RR

du point c comme centre avec un rayon égal à a = -^ .,„,. , et

(n— <) ^R + U) 1 Court de phy tique de V École polytechnique, par G. Lamé, 32« leçon.

tout ce que nous avons dit sur la position relative des foyers conjugués situés sur Taxe principal, peut s'appliquer au cas où ils sont situés sur un axe secondaire faisant un très petit angle avec ce dernier.

Dans le cas de deux lentilles, pour trouver Taxe secondaire sur lequel se forme l'image d'un point lumineux, on construit d'abord, le foyer réel ou virtuel formé par la première lentille seule , puis on joint ce foyer au centre optique de la seconde.

û9Wt. Images formées an foyer des lentilles eoiiTergeates. — Considérons un objet AC (fig, 1509) placé à une distance d'une lentille convergente, plus grande que son foyer principal. Tous les rayons partant du

Fig. 1509.

point A et traversant la lentille, vont converger en un point a de l'axe secondaire Aoa, 0 étant le centre optique. De même, le point G fera son foyer ou son image en c, sur l'axe secondaire Coc, et ainsi des autres points de l'objet. On aura donc, sur un écran placé en a«, une image renversée de l'objet AC. Si l'on fait l'expérience dans la chambre obscure, au moyen d'une bougie, on remarque que l'image se trouve au milieu d'un espace circulaire obscur, qui n'est autre chose que l'ombre de la lentille sur l'écran ; car les rayons qui la traversent étant tous déviés vers les différents foyers qu'ils forment, l'écran ne reçoit de lumière dans l'intérieur de l'ombre géométrique qu'aux divers points de cette image. Le reste de l'écran est faiblement éclairé par les rayons directs venant de la bougie.

Remarque. — Si l'objet avait tous ses points sur une surface sphérique ayant son centre au centre optique, les images de ces points seraient situées sur une autre surface sphérique ayant le même centre ; car les distances des images sont les mêmes pour les points situés à égale distance de la lentille (1991). Mais si l'objet est dans un plan parallèle au contour de la lentille, les points voisins de l'axe principal se trouvant plus près du centre optique que les autres, feront leur foyer à une plus grande distance ; de sorte que l'écran devrait avoir une surface plus concave que celle d'une sphère ayant son centre

de courbure au centre optique, pour se trouver au foyer de tous les points. Hais si l'objet est très petit ou très éloigné, cet effet est insensible, et l'image est nette sur un écran plan ; les distances des foyers différant alors très peu (1987).

«MUideiir de Tiniftire. — Le rapport entre les grandeurs de Timage et de Tobjet est égal au rapport de leurs distances p, p' à la lentille ; car les triangles semblables AoC et aoc (fig. 1509) donnent ACl ac = p l p\ Le dernier terme se déduit de la formule des lentilles, en supposant connue la distance focale principale a. L'objet est égal à son image quand on a p = 2a, car, alors, on a aussi p'= 2a (1987). Il résulte de là un moyen d'évaluer a pour une lentille convergente, sans se servir des rayons solaires ; on cherche à quelle distance un objet, par exemple une règle divisée fortement éclairée, doit être placée pour que son image lui soit égale. M. Silbermann a imaginé un appareil nommé focomètrey destiné à faire commodément cette expérience.

1993. Aberration de sphérleité des lentilles. — Halley est le premier qui ait appliqué l'algèbre à l'étude des propriétés des lentilles, en 1693. Ditton, en 4705, fit la même chose pour les miroirs sphériques ; et, depuis, divers mathématiciens, Wolf, Costes, Euler, Lagrange, Mobios.... ont publié des recherches sur le même sujet. Nous avons vu avec quelle simplicité et quelle élégance on peut représenter les résultats, quand on suppose la lentille très mince et son ouverture très petite. Mais ces conditions, Fig. 4509 bis.

surtout la première, sont rarement réalisées dans les lentilles. BiotS Gauss^, M. Leboucher^, ont traité la question d'une manière générale, chacun à son point de vue. Nous ne pouvons, sans sortir de notre cadre, exposer ces recherches mathématiques ; nous allons seulement faire connaître les résultats généraux auxquels elles ont conduit.

CTnnsUqnes fornées par les lentilles. — Quand des rayons partant d'un point situé sur l'axe principal, ou sur un axe secondaire peu incliné sur ce dernier, traversent une lentille épaisse et à grande ouverture, les rayons qui émergent près des bords sont plus déviés qu'il ne faut pour se rencontrer au foyer formé par ceux qui passent près de l'axe. Il résulte de là que, si les rayons émergent en divergeant, ceux qui passent près des bords vont couper virtuellement l'axe plus loin de la lentille que les autres. Si, au contraire, les rayons sont convergents, ceux qui émergent près des bords rencontrent l'axe plus près de la lentille (fig. 1509 bis) ; de sorte que les rayons compris dans un

1 Traité élémentaire ^Gastronomie physique, X. T.

3 Annales de chimie tt de physique^ 3« série, 1. XXXIIT, p. 259.

^ De la formation des caustiques dans les milieux réfringents, Caen, 4850.

i40 DiePTRIQUB.

même plan passant par l*axe, se coupent deax à deux, en formant une courbe caustique, cfy convexe vers cet axe. Si donc on cherche avec un ^cran, le foyer du point lumineux, on le verra entouré d'une auréole formée parles rajons qui se croisent à différents points de Taxe. S*il s'agit d'un objet lumineux, comme la flamme d'une bougie, l'image focale paraîtra, de même, entourée d'une auréole, qui en troublera la netteté, comme on le voit dans la figure 4509. Pour prouver que cette auréole est due aux rayons qui traversent loin de Taxe, il suflBt de les intercepter au moyen d'un écran annulaire ; aussitôt l'auréole disparaît, et l'image est plus nette. Si, au contraire, on intercepte les rayons qui tombent prés de Taxe, l'image devient confuse, et il faut rapprocher l'écran pour la voir nettement.

M. Herschel indique un moyen simple de comparer les directions des rayons qui traversent une grande lentille à différentes distances de Taxe. On la recouvre d'une feuille de papier, dans laquelle sont ménagés de petits trous également espacés sur un même grand cercle, on la présente aux rayons solaires, et Ton voit les rayons qui traversent les trous former des taches lumineuses également espacées sur un écran très rapproché. Mais si l'on écarte peu à peu l'écran, les taches les plus éloignées de l'axe se resserrent plus que les autres, puis se réunissent successivement deux à deux, pour changer ensuite de place l'une par rapport à l'autre. Le point où se fait la rencontre de deux faisceaux voisins appartient à la caustique.

EYaloation de TabemiiioB. — Le défaut de concours au même point, des rayons émergents, constitue Yaberration de sphéricité de la lentille. On distingue l'aberration transversale, produite par la lumière jetée autour de l'image du point lumineux, par les rayons se croisant plus prés de la lentille, et qui se mesure par le diamètre de l'auréole qui entoure le foyer formé par les rayons centraux; et l'aberration longitudinaUy qui consiste en ce que les rayons qui émergent par des circonférences perpendiculaires à l'axe ayant des rayons différents, font leurs foyers en différents points de l'axe. Celle-ci se mesure par la distance des foyers formés par les rayons centraux et par les rayons qui passent prés des bords de la lentille. L'endroit où la lumière est la plus vive n'est pas au sommet de la caustique, mais en un point plus rapproché de la lentille, les rayons centraux étant moins nombreux que les autres.

Pour que l'aberration d'une lentille de verre soit insensible, il faut que son ouverture ne dépasse pas, en général, 10 à i^°. Si donc on veut donner à cette lentille un grand diamètre, pour que l'image focale soit très brillante, elle devra avoir des courbures peu prononcées, et par conséquent un très long foyer. Les lentilles très convergentes, pour être dépourvues d'aberration sensible, devront, par une semblable raison, n'avoir qu'un très petit diamètre, puisque les rayons de courbure étant très courts, l'ouverture ne peut être très petite qu'autant que la largeur de la lentille est elle-même très petite.

On a reconnu, par les méthodes que nous venons d'indiquer, adnsi que par le calcul, que l'aberration varie suivant la manière dont sont tournées les faces

de la lentille; elle est la plus faible quand la face la plus courbe est traversée par les rayons les moins divergents. Quand il s*agit de rayons parallèles et d*Qne lentille bi-convexe en verre ayant un indice égal à 1,5, l'aberrration est la plus faible quand les rayons de courbure sont entre eux comme i : 6. Si des rayons parallèles passent par la face dont le rayon est 6, Taberration longitudinale est 1,07 de Tépaisseur, et elle devient 3,45 quand la face la moins courbe est tournée vers les rayons parallèles. — Quand Tindice est 1,686, comme cela a lieu à peu près pour le cristal ou flint-glass, l'aberration est très faible quand la lentille ayant une face plane , cette face est traversée par les rayons les plus divergents ; aussi, les lentilles plan-convexes sont-elles fréquemment employées dans les instruments d'optique.

Les ménisques donnent les meilleurs résultats, parce que Taberration produite à Tune des faces est en partie détruite par celle qui se fait en sens contraire à l'autre face. L'expérience prouve que l'aberration est la plus faible avec un ménisque de verre, quand les rayons de courbure sont dans le rapport de 3 à 8, la face la plus courbe étant toujours tournée du côté des rayons les moins divergents.

On forme un système très convergent, sans aberration sensible et ayant une ouverture assez grande, en associant deux lentilles convergentes séparées par un certain espace. Ordinairement, on réunit deux lentilles plan-convexes, dont on tourne la face courbe du côté des rayons les moins divergents. L'expérience montre que Taberration est beaucoup plus faible que celle d'une seule lentille de même diamètre et de même foyer que le système. Le calcul prouve qu'on peut toujours avec deux lentilles convergentes dont les courbures et la distance sont convenables, obtenir un foyer exact pour les rayons partant d'un point donné pris sur l'axe principal.

LeaUlles apluiéliqmes. — On nomme ainsi, les lentilles complètement dépourvues d'aberration de sphéricité. On peut former une lentille aplanétique, en prenant pour face d'émergence la surface de révolution qui donne un foyer exact dans un milieu indéfini (1982) ; par exemple, la portion nAn de l'ellipsoïde de la figure 1498 ; et pour face d'émergence, une surface sphérique nn décrite du foyer /'comme centre avec un rayon tel que cette surface coupe la première. Le foyer exact formé dans le milieu indéfini sera aussi le foyer de la lentille ainsi formée, puisque les rayons sortant de la lentille normalement à la surface sphérique, n'éprouvent pas de déviation en émergeant. La lentille nkh serait donc aplanétique, pour les rayons parallèles à son axe.

«••4. Ckanip d'nne leatllle. — On appelle champ d'une lentille, l'espace angulaire dans lequel sont contenus tous les axes secondaires sur lesquels il se forme des images nettes. On remarque, en effet, que les points lumineux qui s'écartent trop de l'axe principal, ne donnent que des images confuses. Les ménisques convergents, dont la face concave est tournée du côté de l'objet, ont un champ beaucoup plus grand que les autres lentilles de même diamètre et de même foyer. De plus, quand l'image est reçue sur un écran plan, perpen-

iA^ DIOPTRIQUE.

diculaire à Taxe principal, les foyers des points les plus écartés de cet axe tendent à se former sur Técran, quoique sa surface ne soit pas partout également éloignée du centre optique ; les distances focales, dans ces sortes de lentilles, croissant en même temps que l'obliquité des axes. Wollaslon avait adopté, pour le rapport le plus favorable entre les rayons de courbure des deux faces, celui de 2 à 1 ; mais M. Cauchois a trouvé que ce rapport doit être de 8 à 5.

m. iDStmients reUtiCi au InasM réelles femées par les lentilles.

4MS. Chanibre noire. — Les images qui se forment au foyer des lentilles convergentes ont reçu des applications dans plusieurs instruments d'optique. J.-B. Porta, après avoir inventé la chambre noire simple (1874), y produisit des images brillantes et nettes au moyen cl*un miroir sphérique concave (1936).

Fig. 4 54 0.

Plus tard, il adapta à l'ouverture une lentille convergente, et obtint des résultats qui le frappèrent d'admiration, et dont il garda longtemps le secret. L'instrument ainsi construit se nomme chamhi*e noire composée. L'image formée au foyer de la lentille est renversée, et d'autant plus éclatante qu'il y a plus de rayons concentrés en chaque point, c'est-à-dire que le diamètre de la lentille est plus grand. L'écran blanc sur lequel on reçoit cette image, doit être placé à une distance déterminée, qui dépend de celle de l'objet ; il en résulte que les points situés à différentes distances de la lentille, ne peuvent se peindre avec la même netteté. Cependant, quand ces objets sont tous très éloignés, comme de grandes différences de distances n'en apportent, alors, que de très faibles dans la position de l'image (1987), toutes les parties paraissent également nettes. On peut augmenter le champ de l'appareil, en employant un ménisque convergent dont la face concave est tournée vers les objets ( 1994).

Chambre noire h tiroir. — Le renversement de l'image formée dans la chambre noire peut être évité par divers moyens. La figure 1510 représente une chambre noire portative, dileà /iroir, dont se servent les paysagistes. En L, est la lentille, nommée objectif; parce qu'on la tourne vers les objets dont on veut

former Tiroage ; on en voit la coupe en l ; un diaphragme d arrête les rayons tombant trop près du bord, pour éviter Taberration de sphéricité. Cette lentille est adaptée à un tube qui peut glisser dans un autre fixé à la caisse HD. Cette caisse est noircie en dedans, et la lumière n*y peut pénétrer qu'à travers la lentilldw Un miroir plan m, incliné à 45°, réfléchit, sur une lame de verre horizontale v, les rayons qui ont traversé Tobjectif. Si Ton enlevait ce miroir, les images se formeraient en 6a, mais les rayons qui convergeraient en a sont réfléchis et viennent converger sur la lame de veiTe a'v, en un point a' symétrique du point a. De même, Timage qui se formerait en h se forme en v, et ainsi des autres. On voit que l'image 6a étant renversée, celle qui se formera

Fig. 4 512.

Fig. 4 513.

en a'v sera droite pour un observateur placé derrière le miroir m. Cet observateur doit être enveloppé d*une draperie noire qui empêche la lumière extérieure de tomber sur. la surface a'v. Pour régler la distance de l'écran à la lentille, d'après l'éloignement des objets, ce qui s'appelle mettre l'instrument an point, on fait glisser la partie EC de la boite, dans la partie CD, et l'on termine en enfonçant plus ou moins le tube L dans celui qui le porte.

Si l'on ne veut pas que l'image soit trop petite, il faut que la lentille ait un long foyer, et, par conséquent, que la caisse HD soit très longue, ce qui la rendrait embarrassante. Nollet a imaginé une disposition qui permet d'obtenir, avec un appareil portatif, des images suffisamment grandes. Trois pieds (fig. 151S), pouvant se plier en deux pour le transport, soutiennent une tablette T, sur laquelle on place une feuille de papier. L'objectif est représenté à part en IV' (fig, 1541 ); il est ajusté dans un tube vertical pouvant glisser, pour la mise au point, dans un disque horizontal en bois, auquel sont articulés les trois pieds. Un miroir métallique mm\ incliné à Ab°, renvoie suivant la verticale, les rayons sensiblement horizontaux qui viennent des objets éloignés, de manière que l'image vient se peindre sur la feuille de papier AB, comme si

les rayons partaient des points, tels que a\ symétriques de ceux de l'objet àb par rapport au plan du nliroir mm'. On peut, en faisant tourner le miroir autour d'un axe vertical, projeter en T [fig. 4512) Tiroage des objets distribués tout autour de Tappareil. Un rideau noir empêche la lumière extérieure de se répandre sur la feuille de papier.

La réflexion sur un miroir incliné présente plusieurs inconvénients : on doit employer un miroir en métal, les miroirs de glace donnant plusieurs images ; or, les miroirs de métal réfléchissent peu de lumière et ils s'altèrent facilement. On a levé la difficulté en employant la réflexion totale intérieure, sur la grande face d'un prisme dont la section droite est un triangle rectangle isocèle, et dont une des petites faces est horizontale, et l'autre verticale.

Prlsme-inéMlsqae. — M. Ch. Chevallier a employé un prisme, qui sert à la fois de lentille et de réflecteur, dont on voit la section droite en anc (fig, 1513) ; la surface antérieure, tournée vers les objets, est de forme sphérique convexe.

Si le milieu était indéfini derrière

cette surface, des rayons I, I partant d'un point lumineux feraient leur foyer en A'. Mais les rayons qui convergent vers A' se réfléchissent totalement en dedans sur la surface an inclinée h Àb° sur l'horizon, et se réunissent en A, point symétrique de A' par rapport au plan an. On donne une légère courbure concave à la face d'émergence nc^ pour que les rayons convergents, sor- Fig. 15U. tant dans une direction normale à

cette face, n'éprouvent pas de nouvelle déviation. On voit en N l'ensemble du prisme et de sa garniture métallique ; il peut se mouvoir autour d'un axe horizontal oo', de manière à se tourner, entre certaines limites , vers les objets dont on veut obtenir l'image. Le tube qni termine verticalement la garniture, peut glisser dans un anneau fixe, pour la mise au point. L'appareil dé la figure 1512 est muni du prisme-ménisque.

Nous verrons comment on parvient à fixer sur l'écran qui les reçoit, les images formées dans la chambre noire. Les plus fins détails, et, par conséquent, les moindres défauts de l'image, se reproduisant avec une fidélité admirable, il faut que cette image se forme avec la plus grande netteté. Il a donc fallu per> fectionner les objectifs. Nous reviendrons sur ce sujet, quand nous traiterons des effets chimiques des rayons lumineux, et des applications h h photographie, §99%. Hégaseope. — Le mégascope sert à faire la copie amplifiée de statuettes, bas-reliefs, tableaux. C'est une espèce de chambre noire de grandes dimensions, et dans laquelle entre le dessinateur. On détermine la distance de l'objet à la lentille, de manière à obtenir une image de grandeur voulue, dont il n'y a plus qu'à suivre les contours avec un crayon. Voici comment on procède :

Tobjet a (fig, ibii) est placé en dehors du volet d'une chambre obscure, et peut glisser sur de petits rails rr, de manière qu'on peut> en tirant des cordons dont Textrémité est dans la chambre obscure, faire varier la distance de cet objet à la lentille, qui est ajustée à l'ouverture du volet, dans un tube horizontal t; l'image renversée de l'objet va se peindre sur un écran transhicide «, de manière qu'on peut la dessiner, en se plaçant par derrière pour ne pas intercepter les rayons lumineux. Si l'on veut que cette image soit droite, on renverse Tobjet.

L'image étant ampliGée, la lumière qui la forme est répartie sur une grande surface, ce qui en affaiblit l'éclat ; il faut donc, pour que cette image soit suffisamment brillante, que l'objet soit fortement éclairé. C'est ce qu*on obtient en renvoyant les rayons solaires sur les parties tournées du côté de la lentille, au moyen d'un miroir plan m, que l'on dirige en tirant des cordons et en faisant tourner sur lui-môme ie support horizontal auquel il est articulé. De plus, pour que chaque foyer reçoive beaucoup

de rayons , on donne un grand dia- ~

mètre à l'objectif , iO<^"» environ. Le tube qui le porte est assez long pour intercepter la lumière des nuées , et des diaphragmes limitent le champ , pour éviter Yaberralion de spliéri" cité , que Ton diminue encore , en employant deux lentilles donnant le même foyer qu'une seule plus convergente (1993). Le système des deux lentilles permet aussi de faire varier

la distance de l'image sans déplacer l'objet, en rapprochant ou éloignant l'une de l'autre les lentilles, qui sont fixées à deux tubes qui peuvent s'enfoncer l'un dans l'autre (i989). Enfin, ces lentilles sont achromatiques, c'est-à-dire disposées, suivant des règles que nous donnerons , de manière à ne pas produire les couleurs qui accompagnent ordinairement la réfraction.

L'invention du mégascope date de la fin du siècle dernier. Il a été perfectionné par Charles, qui passe, à cause de cela, pour en être l'inventeur. Cet appareil a rendu plus d'un service aux arts, à l'industrie, à l'histoire naturelle; mais la découverte de la photographie en a restreint beaucoup l'usage.

«•dV. Laateme maffiqae. — La lanterne magique (fig. 1515), imaginée par le P. Kirker, n'est autre chose qu'un mégascope, où la lumière solaire est remplacée par celle d'une lampe à réflecteur L, renfermée dans une caisse ou lanterne complètement fermée. Les dessins dont on veut projeter l'image sur un écran, sont peints avec des couleurs translucides, sur une lame de verre a que Ton fait glisser entre la lampe et un système de deux lentilles convergentes ajustées dans le tube T, et dont on voit la coupe en /, T. L'une, f, dite demi-^oule, est plan-convexe ; l'autre, plus petite, / se nomme l'ob- IV iO

Fig. 1515.

jectif. On renverse le dessin pour que son image soit droite. Comme ce dessin est très près de la demi-boule, si l'on en rapproche Tobjectif, il faut éloigner l'instrument de l'écran, pour que Timage continue à s'y peindre nettement (1989) ; en même temps, cette image grandit. Comme le dessin n'est pas très fortement éclairé, on ne peut guère dépasser un grossissement de 20 à 25 fois en diamètre.

Diasoivinff-viewa. — On uomme ainsi, une application assez récente de la lanterne magique, qui consiste à faire succéder sur un même écran, à une image dont l'éclat diminue graduellement, une autre image dont l'éclat, d'abord très faible, augmente peu à peu. Pour cela, on a deux lanternes magiques identiques, placées de manière à projeter leurs images sur un même écran translucide , que l'on regarde du côté opposé. Les peintures, représentant des monuments, des sites... sont éclairées par la lumière 'Drummond (II, 1058). L'oxygène et l'hydrogène arrivent par des tubes séparés , au bec qui les projette enflammés , sur le ^ i^^^^^iM morceau de chaux. On ferme peu à peu le passage i^Éjt ij^p^^p!^ ^^ l'oxygène, quand on veut diminuer l'éclat d'une fl^E (aK tV W image ; pendant qu'on augmente l'éclat de l'autre , ï "^ ftfcs II en ouvrant le robinet par lequel arrive l'oxygène

dans l'appareil qui la produit.

4998. Fastasmagorie. Les illusions de la fantasmagorie sont produites au moyen d'un appareil nommé Fantascope, analogue à la lanterne magique. Le Fantascope consiste en une caisse de bois Â6 (/ï^. 1516) exactement fermée, contenant une lampe à réflecteur, et portant un tuyau T, dans lequel sont disposées deux lentilles convergentes : une demi-boule fixe, et un objectif mobile. Les peintures translucides se détachent sur un fond opaque, de manière que l'écran ne reçoit pas de lumière en dehors de l'image. L'appareil est placé dans une chambre séparée de celle qu'occupent les spectateurs, par un écran translucide, ordinairement en percale, sur lequel on projette les images. Les spectateurs, plongés dans une obscurité complète, n'ont aucun moyen déjuger de la distance à laquelle ils se trouvent de ces images. Il en résulte que, si l'on fait en sorte que celles-ci grandissent rapidement, les spectateurs s'imaginent qu'elles se précipitent sur eux ; si, au contraire, on en diminue les dimensions, elles leur semblent s'éloigner. Pour produire ces effets , il suffît de changer la distance de l'appareil à l'écran, en ayant soin de faire varier en même temps l'intervalle des deux lentilles, de manière que l'image se fasse toujours exactement sur l'écran. Pour cela , la lanterne est fixée sur un chariot, dont une des roues porte une poulie R qui communique son mouvement, au moyen d'une corde sans fin, à un excentrique R' sur lequel s'appuie l'extrémité du levier /. Ce levier fait mouvoir l'objectif, de manière à le rapprocher de la demi-boule

Fig. 1516.

quand le chariot roule en s'éloignant de l'écran , et réciproquement. L'excentrique est taillé de façon que le système des lentilles donne toujours l'image focale sur l'écran. Pour rendre l'illusion plus complète, deux diaphragmes a, a, articulés ea o comme des branches de ciseaux, interceptent une partie d'autant plus grande des faisceaux lumineux, que l'objectif est plus éloigné de la demiboule, de manière que l'image diminue d'éclat en même temps que de grandeur. Les diaphragmes a, a se rapprochent ou s'écartent, par le mouvement même de l'objectif : deux cordons sont attachés à leurs extrémités libres a, a ; aux points d'attache sont articulées de petites bielles liées par leur partie supérieure aux extrémités d'un double ressort rr. Les deux cordons passent librement par un trou o pratiqué dans le cadre qui supporte l'objectif, et vont s'attacher en un môme point fixe, près de la demi-boule. Quand l'objectif s*écarte de cette dernière, les cordons se tendent, les branches du ressort rr s'abaissent, et les diaphragmes se rapprochent ; quand l'objectif s'éloigne, le ressort se redresse et les diaphragmes s'écartent.

La fantasmagorie a été introduite en France en 4798, par Roberston, son inventeur. Le soin qu'il apportait à écarter toute lumière étrangère, et à éviter le bruit que pourrait occasionner la manœuvre de l'appareil, dont les roues étaient garnies d'éloffe ; la perfection des peintures, représentant le plus souvent des sujets effrayants, tout concourait à rendre l'illusion complète. Souvent les apparitions étaient accompagnées de bruits étranges, imitant le tonnerre, la pluie, le cri d'animaux nocturnes.... Les représentations de Roberston eurent un grand retentissement, et les physiciens furent longtemps avant de découvrir la cause de l'illusion par laquelle l'image semble s'approcher ou s'éloigner. On a prétendu que les prêtres de l'antiquité se servaient d'artifices analogues à ceux de la fantasmagorie, pour éprouver les initiés aux mystères d'Isis et de Cérès, et pour produire divers prestiges. Il semble résulter de la découverte d'une espèce de lanterne magique dans les ruines d'Herculanum, et de celle d'une lentille de verre trouvée par Ficoroni dans un très ancien tombeau romain, que cette opinion n'est pas dénuée de toute vraisemblance.

4999. Hieroscope «oiaire. — Le microscope solaire, inventé à Berlin, vers 4743, par Leiberkuyn, est destiné à montrer, avec un énorme grossissement, les images d'objets extrêmement petits. Il est fondé sur les mêmes principes que le mégascope. L'image étant fortement grossie, il faut, pour qu'elle ne soit pas trop obscure, que l'objet soit très vivement éclairé. C'est à quoi l'on parvient en concentrant sur lui les rayons du soleil au moyen de lentilles. La figure 4517 représente en mR une coupe de l'instrument, et en m'R' une vue générale. Les mêmes lettres indiquent les mêmes objets sur les deux dessins. Les rayons solaires sont renvoyés horizontalement sur une lentille L, par un miroir mobile comme celui du porte lumière (4918). Après avoir traversé la lentille L, ils sont reçus par une seconde lentille c, que l'on peut déplacer au moyen d'une crémaillère et d'un pignon denté, de manière à amener sur l'objet l'image très petite et très éclatante du soleil, en formant

ainsi ce qu*on nomme un focus. L'objet est fixé sur une lame de verre v maintenue entre deux plaques trouées p, p\ que des ressorts rr serrent l'ane contre l'autre. Les rayons lancés par l'objet très éclairé, traversent une lentille à court foyer o nommée objectifs qui forme, à une grande distance, une image renversée, et d'autant plus grossie que l'objet est plus près du foyer de l'objectif. Cet objectif est représenté à part en 0 avec sa grandeur réelle ; G est la lentille qui concentre sur l'objet a^, l'image solaire, d'autant plus brillante qu'elle est plus petite. Une crémaillère et un pignon denté a, a, permettent de déplacer l'objectif jusqu'à ce que l'image se fasse nettement sur l'écran. On voit que l'objet est éclairé par derrière, mais les corps très petits étant ordinairement translucides, cela n'a pas d'inconvénient. ^Epinus a disposé

Fig. 1617.

l'instrument de manière à éclairer les objets par devant ; l'image focale du soleil est projetée sur leur partie antérieure, par un petit miroir plan incliné convenablement ; l'objectif se trouve alors, ainsi que l'objet, au-dessous de l'axe de la partie de l'appareil qui forme le focus.

Pour mesurer le grossissement par l'expérience, on remplace l'objet par une lame de verre sur laquelle est gravée une division en centièmes de millimètres. Les traits se peignent sur l'écran ; on mesure leur distance, et on la compare à celle de deux traits de la lame de verre. Si, par exemple, la distance de deux traits de l'image est de 100 millimètres, le grossissement sera de 10,000 en diamètre. On peut visser en o différents objectifs, pour obtenir divers grossissements sans déplacer l'écran.

Le microscope solaire est souvent employé pour montrer à une nombreuse assemblée les détails de l'organisation de très petits animaux, la structure des tissus des plantes, les animaux infusoires contenus dans certains liquides en fermentation ; on dépose une goutte du liquide sur une lame de verre qu'on

glisse entre les plaques p, p', ou dans une auge très étroite en verre Â. Qu^nd on veut observer les infusoires d'une eau stagnante, on fait passer une grande quantité de ce liquide à travers un filtre de papier ; la goutte prise ensuite sur ce filtre en contient un grand nombre. — Une expérience très curieuse est celle de la cristallisation d'un sel, particulièrement du sel ammoniac ; on met une goutte de la dissolution sur une lame de verre qu'on engage entre les deux lames p, p\ L'évaporation est activée par la chaleur qui règne au focus, et l'on voit bientôt se former des points sombres, d'où partent, comme des fusées, des bandes délicatement découpées en feuilles de fougère, s'allongeant i vue d'œil , et s'entrecroisant dans tous les sens de manière à couvrir rapidement tout le champ. — La circulation du sang dans la membrane qui réunit les doigts de la patte d'une grenouille, ou dans celle qui borde la queue du têtard, est aussi très curieuse à observer. On voit en DD (fig. 1517) le petit appareil au moyen duquel on retient le têtard : la partie antérieure du corps de l'animal est emprisonnée dans une calotle à jours n, articulée en b avec une lame de verre V ; on soulève la lame et la calotte, de manière à pouvoir placer le petit animal entre eux et la plaque DD, qui porte une ouverture, devant laquelle doit se trouver une partie membraneuse.

La chaleur accumulée au focus présente souvent des inconvénients. On l'amortit au moyen de certains verres colorés en vert, qui sont très peu dialhermanes, ou au moyen d'une couche d'eau, ou mieux d'une dissolution d'alun, contenue dans une auge très étroite A, que l'on place entre l'objet et la lentille c. Quand les objets à observer sont par trop petits, M. Dubosq fixe leur image, modérément grossie par le microscope solaire, sur une lame de verre, par un procédé photographique, et ce dessin est ensuite porté dans le microscope solaire, qui en donne une image amplifiée. Le grossissement de cette image par rapport à Tobjet lui-même, est égal au produit des deux grossissements successifs.

Mlero8«ope h (as. — M. Galy-Cazalat, en éclairant l'objet au moyen de la lumière Drummond (IL 1058), a créé le microscope à' gaz, qui ne diffère que par ce mode d'éclairage, du microscope solaire. Le cylindre de chaux, qui reçoit la chaleur du mélange gazeux, est renfermé dans une caisse entièrement fermée. Les deux gaz sont contenus dans des sacs en caoutchouc, et ne se mêlent que tout près de l'orifice de sortie, afin d'éloigner les chances d'explosion. Les rayons divergents qui partent de la chaux, sont rendus convergents par une lentille, et forment un foctts tellement brillant, qu'on peut obtenir un très fort grossissement. Mais pour que l'image soit nette, il faut employer un objectif achromatique,

SOOO. Hieroseope photo-éleetrlqae. — MM. Donné et Foucault ont imaginé d'employer, pour éclairer l'objet, la lumière de l'arc voltaîque (III, 1531 ). A l'appareil régulateur qu'ils ont employé d'abord, on préfère généralement aujourd'hui le régulateur de M. Duboscq. Les charbons c, c (lig. 1518) sont renfermés dans une caisse cubique AB munie d'une lentille

plan-eonvexe /, qui rassemble les rayons lamineux en an faisceau parallèle. Un réflecteur sphérique en verre r, renvoie sur la lentille ceux de ces rayons qui sont lancés du côté opposé. Le microscope solaire se visse en ab.

Lampe photo-éieetriqne. — L'appareil delà figure 1518, nommé lampe photo-electrique ou lampe électro-dynamique, est fréquemment employé aujourd'hui dans les cours d'optique ponr remplacer les rayons solaires. La lentille l peut se mouvoir de manière à donner à volonté, par de petits déplacements, des rayons parallèles divergents ou convergents. On adapte à l'ouverture ab, des diaphragmes présentant des ouvertures appropriées à chaque genre d'expérience.

Une des expériences les plus curieuses, consiste à projeter sur un écran l'image même des charbons l, T, en plaçant convenablement la lentille /, couvrant le réflecteur r d'un écran, et interceptant, au moyen d'un diaphragme» les rayons qui passent trop près des bords de la lentille. L'image est alors très nette, et l'on peut voir la forme que prennent les extrémités des charbons; celui qui apporte l'électricité positive s'usant en s'amincissant, l'autre, en se creusant en forme de coupe.

On remarque en même temps les mouvements intermittents par lesquels ils se rapprochent, sous l'influence du régulateur. On distingue aussi le transport des particules ; on voit une espèce de poussière lumineuse qui se précipite du pôle positif au pôle négatif. Si l'on termine le charbon positif par une petite coupelle dans laquelle on mette successivement différents métaux, on observe le transport de leurs particules, qui donnent à l'arc voltaîque différentes couleurs. On remarque enfin, au moment où l'on ferme le circuit, que la lumière se manifeste d'abord au pôle négatif (111, 1537).

Nous ferons connaître plus tard les applications des lentilles aux instruments grossissants qui viennent en aide à notre vue. 11 nous reste, pour le moment, à parler de leur emploi dans la construction des phares.

<oofl. PHAin omPTUOUBS. — Fresnel a fait faire un immense progrès à l'éclairage des phares, en substituant aux miroirs paraboliques, dont nous avons indiqué divers inconvénients (1938), des systèmes de lentilles destinées à rendre parallèles les rayons émanant d'une flamme. La première difficulté consistait à construire des lentilles de grandes dimensions dépourvues d'aber-

Fig. 1518.

PHARES DE RÉFRACTION. i5i

ration de sphéricité, et assez minces pour qu*il n*y eût pas d'absorption sensible de lamiére. Fresnel est parvenu à résoudre la question de la manière la plus satisfaisante, au moyen des lentilles à échelons ou lentilles polyzonales {[[J3\). La courbure de la section de chacun des anneaux de verre qui composent ces lentilles est établie de manière qu*il n*y ait pas d'aberration de sphéricité; c'est dire que les surfaces de ces anneaux n'appartiennent pas à des sphères concentriques.

Feux toamaats. — La figure 1519 représente un feu tournant de premier ordre. Des panneaux II, formés de portions rectangulaires de lentilles à échelons, sont disposés verticalement autour du centre lumineux, de manière à former un tambour prismatique dont l'axe passe par le foyer principal de chaque lentille. On peut ainsi, avec une seule lumière , lancer des faisceaux parallèles dans autant de directions que l'on veut, tandis qu'avec les miroirs paraboliques, il faut autant de lumières que de faisceaux.

Indépendamment de cette partie de l'appareil , qui constitue le système dioptrique, il y a un système réflecteur destiné à renvoyer horizontalement les rayons dirigés trop haut ou trop bas pour tomber sur les lentilles. Ces rayons sont réfléchis par deux séries de couronnes de miroirs en verre étamé, nn, n'n\ échelonnées en jalousies , et soutenues par des tringles t, (, port'ées par un plateau D fixé à la colonne De. Chaque couronne est composée d'un grand nombre de pièces, dont les sections faites par des plans passant par Taxe de l'appareil, présentent la courbure d'une parabofe à axe horizontal ayant son foyer au centre lumineux ; de manière que tous les rayons tombant sur une même section sont réfléchis horizontalement. Le système de lentilles est soutenu par des tringles /, /", f, f, extérieures aux couronnes inférieures, et fixées au cercle aa. Des consoles 6, 6, portées par un manchon m qui enveloppe l'arbre De, soutiennent le cercle aa. Le manchon s'appuie sur des galets qui lui permettent de tourner facilement en roulant sur une petite plate-forme p fixée à la colonne De. Le système des lentilles est maintenu, à sa partie supérieure.

Fig. 1519.

Fig. 1520.

DIOPTRIQl'E.

par un tourillon o qui traverse la barre fixe AB, et il reçoit un mouvement de rotation régulier, d'un système d'horlogerie H dont la dernière roue r mène un disque denté adapté au manchon m. Il résulte de ce mouvement, que les divers faisceaux parallèles parcourent Thorizon, et viennent passer les' uns après les autres par un même point, en y produisant une vive lumière ou un éclat, suivi d'une obscurité relative ou éelipse, quand le point considéré se trouve compris dans l'espace qui sépare deux faisceaux voisins ; alors il ne reçoit que la lumière envoyée par le système réflecteur fixe. Le nombre d'éclals par minute,. qui n'est pas le môme pour les différents phares situés sur une même c6te, sert à les distinguer les uns des autres.

Tout cet appareil est renfermé dans une cage L(fig. 1520), surmontée d'un toit en cuivre, et garnie de glaces épaisses de 8 à 10 millimètres, pour résister

aux vents les plus violents , et aus:^i au choc des oiseaux de mer qui parfois se précipitent vers la lumière.

Les miroirs étamés s'altérant assez rapidement, on a eu l'idée de les remplacer par des anneaux en verre, dans lesquels les rayons éprouvent la réflexion totale. Mais ce système, très coûteux, ne s'emploie guère que pour les appareils de petites dimensions, tels que celui que nous allons décrire. SOOS. Feux fixes. — La figure 1524 représente un appareil , dit feu de port; une des moitiés est une coupe passant par l'axe, et l'autre une perspective. On y remarque d'abord une sorte de tambour acdh engendré par la section ac d'une lentille à échelons tournant autour d'une droite perpendiculaire à son axe et passant par son foyer principal P. Les rayons lumineux partant du point F traversent les parois du tambour et émergent horizontalement dans toutes les directions, en formant une nappe lumineuse d'épaisseur égale à ac. Les rayons qui passent par dessus et par dessous les bords du tambour, sont reçus par des anneaux de verre h section prismatique oo, o'o\ dans lesquels ils éprouvent la réflexion totale, de manière à être renvoyés dans la direction horizontale. Le côté réfléchissant de la section de chaque anneau n'est pns rcctiligne, mais il formo un arc de parabole ayant son foyer en F. Tout cet appareil est fixe. Pour y produire des éclats, on fait tourner à l'extérieur deux lentilles cylindriques verticales à échelons /, l, dont on voit la coupe horizontale en L, qui rassemblent en faisceaux parallèles les rayons

Fig. 1521.

Fig. 1522.