CHAPITRE XIX

208. latoreet cause de la diinractioii. — L'interférence des ondes joue ui rôle important dans la diffraction de la lumière. On désigne sous ce nom la propriété que possèdent les rayons lumineux d'être déviés de leur direction, quand ils viennent à raser le bord d'un corps opaque.

Soit 0(fig. 300) un centre d'ébranlement rayonnant de la lumière (lao* toutes les directions ; interceptons une portion des rayons à l'aide d'w corps opaque AK. Les rayons OA, OC, 01^ etc., passeront sans obstack ei continueront à se propager en ligne droite ; mais le rayon OAA' qui rase le bord de l'écran, ne forme pas la limite de séparation de l'ombre et de II lumière ; on constate que du point A du bord de l'écran partent d'antiw rayons AE, AF, etc., qui cheminent dans une région de l'espace où il d^ vrait y avoir obscurité complète, si la propagation de la lumière itià toujours rigoureusement rectiligiie. Ces rayons latéraux qui semUeot aiasi

Fia. 300. — Théorie de U difTraciion de la lumière.

nnaner du bord de l'écran sont ce qu'on appelle des rayons diffraciès. On aperçoit, en outre, du côté opposé à Torabre, une série de bandes très brillantes parallèles au bord le récran et séparées les unes les autres par des bandes de noindre éclat.]

Ces résultats paraissent en désaccord tvec ce qu*on observe habituellement, il cependant ils sont la conséquence brcée de la théorie des ondulations.

I est facile de les expliquer à Taido ht principe d'Huyghens, et si, dans m circonstances ordinaires ces phénonèoes passent inaperçus, cela tient à m qu'en général la source lumineuse ( me trop grande étendue, et qu'alors i présence de la pénombre masque les flèts de la diflraction.

Dans un milieu constitué de manière

tnnsmettre le mouvement vibratoire Êum toutes les directions, chaque point • la surface d'une onde devient Toriiiied*une nouvelle onde qui s:o pi'Opage

ift tout sens; car, en vertu des lois générales qui régissent la propagation du mouvc> feeot vibratoire, toute rupture d'équilibre qui se produit eu un point quelconque, Hermine la formation d'une onde. Si, par exemple, nous considérons Tonde parûe du point unineux 0 (fig. 300) au moment où elle est arrivée en A B, chaque point do la surface de ïtteonde, tel que C, devient à son tour Torigine d'une nouvelle onde, puisque les vibrations s la molét'ule C se communiquent aux molécules environnantes de la même manière que E^branleraent de la molécule 0 s'est transmis de proche en proche jusqu'eu C. En un mot, i surface d'ufie onde quelconque peut être regardée comme le lieu géométrique d'uni hrie de centres fondes secondaires.

n semblerait résulter de là qu'un point tel que C, situé sur l'éci^an TT'. devrait recevoir ï la lumière de tous les points de la surface de l'onde AB. Comment se fait-il dès lors qu'il arrive au point C que de la lumière venant du point de la surface de l'onde qui se trouve sur I dniitc menée du centre lumineux primitif 0 au point éclairé C; qu'en d'autres termes, la Unière se propage eu 'igné droite de 0 en C' ?

On lève la difficulté à l'aide du principe d* Huyghens en supposant la surface de l'onde B divisée de part et d'autie du point C, qui se nomme lapùledw point éclairé C, en une

"Tie d'arcs élémentaires dont les distances respectives au point C différent de -^ d'un arc

i Miivant. On voit alors que les rayons qui partent de ces différents points pour aboutir en \ te neutralisent très sensiblement deux à deux, à l'exception du premier arc voisin du ï^ qui, en raison de son étendue plus considéi*able, n'a pas toute sa lumière détiniite par interférence des rayons émanés des arcs adjacents. Donc, en définitive, le point C ne dçoit de la lumière que dans la direction de son i)ôle C.

U en est autrement quand une portion de l'onde est arrêtée dans sa marche par un corps paque, tel que AK. [Dans ce cas, tout point, tel que C, de la partie de l'écran située dans t lumière, recevra une quantité maxima ou minima de rayons lumineux, selon que le corps paque laissera à découvert, à partir du pôle C, un nombre impair ou pair d'arcs élémenliret. De là l'apparition sur l'écran à partir de .\', en allant vers B', d'une série de franges rillântes séparées par des intervalles de moindre éclat.] D'autre part, de l'autre c6té de % dans l'espace que devrait occui>er l'ombre géométrique, la suriace de l'écran est illuônée avec une intensité qui va en s'affaiblissant graduellement à partir de A' jusqu'à une ôUe distance où toute lumière cesse d'éti*e visible. Cette lueur est produite par la partie de laissée à découvert. Quant au point A', il possède un oclairement moindre que celui

qu'il aurait si le corps opaque ne lui masquait pas en partie le premier arc élémentaire^ lui correspond sur Tonde A6.

209. Interférence des ondes diffractées. Spectre de diftraction. — Plaçons maiiH tenant un second corps opaque BH en regard et très près du premier AK (flg. 300) : le bord de chacun de ces corps diffractera la lumière qui traverse l'ouverture AB, et, si celle-ci est très étroite, les rayons diffractés pourrool interférer.

Considérons les deux rayons diffractés AE et BE (âg. 300) qui aboutissent au point E : ces rayons ont une différence de marche puisque la distâDOe du point Eaux points AetB, n'est pas la même; ils interférenml donc de manière à se détruire si leur différence de marche est égale à un nombre

impair de -n-. Quant aux rayons compris dans l'intervalle des deux premiers, nous pouvons, en menant le rayon médian CE, les diviser eudea pinceaux. Or, deux rayons symétriquement placés par rapport à CE aupool entre eux une différence de marche d'autant plus grande qu'ils seront ptai éloignés du rayon médian, et inversement ; dune, en somme, le faisan entier AEB donnera moins de lumière que chacun des pinceaux partidi AEC ou BEC considérés isolément.

Si, au contraire, les ravons extrêmes AF et BF ont une différence de

marche égale à un nombre pair de -77-, ils interféreront de manière à «

renforcer mutuellement et il en sera de même des deux pinceaux partiels qui composent le faisceau AFB. Il en résultera que le point F sera vivement éclairé, tandis que le point E paraîtra sombre ; au delà de F, 01 trouverait un second point sombre, puis un nouveau point de maximal d'éclat, et ainsi de suite. On observera donc sur l'écran TT, de part H d'autre de la partie centrale éclairée, une série de bandes ou fraug* alternativement brillantes et sombres, le passage de l'une à l'autre b'op^ rant par degrés insensibles.

Avec de la lumière simple, les franges sont brillantes ou sombres, vùXA ne présentent qu'une seule couleur, et elles sont d'autant plus étroites q* le degré de réfrangibilité de la lumière employée est plus élevé. On a dow, dans ce phénomène de diffraction, un nouveau moyen de mesurer la k»* gueur d'onde des différentes couleurs.

En opérant sur de la lumière blanche, on obtient, au lieu de \asM alternativement brillantes et sombivs, une série de franges irïsées doutltf couleurs se succèdent exactement dans le même ordre que celles des tineaux colorés de Newton. Chacune de ces franges représente un spedit dit i\e diffraction.

[Nous venons de voir l'origine des franges extérieures ; mais il tvsk une autre série de franges qui prennent naissance dans la partie A'B * l'écran directement éclairée par la source lumineuse ; ce sont les frtflp* intérieures. Leur mode de proiluction est sembbible à celui des ÉPaûJ** extérieures.]

810. PkèiiomèBes de diffraction produits ptr des oi? ertires mtlIplM. ^Ou^i^*^" lieu délaisser passer la lumière par une ouverture unique, on prend plusieurs ouvertures, chacune d'elles donne son système de firanges. Mai* «

DIFFRACTION DE LA LUMIKRB 605

SB ouvertures sont très rapprochées les unes des autres, les franges des ifférents systèmes se superposent partiellement et le phénomène se cornlique davantage. Deux ouvertures, par exemple, donnent une nouvelle me de franges que Fraunhofer nomme spectres de deuxième classe^ oar les distinguer des spectres de première classe qu'on obtient avec ine seule ouverture. Avec trois ouvertures, on voit apparaître d'autres pectres, dit de troisième classe et qui se placent entre les précédents. Si n augmente encore le nombre des ouvertures, il ne se forme plus de noudles classes de spectres, mais ceux qui existent déjà se modifient ; les pectres de deuxième classe ne changent pas, tandis que ceux de troisième e resserrent de plus en plus jusqu'à devenir presque invisibles.

Spectres produits par les réseaux. — On obtient de magnifiques effets 6 diffraction avec les résaux. Le terme de réseau désigne en optique une Bfie de raies alternativement opaques et transparentes, très rapprochées M unes des autres et équidistantes ; les traits gravés au diamant sur une laque de verre pour construire un micromètre constituent un réseau jpaûllèle dans lequel les intervalles qui existent entre deux traits consécub représentent des ouvertures. Si on regarde àtravers un tel système d'ouertures une fente lumineuse dont la direction soit parallèle à celles des tries du réseau, on aperçoit cette fente comme on la verrait à l'œil nu; lais, en outre, de part et d'autre de ce trait central, on observe un espace oir assez large, suivi d'un spectre dont le violet est en dedans ; viennent asuite un second espace obscur moins large que le premier, puis une série csiMH^tres de plus en plus étalés et empiétant de plus en plus les uns sur » autres. Les couleurs du premier spectre sont si pures qu'on y peut faciment distinguer les principales raies de Fraunhofer; de là, un moyen, j plus précis de tous, de mesurer la longueur d'onde de chaque couleur. Le spectre de diffraction est appelé spectre normal, parce que les différentes ouleurs y occupent des positions dont les distances respectives sont proortionnelles aux longueurs d'onde correspondantes, tandis que dans le pectre de réfraction elles s'étalent à des distances qui varient avec la abstancedu prisme.]

|I^H barbes d'une plume d'oiseau représentent un réseau naturel qui onne aussi des spectres de diffraction. On peut également observer des Bets de ce genre, en regardant la flamme d'une bougie, les paupières resque closes ; les cils, par leur juxtaposition, forment un réseau plus a moins régulier. | |Les stries de la fibre musculaire donnent aussi dans î$ mêmes conditions un spectre qui a été observé pour la première fois ar M. Ranvier. j]

|La réflexion de la lumière sur des corps dont la surface présente des tries alternativement polies et ternes produit les mêmes effets que les êseaux ; telle est Torigine des reflets irisés de la nacre de perle.

Emploi des réseaux pour le diagnostic de l'achromatopsie. — Les p**clres d'iiit«rférence des réseaux ont reçu une application médicale. >I. Edmond Rose s'en est servi pour le diagnostic de l'achromatopsie. On lôsi^ne sous les noms d'^c*Aroma<<}/}5îV, de dyschromatopsie, de dalto- ^ne ou de cécité des couleurs^ une affection particulière du sens de la 'Q^ par suite de laquelle on ne voit pas certaines couleurs, ou bien on les

confond avec d'autres. Il existe deux classes de daltonistes ; la première, de beaucoup la plus nombreuse, comprend les individus qui ne perçoivent pas la couleur rouge^ et qui, par conséquent, confondent toutes les couleurs où il entre durowgre, avec d'autres qui n'en renferment point, et qui, en raison de ce fait, offrent la teinte complémentaire, le verl. Or, nous avoni vu qu'en regardant à travers un réseau à lignes parallèles (microraètre de microscope) un trait luminefux ou simplement la flamme d'une bougie, on aperçoit de part et d'autre de la source lumineuse une série de spectrw dont le premier seul est complètement isolé; le rouge du deuxième enipiêit déjà sur le violet du troisième ; mais si Tobsenateur n'a pas la sensation da rouge, il verra un espace obscur entre le deuxième et le troisième spectre.|

Couronnes irisées produites par des gorpusgui.es. Anneaux ooLOià DANS LE GLAUCOME. — Il Convient de rattacher aux phénomènes des wseaux les cercles colorés qu'on aperçoit autour d'une source lumioeu^ (soleil, lune, flamme de bougie, etc.), lorsqu'entre le foyer de lumière rt l'œil de l'observateur se trouvent interposés un grand nombre de corpoicules opaques, laissant entre eux de petits intervalles pour le passage ds rayons lumineux. C'est ainsi qu'en répandant sur une lame de verre légère couche de poudre de lycopode ou des globules sanguins, ou généralement des corpuscules dont le plus grand nombre soient égaux, observe, quand on regarde la flamme d'une bougie à travers cette laiM^, trois ou quatre anneaux irisés ayant le violet en dedans ; la source lumioeoft occupe le centre de ces anneaux, et le diamètre d'un même anneau esta raison inverse de la grosseur des corpuscules.

La théorie de ces phénomènes a été donnée par Babinet et par Verdct; ce dernier physicien a montré que la surface d'onde qui coïncide aveck plan des corpuscules, peut être remplacée par une surface opaque manii d'ouvertures ayant les mêmes dimensions et la même position que ces o(X*puscules.

On observe dans le glaucome un symptôme curieux, qui trouve son explication dans les effets de difi'raction dont il vient d'être question. I^e glawsM est une affection de Tœil caractérisée par une augmentation de la pressioi intra-oculaire, et qui s'accompagne fréquemment de poussées inflammatoire^ pendant lesquelles une fine poussière organique se répand dans la cha antérieure et y occasionne le trouble de l'humeur aqueuse. C'est à ce moi que les malades voient autour de la flamme d'une bougie des anneaux \x\ski\