TÉLÉGH APJHH

le rapport de la partie éclairée à la partie obscure , qu’on peut tout réduire à la détermination de la vitesse sous laquelle le cercle parait entièrement éclairé. Une vitesse delà roue d'un dixième de seconde par tour ne donne-t-elle pas lieu a un cercle continu de lumière? On augmente graduellement cette vitesse , de manière enfin que le cercle continu apparaisse. Si cet effet ne commence à se réaliser qu'au moment ou la vitesse de la roue est d'un tour par un demi ou par un tiers de dixième de seconde , ce sera la preuve que l’éclair n'aura eu qu'une durée d’une demi ou d’un tiers de millième de seconde, et ainsi de même pour tous les autres nombres qu'on pourrait trouver. .

» Parvenu au terme de cette longue et minutieuse explication, disons qu'après avoir multiplié autant que possible les raies de la roue, qu'après avoir eu recours aux plus grandes vitesses qu'on puisse déduire avec sûreté et uuiformitéde l'emploi des engrenages, la roue tournante présentée, dans des temps d'orage, aux éclairs de la première ou de la secoude classe , n'a jamais paru uue surface continue; que ses rais se voyaient aussi nettement, aussi distinctement que si la roue était eu repos ; qu’ils ne paraissaient aucunement élargis. Nous resterons fort en deçà de la conséquence que cette expérience autoriserait , en nous bornant à dire que les éclairs les plus brillants , les plus étendus de la première et de la seconde. c|asse, même ceux qui paraissent développer leurs feux sur toute l'étendue de I horizou visible , n’ont pas une durée égale à la millième partie d'une seconde de temps! »

Après ce brillant préambule , entrons en matière :

Expériences destinées à mesurer lu citesse de l'électricité et la durée de la lumière électrique , par M . Wheatstone.

Le passage rapide d'un point lumineux par lui-même ou par réflexion parait être , comme on sait , une ligne contiuue, à cause de la durée de la sensation visuelle. Il n'y a cependant rien , dans une pareille ligne, qui puisse permettre a l’œil de déterminer la direction ou la vilesse du mouvement qui l’a produite. J'ai pensé , depuis quelques années, que si le mouvement dont la ligne est animée était composé avec un autre connu de direction et de vitesse, il

ÉLEC'r BIQUE. 123

serait facile de déterminer par l'inspection de lu ligne droite ou courbe résultante , la vitesse et la direction du premier. En suivant cette idée, je lis nné série d’expériences relatives au mouvement oscillatoire des corps sonores; mais elles sont trop nombreuses et trop peu liées à l’objet de la présente communication pour être détaillées ici. Les résultats satisfaisants que j'obtins me portèrent à rechercher si un procédé semblable ue pourrait rien nous apprendre touchant la direction et la vitesse de l'étincelle électrique. La méthode que je comptais employer fut indiquée dans une leçon fuite par le docteur Faraday, en juin 1830, à l'Institution royale. Mou attention fut de nouveau attirée sur ce sujet au commencement de l’année-dernière , et voici par quel procédé j’essayai d'atteindre le but que j’avais en vue.

La figure 1 représente l'appareil employé; il était vissé en a au pivot d’une machiuc à rotatiou , de manière à pouvoir prendre un mouvement ré.volutif rapide. Les parties supérieures et inférieures,

124 •TÉLKUHAPniF. •

toutes formées de laiton , excepté le disque en bois l>c , étaient isolées les unes des autres par une forte colonne en verre de. Un morceau de feuille d'étain réunissait la boule Aaveea.ct la boule supérieure g pouvait s'ajuster à diverses distances de l'inférieure h. f.orsque la boule f était placée à une petite distance du conducteur d'une machine électrique , une étincelle franchissait l'intervalle et passait ninsi entre les loulcs y et h , qu’on pouvait éloigner de 4 pouces l’une de l'autre. Il est évident que si le mouvement angulaire des boules avait un rapport quelconque appréciable avec la vitesse de propagation de l'électricité , il devait y avoir une déviation entre les extrémités supérieures et inférieures de la ligne. L’instrument se mouvant de gauche à droite , si l’ét ncelle allait de haut en bas, la

déviation de la ligne devait être comme dans la fig. 2 , et si elle allait de bas en haut , comme dans la ligure 3.

Lorsqu’on fit tourner rapidement l’appareil , les étincelles passèrent exactement comme s’il eût été en repos, et on n’observa aucune déviation de l'une quelconque des deux étincelles à partir de la même verticale. L’appareil faisait cinquante tours par seconde ;

et comme on aurait pu facilement apprécier une différence de - de

la circonférence décrite par les boules, si clic eût existé, on peut eu conclure avec certitude que l’étincelle passait à travers l’air et

les conducteurs métalliques en moins de de seconde.

II. N’ayant pas réussi à observer une déviation de l’étincelle par les moyens précédents, je jugeai nécessaire de continuer mes 1

recherches à l’aide de procédés plus efficaces. Il me parut que le mouvement de l’image d’une étincelle électrique réfléchie sur un miroir plan atteindrait aussi bien mon but que le mouvement de l'appareil lui-même par lequel l’étincelle devait passer. D’autres

avantages résultaient évidemment de cette substitution , puisque le mouvement apparent de 1 image réfléchie par un petit miroir mobile devient égal à un mouvement considérable lui-même, et que le même miroir peut être présenté à l'objet quelconque qu'on veut examiner, et forme ainsi avec sa machine motrice un instrument indépendant et universellement applicable. Ainsi deviennent possibles différentes expériences qui l’auraient été difficilement, ou même qui n’auraient pu avoir lieu , à cause des dimensions ou de l’immobilité de l’appareil.

La figure 4 représente la meilleure forme à donner au miroir mouvant. Il tourne sur un axe vertical et prend successivement toutes les positions azimutales. En plaçant devaut lui , à une distance quelconque, uu point lumiueux tel que la flamme d'une chandelle, les positions successives de l’image réfléchie, décriront un cercle dont le rayon sera égal à la plus courte uistance entre le point lumineux et l’axe de rotation. L’image, ayant une vitesse angulaire double de celle du miroir, se mouvra d’un cerclé entier pendant une demi-révolution de celui-ci, et si le dos du miroir est aussi une surface réfléchissante, l'image décrira deux cercles entiers pendant une révolution du miroir.

Si la rapidité du mouvement dépasse une certaine limite, les impressions faites sur la rétine par les images successives se con-

serveront , et l'œil placé d’une manière convenable verra une ligne lumineuse parfaitement continue , qui sera un arc du cercle décrit d’autant plus étendu que l’œil sera plus rapproché du miroir.

Si maintenant , tandis que le miroir est en mouvement , on déplace le point lumineux parallèlement à l’axe de rotation , la composition des deux mouvements de l’image (provenant l’un du mouvement de l'objet, l'autre de celui du miroir) donnera naissance à une résultante diagonale ; et si on connaît le nombre de tours faits par le miroir dans un temps donné, on en pourra déduire la direction et la vitesse du mouvement du point.

En vissant l’axe du miroir sur une machine à engrenage , j’ai été capable de lui faire faire cinquante tours par seconde. Par conséquent , l’image réfléchie d’un point lumineux parcourait un demi-

degré dans — — de secondera vitesse angulaire de l'image étant, 7 2000 “

comme nous l’avons remarqué, double de celle du miroir. Or, l’oeil peut facilement estimer un arc d'un demi-degré ; il vaut à peu près un pouce à la distance de dix pieds. En supposant que telle soit la limite de l’observation distincte (bien qu’on pût peut-être distinguer à l’œil nu un arc beaucoup plus petit), on peut espérer que lorsqu’une ligne de lumière électrique sera placée parallèlement à l’axe du miroir, il sera possible de déterminer : 1° la durée de la lumière en chaque point où elle parait ; 2° le temps qui s’écoule entre l’apparition de la lumière dans deux points successifs de son parcours , pourvu

que ce temps , dans chaque cas, ne soit pas moindre de — ? — de

seconde.

I.e premier résultat sera indiqué par l’élongation horizontale de l’image réfléchie, et le second par la distance entre deux lignes menées , à partir des images , perpendiculairement au plan horizontal. Si la durée et la vitessë étaient l’une et l'autre rendues sensibles par le miroir, l'image réfléchie apparaîtrait comme une bande courbe de lumière.

Je présentai successivement au miroir des étincelles de 4 pouces, tirées du conducteur principal d'une puissante machine électrique ; tes explosions d’une batterie chargée, un tube de verre de 4 pieds de long , présentant une spirale d’étincelles électriques passant par

Éf.ECTBlQUE.

des pointes de feuille d’étain ; un tube de verre vidé d’air, de 6 pieds de long, à travers lequel l'étincelle passait et produisait une ligne non interrompue de faible lumière électrique ; diverses figures , telles que des oiseaux , des étoiles , etc., formées d’étincelles électriques. Mais, dans tous les cas, lorsque les images réfléchies passaient dans le champ de vision , leurs formes étaient exactement les mêmes que si elles eussent été réfléchies par le miroir en repos.

Lorsque les étincelles se succédaient rapidement, diverses images réfléchies se voyaient simultanément dans differentes positions , parce que les images avaient été renouvelées avant que l’impression visuelle causée par les premières images eût disparu. En tenant le tube vide d’air près du conducteur principal et en le regardant directement, il semblait quelquefois briller d’une lumière continue; mais lorsqu’on l’examinait dans le miroir, on voyait que cetie apparente continuité n’était due qu'à une suite de rapides éclairs.

III. II est quelques expériences pour lesquelles une autre position du miroir tournant est préférable.

La figure 5 représente la surface réfléchissante inclinée sur l’axe de rotation , et qui lui est presque perpendiculaire. Si un point lumineux est placé en un point quelconque du prolongement de l’axe, les images successivement réfléchies par différentes parties du miroir formeront ensemble un cercle dont on pourra voir simultnnéitient toute la circonférence. L’expérience sous cette forme donne ,

128 • ' TKLÉfin \PHIF.

pour l'image, une vitesse angulaire égale à celle du miroir, et tous les deux se meuvent dans la même direction, tandis que, dans le premier cas, l'image se mouvait avec une vitesse double de celle du miroir et dans une direction opposée. La grandeur apparente du cercle décrit augmente avec la distance de l'objet et l'inclinaison du miroir. La (lamine d’une chandelle s'y voit comme un large anneau lumineux, celle du soleil y est convertie en une magnifique ceinture de feu. 1

Lorsqu’on fait passer une série de petites étincelles entre deux poiDtes , ou entre une pointe et le conducteur principal , l'œil voit , à cause de la rapidité de leur succession, l’apparence d'un faisceau lumineux permanent.

Lorsque ce faisceau est placé sur le prolongement de l’axe du miroir tournant, les étincelles successives dont il est composé sont réfléchies à l’œil chacune par des parties différentes de la surface ; elles se présentent comme arrangées à des distances régulières dans un cercle. Lorsque les interruptions sont rapides , l'apparence est extrêmement belle.

Ce moyen fait voir aussi que le pinceau de lumière qu’on obtient en présentant une pointe à quelque distance du conducteur est une action intermittente, malgré son apparence permanente; les images réfléchies présentent cependant cette particularité remarquable , qu'elles sont allongées dans la direction du mouvement, ce qui prouve que le pinceau ne passe pas aussi vite que l’étincelle , et que les émissions qui la constituent subsistent pendant un intervalle de temps qu’on peut mesurer par le mouvemeut du miroir.

Mais cet instrument n'a pas une utilité bornée à la simple observation des intermittences de lu lumière électrique : toutes les fois qu'une succession rapide d’altérations a lieu dans un objet qui ne change pas de place , on peut les examiner séparément par son moyen.

Des corps vibrants présentent différents sujets d'investigation ; l’un d'entre eux est peut-être digne d’être mentionné. Une flamme d'hydrogène brûlant eu plein air présente un cercle continu dans le miroir; mais pendant qu elle produit un son dans l'iutéricur d’un tube de verre, on observe des variations régulières d'intensité présentant une apparence semblable à celle d'une chaîne, et qui indi-

ÉLFCTBIQHE. 129

quent des contractions et des dilatations alternatives de la flamme, correspondant aux vibrations sonores de la colonne d’air.

IV. On a souvent fait des expériences dans le but de déterminer la vitesse de transmission de l’électricité à travers les corps conducteurs. Dans toutes les recherches de ce genre qui ont été publiées, on essayait de mesurer l’intervalle de temps qu’on supposait devoir exister entre les deux décharges fa tes aux extrémités du fil, extré-

mités qu’on rapprochait afin qu’elles fussent visibles en môme temps. Dans une expérience faite à Shooter's-Hill, sous la surveillance du docteur Watson , le circuit avait quatre milles de long, deux milles à travers un fil, et deux autres à travers le sol : cependant les décharges, comme dans d’autres expériences , parurent semblables et parfaitement simultanées. Ce résultat ne doit pas surprendre ; car on sait que l’œil n’est pas aussi capable de distinguer de leur apparence simultanée la succession d’objets lumineux qui se suivent à un intervalle de un huitième à un dixième de seconde, et que , par conséquent , même avec un circuit de quatre milles de long , la vitesse de quelques milles par seconde serait tout ce qu’on pourrait observer par de tels moyens.

Je me déterminai , en conséquence , à refaire une semblable expérience en substituant au jugement imparfait de l’œil l’action d’un miroir tournant, mais plus rapide dans son mouvement et plus exact dans ses indications qu’aucun de ceux que j’avais employés précédemment. •

L’instrument que je vais décrire permet de mesurer — — - de

i i (KJÜvHKJ

seconde, et cette limite (dont je n’ai pas lieu de croire l’estimation erronée) pourrait être considérablement dépassée avec des instruments plus coûteux et des observations plus soignées. Mais comme ce n’est que dans l’hypothèse d’un transport réel du fluide d’une extrémité du fil à l’autre qu’on peut s’attendre à observer une différence de temps entre les deux étincelles de ses bouts , j’ai voulu rendre l’expérience proposée indépendante de cette vue théorique , et j’ai eu la précaution de déterminer une troisième étiucelie près des deux extrêmes, et sur la même ligne qu’elles, en établissant une interruption au milieu du fil. Car, dans la supposition du transport de deux fluides dans des directions opposées, les étincelles extrêmes devaient être simultanées; mais l’étincelle moyenne ne brille que plus tard. Les mêmes apparences s’accordaient aussi avec l’hypothèse d’un seul fluide, si on admet qu’un dérangement d’équilibre électrique se propage simultanément depuis chaque extrémité, provenant dans un cas d’additions successives à la quantité neutre di conducteur, et dans l’autre de soustractions successives à cette même quantité.

ÉLKCTRIQtfE. |3|

L’expérience fut faite dans la galerie de la rue d’Adélaïde. Le fil isolé, long d’un demi-mille, était disposé comme dans la figure 6. Les parties parallèles du fil avaient chacune 120 pieds de long; elles étaient à 6 pouces les unes des autres , et attachées à la balustrade avec des brides de soie de 6 pouces de long.

La courbure du fil était empêchée à l’aide de cordes de soie tendues à travers la galerie , et qui étaient unies au fil à des distances convenables pour maintenir les positions de celui-ci.

Les bouts du fil marqués 2, 3,4,5, étaient attachés aux fils de

même dénomination de la planche à étincelle (spnrk-board) (1) , fig. 7, laquelle était fixée contre la muraille au-dessous de la galerie, de manière que les boules entre lesquelles les étincelles devaient passer fussent sur une même ligne horizontale. La distance de parcours entre chaque étincelle était de un dixième de pouce , et la planche à étincelles elle-même avait 3 pouces et demi de diamètre. Le fil conducteur était de cuivre, et épais de un quinzième de pouce.

La figure 8 représente l’instrument mesureur avec ses appendices, et la figure 10 montre d’une manière plus distincte quelques unes

(1) Le spark-bourd est une planche circulaire sur laquelle on a isolé, en les noyant dans de la cire , six Gis métalliques parallèles. Leurs extrémités arrondies font seules saillie sur la matière résineuse qu’on a représentée en noir.

TF.I.Kf.lUPHI*

KLECTBIQOB. 133

de ses parties essentielles. ABCD est une forte planche d’acajou bien desséché , longue d’un pied , et large de 8 pouces. E est un mi-

horizontal FG , de manière que l’axe de rotation soit dans le plan du miroir. Les pivots de l’axe travaillent sur les montants du support de laiton HI. f.e mouvement se communique de la roue K à l’axe , à l’aide d’un fil qui passe dans les gorges creusées sur la circonférence des deux pièces. Une courroie qui est unie à la roue L, attachée au même axe que K , peut être liée à la roue d une machine quelconque , capable de lui donner un mouvement rapide. Dans les expériences que j’ai faites avec cet instrument , le système des roues était tellement disposé que l’axe portant le miroir eût exécuté 1800 révolutions, tandis que la roue à laquelle le mouvement était d’abord communiqué n'en eût fait qu'une , s’il n’y avait eu aucun retard provenant du glissement des courroies. M est une petite bouteille de Leyde , dont l’armure intérieure doit constamment être électrisée positivement ou négativement à l'aide d’une machine et de la chaîne N. La tige coudée partant de l’armure intérieure de la bouteille est en contact immédiat avec le déchargeur OP , et l’on règle la décharge spontanée de la bouteille en variant la distance des deux boules. Le fil 1 est fixé à l’armure extérieure de la bouteille, et le fil 6 , qui est attaché à un renflement du support de laiton , se lie au fil de même numéro de la planche à étincelles. Lorsque la bouteille est complètement chargée , et que le bras Q , qui tourne avec l’axe ,

est amené vis-à-vis du bouton de l’excitateur, la décharge électrique passe à travers le circuit entier, et l’œil voit trois étincelles exacte ment simultanées. Lorsque la face du miroir est sur le même niveau et tournée du côté de la planche à étincelle , et qu’elle est tellement ajustée qu’elle forme un angle de 45° avec l’horizon , l’œil qui regarde directement de haut en bas voit les images réfléchies des trois étincelles. Le verre plan ou la lentille R est destiné à empêcher l’œil de s'approcher trop du miroir, et à sc prêter à la vision de myopes et de presbytes. Le bras Q est disposé de manière que le circuit puisse être fermé, lorsque le miroir est dans la position cidessus indiquée ; l’autre bras ne sert que de contre-poids. Pour obvier à l'inexactitude qui résulterait de décharges partant lorsque le bras a des dispositions différentes par rapport au bouton de l'excitateur, on a interposé une plaque de mica S, percée d’une très petite ouverture horizontale opposée à l'axe de l’excitateur, ce qui fixe entre des limites très rapprochées la possibilité de la décharge. Aussi , quelle que soit la rapidité avec laquelle le miroir se meut , les étincelles sont généralement dans le champ de vue.

11 était extrêmement important de déterminer la vitesse angulaire de l’axe qui porte le miroir. On ne pouvait accorder aucune confiance au résultat obtenu en calculant le système de roues, parce que, dans uu mouvement aussi rapide, l’évaluation est rendue incertaine par plusieurs causes retardatrices. 11 était donc nécessaire de recourir à un moyen indépendant de ces sources d’erreurs, et qui indiquât immédiatement la vitesse (1). Celui qui parut atteindre le mieux ce but, ee fut de mettre le plateau mobile d’une petite syrène en rotation par l’axe du miroir. T représente une petite boite creuse d'un pouce de diamètre, dans laquelle le courant d'air était amené par uu tube placé en U. Sur le fond de cette boite on avait pratiqué circulairement et à égale distance un certain nombre d’ouvertures; un disque perforé de la même manière, et qui se mouvait devant ce fond, interceptait d’une manière périodique

(Il Depuis la lecture de ce mémoire à la Société royale, l’instrument a été , muni d'un appareil destiné à enregistrer le nombre des tours. Il est formé d'une aiguille liée à l’axe par un engrenage, et qui fait un tour pendant que le miroir en fait dix mille. L'augmentaiion de la résistance au mouvement qui en est résultée n'a pas permis de dépasser 600 révolutions par seconde.

KLECTBIQUE. 135

le courant sortant, et produisait un son correspondant à la fréquence des occlusions. Il est évident qu’on obtient le nombre des révolutions en divisant par le nombre des ouvertures le nombre de vibrations dans une seconde, correspondant au son produit.

J'employai d'abord dix orifices : lorsque le mouvement était lent, on pouvait aisément déterminer le son, mais une augmentation de vitesse le rendait inappréciable. Je réduisis alors à 5 le nombre des ouvertures, mais sans mieux réussir ; et enfin à 2 : alors le son était si faible , comparé aux bruits concomitants , qu’on ne pouvait plus l'entendre d’une manière distincte.

L’usage du bras Q lui-même, pour produire le son, permit enfin de surmonter la difficulté. On y attacha une petite bande de papier qui, recevant un coup à chaque révolution, produisit par le prompt retour de ces chocs un son dont l’acuité variait avec la rapidité du mouvement. Lorsque la macliiue avait la vitesse maximum employée dans les expériences, on obtenait un sol dièze de la quatrième octave, ce qui correspond à 800 révolutions du miroir par seconde. A ma connaissance, rien n’a pu troubler l’exactitude du résultat; on entendait le même son en se servant de différents morceaux de papier et de carte; et si on modérait la vitesse, le son passait par tous les degrés de gravité, jusqu’à ce qu’enfiu on entendit les battements distincts.

Considérons maintenant quelle est la plus courte durée de l’étincelle électrique, et la plus grande vitesse de transmission à travers le fil, qui puissent être découvertes à l’aide de l'instrument que j’ai décrit. I.e miroir fait 800 tours par seconde, et pendant ce temps l’image d’un point fixe décrit 1,600 circonférences; par conséquent l’élongation d’une étincelle égale à un demi-degré (quantité évidemment visible et égale à un pouce, vue à 10 pieds de distance) in-

dinuera qu'elle existe — de seconde. La déviation d'un demi-

degré entre les deux étincelles extrêmes correspondait n une vitesse de 576,000 milles par seconde, le fil étant, comme nous l'avons dit, long d'un demi-mille. Cette estimation de la vitesse repose sur l’hvpothèse que l’électricité passe d’une extrémité du iil à l’autre. Si les deux lluides dans l’une des théories, ou, dans l’autre, les dérangements d'équilibre partent simultanément des deux extrémités

136 TILEGIUPHIK

du (il, les deux étiucel les extérieures garderont leurs positions relatives; celle du milieu sera seule déviée, et la vitesse mesurée ne sera que la moitié de celle du cas précédent, soit 288,000 milles par seconde.

Des expériences réitérées ont donné les résultats suivants. Dans tous les cas où la vitesse du miroir dépasse une certaine limite, les trois étincelles s'allongent en trois lignes parallèles, et leurs longueurs augmentent avec la rapidité du mouvement. I.a plus grande élongation observée a été d’environ 24 degrés, ce qui indique une

durée d’environ — — de seconde. Les lignes ne commencent pas

toujours à la même place : quelquefois elles paraissent immédiate ment au-dessous de l’œil, d'autres fois à droite ou à gauche, et sont parfois entièrement invisibles. Ainsi que nous l’avons expliqué plus haut, ces divergences proviennent.de ce que le bras ne soutire pas toujours l’étincelle à la même distance de l’excitateur : quelques décharges sont donc nécessaires avant que l’œil puisse faire une observation distincte. Lorsque la vitesse est encore faible, les points extrêmes paraissent être exactement dans la même verticale; mais lorsque la vitesse est considérable, et que le miroir tourne à droite, les lignes prennent l'apparence - : tandis que s'il

tourne à gauche, elles paraissent ainsi . ~ . Dans aucun

cas je ne les vis comme ceci — ou bien — .ainsi

qu’il le faudrait dans la supposition du transport d'un seul fluide. Il m’a paru convenable de placer sur le bord de la planche à étincelles et près d'elles la flamme d’une bougie pour guider l’œil; les lignes de la lumière électrique dans le miroir étaient immédiatement au-dessus de la ligne constante formée'par la réflexion de cette flamme, et lui était parallèle, en sorte que l'œil pouvait être plus facilement dirigé sur elle, tout en servant à l’ajuster à une distance focale convenable. La table à étincelles était placée, dans toutes les expériences, à 10 pieds du miroir.

Après avoir obtenu uu allongement considérable de ces étincelles, je pensais pouvoir aussi allonger les étincelles ou étendre les lignes de quelques uns des divers arrangements de lumière électrique décrits au § 2 ; mais , même avec In vitesse extraordinaire que j'avais atteinte, je ne pus y observer aucune altération quelconque.

Elles étaient encore réfléchies aussi distinctes et aussi peu changées que les objets eux-mêmes vus directement. L’allongement des étincelles, aux interruptions du fil ci-dessus mentionnées, était sans doute dû à ce que le diamètre du fil n'était pas assez grand pour permettre à la charge de la bouteille de le traverser autrement que d'une manière successive. La durée de la décharge, dans le cas de ces étincelles, paraissait être plus longue que le temps requis par l’électricité pour traverser plusieurs milles de fil.

Les étincelles tirées du grand aimant construit par M. Saxton, et qui se trouve dans la galerie d’Adelaide Street, s’étaient considérablement allongées, même lorsque le miroir se mouvait avec une vitesse comparativement plus petite.

V. Dans le but d’accroître les chances d'observer les étincelles, etc., lorsque leur apparition ne peut pas être déterminée au moment où le miroir se trouve dans une position convenable pour les fléchir à l’œil, je propose d’employer un miroir à faces polygonales, symétriquement placé par rapport à l’axe de rotation. Tel serait un miroir hexagonal , par exemple, fig. 9, où ab est l’axe mo-

bile, etc, d , e, trois des faces réfléchissantes. Si l'objet est lumineux sans intermittences, l’œil verra, pendant une révolution de l’axe, six arcs lumineux occupant tous la même position ; et si la lumière est passagère, on aura six fois plus de chances d'observer son image réfléchie que dans le cas d’une seule surface miroitante.

Il est vrai que les arcs ne sont pas circulaires ; mais la différence

138 TKLÉOBAPniE

est à peine sensible lorsque le rayon de la section polygonale est très petit , comparé à la distance de l’objet lumineux, ce qui serait le cas dons toutes nos expériences.

J'ai aussi proposé diverses modifications dans les parties de l’instrument § 4, pour des expériences particulières, et pour répéter avec plus d'exactitude celles qui ont été faites; mais il serait prématuré de les décrire , parce qu’elles n’ont point encore été mises à l’épreuve.

VI. I. 'instantanéité de la lumière de l’électricité à haute tension, rendue évidente par les recherches précédentes, donne le moyen d'observer, pendant un seul instant de leur durée, des phénomènes qui changent avec rapidité , et de faire un grand nombre d’expériences sur les mouvements des corps , lorsque leurs positions successives se suivent trop rapidement pour être vues dans des circonstances ordinaires.

Je me bornerai à en indiquer quelques exemples. Une roue tournant rapidement ou un disque en rotation , sur lequel on a peint un objet quelconque , semble parfaitement stationnaire lorsqu’on l’éclaire par l’explosion de la bouteille. Des insectes volants semblent fixés dans l’air. Des cordes eu vibration sont vues en repos dans leurs positions déviées. Des gouttes d'eau qui , en se succédant rapidement, paraissent à l’œil un filet continu , se voient telles qu’elles existent réellement.

YII. I.es expériences précédentes ayant eu plutôt pour but de découvrir des élongations et des déviations que de les mesurer, il ne m’est pas possible de donner les résultats avec une exactitude numérique. Je m’efforcerai de suppléer à cette lacune par de nouvelles recherches. Je me borne pour le moment à formuler les conclusions suivantes , déduites des apparences que j'ai observées , bien qu'on ne doive pas les considérer comme entièrement établies avant qu'on ait achevé des expériences plus soignées:

1° La vitesse de l’électricité dans un fil de cuivre est plus grande que celle de la lumière dans l'espace planétaire.

2° Dans un fil qui communique par ses extrémités avec les deux armures d’une bouteille chargée , le dérangement d’équilibre électrique se propage avec une égale vitesse , à partir des deux bouts du fil , et n’arrive que plus tard au milieu du circuit.

3" La lumière électrique , à l'état de haute tension , dure moins

de i de seconde.

ÎOOOOOO

4° L’œil est capable de voir distinctemènt les objets qui lui sont présentés pendant ce court intervalle de temps.

Kn continuant ces recherches avec des instruments plus puissants et plus exacts dans leurs indications , on pourra établir des lois numériques pour une classe nombreuse de phénomènes dont nous n’avons eu jusqu'ici aucun moyen d’observer les relations. Parmi ces sujets d’étude , nous citerons les vitesses relatives des électricités dans des fils métalliques différents ; les modifications de la rapidité de l’électricité à diyers états de tension , passant par le même conducteur, si tant est que l'on découvre là quelque différence; la durée de l'étincelle électrique dans différentes circonstances de tension et de quantité , etc.

Comme application de ces mêmes et féconds principes , j’ajouterai ici une note curieuse de M. Dove et la description du phénomène de M. Wheatstone.

Sur la discontinuité de la lumière des éclairs par M. le professeur Dove.

Les belles expériences de M. Wheatstone éveillèrent en moi le désir de savoir si les éclairs qui brillèrent, en nombre extraordinaire et presque sans interruption, pendant le second orage qui fondit sur Berlin, le 5 juillet 1835, à neuf heures trois quarts du soir, se composait d’une succession très rapide de décharges séparées. J’employai à cet effet la roue ou Farben-Kreisel de Busolt. Cet instrument consiste en un disque formé d’un alliage de zinc et de plomb. Il est solidement fixé sur un axe conique en bois très dur et bien sec , lequel est terminé inférieurement par une garniture d’acier non trempé, soigneusement arrondie. Le retrait rapide d’un cordon enroulé sur la partie supérieure de l'axe (qui est retenu dans une pièce particulière) met l’appareil en rotation ; le mouvement , dans des circonstances favorables, se perpétue sans varier durant 45 minutes et plus ; il est si rapide que l'axe parait presque immobile. Il convient que l’instrument pèse environ 5 livres ; il frotte sur

une assiette d'excellente porcelaine. Après avoir mis en rapide rotation cet appareil , et l’avoir couvert de deux bandes de carton colorées (Flingeln). , dont les teintes se combinent agréablement à la lumière d'une bougie , on la plaça dans une chambre obscure , et • on vit, sous l'illumination des éclairs, que la croix formée par les deux bandes avaient des limites bien définies, mais se balançait de çà et de là avec la plus grande vitesse sur le fond noir de la roue : la même chose avait lieu, que les bandes fussent perpendiculaires entre elles ou qu'elles formassent un angle aussi aigu que possible, d’où suit que même les éclairs les plus prolongés en apparence sont formés de la succession de décharges élémentaires, et que la durée d’une de ces décharges n'est aucune fraction appréciable du temps dans lequel le cercle accomplit une révolution, savoir une tierce, d’après Busolt , dans des circonstances favorables.

Je rappellerai enfin le système d’expériences à l’aide duquel M. Arago a promis de soumettre à des épreuves décisives les deux théories de l’émission et de l'ondulation. Félix Savart s’élait servi d’un procédé tout différent, mais non moins ingénieux , pour découvrir la constitution de la molécule fluide?

Il est donc démontré, par les expériences de MM. Pouillet et , AVheatstone , que la vitesse de l’électricité est énorme , plus grande même que celle de la lumière : qu’elle parcourt plus de 333 800 kilomètres par heure. Il y a d'ailleurs cette différence entre les recherches des deux physiciens que nous venons de nommer, que M. AVheatstone, pour déterminer la vitesse du fluide électrique , a employé l'électricité ordinaire ou de tension , tandis que M. Pouillet a employé l’électricité voltaïque ou dynamique ; l’ensemble de leurs travaux forme un tout complet. J'aurais voulu pouvoir en déduire la confirmation des quelques lois générales de la physique. Il est démontré que la vitesse du mouvement ondulatoire qui constitue le son est indépendante de l'intensité et du ton ; que les sons faibles ou forts , graves ou aigus , se propagent avec la même rapidité ; tout ce que l'on sait de la lumière fait supposer qu'il en est de même du mouvement ondulatoire qui la constitue ; que les rayons lumineux , quelles que soient leur intensité et leur couleur, se propagent aussi avec la même vitesse.il doit en être ainsi encore de l’électricité; et l’on doit même admettre que les deux électricités statique et dynamique

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se meuvent avec la même vitesse, caron rie peut douter que l’électricité ne résulte aussi d'ondulations, et il est prouvé que la vitesse de propagation d'un mouvement ondulatoire quelconque dépend uniquement de l’élasticité et de la densité du milieu dans lequel il se propage, et nullement de la cause excitante. Je suis forcé d’avouer que les recherches faites jusqu'ici ne sont pas assez complètes pour qu’on puisse y trouver la confirmation expérimentale de ces grandes conclusions théoriques.

Il est au moins prouvé que les signaux de la télégraphe électrique sont transmis avec une rapidité que la pensée ne peut pas atteindre , et qui est telle que dans l’espace d’une seconde ils feraient six ou sept fois le tour du monde. Sous ce rapport, la démonstration est entière. Toutes les fois que le courant se transmettra à travers un circuit, quelque immense qu’il soit, il le parcourra avec une vitesse incommensurable. Mais ici se présente une question plus grave que la première. Est-il prouvé, à priori, qu’on pourra faire parcourir au courant un circuit, quelque immense qu’il soit? Une résistance quelconque étant donnée, pourra t-on toujours la vaincre économiquement en disposant convenablement la source d’électricité? Admettons , par exemple , que l’électricité doive parcourir un fil de deux millimètres de diamètre , et de deux cents lieues de longueur ; s’est-on assuré , ù priori , qu'on pourra créer, sans des frais trop énormes , l’appareil producteur du courant direct ou d’induction par lequel cette résistance pourra être vaincue ? Connait-ou d’avance les dispositions par lesquelles on sera assuré du succès, etc., etc.? Ces questions nouvelles et si importantes forment l’objet d’un second mémoire de M. Wheatstone , mémoire qui résume admirablement tout ce qui avait été fait précédemment, qui recule beaucoup les limites de la science, et qui , par cette double raison , a été reçu avec une sorte d’enthousiasme. Nous reproduisons intégralement la traduction , par M. Fayeux, qui en a été donnée dans les Annales de physique et de chimie', mais comme plusieurs physiciens, MM. Ohm, Fechner, Pouillet , etc., ont concouru chacun de leur côté à établir les lois remarquables qui , dans la propagation des courants électriques , lient la puissance à la résistance , et qu’il importe que leurs droits respectifs soient bien établis , nous ferons précéder le mémoire de M. Wheatstone par la note suivante lue par M. Pouillet au sein

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142 TÉLBOBAPHIE

de l’Académie des sciences , le 27 janvier 1845. Il me semble que , ce précis historique ne laisse rien à désirer sous le rapport de la clarté et de l’impartialité; il n’a d’ailleurs été contesté par personne.

Histoire de la découverte des lois relatives à la propagation du fluide électrique.

« Depuis que nous nous sommes occupés de la théorie de la pile, MM. Ohm.Feehner et moi, dit M.Pouillet, la science a acquis deux Idées fondamentales et distinctes qui sont devenues le principe d’une foule de déductions importantes.

» La première est celle-ci : une source électrique étant donnée , l'intensité du courant qu’elle produit, dans un circuit simple, peut se déduire des éléments constitutifs de la source et du circuit.

» La seconde peut être énoncée de la manière suivante : lorsqu’un conducteur simple est remplacé dans un circuit par des conducteurs multiples, l’intensité du courant dans chaeun de ces conducteurs multiples peut se déduire de leurs éléments constitutifs et de leur intensité primitive.

» Qu’il me soit permis de le dire dès l’abord sans rien préjuger sur les découvertes de M. Ohm et de M. Fechner, et sans y mêler pour moi aucun sentiment d’amour-propre , mais seulement parce que cela est juste et vrai ; qu’il me soit permis de le dire , ces deux idées je les ai eues et je les ai démontrées. Ce qui n’est ici de ma part qu’une simple affirmation se trouvera , je l’espère .justifié de la manière la plus complète par l'examen que je vais faire de la question de priorité , et de la question de savoir si mes recherches sur ce point sont venues en temps utile pour rendre quelque service à la science. "•

» Les deux idées dont il s’agit se trouvent , sous une certaine forme abstraite et hypothétique , dans l’ouvrage queM. Ohm a publié à Berlin, en 1827. Je ne sache pas que, dans ce temps là , cet ouvrage ait été connu en France autrement que par deux extraits fort courts donnés dans le Bulletin de Fénissac , l’un vers le milieu de 1828 (t. ix, p. 260) , l’autre vers la fin de 1829 (t. xii, p. 244). Avant la publication de ces extraits, au mois de mars 1828, paraissait le second volume de ma première édition , dans lequel

se trouve décrite la boussole des tangentes, dans lequel je cite les expériences que j’ai faites ; dans lequel enfin , contrairement à toutes les opinions déjà reçues à cette époque, j’exprime nettement l’idée que , pour comparer les inteusités des courants , il faut tenir compte de la résistance de la pile ; je l’exprime comme un résultat direct de l’expérience et en indiquant comment cette résistance se détermine expérimentalement (tome i, 2' partie , p. 755, mars 1828) (1). Il est vrai que, dans ce passage, il est dit que celte résistance est en raison inverse de la section du fil, quand il devrait être dit qu’elle est eu raison directe. S’il se trouve des physiciens qui , après avoir lu la description des expériences et les formules qui en résultent , s’imaginent qu’il y ait là autre chose qu’une faute d’impression, je n’ai qu’une prière à leur faire , c’est de vouloir bien relire sans prévention et avec le seul désir de chercher la vérité.

» Sur ce premier point, quelle est donc la situation de M. Ohm et quelle est la mienne? M. Ohm , sous ce rapport, à la priorité : il a incontestablement publié en 1827 l’idée qu’il fallait tenir compte de la résistance de la pile comme des autres résistances du circuit; mais, d’une part, il n’a fait aucune analyse de ces résistances , il n’a pas séparé celle qui appartient à la pile elle-même de celle qui appartient aux autres conducteurs, enfin il n’a pas donné le moyen d’en découvrir la valeur ; et , d’autre part , il n’a donné de la justesse de sa pensée qu’une démonstration mathématique, fondée sur des considérations d’électricité statique qui , aujourd’hui encore, auraient elles-mêmes besoin de démonstration. M. Ohm, en un mot, a donné cette loi , non pas comme conséquence de principes avoués et reconnus , mais comme conséquence d’une pure hypothèse ; il restait donc deux choses à faire : ou à prouver indirectement par l’expérience l’exactitude des résultats, ce que M. Ohm avait essayé de faire , mais ce qu’il n’avait pas fait, ou à prouver

(1) M. Poggendorff, qui suit d’une manière si vigilante les progrès delà science, avait saisi toute la portée de ce principe , et il avait bien voulu le reproduire textuellement dans ses Annales (t. XV, page 91 , premier numéro de 1 829). M. Fechner en fait lui-même usage, et cite mon nom à ce sujet dans son ouvrage de 1831 . En réalité, c’est mon principe et ma méthode qui servent de base à M. Fechner, et non pas le principe et la méthode de M. Olm. . '

directement la rigueur de l'hypothèse , et à justifier l'usage mathé- . mntique qui en était fait , soit dnns l’établissement des équations différentielles , soit dans la détermination des constantes, ce qu'à ma connaissance aucun mathématicien n’a fait jusqu’à ce jour.

» Il est vrai que mon ouvrage vient huit ou dix mois après celui de M. Ohm; mais j’ai peut-être l’avantage sur lui d’avoir suivi une voie moins savante , d’avoir été guidé par l'expérience et d’avoir démontré le principe d'une manière directe et incontestable, en même temps que je le découvrais.

» Je prie cependant les physiciens de remarquer la réserve avec laquelle je m’exprimais en 1828 ; je dois ici leur en dire la raison ; c’est que j’avais pendant près de cinq ans fait d'innombrables expériences sur ce sujet avec des piles de toute espèce , en variant les liquides excitateurs de toutes les façons , et il m’avait été impossible , absolument impossible de trouver une pile , grande ou petite, forte ou faible , dont la résistance fût tolérablement constante ; dans les cas les plus tolérables , elle l'était à peu près , mais non pas avec rigueur : c’est pourquoi j’avais renoncé à communiquer à l’Académie des résultats incertains ; mais, en imprimant mon ouvrage , j’avais voulu constater le principe. Je crois, à cet égard , que mes recherches ont ajouté quelque chose à celles de M. Ohm , et qu'elles sont venues en temps utile pour être accueillies avec quelque bienveillance , et pour contribuer d’une manière efficace aux progrès de la question , non seulement en France, mais aussi à l’étranger, et même en Allemagne.

» Examinons maintenant ce qui a rapport aux courants multiples ou courants dérivés. Ici , M. Ohm a encore le même genre de priorité, priorité d’initiative et non pas de solution définitive ; c’est lui qui a été le premier à poser la question , et , sans savoir qu’il l’eût posée , j’ai été le premier à la résoudre.

» Les luttes scientifiques ne sont jamais des luttes en champ clos, même quand elles semblent circonscrites à une seule et unique question. Deux émules, à l'insu l'un de l’autre, se proposent le même but , mais ils ne portent pas du même point et ils ne suivent pas la même route. Et ici , assurément , M. Ohm et moi , nous étions dans les voies les plus différentes , les plus opposées. Il avait montré le but d’une manière vague par le calcul; je l’ai vu, de

mon côté, d'une manière nette, et je l’ai touché par l'expérience.

» Il est vrai que M. Ohm a publié un ouvrage en 1827, et que c’est seulement quatre ans après, c’est-à-dire le 30 octobre 1831 , que j’ai présenté à l’Académie le mémoire dans lequel j'établis les formules des courants dérivés et leurs comparaisons avec des expériences très nombreuses et très précises ; mais , grâce à Dieu , jusqu’à présent , après avoir fait le parallèle des deux méthodes, personne ne m'a accusé d’avoir puisé des idées ou même des inspirations dans l'ouvrage de M. Ohm.

» Toute la question se réduit donc à ceci : les physiciens pouvaient-ils, devaient-ils accepter les démonstrations mathématiques de M. Ohm comme étant la représentation fidèle et nécessaire des faits et des expériences ?

» Je me dispense , quant à présent , de discuter au fond cette question ; je me borne à dire que, pour ceux qui la résoudront affirmativement, mon travail était inutile; mais que pour ceux qui la résoudront négativement, mon travail faisait faire un pas important à la science.

b On me demandera peut-être pourquoi je ne l’ai pas publié in extenso, et pourquoi je me suis borné a en laisser mettre un extrait dans le Lycée , qui, à cette époque, rendait fidèlement compte des séances de l'Académie. Je répondrai franchement que toutes les fois que .Vl .M. les. rédacteurs des Annules de physique et de chimie m’ont témoigné le moindre désir d’imprimer mes mémoires, je les ai donnés avec autant d'empressement que de reconnaissance, mais qu’il ne m’est pas venu à l’esprit de les offrir et de solliciter pour eux une place.

b D'ailleurs , je n’avais pas renoncé à l’espérance d’étendre mes expériences aux courants hydro-électriques, auxquels j’avais déjà consacré tant de temps et d’efforts. Knfin, j’ajouterai qu’après avoir lu mon mémoire, je l’avais, suivant ma coutume, un peu oublié entre les mains des commissaires de l’Académie.

b C’est ici le lieu de dire un mot du travail de M. Fechncr, qui date aussi de 1831, et que je ne connais, je l’avouerai, que par . l’extrait qu'en donne le Bulletin de Férussac (t. xv, p. 279, mai 1831). J'y trouve un passage ainsi conçu :

« 3' Confirmation de la loi trouvée par MM. Ohm et Pouillet,

146 THLÉQRAPHIB

que la force de la chaîne diminue avec la longueur du fil de jonction ; et preuve directe que le courant se partage entre les fils qui forment une chaiue en proportion de leur pouvoir conducteur. »

» La dernière partie de ce passage me fait supposer que M. Fechner s’est occupé des courants dérivés : cependant je suis porté à croire qu’après son travail , mon mémoire de 1831 conserve toute sa valeur; car M. Poggendorff, qui n’avait pas eu connaissance de ce mémoire , dit, en 1841 (t. liv, p. 173) , en parlant de mon mémoire de 1837, qu’ici j’ai le premier donné les formules des courants dérivés , et que le premier je les ai comparées avec l'expérience.

» Enfin , j’arrive en 1837 et au mémoire que j’ai alors présenté à l’Académie sur les lois de l’identité des piles et des courants hydro-électriques. Tous les principes ayant été discutés dans ce qui précède , je n’ai plus à établir de comparaison qu’entre les travaux de M. Fechner et les miens.

» Je confesse tout d’abord mon embarras : comme je le di ais tout-àd’heure, je ne connais les recherches de M. Fechner que par un extrait qui me semble peu propre à en donner une idée complète. Voici , cependant , quelques principes qui me permettront de m’expliquer à ce sujet.

» En 1831 , on ne connaissait pas les piles à courants constants; M. Fechner était sans doute condamné à se servir de piles à forces variables, comme j’avais moi-même été condamné à le faire pendant tout le cours de deux premières recherches. Or, je n’hésite pas à dire qu’avant la découverte des piles à courants constants, il était impossible d’établir, je ne dirai pas d’une manière rigoureuse, mais seulement d’une manière satisfaisante , les lois de l’intensité des courants électriques. Je n'hésite pas à dire que , même aujourd’hui, lorsque ces lois sont établies et constatées, lorsqu’il ne peut plus rester aucun doute sur leur parfaite exactitude, lorsque les moyens d’observation sont devenus plus variés et plus parfaits, il serait impossible à un physicien de la reconnaître et de la vérifier sur des piles à force variable dont M. Fechner et moi avons pu faire usage jhsqu'en 1831.

» Plusieurs causes concourent sans doute à produire les irrégularités considérables qui se manifestent dans ces appareils, surtout

lorsque la conductibilité des circuits éprouve de grandes variations; • mais, parmi ces causes, l'une des plus puissantes est, je crois, celle-ci : quand l’action chimique s'exerce sans que les communications soient établies entre les pôles, l’électricité qui constitue le courant n’est qu’une portion de celle qui s’est, développée, et si les communications deviennent plus ou moins conductrices, non seuement l’action chimique change d’intensité , mais la portion d’électricité produite qui constitue le courant change elle-même suivant des rapports complexes dont, jusqu a présent, l’on n'a pas fait l’analyse. Je n’admets donc pas que la théorie que j’ai donnée pour les courants thermo-électriques et pour les courants hydro-électriques des piles à force constante s’applique sans modifications aux anciennes piles et à celles qui leur ressemblent.

» Est-ce à dire pour cela que l'ouvrage de M. Fechner doive être regardé comme sans valeur et sans mérite , comme non avenu pour la science? Dieu me garde de faire une telle critique et de porter un tel jugement sur un physicien qui a travaillé avec tant de zèle et qui a servi la science comme il était possible de la servir à cette époque. J’ai fait trop d’expériences de cette nature , je sais trop les soins et la persévérance qu’elles exigent pour ne pas rendre à M. Fechner tous les hommages qui lui sont dus. Je n’ai rien publié de mes travaux , je me suis obstiné à vouloir plus de rigueur ; mais M. Fechner a rendu un véritable service en publiant ce qu'il trouvait et comme il le trouvait. J'admets qu’il a fait tout ce qu’il était possible de faire avec les piles dont on pouvait alors disposer.

» Maintenant, voici la question qui s’élève entre M. Fechner et moi. Les physiciens qui estiment qu’après les recherches de M. Fechner il ne restait plus rien à faire sur les lois d’intensité des piles et des courants hydro-électriques jugeront que mon tra- . vail de 1837 était inutile; ceux qui , au contraire , estiment que son ' ouvrage, quelque recommandable qu’il fût, laissait beaucoup à faire, jugeront que mon mémoire de 1837 méritait d'être accueilli avec* bienveillance. Mais les uns et les autres seront du moins d’accord sur ce point que, même en 1837, je n’ai rien pu emprunter, ni aux principes, ni aux méthodes, ni aux résultats de M. Fechner. »

r MÉMOIRE DE M. WHEÀTSTQNE.

Description de plusieurs insti'uments et procédés nouveaux pour déterminer les constantes d'un circuit voltaïque.