DE LA NATURE DE LA LUMIÈRE. — PROPAGATION

PHOTOMÉTRIE.

S i. - DE LA NATURE DE U LUMIÈRE, ET DE SON ORIGINE.

1866. De la BAtave de la laHilère. — La lumière est un agent impondérable ; mais, comme la chaleur, elle ne peut exister sans la matière pondérable, dans laquelle elle prend naissance et d*oâ elle s*élance dans le vide, qui la laisse passer, mais ne peut Fengendrer. Cet agent est d'une subtilité

eïtréme; car, si l'on regarde par une ouverture étroite, divers objets lumineux, chacun d'eux se voit nettement; les portions de lumière qu ils lancent par Touverture s'y rencontrent donc sans se gêner mutuellement.

On a fait bien des hypothèses pour expliquer la lumière. Empédocle l'attribue à un écoulement continu de matière hors des corps lumineux. Démocrite, et, d'après lui, Epicure et Lucrèce, regardent la lumière comme formée de corpuscules d'espèce particulière lancés par ces corps. Aristote, qui nous a transmis le système d'EmpédocIe, semble admettre que l'impression de la lumière est due à la présence des corps transparents qiii nous séparent des corps lumineux ; ces corps transparents auraient la propriété de faire voir les objets placés derrière eux. Ainsi présenté, le système d' Aristote est bien peu intelligible ; mais ce philosophe s'exprime plus clairement dans le 2« chapitre du livre II de son Traité de râtne, quand il dit : « Que l'on suppose que ce soit la lumière ou l'air qui soit interposé entre l'œil et l'objet visible, en tout cas c'est par le mouvement de ce milieu que l'on voit. » Ne doit-on pas trouver dans ces mots, le germe du système des ondulations? — Les platoniciens considèrent la lumière comme une émanation partant de l'œil et allant palper, pour ainsi dire, les objets; alors, pourquoi ne les voit-on pas dans l'obscurité? On a peine à comprendre comment on a pu s'arrêter à un pareil système, après lesidées si simples d'EmpédocIe et de Démocrite.

Gassendi admet et développe le système de Démocrite : les corpç lumineux nous envoient des particules capables d'agir sur notre œil, comme certains corps lancent des particules odoriférantes. Descartes suppose l'espace rempli de particules contiguês; le soleil, les corps lumineux, poussent celles qui les touchent, et l'impulsion se transmet aussitôt dans tous les sens. Il concluait de là que la lumière devait se transmettre instantanément, et cela lui semblait tellement évident, qu'il déclarait être prêt à convenir qu'il ne savait rien en philosophie, si l'on pouvait lui prouver que la lumière met un temps sensible à nous venir du soleil. Le système de Descartes a joui quelque temps d'une certaine faveur. Plusieurs physiciens, entre autres Noilet, l'adoptèrent en y apportant diverses modifications. Il est cependant en contradition avec les faits; car la réflexion ne peut exister sans l'élasticité des corpuscules, et il n'y aurait pas d'ombre derrière les corps éclairés. De plus, l'expérience prouve que la lumière ne se transmet pas instantanément.

Système des ondalatioiifl. — Mallebranche, en comparant les phénomènes lumineux à ceux du son, a posé les bases du système des ondulations, généralement admis de nos jours. Seulement, les tourbillons étant alors de mode, il suppose que les molécules des corps lumineux sont dans un mouvement rapide, qui se communique à de petits tourbillons de matière subtile remplissant tout l'espace ; l'intensité de la lumière dépend de l'amplitude de ces mouvements, et les différences d'impression qui constituent les couleurs, de leur rapidité. Grimaldia émis des idées semblables.

Cependant, Huyghens est considéré comme l'auteur du système des ondula-

lions. Avant lui, quelques physiciens en avaient bien adopté le principe, et s'en étaient servi pour expliquer quelques phénomènes, mais très vaguement, si bien qu'on n'y avait prêté que peu d'attention. Huyghens suppose que l'espace est occupé par Véther (11,685), milieu très subtil et très élastique, qui remplit aussi les pores de la matière. Les molécules des corps lumineux sont animées de mouvements vibratoires très rapides, qui se communiquent à Téther et s'y propagent (comme le son dans l'air), et viennent ébranler les fibres nerveuses du fond de l'œil. Ce système combattu par Newton, qui niait même la réalité de certains phénomènes qui le confirmaient, a d'abord été peu goûté. Hais, depuis les travaux de Hyoung, et surtout ceux de Fresnel, il a réuni tous les suffrages, à cause de la facilité avec laquelle il rend compte des faits les plus compliqués, dans leurs plus fins détails, sans qu'il soit nécessaire de fair^ d'hypothèse particulière pour chaque ordre de phénomène, et à cause de la bonne fortune qu'il a eue, plusieurs fois, de prédire des phénomènes inattendus, que l'expérience a ensuite complètement vérifiés.

Système 4e rémlaeleii. — Newton a posé les principes et développé les conséquences du système de rémission^ dont il est regardé comme le créateur ; car les anciens n'avaient fait qu'indiquer le point de départ. Dans ce système , on admet que les corps lumineux lancent dans toutes les directions et avec une excessive rapidité, des particules de nature spéciale, d'une ténuité extrême, et très écartées les unes des autres ; ce qui fait qu'elles peuvent parcourir en tous sens un môme espace, sans se rencontrer et sans se gêner mutuellement. Les différentes couleurs sont produites par des particules d'espèce différente. Ces particules devraient avoir une masse insensible ; car, malgré leur immense vitesse, elles sont incapables d'imprimer la plus faible impulsion aux corps les plus légers et les plus mobiles. Dufay et de Mairan suspendaient un moulinet à ailettes très léger, par l'extrémité de son axe à un aimant tout juste assez fort pour le soutenir. Bennet suspendait une fine aiguille d'acier, par un fil d'araignée, dont la force de torsion est tellement faible qu'on peut faire faire des milliers de tours à l'aiguille sans qu'elle cesse de rester en équilibre dans la position où on l'abandonne. Malgré cette excessive mobilité, la lumière solaire concentrée au foyer d'une forte lentille, et projetée sur le système mobile, ne pouvait le déplacer, quand on avait soin d'écarter tous les causes de perturbation.

Dans le système de l'émission, longtemps soutenu par l'autorité imposante de Newton, on est forcé de faire de nouvelles hypothèses pour chaque ordre de phénomènes, et il est des faits, en assez grand nombre, qu'on ne peut aucunement expliquer ; aussi, ce système est-il maintenant généralement abandonné. Euler, un des premiers, Ta attaqué avec une grande vivacité ; il s'oublie même jusqu'à l'appeler « l'égarement d'un grand homme. » Au reste, il n'y a plus en présence, que ce système et celui des ondulations, et nous citerons des expériences, relatives aux changements de vitesse de la lumière

SOURCES DE LUUIÈRE. 9

qaaod elle passe d*UD milieu dans nn autre, qui tranchent complètement la question en faveur du système des ondulations.

Nous ajouterons enfin qu'Œrsted a' voulu expliquer la lumière, en l'attribuant à des décharges électriques se faisant par des décompositions et des recompositions successives dans un milieu qui remplirait l'espace. La lumière est alors considérée comme un effet d'électricité en mouvement dans de certaines conditions. Mais il est bien difficile de concevoir, dans le vide, un milieu susceptible de se prêter à ce mode de décharge ; tandis que l'on comprend facilement comment l'électricité développée dans les corps pondérables, peut ébranler l'étber et produire des ondulations lumineuses.

4869. SODICBB DE umÈBB. — Les corp» lumiueux par eux-mêmes ou qui produisent de la lumière, sont dits sources de lumière. Chacun des points de leur surface est un centre d'où la lumière s'élance dans toutes les directions en dehors du plan tangent à ce point. Cette lumière impressionne l'œil d'une manière qui dépend de sa couleur. Les corps non lumineux par eux-mêmes ne peuvent être vus, qu'à la condition d'être éclairés, c'est-à-dire de recevoir de la lumière venant d'une source lumineuse ; ils renvoient cette lumière suivant des conditions que nous expliquerons (1896) et se comportent alors comme des corps lumineux par eux-mêmes; mais ils ne peuvent, comme ces derniers, être vus dans l'obscurité. La lune, les planètes, ne sont pas des sources de lumière ; elles ne font que nous renvoyer les rayons qu'elles reçoivent du «oleil, et nous n'en voyons que les parties éclairées. Si les rayons solaires qui tombent sur une partie de leur surface viennent à être interceptés , comme pendant les éclipses, ces parties cessent d'être visibles.

On distingue deux espèces de sources de lumière, les unes permanentes, •comme le soleil, les étoiles, d'où la lumière nous arrive après avoir traversé des espaces immenses ; les autres accidentelles, que l'on peut diviser en sources artificielles et sources naturelles. Les premières sont produites par l'art, en mettant les corps dans des conditions convenables, ordinairement en les portant à une température suffisamment élevée. En effet, l'expérience prouve que tous les corps, vers 400 ou 500 degrés, deviennent lumineux, c'est-à-dire sont visibles dans l'obscurité ; tels sont les corps solides que l'on fait rougir au feu. Du reste, des surfaces différentes, également échauffées, rayonnent différemment. Ainsi MM. de la Provostay et P. Desains, ayant fait rougir au moyen d'un courant, une lame de platine dont une moitié était recouverte de noir de fumée, reconnurent que cette moitié avait beaucoup plus d'éclat que la partie nue. Avec l'or, la différence était encore plus marquée ; elle était à peu près insensible avec le borate de plomb. Le rayonnement de l'or nu n'est que de 0,01 de celui de l'oxyde de cuivre pris poor unité. Il y a donc à considérer un pouvoir émissif pour la lumière comme pour la chaleur. Nous avons donné, en parlant du pyromètre à air ( il, 873), les températures approximatives qui répondent aux divers éclats lumineux désignés par les mots rouge

naissant, rouge sandre, rouge blanc, etc. Il résulte de là que les causes qui produisent une forte chaleur sont aussi des sources de lumière ; cependant il faut remarquer que, de môme que la chaleur peut exister sans lumière sensible, de même la lumière peut se manifester sans chaleur appréciable, comme cela a lieu avec les corps phosphorescents, dont nous parlons plus bas (1868).

C'est le plus souvent au moyen de la combustion, et principalement de la combustion des gaz, que Ton produit artificiellement la lumière. Nous avons expliqué, en nous occupant de la flamme (II, 4056), comment son éclat dépend des particules solides qu'elle tient en suspension. La condition pour qu'une flamme rayonne beaucoup de lumière est donc la même que pour qu'elle rayonne beaucoup de chaleur. Mais il faut remarquer que, tandis que la quantité de chaleur dégagée par la combustion d'un poids donné de gaz est toujours la même, la quantité de lumière est variable et dépend de la manière dont se fait la combustion. La couleur des flammes dépend de la nature des substances pulvérulentes auxquelles elles doivent leur éclat ; c'est au moyen de sels ou d'oxydes mêlés à de la poudre, que les artificiers produisent ces vives couleurs avec lesquelles ils obtiennent leurs plus brillants effets.

Nous avons vu que l'électricité engendre la lumière toutes les fois que les deux fluides se combinent. Tant(it, cette lumière est d'un éclat éblouissant, quand il y a conflit entre de grandes quantités de fluide ; tantôt elle ne produit qu'une lueur faible, quand les électricités se recombinent à mesure qu'elles sont séparées, ou quand- la recomposition se fait de molécule à molécule dans un corps pondérable, comme cela a lieu pour les aigrettes formées dans Tair, et lors de l'écoulement de grandes quantités de fluide le long d'un fil conducteur. C'est à l'électricité que la plupart des physiciens, et à leur tête M. Becquerel, attribuent, dans certains cas, la phosphorescence,

48118. PhMiphoreseeaee. — On désigne SOUS ce nom la propriété que possèdent certains corps de répandre une faible lumière sans dégagement sensible de chaleur. La phosphorescence peut être spontanée, ou être excitée par différents moyens.

Phosphoreacesee spoBteaée. — La lumière est due dans ce cas à des actions chimiques lentes que l'on suppose accompagnées de la production des deux électricités, se recombinant au fur et à mesure. C^èst ce qui a lieu pour le phosphore proprement dit, qui absorbe de l'oxygène en formant des vapeurs acides; et pour certains bois humides en décomposition, qui forment de l'acide carbonique aux dépens de l'oxygène de l'air. Les poissons de mer deviennent phosphorescents après la mort, quand ils sont dans un certain état de décomposition qui précède la putréfaction. Ici, la présence de l'oxygène ne paraît pas nécessaire, car M. Matleucci a reconnu que la lueur ne diminue pas sensiblement dans l'azote, l'hydrogène et l'acide carbonique ^ Ayant agité les poissons dans de l'eau, il vit ce liquide prendre une apparence laiteuse et devenir lumineux.

> Annakt de chimie et de physique , 3« série, t. XXI Y^ p. 358.