même teinte renforcée par leur concours, avec le groupement en cônes on aura des retards variables, dans des limites d'autant plus étendues que les cônes seront plus ouverts, ou, ce qui revient au même, que leurs sommetsseront plus rapprochés de la lame. La teinte fournie par cet ensemble discordant sera donc la résultante de teintes élé^ mentaires distinctes, et devra différer de celle qu'on obtient au foyer principal. Quand la lame sera parallèle à l'axe, les retaixîs contractés par les rayons d'un même cône difléreront peu , et l'on aura encore des couleurs qui pourront même ne pas changer sensiblement avec la position de l'é-* cran -, et c'est alors que le choix des premiers cônes pourra paraître , ainsi que nous l'avons dit (§210), dicté par l'ensemble des deux conditions fondamentales. Mais, avec des lames perpendiculaires à l'axe, le retard éprouvera aisément des changements de plusieurs ondulations et occasionnera dans chaque cône , pour chaque sorte de lumière ,

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tous les élats possibles de T interférence addiiive et soustractive*, dans ce cas , les lignes isochromatiques feront place à un éclairement constant, mais on peut les faire renaître en réduisant par un diaphragme l'ouverture des cônes.

§ 218. — Cas où Tœil internent.

Comme Tceil n^est au fond que l'ensemble d'une lentille et d'un écran, il pourra intervenir directement. Appliquonsle d'abord contre le cristal 5 suivant qu'il sera presbyte ou myope, il apercevra les lignes isochromatiques dues à des groupements divers des rayons incidents (*). S'il est trèsmyope, ou s'il se rend tel par l'emploi d'une loupe, les cônes utilisés pourront être assez ouverts pour que les franges soient confuses et qu'il faille diminuer, à l'aide d'un diaphragme auxiliaire, l'ouverture de la pupille. L'œil mfiniment presbyte conserve seul , en s' éloignant du cristal , mais avec réduction du champ , le même phénomène \ dans tout autre cas, cet éloignement entraine dans les rayons d'autres groupements, et partant , au moins théoriquement, un changement dans les couleurs. D'ailleurs ce sera dans la région de la vision distincte , et par conséquent en dehors du cristal , qu'on verra ces couleurs.

§ 219. — Les dispersenrs.

Quand on observe le cristal en plein air, les rayons ne manquent à aucune direction. Il n^cn est pas de même quand on opère dans un appartement, et surtout quand ou veut employer les rayons énergiques du soleil. Dans ce dernier cas par exemple on n'aurait que la parcelle des lignes isochromatiques, qui répond à l'ensemble des directions comprises dans un cône d'un dend-degré. Dans de pareils cas , il importe de soumettre la lumière incidente à uu re-

( *) En armant chaque œil d'une Icnlille divergenlc qui ail pour longueur focale celle de la yision disiincle, tous verront le même phénomène, a savoir celui de Treil infiniment presbyte.

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tnainemeiU qui la transforme en cônes très-ouverts, et partan t en cylindres très-écariés. Tel est le rôle des disperseurs : le plus simple consiste dans une lentille qui se place en avant du cristal, à une distance égale à son foyer principal. Pour obtenir à la fois des cônes très-ouverts et une grande image du soleil, on la prend à long foyer et d'une grande dimension. La distance précitée, pour être la meilleure, n.'est cependant pas obligatoire ; on pourra donc éloigner un peu le cristal , quand Timage du soleil n'en couvrira pas toute la surface. Il est visible d'ailleurs qu'il ne faut rechercher dans une lentille disperseur aucune des qualités qui la rendent coûteuse, telles que l'achromatisme , la pureté des matières et l'aplanétismc.

Dans les expériences où la lumière doit subir l'action d'un polarisateur et d'un polariscope, il importe que ces auxiliaires ne réduisent pas trop le champ. Deux tourmalines suflBsamment larges, appliquées contre les deux faces du cristal, satisfont parfaitement à cette condition \ il n'en serrait plus de même ayec les prismes de Nicol longs et étroits si l'emploi d'uh disperscur n*avait ce second avantage de produire dans les rayons un étranglement qui atténue les inconvénients de leur longueur et de leur étroitesse.

§ 220. — Deuxième cas-limite. — Position de la lentille. — Lieu du phénomène.

Groupons les rayons incidents en cônes convergents qui aient pour sommets les divers points de la lame qui engendre les retards. Chacun d'eux donnera naissance à deux cônes divergents dont la superposition sera en général presque mathématique. Le résultat de l'interférence propre à ces deux cônes ne sera appréciable qu'autant qu'ils s'isoleront des cônes pareils issus des autres points. Il faut donc que l'œil se place è une distance de leur sommet commun égale k celle de la vision distincte. D'où il résulte que ce sera au sein même de la lame, et non plus au

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dehors qu'on verra les couleurs, et que le phénomène aperçu par les divers observateurs sera le même. Si Toeil se déplace , aux cônes précédents succèdent d* autres cônes qui ont leurs sommets en dehors de la lame et sont formés des débris incohérents des premiers. Les rayons qui viennent alors agir en un même point de la rétine , ayant tra-^ versé des épaisseurs très-inégales, cessent d'avoir une relation fixe , et' partant il n'y a à attendre qu'un éclairement moyen et uniforme du groupement ingrat assigné, par la mauvaise position de l'œil , aux rayons qui ont subi l'action de la lame mince.

La lentille qui projettera ces phénomènes ne peut plus se mettre au contact de la lame, mais doit s'en éloigner à une distance au moins égale k son foyer principal. L'écran se place au foyer conjugué (alors toujours réel) de la lame mince. Avec l'œil, même quand il s'aide d'une loupe (***), les cônes mis en jeu restent étroits , et l'emploi d'un disperseur est inutile. Quand on procède par projection, on peut, pour avoir plus d'éclat, recourir aux rayons solaires; on peut, de plus, vouloir donner aux cônes la laideur de la lentille; il faut alors recourir à un disperseur. Cette substi* tution de larges cônes aux cônes étroits , qui n'aurait que des avantages si le retard ne dépendait mathématiquement que du point attaqué par le cône, nuit ordinairement à la pureté des teintes, et leur apporte une altération d'autant plus grande que les retards varient davantage avec la direction.

§ S2i. — Désignation de ces deux cas.

Ces deux manières fondamentales d'opérer constituent ce

(*) Il faut cependant réserver le cas où de légers Rangements de direction amèneraient de grandes yariations dans le retard. Les anneaux obtenus sous des incidences voisines delà réflexion totale sont dans ce cas, ainsi que l'a remarqué M. Stokes. Pour voir dettemeat lès curieuses particularités de forme propres aux fragments d'anneaux qui restent visibles , il faut, avec ce physicien éminent , réduire l'étendue de la pupille et regarder à travers un trou d'aiguille pratiqué dans un papier noirci.

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qu on nomme les conditions de la lumière cont^ergente ou dii^ergente et de la lumière parallèle^ dans la première, les* rayons agissent comme faisceaux parallèles très^ivei^ents; dans la seconde ^ ils se groupent en faisceaux coniques peu ouverts, peu inclinés les uns sur les antres, et qui émanent du corps où s'acquièrent les retards. L'idée de conrei^ence ou de parallélisme porte donc sur les axes des divers faisceaux , tandis que la relation inverse et simultanée de parallélisme et de conicité s'applique à la constitution des faisceaux, et en rigueur la précédente nomenclature, toute géométrique, ne peut être taxée d'obscurité. Cependant si l'on considère que 9 pour la génération pratique des faisceaux parallèles très-divergents, on aura recours à la formation préalable par un disperseur de faisceaux coniques très-ouverts, et qn ainsi, à ce nouveau point de vue, il y aura un nouvel enchevêtrement du convergent et du parallèle, on pensera peut^tre qu'il serait préf^^rabled'emprunter la désignation de ces deux cas aux conditions physiques du phénomène, et de dire, dans le premier, phénomène d'in* terférence de direction^ et dans le second phénomène d'in^ terférence locale. Entre ces cas extrêmes se trouvent tous les groupements en faisceaux coniques émanés d'autres points que ceux du corps.

Le phénomène que nous avons pris cbmm^type des interférences locales (anneaux des lames minces) s'évanouit dès qu'on s'écarte notablement des conditions que nous avons décrites (^320); el à plus forte raison, si l'on voulait lui imposer le mode d'expérimentation propre aux interférences de direction. Il n'en est pas de même de celui que nous avons pris pour type de l'autre cas extrême \ car on saura qu'une lame cristallisée exposée, soit aux faisceaux parallèles divergents , soit aux faisceaux coniques qui convergent dans son sein, soit aux faisceaux coniques doués d'une tout autre convergence, peut donner dans chaque cas un phénomène de coloration •, mais alors le ras d'interférence

locale reste caractérisé par la nature plate de la teinte, et celui d*interférenee de direction par les plus grandes variations de teinte. Quand on a ainsi afFaire à une teinte parfaitement plate, que, par exemple, la teinte reste invariable, quoique Ton s'écarte grandement des conditions d'interférence locale; si l'appareil se termine du côté de Tœil par un oculaire , on observera que cet oculaire peut se dispenser d^ avoir cette position stricte qui fait converger sur la rétine les derniers faisceaux : en effet, puisque tous les cônes d'une part, et de l'autre tous les rayons de chaque cône, donnent une seule et même teinte , ces cônes peuvent rencontrer la rétine autre part qu en leurs sommets, sans cesser de lui donner la même impression. Les appareils de l'optique ancienne ne présentent rien de pareil.

Parmi les appareils de polarisation colorée , il en est (la pince à tourmalines) qui ne réalisent que le premier cas, et d'autres (l'appareil de Biot) qui ne réalisent que le second. L'appareil de Norremberg, complété par une lentille, peut, dans certaines limites, remplir le premier rôle; mais l'appareil d'Amici excelle seul également dans les deux. Nous verrons en effet qu'avec la lumière parallèle il amplifie tellement les régions où apparaissent les teintes plates, qu'il rend très-manifestes, dans de très-petits cristaux (ce sont, on le sait^ les meilleurs), les diverses teintes juxtaposées dues aux diverses épaisseurs, et qu'il grandit dès lors les ressources que ces teintes et leurs dégradations offrent pour faire deviner la forme du cristal ; nous allons voir aussi qu'avec la lumière consfergente il donne un champ d'environ i3o degrés , et par conséquent de grandes chances pour rencontrer, au premier coup d'œil, les axes trop souvent très-écartés l'un de l'antre et très -obliques sur les faces. Décrivons-les tour à tour.

§ 222. — Appareil de H. Biot.

Allongez les deux tiges paiallèles qui terminent à droite