LIVRE CINQUIEME

DE LA LUMIÈRE

CONSIDÉRATIONS GÉNÉRALES

Lorsque le soleil , d’abord caché sous l’horizon , se lève , et paraît tout à coup à nos yeux , on conçoit qu’il existe nécessairement entre cet astre et nous un certain mode de communication qui nous avertit de son existence , sans que nous ayons besoin de le toucher. Ce mode de communication, qui s’exerce ainsi à distance, et se transmet par les yeux, constitue ce que l’on appelle la lumière. Les corps qui peuvent l’exciter immédiatement , et nous manifester ainsi leur existence , se nomment des corps lumineux par eux-mémes, tels sont le soleil , les étoiles. Généralement toutes les substances matérielles deviennent lumineuses par elles-mêmes, lorsque leur température est suffisamment élevée ; et elles perdent cette faculté en se refroidissant. Néanmoins , quand elles ont cessé d’en jouir , si elles sont éclairées par un corps lumineux , elles peuvent encore nous renvoyer sa lumière, comme si elle leur était propre, et alors elles deviennent visibles pour nous par réflexion. C’est ainsi que nous apercevons les objets qui nous environnent pendant que le soleil est sur l’horizon , et que tout devient obscur et invisible quand cet astre s’abaisse au-dessous.

Dans tous les cas , lorsqu’un objet nous transmet la sensation de son existence par le moyen de la lumière , celte transmission se fait en ligne droite; car, si l’on dispose des fils de soie ou de métal très-fins , parallèlement les uns aux autres , et dans un même plan , un point lumineux placé sur le prolongement de cette direction, au-delà des fils, sera occulté; mais pour peu

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qu’on l’en écarte , il sera transmis. De même , si l’on prend deux plans de métal bien dressés, et qu’on les approche peu à peu l’un de l’autre en regardant la lumière des nuées à travers Tes— pace qui les sépare , on l’apercevra toujours à quelque petite distance que les plans se trouvent l’un de l’autre, jusqu’à ce qu’ils se touchent ; mais pour peu que l’un d’eux soit concave et l’autre convexe , la vision cesse d’avoir lieu avant le contact. Une foule d’autres expériences journalières confirment cette vérité: comme elle est d’un usage continuel, il faut lui donner un énoncé simple. Pour cela , chaque ligne droite menée d’un point quelconque d’un corps lumineux à l’œil se désigne par une dénomination particulière ; on la nomme un rayon lumineuse, et l’on conçoit la vision directe comme s’opérant suivant ces rayons. Cette abstraction peut même être employée, dans un sens physique , pour distinguer les parties composantes d’un faisceau lumineux , du moins jusqu’aux dernières limites de division que nos sens puissent atteindre. Car quelque délié que soit un trait de lumière, tant qu’il est sensible à nos organes, on lui trouve toujours identiquement les mêmes propriétés que possèdent les faisceaux les plus volumineux.

Les observations astronomiques prouvent que la communication établie par 1a. lumière entre les corps lumineux et nous n’est pas instantanée. Lorsque le soleil se trouve à un des points de son orbite , nous n’avons la sensation de sa présence en ce point que 8' i3" après qu’il y est arrivé. Lorsque les satellites de Jupiter , qui sont autant de petites lunes éclairées par le soleil, s’éclipsent derrière le corps de leur planète, et se dégagent ensuite de son ombre , il s’écoule un certain temps depuis l’instant physique où ils se dégagent, jusqu’à celui où nous commençons à les apercevoir. Le retard est plus ou moins, long suivant que la terre est plus ou moins loin de Jupiter, et il est exactement proportionnel à sa distance. De là on a conclu que la vitesse de la communication de la lumière est uniforme dans toute l’étendue de l’orbe terrestre , et même de l’orbe de Jupiter.

Il résulte encore de ces phénomènes qu’à l’instant physique où les satellites de Jupiter entrent dans l’ombre de celte pla-

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îiète , nous les voyons encore au-dehors, parce que la sensation que nous en avons est due à leur présence antérieure dans le lieu de leur orbite où ils se trouvaient quelques momens auparavant ; et de même au moment où ils nous semblent disparaître , iis ont en effet déjà depuis long— temps disparu. Ainsi la communication résultante de leur présence en un lieu continue de se propager et de se transmettre, même après qu’ils l’ont déjà quitté. Il faut donc que cette communication se fasse , ou par des pulsations à travers un fluide élastique qui les transmette depuis les corps lumineux jusqu’à nous, comme le son se transmet dans l’air , ou par une émanation réelle de corpuscules matériels lancés par les corps lumineux. Dans tous les cas , puisque la sensation de la vision s’opère à travers la masse même de certains corps que l’on nomme transparens ou diaphanes , il faudra que les pulsations du fluide élastique continuent de se propager à travers les pores de ces substances , ou que les corpuscules lumineux continuent à s’y mouvoir, et puissent même les traverser.

Chacune de ces opinions a ses partisans. Ceux qui penchent pour l’idée d’un fluide élastique , allèguent la facilité que cette conception donne pour la transmission rapide. Ils regardent comme improbable une émanation réelle de corpuscules doués d’une vitesse pareille à celles que les molécules de la lumière devraient avoir , et qui devraient être en même temps d’une ténuité telle , qu'ils pussent aisément traverser les corps transparens. Sur cela, c’est aux phénomènes à nous instruire; car il n’y a rien en soi de len t ou de rapide , non plus que de grand ou de petit. La vitesse d’un boulet de canon nous paraît si rapide, que nos yeux ne peuvent la suivre; pourtant elle est très-lente , comparativement à la vitesse de rotation de la terre ; celle' ci a son tour est très-lente par rapport à celle du mouvement annuel , et enfin cette dernière est beaucoup moindre que la vitesse de transmission de la lumière. Il est sans doute plus difficile pour nous d’imprimer à un corps une grande vitesse qu’une petite, parce que nos forces sont limitées; mais qu’y a-t-il de commun et de comparable entre cette limitation et

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ielendue ou l’espèce des forces qui agissent dans la nature ? Bien, absolument rien. Maintenant, si l’on met à part ce préjugé, et si l’on consulte les phénomènes, on verra que tous se passent d’une manière exactement conforme à l’idée des émanations. Lorsque la lumière traverse les corps diaphanes, sa marche y est précisément telle qu’elle devrait être , si elle était composée de corpuscules attirables par les molécules du corps* Si l’on observe ses mouvemens dans des substances gazeuses ou liquides de nature diverse , et qu’ensuite on mêle ces substances que nous supposerons telles, qu’elles n’aient point d’action chimique l’une sur l’autre , le mouvement de la lumière à travers le mélange peut encore se calculer d’après les lois des attractions des substances composantes précédemment connues; et le résultat de ce calcul est exactement conforme à l’observation. Qui peut dire comment devraient se composer alors des ondulations ? et sans pouvoir le dire, ne voit-on pas qu elles se composeraient suivant des lois excessivement compliquées? Enfin d’autres phénomènes montrent que les rayons lumineux peuvent être modifiés et préparés de manière que leurs différens côtés présentent des propriétés physiques diverses ; ce qui peut trèsbien convenir à une série de particules , mais nullement à une série de pulsations ; et par le développement de ces propriétés , on est parvenu à y reconnaître encore d’autres modifications telles que seraient des mouvemens de ces particules autour de leur centre de gravité. L’ensemble de ces phénomènes semble donc mettre aujourd’hui hors de doute le système de Ténia nation , si Ton peut appeler système ce qui est une conséquence si naturelle des faits, et ce qui sert à les reproduire avec tant d’exactitude et de facilité.

Jusqu’ici nous avons considéré la vision comme propagée de l’objet à l’œil ; mais ce n’est pas à la surface extérieure de cet organe que la sensation s’opère; c’est dans son intérieur, et à ce que Ton croit, sur une membrane blanche qui en tapisse le fond , et qui se nomme la rétine. En effet, lorsque les divers liquides qui composent le reste de l’organe viennent à se durcir ou à se troubler par des maladies, de sorte que la lumière ne

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puisse plus parvenir à la rétine , on perd la faculté de voir , et on la recouvre dès qu’on enlève les parties de l’organe qui sont devenues opaques. Chacune de ces parties peut être ainsi enlevée séparément sans que la sensation de la vue soit totalement détruite ; mais si la rétine est altérée , la vision est détruite aussitôt. On sait de plus que c’est à la rétine qu’aboutissent deux gros nerfs émanés du cerveau , qui s’épanouissent sur sa surface postérieure, et s’y ramifient d’une infinité de manières ; ou, pour mieux dire, la rétine elle-même n’est que l’extension et la dilatation de ces nerfs. Or, on sait que, dans tous les autres organes, c’est par les nerfs que se produit la sensation. Cette analogie confirme donc encore que c’est sur la rétine même que la sensation de la vision doit s’opérer, soit par les pulsations propagées du fluide élastique , si la lumière se transmet par ondulations, soit par l’impression directe des globules lumineux , si , comme nous le croyons , la lumière est une matière. J’entrerai dans plus de détails sur la construction intérieure de l’œil , quand nous aurons étudié lesinstrumens d’optique ; car l’œil lui-même est un instrument d’optique , mais si parfait et si admirable, que la théorie la plus savante peut à peine en apprécier toute la merveille , et que l’art le plus parfait ne saurait l’imiter. Jusque-là cea notions préliminaires nous suffiront , et nous nous bornerons à considérer le fond de l’œil comme le centre de l’organe par lequel se fait la vision.

Cela posé , lorsque la lumière se propage d’un corps lumineux vers nous, elle nous parvient toujours à travers différens milieux, tels que l’air, l’eau ou d’autres corps diaphanes qui lui permettent le passage. Les rayons, en entrant dans ces corps, y poursuivent quelquefois leur route en ligne droite ; mais le plus ordinairement ils se dévient de leur chemin , et ce phénomène se nomme réfraction . De plus, la lumière ainsi transmise ne nous parvient pas toujours directement. Il arrive souvent qu’elle rencontre des surfaces polies qui la renvoient , la réfléchissent , et qui nous font voir les objets par cette voie indirecte , lorsque nous nous trouvons sur le chemin que suivent les rayons ainsi

renvoyés. La réfraction et la réflexion de la lumière vont donc

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nous occuper successivement. II semble que nous devrions commencer par le premier de ces deux phénomènes, puisqu’étant nousmêmes plongés dans un fluide matériel qui est l’air , la vision ne peut pas s’opérer sans que l’air agisse sur les rayons lumineux ; mais comme son action est très- faible, et qu’il les détourne à peine de leur direction naturelle , nous en ferons abstraction d’abord , et nous commencerons par étudier les lois du phénomène de la réflexion , qui sont d’ailleurs beaucoup plus simples. Leur ensemble constitue une première branche de la science de l’optique, que l’on a nommée catoptrique ,