COMPARAISON DE LA CHALEUR ET DE LA LUMIÈRE

influence sur la déviation stable observée; mais si la laine est dépolie, cette déviation, qui est moindre que lorsqu'elle est polie, augmente quand la lame se rapproche de la pile, parce que les rayons, qui sortent dans toutes les directions par chaque point, forment un cône passant par Touverture de l'écran et rencontrant la base de la pile sur une plus grande étendue. L'effet produit ne peut pas être attribué au rayonnement de la plaque dépolie ; car, si on la place contre l'écran percé, d'un côté ou de l'autre, la déviation reste la môme. On peut encore mettre une lame de verre devant la pile; l'effet n'est que peu diminué, tandis que cette lame intercepterait totalement la chaleur rayonnante de la plaque dépolie, dont la température est très faible. Cette dernière expérience montre aussi que les rayons diffus par réfraction s'épurent à travers le verre dépoli, comme à travers le verre poli. — La chaleur n'éprouve pas la diffusion en traversant une couche de noir de fumée déposée sur une plaque de sel gemme. Il y a encore là analogie avec ce qui se passe dans la lumière ; car, en regardant à travers une lame de verre recouverte de noir de fumée, on distingue la forme des objets très éclatants, du soleil par exemple, tandis qu'on ne distingue qu'une lueur diffuse quand on regarde à travers une lame de verre dépoli.

m. Identité d'origine de la ohalenr rayonnante et de la Inmiere.

74S. La ehaleoF est doe à la même eanse qoe la lomlère. — Nous venons de voir comment la similitude entre les propriétés des rayons de chaleur et des rayons de lumière se soutient dans tous les détails des expériences. L'analogie se retrouve encore dans d'autres phénomènes que nous étudierons dans l'optique : nous verrons que les rayons de chaleur éprouvent, comme les rayons lumineux, la double ré fraction y c'est-à-dire qu'ils se bifurquent en pénétrant dans certains cristaux. Nous montrerons encore qu'ils sont polarisés dans les mêmes circonstances et en suivant les mêmes lois que la lumière, c'est-à-dire qu'ils peuvent être modifiés de manière à présenter des propriétés différentes sur leurs différents côtés; si, par exemple, nous supposons un rayon dirigé verticalement, ces propriétés ne seront pas les mômes du côté qui regarde le nord, et du côté qui regarde l'est ou l'ouest.

Nous avons expliqué comment un ébranlement produit dans un milieu élastique, comme l'air ou l'éther, donne naissance à deux espèces de vibrations, les unes /rafiwcr«fl/es à la direction de la propagation, les autres longitudinales (I, 662). Ce sont ces dernières qui produisent le son; les vibrations transversales ne jouant aucun rôle dans ce phénomène. Or, il résulte des lois de \si polarisation que, dans le système des ondulations, les mouvements vibratoires de l'éther qui produisent la lumière, s'accomplissent perpendiculairement à la direction des rayons ; ce sont donc, ici, les vibrations transversales qui sont efficaces. Quant aux vibrations longitudinales, Cauchy, dans une lettre adressée

7"J CHALKUll RAYONNANTE.

à Ampère, penchait à. leur attribuer les effets de la chaleur. Cette idée, d*abord accueillie avec faveur, ne peut plus être soutenue, maintenant qu'il est bien prouvé que les rayons de chaleur se polarisent, ce qui exige que les vibrations qui leur donnent naissance soient transversales. Nous allons voir en outre, que les effets calorifiques, produits aux mêmes points du spectre, doivent être attribués aux mêmes rayons, c'est-à-dire aux mêmes mouvements vibratoires, qui produisent ainsi les deux effets en même temps. Melloni avait d'abord repoussé cette opinion, qu'il a fini plus tard par adopter.

Pour rendre cette identité des rayons lumineux et calorifiques évidente, on a prouvé que la lumière et la chaleur sont absorbées par des lames de différentes substances, dans les mêmes points du spectre et en mêmes proportions. Ce résultat a été établi de la manière suivante par MM. Masson etJamin^ Ayant isolé un pinceau de rayons simples, successivement dans toutes les parties d'un spectre lumineux bien pur, ils ont reconnu que des lames incolores de sel gemme, cristal de roche, alun, verre et eau, qui n'affaiblissent pas sensiblement la lumière, laissent passer également et totalement tous les rayons calorifiques. L'épaisseur du cristal de roche a varié de i millimètre à 150 millimètres. Avec une couche d'eau de 80 centimètres, il n'y avait plus que 75 pour cent de chaleur transmise; mais la lumière était aussi sensiblement affaiblie. Les verres colorés qui arrêtent certains rayons lumineux arrêtent aussi les rayons calorifiques de même réfrangibilité ; par exemple, la chaleur manque totalement dans les bandes obscures que produit dans le spectre lumineux, Tinterposition du verre bleu de cobalt. Des expériences faites en comparant les intensités des rayons directs de chaleur et de lumière aux intensités des rayons qui avaient traversé une lame colorée, ont montré que les perles de chaleur et de lumière se font toujours dans les mêmes proportions. La chaleur se mesurait au moyen du thermo-nïultiplicateur, et la lumière, au moyen d'un appareil photomélrique. Ou voit donc que, partout où les rayons produisent à la fois des effets lumineux et calorifiques, ces deux effets sont atténués de la même manière par les milieux interposés, et sont conservés dans les mêmes proportions.

Nous expliquerons en optique, con)ment on peut mesurer les longueun d'ondulation de la lumière, correspondantes aux différentes couleurs, et nous verrons cjue les |)lus courtes correspondent aux rayons les plus réfrangibles. MM. Masson et Jamin ont trouvé les mêmes longueurs d'ondulation pour les rayons lumineux et calorifiques de même réfrangibilité. Il résulte enfin de leurs expériences que toutes les modifications que l'on peut apporter aux vibrations lumineuses, quand on fait |)asser les rayons à travers certaines substances, se retrouvent pour les rayons de chaleur pris dans les mêmes points du spectre, avec les mêmes intensités et les mêmes valeurs numériques.

On peut conclure de là (}ue la chaleur et la lumière existant simultanément en un même point d'un spectre pur, sont dues aux mêmes rayons, qui ont la

• (vmjHen-remluK tie t'Àradémie dex acienres de Paris, t. XXXI. p. 4 4.

C0BIPAR.\1S0N DE L.\ CHALKL'R KT IlE LA Ll'MlÈHE. 73

propriété de produire les deux sortes d'effets, ou, dans le système des ondulations, aux méraes mouvements vibratoires de l'éther.

Ces mêmes rayons peuvent aussi produire deux autres genres d'effets ; des effets chimiques, par exemple les décompositions qui ont lieu sur les substances dites impressionnables employées dans la photographie; et des effets phosphoro- ^éniques, qui consistent dans la propriété* de répandre de la lumière pendant un certain temps, communiquée à certaines substances par la rencontre des rayons de lumière ou de chaleur obscure. Nous verrons, dans l'optique, que ce sont encore les mêmes rayons qui produisent ces deux nouveaux genres d'effets aux méraes points du spectre. Nous ajouterons que, de même qu'il y a des rayons de chaleur obscure au-delà du rouge du spectre, de même il y a des rayons invisibles, produisant des effets chimiques et phosphorogèniques, à l'extrémité opposée du spectre au-delà du violet. Il y a donc des rayons q»i ne sont susceptibles de produire que certains des quatre effets; et l'on voii pourquoi, quand on veut comparer les absorptions exercées sur la lumière et sur la chaleur, il est essentiel d'opérer sur les rayons isolés dans le spectre ; un faisceau qui vient directement de la source, contenant un mélange de chaleur lumineuse et de chaleur obscure, dont la seconde peut être absorbée, sans diminution correspondante dans l'intensité lumineuse du faisceau.

H nous reste à rendre compte, dans la théorie des ondulations, des différences d'impression que produit la chaleur et la lumière, la première agissant sur toatala surface du corps, tandis que l'autre n'affecte que l'organe de la vue.

94t. De« imprefisioiis de ehalear et de lumière '. — Il est naturel dadraettre que les vibrations les plus rapides de l'éther sont aussi celles dont lamplitude est généralement la plus petite. (Test, en effet, ce qui résulte de inspection du spectre, qui présente l'éclat le plus faible dans le bleu et le violet, qui correspondent aux vibrations les plus rapides. Il en est de même pour les sons ; on remarque que les plus aigus sont généralement les moins intenses; aussi, n'entcnd-on bien que les basses d'un orchestre dont on est éloigné. Cependant, les sons très graves ont peu d'intensité, quoique l'amplitode puisse être grande; et il en est de même des vibrations de l'éther; car on remarque que l'extrémité du rouge du spectre est très peu brillante.

Les vibrations imprimées à l'air par les corps sonores peuvent produire sur nous deux sortes d'actions : les unes se font sentir sur un organe spécial, 'organe de l'ouïe, quand les vibrations possèdent une rapidité suffisante; les autres affectent toute la surface du corps, en produisant cette sorte de frémissement général qui résulte de vibrations énergiques, qu'elles soient accompagnées ou non d'un son perceptible. Il n'y a que les sons graves qui correspondent à des vibrations d'amplitude assez grande pour produire cet effet général ; les sons aigus ne peuvent agir que sur l'oreille, à moins qu'ils ne soient extrêmement intenses.

« Mémoires de l'Académie des sciences de Toulouse {^ S HO), t. III, p 493; et t. IV, p. 24 3.

Nous pouvons considérer, de même, les vibrations communiquées à l'éther par les corps lumineux, comme donnant naissance à deux sortes d'impressions; les unes particulières à Forgane de la vue, les autres affectant toute la surface du corps : les premières constituent Fimpression de lumière; les autres, celle de chaleur, quand Famplitude est suffisamment grande. Or, les rayons colorés qui appartiennent à Fextrémité violette du spectre sont engendrés par des vibrations rapides et, par conséquent, d*amplitude très petite ; ces vibrations ne peuvent donc produire Teflet général, l'effet calorifique; à moins qoe Ténergie vibratoire ne soit extrême, comme cela a lieu pour la lumière éleetrique, dont le spectre a donné a MM. de la Provostaye et Desains des signes de chaleur dans la partie violette. L'effet calorifique sera facilement produit par les vibrations plus lentes, qui correspondent aux rayons jaunes, orangés et rouges, et aussi par les vibrations plus lentes encore, trop peu rapprochées pour engendrer l'impression de lumière. Les vibrations de Tair nous offrent des résultats analogues; quand il y en a moins de 32 par seconde, elles peuvent bien agir sur toute la surface du corps, mais elles sont sans action sur la membrane du tympan.

Ampère trouNMit à l'absence d'effet lumineux dans les rayons les moins réfrangibles, une tout autre cause. Comme ces rayons sont le plus facilement absorbés par les milieux diathermanes, il attribuait à leur absorption dans les humeurs de l'œil l'absence d'eftet de ces rayons sur l'organe de la vue. Cette absorption i certiiinement une influence sur la limite du spectre lumineux, en cùié des rayons les moins réfrangibles ; mais la rapidité des vibrations doit, à elle seule, déte^ rainer une limite, car du côté des rayons les plus réfrangibles, où la chaleur est à peine absorbée (7iO), les effets lumineux finissent par disparaître après s'être affaiblis graduellement, et cependant, il existe encore des rayons invisibles au-delà du violet, comme l'attestent les actions chimiques et phosphorogéniques (745). Nous avons vu que les vibrations trop rapides de l'air sont, de même, impuissantes à produire le son (I, 539).

On voit, par ce qui précède, comment on peut rattacher les impressions de chaleur et de lumière à une seule et même cause. Tantôt les ondulations de l'éther produisent les doux effets en même temps, quand l'amplitude et la rapidité des vibrations sont comprises entre certaines limites ; tantôt l'undeces effets seulement, quand les vibrations sont trop lentes, ou leur amplitude trop petite.

La manière dont apparaissent et se succèdent les diverses espèces de rayons lumineux quand on échauffe un corps jusqu'à l'incandescence, vient encore à fappui de la théorie qui précède.

'947. Corps lomiueox par iBcandescenee. — Quand on élève la température d'un corps, la source qui l'échauffé communique des vibrations à l'éther qu'il contient, et, par suite, à ses molécules. Celles-ci, à leur tour, agissent sur rèther et y excitent des ondulations de différentes longueurs. Les plus longues ont la plus grande amplitude et sont d'abord seules capables de produire