DE LA LUMIÈRE RÉFLÉCHIE, OU CATOPTRIQUE

38 1. Lorsque la lumière projetée par un corps lumineux, et parcourant l’espace suivant les lois que nous avons indiquées, vient à rencontrer les corps naturels , il peut arriver que ceux-ci soient insusceptibles de la laisser pénétrer dans leur substance et traverser leur épaisseur. Dans ce cas , ils prennent le nom de corps opaques, et la

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lumière est renvoyée ou réfléchie de leur surface. Il peut encore arriver que ces corps $e laissent pénétrer par la lumière qui les traverse; dans ce cas ils prennent le nom de corps transparent , et la lumière éprouve, en les traversant, des modifications particulières. Les phénomènes qui sont produits par la réflexion , et les lois qui y président , constituent la catoptrique ., dont nous allons nous occuper.

La surface des corps opaques , sur laquelle la lumière vient frapper, peut être plane et polie ; elle peut être concave et polie; elle peut être convexe et polie; enfin elle peut être inégale. Ces différens cas doivent être examinés successivement.

Miroirs plans. — Lorsqu’un corps opaque, est plan et bien poli , il constitue ce qu’on nomme un miroir , pourvu que la substance du corps se prête à un poli suffisant, ce à quoi les métaux et particulièrement certains alliages sont éminemment propres.

Lorsque la lumière tombe sur un miroir, elle en est réfléchie, en faisant un angle de réflexion parfaitement égal à l’angle d’incidence , et dans le même plan. On entend par angle d’incidence celui que forme avec la normale le rayon incident , et par angle de réflexion celui que forme le rayon réfléchi avec la même normale. Si, par exemple, la ligne AB ( jig. i4o) représente la coupe d’un miroir plan, supposant que le rayon incident soit RG, et le rayon réfléchi CIV, nous disons que l’angle R GB sera toujours égal à l’angle RG A. Cette proposition est une suite de ce que nous avons démontré (iÔ2) en parlant du choc d’une bille élastique sur un plan, pourvu que l’on considère le rayon de lumière comme formé d’une suite de particules éminemment élastiques et se mouvant avec une grande vitesse. Elle êst également la suite de la reproduction des ondulations partant

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du point de contact. Mais on peut la démontrer par une ‘ expérience directe. Si dans une chambre obscure on laisse pénétrer un trait de lumière par une petite ouverture,, que l’on fasse tomber ce trait de lumière obliquement sur un miroir plan, et que l’on pose sur ce miroir un demi-cercle gradué dont le centre corresponde au point d’incidence des rayons lumineux, on lira sur ce cercle des degrés parfaitement égaux pour les angles d’incidence et de réflexion.

Une conséquence naturelle de la loi très générale que nous venons d’exprimer, c’est qu’un rayon tombant perpendiculairement sur un plan est renvoyé précisément dans la direction de son incidence.

Lorsque nous avons parlé d’un corps poli constituant le miroir, nous avons dû nous en rapporter à nos sens pour juger de ce poli. Mais il est pourtant vrai de dire qu’un semblable corps doit présenter des porosités ou des enfoncemens et des saillies intermédiaires qui, par rapport it l’extrême ténuité des molécules de la lumière , doivent être énormes; et par conséquent il est impossible d’imaginer qu’un rayon lumineux puisse se réfléchir régulièrement sur une surface effectivement aussi inégale. C’est pourquoi tous les physiciens ont admis que la lumière se réfléchissait avant d’arriver au contact des corps réfléchissans, les uns supposant que les corps contiennent de la lumière qui présente une couche uniforme et parfaitement élastique à leur surface, pour réfléchir les molécules lumineuses étrangères qui viennent la frapper; les autres admettant dans les corps une force de répulsion qui commence à agir sur la lumière incidente avant qu'elle soit arrivée au contact, et qui ne le permet jamais. Cette dernière opinion, qui ne préjuge rien sur la cause de cette répulsion, est la plus généralement adoptée.

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Tous les corps exposés aux rayons d’une lumière naturelle ou artificielle sont visibles pour nous en vertu des dispositions de l’œil, et des lois de la vision dont nous traiterons h cet article. Cette visibilité dépend de ce que chaque point du corps renvoie dans l’espace des rayons lumineux dans toutes les directions, et qu’un de ces rayons parvient jusqu’à l’œil. Lorsqu’un semblable objet est placé au devant d’un miroir plan, tous ses rayons vont tomber sur le miroir et s’y réfléchissent en faisant l’angle de réflexion égal à l’angle d’incidence; ils conservent par conséquent , les uns par rapport aux autres , exactement les mêmes rapports, en sorte qu’un œil placé aussi au devant de ce miroir peut être affecté exactement de la même manière par ces rayons réfléchis, qu’il le serait par les rayons directement émanés du corps , si l’œil était placé dans le lieu du miroir; d’où il résulte que les miroirs plans npus offrent une image fidèle des objets placés au devant d’eux.

Nous avons l’habitude de rapporter le lieu des objets visibles dans la direction et à l’extrémité des rayons qui viennent frapper notre œil ; et en conséquence , en voyant l’image d’un objet réfléchi par un miroir, nous supposons le lieu de cet objet derrière le miroir à une profondeur égale à l’intervalle qui sépare réellement l’objet visible du miroir. Par exemple, si un objet ab est placé au devant d’un miroir plan AB (/tg. i40 » et un œil au point G, parmi les rayons que les extrémités de cet objet envoient sur tous les points du miroir , il se trouvera deux rayons «Pi bS, qui, en se réfléchissant sur le miroir, pourront se réunir au point C et pénétreront dans l’œil. Mais cet œil, rapportant l’existence de cet objet dans la direction des rayons CR et CS, et jugeant de sa grandeur par Pangle RCS qu’ils font entre eux , supposera l’objet placé en a b\

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On peut remarquer en général que tous les objets vus dans un miroir donnent des images renversées de droite à gauche. Si, par exemple, dans la fig. 141 , un homme regardait la flèche ab du lieu même du miroir, il la verrait parfaitement semblable à ce qui est aperçu du point G par réflexion. Mais dans le premier cas, il aurait la pointe à sa droite et l’aile à sa gauche; tandis qu’en regardant dans le miroir, l’inverse a lieu. G’est pour cette raison que les graveurs regardent les originaux qu’ils copient sur le cuivre dans une glace, afin de produire un premier renversement qui sera compensé par celui qui résulte du transport de la gravure sur une feuille de papier.

On peut, à l’aide de deux miroirs plans, multiplier beaucoup les images des objets. C’est ce qui arrive tous les jours dans les miroirs parallèles; et les glaces de nos salons, lorsqu’elles sont parfaitement posées, répètent une infinité de fois les objets placés entre elles, pourvu que l’œil ne se trouve pas dans la direction même de cet objet, auquel cas toutes les images seraient superposées.

On peut aussi obtenir un grand nombre d’images h l’aide de deux miroirs plans qui forment entre eux un angle plus ou moins aigu; et c’est l’effet produit dans le petit instrument nommé kaléidoscope.

La réflexion de la lumière par les miroirs plans présente quelques circonstances qu’il est important de remarquer. i° Il s’en faut de beaucoup que la totalité de la lumière soit réfléchie par les miroirs; les mieux préparés n’en renvoient ordinairement que la moitié. Il est difficile de dire ce que devient la lumière qui n’est pas réfléchie : on pense qu’elle est absorbée par le miroir, ou du moins qu’elle est modifiée par la réflexion , de manière h ne plus affecter nos sens. 20 La couleur des miroirs influe beaucoup sur la quantité de lumière qu’ils réfléchis-

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sent; les noîrs en réfléchissent le moins, et les blancs le plus possible. 3° L’incidence sous laquelle la lumière tombe sur un miroir n’influe pas moins sur la quantité de lumière réfléchie; en sorte qu’un miroir noir réfléchit, sous un angle très aigu , presque autant de lumière qu’un miroir blanc. 4° Les corps opaques ne sont pas les seuls qui puissent constituer des miroirs ; car le corps le plus transparent peut réfléchir complètement la lumière , pourvu que son incidence soit assez oblique , comme on peut souvent le remarquer aux carreaux de vitre. 5° La plupart des miroirs dont nous faisons usage ne sont pas aussi simples que nous l’avons supposé d’abord. On les prépare le plus souvent avec une lame vitreuse d’une certaine épaisseur , que l’on recouvre sur une de ses surfaces d’un amalgame de mercure et d’étain. Ces sortes de miroirs donnent toujours des images multiples , lorsque les rayons incidens ont une certaine obliquité. En effet , la surface externe de la lame de verre produit une première réflexion , la surface étamée en produit une seconde , et les rayons qui ressortent de l’épaisseur du miroir se réflé* dussent encore en repassant dans l’air; phénomènes que nous entendrons mieux en parlant des effets de la lumière qui traverse des milieux transparens. On observe aisément ces images multiples en plaçant une lumière près d’une glace, et regardant très obliquement dans l’intérieur.