De la Lumière décomposée^ ou des Couleurs

loài. Les rayons que les corps lumineux envolent iimnédiatement vers nos yeux, nous apportent les images de ces corps accompagnés de cette vive clarté que nous désignons souvent par l'expression même de lumière* Ceux de ces rayons qui soi^t réfléchis par les corps susceptibles de les repousser, viennent de même nous avertir dé la présence de ces derniers corps, en nous offrant leurs images, mais sous une lapparence particulière que nous exprimons pa^r le mot de couleur. Les physiciens en ont concla que la réflexion ne se bornait pas à renvoyer vers nous les rayons dans le même état où ils sont reçus par la surface réfléchissante , «t qu'il faut que cette surface ait une certaine disposition propre h. modifier l'action des rayons , et en vertu de laquelle ils nous font apercevoir les images des corps comme parées et hafeiUées de leurs couleurs. Mais en quoi consiste cette espèce de modification, soit qu'on la <;onsidère -dans les rayons. eux-mêmes, ou dans les objets qui la déterminent? De quelle nature est cette puis5a:*je, dont l'inépuisable fécondité donne naissance à ces teintes si diversifiées qui distinguent les suriiaices des dififérens corps , et qui admettent entre elles des gradations de nuances si délicates,

(1) Annales de Chimie et de Physique, t. I , p. 17.

DE PHYSIQUE. JCfJ

souyent réunies et comme fondues ensemble dans la coToratîo:» d'un même corps? Telles sont les questions Importantes dont nous deTpns la solution aux décourertes de Newton.

Des Couleurs considérées dans la Lumière.

Tant que l'on a regardé la lumière comme homogène, et se»rayons comme îndifférens par eux-mêmes par rapport à telle ou. telle couleur , on a attribué la diyersité des couleurs à celle des^ mouyemens que les molécules des corps imprimaient aux rayons réAéchis sur leur surface , ou réfractés dans leur intérieur. Quelques physiciens, assimilant les couleurs aux sons, les faisaient consister dans la fréquence plus ou moins grande des vibrations de la matière subtile qui leur servait comme de véhicule.

1082. Cependant Grimaldi avait remarqué qu'un rayôn'solaire se dilatait en passant à travers le prisme; mais il regardait cette dilatation comme l'effet d'une cause accidentelle, qui agissait de la même manière sur tous les rayons : ainsi , après avoir fait une observation importante, il passa à côté dn but , et céda le prisme à Nevi^ton.

Cet instrument, manié par une main si habile, et suivi dan<& tous ses résultats par Pœil du génie, a servi à dévoiler enfin la vraie théorie des couleurs. Nevrton a développé lui-même cettethéorie dans son Traité (t Optique j où le physicien parait avec tant de dignité à cô é du géomètre, déjà immortel par la théorie de l'attraction , et oh. Ton admire partout ce choix heureux d'expérîeitces décisives, cet art de tes placer dans, l'ordre où elle» s'éclairent mutuellement, et cette justesse de raisonnement qui ne présente, dans les conséquences, que la traduction fidèle du langage des faits..

ig8 TRAITÉ ELÉMENTAIRfi

Notions sur le Prisme qui sert à décomposer la

Lumière.

108 3. Avant d'exposer les résultats des expériences dont îl s'agît, il ne sera pas inutile de donneF quelques notions générales çur la forme et sur les effets du* prisme qu'on emploie pour les faire. Ce prisme est droit et triangulaire; on le fait ordinairement de Terre blanc , que Ton choisit le plus exempt qu'il est possiUe de bulles, de reines, et autres défauts semblables -y ses faces latérales doivent être exactement planes et d'un beau poli; l'angle formé par les deux faces, dont l'une reçoit le rayon de lumière qui se réfracte dans le prisme, et l'autre lui offre une issue à son retour dans l'air , se nomme l'angle réfringent du prisme.

io84. Nous avons vu (1027) qu'un rayon de lumière qui pénètre un milieu terminé par deux faces parallèles, prend, en re* passant dans l'air, une direction qui est elle-même, parallèle à celle qu'il avait avant d'entrer dans le milieu. Il n'en est plus de même lorsque le milieu est un prisme dont les faces sont inclinées entre elles. Le rayon énwgeut fait nécessairement un angle avec le rayon incident 11 faut en excepter le cas où le rayon incident et la perpendiculaire au point d'incidence sont dans un plan 4ont la section, avec la face sur laquelle tombe le rayon, est parallèle à l'arête qui passe par le sommet de l'angle réfringent Car, si l'on prolonge ce plan jusqu'à la rencontre de la face par laquelle sort le rayon , sa section avec cette fape sera parallèle à la première section j et comme le rayon reste sur ce plan , il s'en fuit qu'il est ici dans le même cas que si les deux faces dont^ il s'agit étaient parallèles entre elles, et ainsi il sortira du prbme parallèlement à sa première direction.

io85. Supposons maintenant que abc (Jig. 55 ) représente une trancbe infmiment mince du prisme, située dans un planperpendiculaire à l'axe; que^ soit le point qui appartient à l'angle réfringent , et hg le rayon incident. Si l'on fait tourner le prisme autour de son axe, tandis que le rayon hg reste fixe, et si tel est le mouvemeat de ce prisme, qu'il détermine le rayon émergent nm

DE PHYSIQUE. igg

k s'abaisser de plus en plus au-dessous de sa première posltiou on arrirera à un terme ^ passé lequel Pextrémité m, qui jusqu'alors était descendue, commencera au contraire à monter. Ce terme aura lieu lorsque le rajjon émergent nm fera , arec la perpendiculaire or, un angle mnr égal à l'angle Iigs, formé par le rayon incident hg avec la perpendiculaire ps ; d'où il «uit que les angles anm, cgh, que feront les deux rayons avec les faces oorrespondantes du prisme, seront pareillement égaux. Si le point b était tourné rers le haut, les mouvemens du rayon nm se feraient en sens contraire de ceux dont nous avons parlé (i).

La position qui donne l'égalité entre les angles anin , cgh , doit être regardée comme la limite de toutes les autras ])osrtions. Or, on sait que quand ime quantité varie en allant vers sa limite , ses variations diminuent de plus en plus, à mesure qu'elle-même

(i) U parait singulier que , pendant nn même mouvement da piisme, rimage fasse deux mouvemens successifs en sens conlrairc. Pour édaîcir celte espèce de paradoxe, supposons que ach(Jîg. 50) rcprcscnle un prisme tellement situe, que jrr étant le rayon incident, ic rayon rcfnxte st fasse des angles inégaux avec les calés bcy ba. Dans le cas que nous prenons ici pour exemple , bsr est le plus petit de ces deux angles , et le rayon rs , après ton émergence , se relvTe suivant une direction st , qui fait avec ab un angle plus aiga que Tangle^re.

Ayant mené' bg perpendiculaire sur la base ac du triançlc isocèle abc » ' concevons que le rayon re'fracté rs tourne peu à peu autour de son point d^ntersection o aveci^, de manière que son extrémité r s\lèvc, tandis que •on extr^mitd s s'abaissera , et qu'en même temps le rayon incident jrr et ]e rayon émergent st varient.dansjenrs positions , par des degrés analogues Ik la réfraction du prisme. Pendant ce mouvement il y aura un terme où le rayon rs parviendra h une position /s' également in<Tinée de part et d'ai:« ire eut be et ba. Or 4I est évident qu'à ce lehne, le rayon incident y^r' et le rayon émergent si^tf feront aussi des- angles égaux avec les mêmes côtés be et ba. Concevons enfin que le rayon r'^ continue son mouvement , toujours dan^ le même sens. Il arrivera h un nouveau terme où il prendra la même position rV en sens contraire, que quand il était dirigé suivant rs , d'oîi il snit que l'on aura bs"r"^=^brs , et b/'s"=ibsr. Alors l'angle que forment entre eux le rayon incident/V^'et le rayon émergent eV% prolongés jusqu'à. ee qu'ils se rencontrent , est égal è Paùgle qu'ils formaint , lorsqu'ils avaient les directions j^r et ts.

Cet angle , en allant d'an terme vers l'autre , varie continoeHcmem $ à^

200 TRAITE ELBIVIEK'Î'AIRE

s'approche' de la limite^, de manière qu'il y a un petit espace en deçà et au-delà ou elle peut être regardée conune sensiblement constante. Il en est de ces sortes de quantités à peu près comme de la longueur du jour , qui augmente par des degrés presque insensibles^ lorsque le soleil n'est plus qu'à une distance des Tropiques , qui'sont les limites de son mouvement dans l'Ëcliptique. Il résulte de là que, dans les positions du prisme qui ayoisinent celle où les réfractions des rayons mn^gh sont égales de part et d'autre, le rayon mn reste presque parallèle à lui-même, de manière que son extrémité m est à peu près stationnaire pendant «n instant. Ce$ différentes notions nous seront utiles pour la suite.

Expériences sur la Lumière réfléchie par les Corps

opaques.

1086. Newton, ayant de présenter le prisme à l'actioii de la lumière qui vient immédiatement du soleil , pour analyser pbj-

manière que d'abord il angmeme , jusqu'à ce que le rayon réfracta ail pris la position- r^/, qui re'pond au maximum du même angle, après quoi il diminue par des degrtîs iiiTerses de ceux qui ont déterminé son accroissement. Imaginons maintenant que le rayon incidentj^r restant fixe , ce soit le prisme qui tourne autour du point o, en s'^abaissant par son extrémité c, de manièreà prendre la position aVy (^i^. 57), et successivement toutes les autres qui réioltent de, ce même mouvement. Cette rotation du prisme produira la répétition des mêmes angles entre bc et yr, que ceux qui ont lieu dans lliypoûiise précédente , eu venu du déplacement du rayon réfracté rs. Donc Tangle formé par yr et st ira de même d'abord en augmcnunt , jusqu'à la limite dont nous avons parlé ,ict commencera ensuite à décrottfe , pour retourner vers sa valeur primitive ; i-t ainsi cet angle subira tour à tour des variatioos en sens contraire , pendant que le cAté bc du prisme continuera de s'incliner de plos en plus dans le même sens. Donc si l'on considère le point I comme le lieu de l'imago , on conclura de ce qui vient d^être dit , que cette image a dû commencer par descendre , tandis que Tangle formé par le rayon mobile ts avec le nyon fixe^r augmentait , et qu'ensuite elle a dû remonter pendant la cftminution du même angle, f^oyez pour la démonstration AnmaximuWy JW^vCoRt> Opusc , t. II, p. i57 , propos. a5{ et le Traité d'Opdqve de I«acaille , nouv. édit. , Paris i8oa , augmentée |>ar plusieurs Élève s de l'£cole Bulylcckoique , p. 46 et saiv.

DE physique; aoi

siquement àe fluide > commença par tâter en quelque sorte son sujet , en faisant des expériences préliminaires sur les rayons que réfléchissent les corps opaques colorés. Dans cette yue, il prit un papier épais, taillé en forme de rectangle, et d'un noir foncé. Ayaiit divisé le rectangle en deux moitiés, par une ligne parallèle à ses petits côtés, il teignit une moitié en rouge et l'autre en bleu j ces deux couleurs étaient elles-mêmes très chargées et avaient une forte intensité. Le papier était plaoé devant une fenêtre (i), <le manière que les deux grands côtés du rectangle fussent parai-lèles à l'horizon , et que la ligne qui le divisait fôt perpendiculaire au plan de la fenêtre : de plus, l'angle formé par la lumière, qui allait de la fenêtre au plan de papier , était égal à celui que faisait le même plan avec les rayons réfléchis vers l'œil. Les choses étant ainsi disposées. Newton regarda le papier à travers un prisme dont l'axe était aussi parallèle à l'horizon-, et voici ce qu'il observa. Lorsque l'angle réfringent du prisme était tourné en haut, auquel cas la réfraction relevait l'image du papier au-dessus de sa première position , la moitié teinte en bleu paraissait ellemême plus élevée que celle qui était colorée en rouge : c'est- .le contraire lorsque l'angle réfringent regardait la terre*, la position du bleu, dans ce cas , était plus^sse que celle du rouge. NewtoiL fCondlut^ de cette première expérience, que les rayons qui venaient de la' moitié teinte en bleu étaient plus réfrangiljles que ceux qui .partaient de la moitié teinte en rouge j car il était bien évident que les grands côtés du papier étant parallèles aux arêtes du prisme, less rayons des deux couleurs qui provenaient des sousdivisions de ces mêmes côtés et de celles de toutes les lignes intermédiaires, se trouvaient précisément dans les mêmes circonstances à l'égard du prisme; en sorte que s'ils eussent subi des réfractions

('i)Poarque cette expérience re'asîisse , il faut que le papier soit à une médiocre distance de la fenêtre, comme de 35 centimètres , et qu^il se trouve vis-à-vi84e mur d'appui qui est en dessous de lu fenêtre , pour tempe'rer Teffet de la lumière , qui ferait paraître sur le papier toutes les différentes espèces de couleurs dont nous pailerons bientôt , ce qui offusqueraitjcs couleurs donc ce papier est peint. -V