INTENSITÉ DE LA LUMIÈRE

125. Marche rectiligne des rayons lumineux dans un milieu homogène. — Tout point lumineux est le centre d'une infinité de rayons de lumière qui se 'propagent en ligne droite et dans toutes les directions de l'espace.

De ce seul fait que la lumière se meut en ligne droite, on peut tirer l'explication d'un certain nombre de phénomènes qui démontrent a jiosteriori la loi en question. Nous choisirons, parmi ces phénomènes, ceux de la formation des omhres derrière les corps opaques et de la production des images par les petites ouvertures.

125a Ombre et pénombre. — Quand on place devant une source lumineuse un corps opaque, ce dernier projette dans l'espace une ombre située du côté opposé à celui d'où vient la lumière. L'ombre d'un corps est la portion de l'espace qui ne reçoit pas de lumière et qui, par conséquent, est plongée dans l'obscurité. Pour obtenir les limites de l'ombre, on mène de la source lumineuse des droites tangentes au contour de l'objet qui intercepte le passage de la lumière.

Il y a lieu de distinguer deux cas : celui où la source lumineuse est réduite à un point unique, et celui où elle est représentée par une surface d'une étendue plus ou moins grande.

Premier cas. — Soit V i Fig. 110) un point lumineux et PQ un corps opaque. En menant par le puuti V les tangentes VP et VQ, et en les prolongeant, on obtient le cône VK.I , dont la portion PQKJ, complètement privée de lumière, projette sur l'écran TS l'ombre O, qui a une forme semblable à celle de l'objet, quand l'écran est perpendiculaire à l'axe du cône.

Fig. 110.

Ombre projetée sur un écran par un corps opaque placé devant un point lumineux.

-254 . OPTIQUE

Deuxième cas. — Au lieu d'un point unique, prenons puni' source lumineuse un corps YO (Fig. 111) qui présente une certaine surface et qu'on peu! regarder comme composé d'un grand nombre de points Lumineux. Nous aurons

alors à construire, d'après les règles qui précèdent, le cône d'ombre relatif à chacun de ces points. Or tous

Fig. 111. — Ombre ut pénombre pro jetées par un .corps opaque placé devant une source lumineuse d'une certaine étendue.

les rayons limites ainsi menés tangen tiel 1 ement au co i il tour du corps opaque par chacun des points de la source lumineuse sont renfermés dans l'intervalle compris entre deux surfaces coniques : l'un de ces cônes est formé par les droites VPJ et OQK, qui représentent les tangentes extérieures communes au corps opaque et au corps lumineux; l'autre cône est déterminé par les tangentes intérieures VQF et OPG. Il est facile de voir que l'espace PQKJ circonscrit par le cône des tangentes extérieures est complètement privé de lumière, et que l'intervalle compris entre les deux surfaces coniques reçoit de la lumière, mais en proportion d'autant moindre qu'on se rapproche davantage de la surface du cône GPEQF formé par les tangentes intérieures. Si done «ni place un écran ST derrière le corps opaque, la portion fKgJ de cet écran que limite la surface du cône entièrement privé de lumière srera plongée dans l'ohscurité la plus complète. Autour de cette surface , constituant l'ombre centrale ou ombre proprement dite, on aperçoit un espace annulaire Y.eGd répondant à l'intervalle qui sépare les deux surfaces coniques, et d'autant plus éclairé qu'on s'éloigne d'avantage del'onibre; cet espace s'appelle la pénombre.

Gomme la plupart des sources lumineuses sont des corps d'une certaine étendue, et non pas de simples points, il en résulte qu'en général les ombres portées par les objets opaques placés sur le trajet des rayons lumineux sont entourées d'une pénombre, qui augmente en largeur à mesure qu'on s'éloigne du corps non transparent.

125". Formation des images à travers les petites ouvertures. Chambre noire. —

Quand on dispose une source lumineuse en face d'un écran percé d'une petite ouverture, les rayons Oui traversent l'ouverture vont dessiner sur un deuxième écran placé derrière le premier une image réelle et renversée du corps lumineux. Imaginons, par exemple, qu'on dispose une flamme de bougie devant l'ouverture 0 (Fig. 112)1 d'une chambre noire. Dans ces conditions , une image dé la flamme va se peindre sur la paroi opposée à l'ouverturé. il est facile de voir, d'après la marche des

F4g, 112. — Image réelle et renversée «tes objets extérieurs, produite dans la chambre noire par les rayons lumineux qui ont traverse! une petite ouverture.