INTERFÉRENCES DE LA LUMIÈRE

l'étude a conduit à la connaissance de la nature intime de l'agent lumineux. La considération de ces phénomènes n'est d'ailleurs pas seulement importante au point de vue théorique ; indépendamment, en effet, des notions d'Optique physique dont nous avons eu besoin, et que nous avons alors supposées connues, pour exposer les théories de la' perception des couleurs par l'œil humain, il est indispensable de connaître la nature intime de la lumière si l'on veut comprendre le mode de fonctionnement d'un certain □ombre d'instruments dont la clinique utilise les indications. Mais si nous sommes ainsi conduit à exposer la théorie de la lumière, nous réduirons du moins ces notions d'Optique physique à ce qu'il est strictement nécessaire au médecin de connaître sur un tel sujet.

A cet effet, sans entrer dans la discussion des phénomènes qui ont conduit à rejeter la théorie de l'émission et à adopter la théorie des ondulations, et rappelant que le principe de la conservalion de l'énergie (g 6) nous a conduit à conclure que tous les phénomènes physiques sont des phénomènes de mouvement, nous poserons en principe que ;

La lumière est un mouvement vibratoire dont les éléments, aurée d'oscillation, longueur d'onde, direction des vibrations, etc., jeuvent être déterminés par l'expérience;

L'ampUtude des vibrations règle l'intensité de la lumière, et la kriation de leur durée engendre la diversité des couleurs.

La lumière se propageant dans les espaces vides de matière )Oudérab]e, nous admettrons eu outre que les vibrations généra- Tices de la lumière sont celles d'un fluide particulier Véther ; ce luide, distinct de la matière pondérable, existe aussi bien dans les espaces interplanétaires que dans les espaces intermoléculaires des }orps-et possède en outre des densités différentes dans les divers nilieux.

Une source lumineuse doit, en conséquence de ce qui précède, itre considérée comme un centre vibratoire analogue à ceux que lous avons eu à considérer dans l'étude du son.

427. Interférence de deux mouvements monochromatilues ou de même période. — De l'analogie qui existe entre la lature de la lumière et celle du son, il résulte que les conséquences lue nous avons établies au paragraphe 170 (pag. 311), en ce qui

702 OPÏlgUE.

concerne les mouvements vibratoires caractéristiques du son, sont également applicables aux mouvements vibratoires générateurs de la lumière. Donc :

1° Les vitesses, que possède à deux époques différentes une molécule d'élher animée d'un mouvement vibratoire déterminé, sont égales et de même signe lorsque l'intervalle de temps qui sépare les deux époques est égal à un nombre pair de demi-périodes du mouvement vibratoire considéré; ces vitesses sont égales et de signe contraire lorsque l'intervalle de temps qui sépare les deux époques est égal à un nombre impair de demi-périodes ;

2° Dans un milieu isotrope, deux molécules d'étber, situées à des distances différentes d'un même centre d'ébranlement ou de ■ deux centres d'ébranlement identiques, serontconslamment animées i au même instant de vitesses égales et de môme sens, si la diffé- • rence des distances de chacun des points au centre qui lui transmet : le mouvement est égale à un nombre pair de demi-longueurs ||

d'onde^ du mouvement vibratoire considéré; les deux molécules

d'étber seront constamment animées, au même instant, de vitesses**»] égales mais de sens contraire si la différence des mêmes distances î|

est égale à un nombre impair de ^.

On déduit immédiatement de là, comme pour les mouvements? vibratoires sonores, les conditions de l'interférence des mouve- ments vibratoires lumineux, conditions qui sont évidemment iden-tiques à celles que nous avons établies pour le son (§ 170). Soient ( donc deux mouvements vibratoires lumineux de même période,, originaires d'une même source, ou de deux sources distinctes mais identiques entre elles c'est-à-dire telles que les vitesses des mou-vements vibratoires y soient à chaque instant égales et de mêmes signe. Lorsque ces deux mouvements arriveront, suivant la même direction, à une même molécule d'élher M, les vitesses qu'ils communiqueront à cette molécule seront de même signe ou de signe contraire suivant que la différence des chemins parcourus pan les deux mouvements, pour arriver en M, sera égale à un nombre»

pair ou à un nombre impair de i des mouvements considérés.

INÏERFÉRENCIES DE L.\ LUMIÈRE.

Soit en particulier le cas où les deux, mouvements transmis simultanément en M ont môme amplitude ; dans ces conditions : Lorsque la différence des chemins parcourus est égale à un

nombre pair de ^, l'amplitude du mouvement résultant en M sera

double de celle de chacun des mouvements composants, et l'intensité lumineuse résultante, qui est proportionnelle au carré de l'amplitude, y sera quatre fois plus grande que l'intensité apportée en ce même point par chacun des mouvements composants ; Lorsque, au contraire, la différence des chemins parcourus est

égale à un nombre pair de ^, l'amplitude du mouvement résultant,

et par suite l'intensité lumineuse, sera nulle au point M.

On peut vériGer expérimentalement l'exactitude des faits que nous venons d'énoncer, au moyen des miroirs ou du biprisme de Presnel, des demi-lentilles de Billet, etc.

Chacune de ces dispositions expérimentales a d'ailleurs pour but d'obtenir deux images d'une même source, c'est-à-dire de réaliser la condition, énoncée ci-dessus, relative à deux sources telles que les vitesses qui eu [lartent soient à chaque instant égales et de môme signe.

Les miroirs de Presnel con- -^istent en deux miroirs plans i[ui doivent faire entre eux un angle voisin de 180°. Près du bord externe de l'un d'eux, on ilispose une fente étroite, éclairée par une source, dirigée parallèlement à la ligne d'intersection des plans des miroirs et située dans uneposition telle que les rayons lumineux qui passent :i travers la fente tombent sur les

lieux surfaces planes réfléchis- ^ig. 295, - Expérience des ujiroirs de Fresnel.

.antes. La ligure 295 représente en AB, BG et S la coupe des miroirs et do la fente suivant un plan perpendiculaireîà celle-ci.

On voit que l'on peut faire abstraction de la fente lumineuse S, ainsi que des miroirs AB et BC et supposer qu'il existe aux points S'etS'', images virtuelles de S, deux sources identiques entre elles.

Considérons dès lors un écran MN normal à la droite PO menée perpendiculairement sur le milieu de S'S". Les mouvements qui, partis de S' et de 8", arrivent simultanément en O ont parcouru des chemins égaux S'O et 8"0 ; les vitesses qu'ils apportent en 0 sont donc toujours égales et de même signe, et l'intensité lumineuse en ce point sera maxima. Au contraire, en un point voisin D, tel

que S'D — S'D=^, les vitesses qui arrivent simultanément

sont toujours égales et de signe contraire ; comme d'ailleurs leurs directions S'D, S"D sont sensiblement les mômes, ces vitesses, s'annulent en ce point, où régnera donc l'obscurité. Mais au point

D' tel que S"D' — S'D' = 2 ^, les vitesses transmises par S' et S'/

seront de nouveau concordantes, et l'intensité lumineuse atteindra encore en ce point une valeur niaxima.

En résumé, le phénomène étant évidemment symétrique de part et d'autre de O, il existera de chaque côté de ce point une suc^*

Fis. 296. — Frauges d'interférence.

cession d'intensité lumineuse maxima et d'obscurité complète. Comme, en outre, les considérations précédentes s'appliquent à tout plan parallèle au plan de la figure, il se formera, sur l'écran MN, une série de bandes, alternativement brillantes et obscures, auxquelles on a donné le nom de franges d'interférence.

Ces franges, dont l'aspect est représenté sur la figure 296, se