VIII. DES INSTRUMENTS d'oPTIQUE

Les propriétés des lentilles ont été mises à profit pour la construction d'une foule d'instruments d'optique qui rendent de grands services à l'astronomie , aux sciences naturelles , à la physique et aux arts, tels que les microscopes, lunettes, etc., etc.

Des microscopes.

Les microscopes sont simples ou composés. Les microscopes simples sont des loupes ou lentilles convexes, convenablement disposées, qui servent à grossir les objets; depuis longtemps cet instrument est connu.

Le microscope composé est formé au moins de deux lentilles convexes, dont l'une, qui sert d'objectif, est à très-court foyer, et dont l'autre, qui sert d'oculaire, est à plus long foyer. Les objets soumis à l'expérience sont placés un peu au delà de la distance focale principale de l'objectif; les images réelles et amplifiées sont regardées, derrière ce dernier, avec l'oculaire qui fait fonction de loupe. Ce microscope est dioptrique, catoptrique, ou catadioptrique, suivant que les amplifications sont produites par la réfraction, la réflexion, ou par la réflexion et la refraction réunies. Le premier est le plus en usage.

On ne peut préciser l'époque de l'invention du microscope composé; on sait seulement que Galilée en envoya un, en 1612, à Sigismond, roi de Pologne, et que Drebbel expérimentait à Londres, en IG13, avec un appareil semblable. Depuis lors, on n'a cessé de le perfectionner, soit en donnant plus de régularité aux lentilles, soit en éclairant et disposant plus convenablement les objets , ou en donnant à l'instrument une position horizontale, au lieu de la position verticale qui était gênante pour l'observateur. M. Amici, qui est l'auteur du dernier perfectionnement, a placé une glace incHnée à 45° sur l'axe, laquelle réfléchit les objets dans un microscope horizontal; mais l'emploi des lentilles achromatiques dans le microscope ouvrit une nouvelle ère à cet instrument, puisque l'on peut voir les objets que l'on veut étudier, nets et sans couleur. Charles, le docteur Brewster, Frauenhoffer, Selligues, Vincent et Ch. Chevalier ont con-

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tribué, chacun de leur côté, à la construction des lentilles achromatiques servant d'objectif. Les lentilles généralement adoptées aujourd'hui sont celles de M. Amici; elles se composent chacune de trois lentilles achromatiques de 13"", 535 de foyer : on se sert en même temps d'un oculaire achromatique.

Les dimensions absolues des corps ont été mesurées à l'aide du micromètre, appareil composé d'une lame de verre sur laquelle un millimètre est divisé en lOO, 200 et 300 parties. En plaçant le corps sur la lame, de manière à voir en même temps l'objet et la division, il est facile ensuite de déterminer les dimensions cherchées.

Le microscope solaire, à l'aide duquel on obtient le plus fort grossissement, a été invenlé, en 1745, par le docteur Lieber Kuhn. L'objet transparent que l'on veut examiner est placé très-près au delà du foyer d'une lentille objective, et au foyer d'une autre lentille sur laquelle un miroir plan projette parallèlement à son axe les rayons solaires. L'objet étant fortement éclairé, projette son image sur un tableau blanc placé dans une chambre noire : cet appareil est utile dans quelques recherches de physique et d'anatomie.

Des lune fies.

L'invention des lunettes date, dit-on, de la fin du xiii^ siècle. Les uns l'attribuent à Roger Bacon, les autres à un Florentin, nommé Salvino degli' Armati, mort en 1 31 7, ou à Alessandro di Spina, mort en 1313, puis à Jean-Baptiste Porta, autant que Ton peut en juger par ce passage de sa Magie naturelle, imprimée en 1 549 :

" Pourvu que vous sachiez la manière de joindre les deux verres, « soit le concave, soit le convexe, vous verrez également les objets « proches et éloignés, plus grands et même plus distinctement qu'ils « ne paraissent au naturel. » Néanmoins, ce fut Jacques Métius, fils d'un ouvrier d'Alemaer, qui, en réunissant deux verres, l'un concave, l'autre convexe, vit les objets éloignés plus grands et plus distincts. Cette découverte se répandit rapidement, et Galilée, comme nous l'avons dit déjà, construisit une lunette très-lçngue avec deux verres, à l'aide de laquelle il put reconnaître les satellites de Jupiter, les taches du soleil. [Nuncius sidereus, 1610.)

Descartes eut l'idée de prendre pour oculaire un verre convexe; mais il n'en fit aucun usage ; ce fut Kepler qui s'en servit le premier.] Cette lunette a été décrite par lui dans ^^Dioptrique, en 1611; mais' il paraît qu'elle ne fut exécutée que vingt ou trente ans après, par le P. Scheiner [Rosa ursina, 1650).

IISiTRODUCTION HISTORIQUE. — OPTIQUE. 1.35

En 1659, Huyghens mit un micromètre au foyer de l'objectif, à l'aide duquel il mesura le diamètre des planètes.

Les lunettes à deux verres convexes montraient les objets renversés ; pour les voir dans leur position naturelle, on imagina la lunette terrestre, composée de quatre verres convexes.

A cette époque on ne connaissait pas encore les verres achromatiques pour corriger l'aberration de réfrangibilité qui produisait des couleurs autour des corps. Newton y suppléa à l'aide du télescope. Dans cet instrument les objets sont réfléchis sur un miroir concave, et les rayons sont reçus sur une petiteglace plane inclinée de 45° sur l'axe ; de sorte que les rayons émergeant perpendiculairement à l'axe sont perçus à l'aide d'une lentille biconvexe. Ce télescope présentant des difficultés pour l'observation, Grégory et Cassegrain y firent une modification importante. En 1663, le premier remplaça le petit miroir plan par un autre petit miroir concave, puis plaça l'oculaire dans une ouverture pratiquée au centre du grand miroir concave : avec ce télescope on put observer de même qu'avec des lunettes. Cassegrain remplaça le petit miroir concave par un petit miroir convexe, placé de manière à recevoir les rayons avant qu'ils eussent formé l'image réelle de l'objet. Par ce moyen, les rayons étaient nonseulement réfléchis, mais leur convei-gence se trouvait diminuée, et l'image réelle et renversée venait se former au même lieu que la seconde image du télescope de Gi'égory ; là elle se trouvait reçue sur l'oculaire.

La découverte des oculaires et des objectifs achromatiques fit renoncer à l'usage des télescopes dans les observations astronomiques, et l'on reprit alors les lunettes. Campani et Ramsden formèrent des oculaires achromatiques, en remplaçant l'oculaire biconvexe par deux lentilles plan-convexes séparées l'une de l'autre ; dans l'oculaire de Campani, les deux courbures sont en sens inverse ; dans celui de Ramsden, elles sont dans le même sens.

Tous les efforts des opticiens tendent à obtenir d'excellents objectifs ; car une fois que la première image est bien achromatique, nette et vivement éclairée, on n'éprouve aucune difficulté pour construire des oculaires qui amplifient et redressent cette image. Pour avoir un grossissement de mille fois, il faudrait un objectif achromatique de plus d'un pied d'ouverture, ce qui offre de grandes difficultés dans la fabrication. Néanmoins, l'astronomie doit déjà à MM. Cauchois et Lerebours des objectifs de grande dimension.

Le raégascope, imaginé, vers 1780, par Charles, est destiné à re-

présenter des images réduites ou agrandies d'un tableau ou d'un bas-relief; il est éclairé comme le microscope solaire, et le principe de sa construction est le même que celui imaginé par le P. Kircher. La lanterne magique n'est autre que le mégascope portatif, dans lequel les objets transparents sont éclairés par une lumière artificielle. La fantasmagorie est encore le mégascope, dans lequel on fait varier les distances de l'objet et du tableau à la lentille convergente, de manière à changer la grandeur de l'image, qui, d'abord trèspetite, s'agrandit peu à peu,

La chambre claire , ou caméra lucida, a été imaginée par Wollaston pour tracer l'image d'un objet ou d'un paysage. Elle se compose d'un prisme quadrilatère en verre, dont un des angles dièdres est droit, les deux adjacents plus petits et l'opposé plus grand. M. Amici y a fait diverses modifications pour que l'œil, destiné à voir en même temps dans le prisme et sur le papier, soit maintenu dans une position fixe.

En 1560, Jean-Baptiste Porta remarqua le premier les effets de la chambre noire, qui, pendant bien des années, ne servit qu'à dessiner des paysages et à faire quelques expériences d'optique; elle a reçu aujourd'hui une application importante, par suite de la découverte de MM. Niepce et Daguerre. Dans sa construction la plus simple, la chambre noire se compose d'un verre convergent fixé dans l'ouverture du volet d'une chambre complètement fermée. En traversant la lentille, les rayons émanés des objets extérieurs viennent représenter renversés ces objets sur une feuille de papier convenablement placée; pour les redresser et les amener à la portée de la vue, on dispose convenablement un miroir étamé, en dehors et en avant de la lentille. Les effets de la chambre noire servent à donner une idée de la manière dont l'image des objets extérieurs se peint sur la rétine.