LIVRE IV

OPTIQUE

124. Aperçu général des phénomènes lumineux. —[On appelle optique la braniche de la physique qui traite de la lumière.] Les phénomènes lumineux sont i ceux, qui, d'origine extérieure, agissent à distancé sur notre œil pour y déterminer une sensation visuelle. Tout objet qui donne lien à îles phénomènes de ( cet ordre est dit lumineux; il faut distinguer les objets lumineux par euxl mêmes [ou photogenes~\ , de ceux qui ne doivent leur éclat qu'à une lumière d'emprunt; le soleil, les étoiles fixes, les corps en ignition, sont lumineux par t eux-mêmes. De chaque objet lumineux la lumière rayonne en ligne droite dans ! toutes les directions ; chacune de ces directions représente ce qu'on nomme un . rayon- lumineux.

Les corps qui ne sont pas lumineux par eux-mêmes, peuvent le devenir, oir, i du moins, en remplir l'office, en renvoyant la lumière qu'ils reçoivent du de- I hors. 11 est des corps qui livrent passage aux rayons lumineux et se laissent traverser par eux; ce sont les corps transparents ; quand une substance ne laisse [ passer aucun rayon de lumière, elle est dite opaque.

Dans la réflexion comme dans la transmission, la propagation de la lumière ( est soumise aux mêmes lois que celle du mouvement ondulatoire; ainsi, lorsqu'un rayon lumineux est réfléchi à la surface d'un corps, l'angle de réflexion ( est égal à l'angle d'incidence ; si un rayon lumineux passe d'un milieu dans i un autre différemment constitué, il s'écarte ou se rapproche de la normale à la surface d'incidence, à moins que le rayon incident ne soit lui-même perpencliculaire à la surface de séparation. Il est un autre groupe de phénomènes dans lesquels la lumière se révèle aussi comme un mouvement vibratoire; je veux pailer des phénomènes d'interférence: quand deux rayons lumineux suivent la même route, ils interfèrent de manière à produire, selon leur différence de marche, soit une augmentation soit une diminution de l'intensité lumineuse; si la demi-onde positive de l'un des rayons coïncide avec la demionde négative de Vautre, il en résulte de l'obscurité (cf. liv. 1, chap. IV).

Dans tous les phénomènes que nous venons d'énumérer , la lumière se comporte exactement comme le son, et. on a vu que ce dernier est dû à un mouve ment vibratoire. Les qualités de la lumière ont aussi leurs analogues dans le s"n : l'intensité de la lumière dépend de l'amplitude des vibrations lumineuse:., de la même manière que l'amplitude des vibrations sonores règle l'intensité du son; les couleurs correspondent aux hauteurs du son et sont, par conséquent déterminées par la durée de la vibration

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En regard de ces ressemblances, il faut signaler des différences fondamentales entre la Lumière et le sou : les ondes lumineuses sont d'une petitesse ex- Irême, si on les compare aux ondes sonores; les vibrations qui produisent, la

I ière s'accomplissent avec une rapidité incomparablement plus grande, et,

au lieu d'être longitudinales comme dans le son, elles sont transversales, c'està-dire qu'elles s'effectuent dans an plan perpendiculaire au sens de leur pro-i pagation. En outre, la lumière se transmet à travers le vide, ou plutôt à travers les espaces qui ne renferment pas de matière pondérable, preuve qu'elle est produite par les vibrations de la matière éthérée qui remplit tout l'espace] on a vu que le son, au contraire, est dû aux vibrations de la matière pondérable.

La théorie qui explique les phénomènes lumineux , en se hasant sur l'existence du mouvement ondulatoire de l'éther, est connue sous le nom de théorie des vibrations ou des ondulations. C'est h Huyghens que revient l'honneur d'en avoir posé les premiers principes; mais jusqu'à une époque assez rapprochée de nous on préféra à la théorie des ondulations le système de rémission ou de V émanation soutenu par Newton. Dans ce système on admettait que les phénomènes lumineux étaient dus à la propagation rectal ligne de particules très-subtiles lancées en tout sens par les corps photogènes. L'intensité de la lumière dépendait alors du nombre de ces particules, et à chaque couleur correspondait une autre espèce de particules lumineuses; il y avait, par exemple, des particules vertes, pour produire la lumière verte, des particules bleues, pour donner la couleur bleue, et ainsi de suite; le blanc résultait du mélange de ces diverses particules différemment colorées. Pour expliquer la réflexion et la réfraction de la lumière, on avait recours à l'intervention de forces, tantôt attractives, tantôt répulsives, qu'on supposait s'exercer entre les molécules des corps et les particules lumineuses. Mais il est toute une classe de phénomènes, ceux d'interférence et de polarisation, qui ne peuvent être expliqués d'une manière satisfaisante qu'à l'aide de la théorie des ondulations; l'étude approfondie de cette partie de l'optique a porté le dernier coup au système de l'émission. Nous ferons connaître plus loin (§ 130) un fait décisif qui tranche la question en faveur des idées émises par Huyghens ; ce fait est relatif à la vitesse de propagation de la lumière dans les différents milieux réfringents.

La théorie des ondulations suppose l'existence d'un milieu subtil, Véther répandu dans tout l'espace et servant selon toute apparence de substratum aux vibrations lumineuses qui émanent du soleil et des étoiles fixes. On s'est aperçu que la comète d'Encke éprouve à chacune de ses révolutions autour du soleil un retard d'environ 1/10 de jour; cette découverte astronomique est favorable à l'hypothèse de l'éther, car on ne s'explique guère le retard dont il s'agit qu'en admettant l'existence d'un milieu cosmique qui opposerait de la résistance au mouvement de la comète.

124a. Plan du livre consacré à l'étude de l'optique. — Nous étudierons les phénomènes lumineux dans l'ordre suivant, en procédant du simple au composé :

1° Propagation rectiligne de la lumière; intensité et vitesse de transmission de l'agent lumineux;

2° Modifications imprimées à la marche de la lumière quand elle rencontre une surface de séparation entre deux milieux différents [réflexion el réfrac-* lion);

3" Dispersion de la lumière et étude des couleurs;

INTENSITÉ DE LA LUMIÈRE. 25'î

1° Absorption et émission de La lumière; phosphorescence', fluorescence el Vêts chimiques de la lumière ;

5° Description et théorie des principaux instruments d'optique ;

6° Interférence el diffraction de la lumière;

7' Polarisation de la lumière et douhle réfraction.