SCINTILLATION

les ondes suivront le mouvement, et se trouveront en s', en avance sur celles de Tautre pinceau, qui, au contraire» sont retardées par le transport de Téther en sens opposé. La déviation devra donc se faire du côté du tube BB'; Tespace parcouru par le premier faisceau devant être plus long que celui que parcourt le second, pour qu'il ; ait le môme nombre d'ondulations. C'est, en effet, ce qui a lieu.

Pour mesurer le déplacement des franges, H. Fizeau disposait en «', un micromètre tracé sur verre, représenté à part en M, aux divisions duquel il rapportait les franges. Avec la vitesse de 7 mètres par seconde, ce déplacement fut de i de frange environ dans les deux sens. Le calcul indique que le déplacement aurait été double si tout Téther de l'eau eût été entraîné avec le liquide ; d'où l'on doit conclure que tout l'éther ne participe pas au mouvement de l'eau. Si l'on admet en principe, avec Fresnel, que la vitesse de propagation, au lieu d'être augmentée de toute celle de l'eau, n'est augmentée que de la vitesse du centré de gravité de la masse d'éther qui y est contenue et qui ne se déplace qu'en partie, on trouve un résultat sensiblement égal à celui de l'expérience ; ce qui rend très vraisemblable le principe de Fresnel.

Des expériences faites au moyen d'un courant d'air lancé par un soufflet avec une vitesse de âS"* par seconde, n'ont donné aucun déplacement dés franges. D'après le principe de Fresnel, ce déplacement ne devait être que de 0,0002 de la largeur d'une frange, quantité tout-à-fait insensible.

SS4S. Selnilllatlom. — Ârago a appliqué le prineife des interférences à l'explication de la scintillation des étoiles, qui consiste en variations rapides d'éclat «t de dimensions apparentes, accompagnées, pour les plus brillantes, de changements de couleurs. La scintillation n'a lieu que pour les corps lumineux dont le diamètre angulaire est insensible ; elle s'observe dans l'image très petite du soleil produite sur une sphère de très faible rayon. Les planètes, surtout les plus petites, en présentent quelquefois des traces, mais sans coloration. La scintillation est très vive dans une lunette. Si, comme l'a imaginé Niekolson, on imprime de petites secousses à l'instrument, on aperçoit un ruban brillant présentant souvent plusieurs couleurs au même moment en ses divers points. Si l'on enfonce l'oculaire, on distingue, dans l'image trouble et dilatée de l'étoile, une agitatton vive et des changements de couleurs. L'état de l'atmosphère a une influence évidente sur le phénomène ; il est plus marqué près de l'horizon, quand le temps change, quand il fait du vent. La scintillation est au contraire très faible« et même nulle, par un temps sec et chaud, sous le ciel pur des tropiques, etc. Elle est très remarquable sur l'étoile an/Aarès du Scorpion ; et peu marquée pour certaines étoiles, même de première grandeur.

On a fait trois hypothèses principales sur la cause de la scintillation. Aristote. Cardan... l'expliquaient par les vacillations de l'œil, qui manquerait de fermeté pour regarder à des distances immenses. Tycho, Kepler, Galilée..., admettaient des variations réelles dans l'éclat de l'étoile. La scintillation

4^0 STSTiME DSS ONDULATIONS.

deyrait, dans ces deux hypothèses, être indépendaate de l'état de Fair. Alhaaeo, Huyghens, Newton, Saussure..., voyaient dans la scintillation le résulut do déplacement des rayons, produit par Tagitation de Tair. Mais ces déplacements, amplifiés dans une lunelte, devraient faire voir un mban lumineux. Voici comment Ârago explique le phénomène.

L*image d'une étoile formée sur la rétine est le point de concours de tons ces rayons parallèles qui entrent par la pupille. Les ondulations de ces rayons sont d'accord entre elles quand ils ont traversé des milieux identiques. Mais si ces rayons, quoique très rapprochés, rencontrent dans leur long trajet à travers l'atmosphère , des portions d'air inégalement pores , inégalement chaudes, inégalement humides, ils pourront interférer, totalement ou en partie, et l'interférence n'ayant pas lieu avec les mêmes différences démarche poor les divers rayons colorés, certains d'entre eux domineront, de sorte que l'étoile paraîtra colorée. Comme l'état de l'atmosphère change d'un instant à l'autre en jijudques points du trajet des rayons, surtout s'il fait du vent, on comprend qne l'éclat et la couleur de l'image changeront continuellement. Dans une lanette, dont l'objectif reçoit un bien plus grand nombre de rayons, le phénomène sera plus prononcé. Si les astres qui ont un diamètre apparent sensible ne scintillent pas, c'est que chacun de leurs points produit une image, qui donne sur la rétine un cercle de dissipation ; les cercles voisins se superposent, de manière que les couleurs se mêlant, et les variations d'intensité se compensant, Vimage reste calme et incolore, excepté aux bords, où, en effet, l'on remarque souvent de légères ondulations.

Arago remarque qu'il résulte de cette théorie, que la scintillation d'une étoile doit être différente pour deux observateurs différemment placés. Or, c'est ce que M. Cb. de Montigny a vérifié. Pour cela, il place dans l'intérieur d'une lunette deux dem>-disques de verre inclinés en sens inverse par rapport à l'axe, de manière à déplacer latéralement les rayons qui les traversent (1965), et à former deux images focales de l'étoile. Malgré la petite distance des faisceaux qui forment ces images, les deux courbes parallèles qu'elles produisent quand on agite l'instrument, présentent souvent des colorations différentes en des points correspondants.

La théorie d'Arago n'a pas été admise par tous les physiciens. MM. Messotti et Donati ont expliqué la scintillation, par des inégalités dans la réfraction et la dispersion aux surfaces de séparation de masses d'air de densités différentes, sans cesse en mouvement. Mais alors les expériences reman}uables et confirmatives de M. de Montigny n'avaient pas encore été faites.

SelntilioMiètres. — Pour apprécier l'intensité de la scintillation, Arago réduit l'objectif d'une lunette , au moyen d'un diaphragme , puis enfonce peu à peu l'oculaire, qui d'abord était mis au point. Il se forme bientôt au milieu de l'image dilatée de l'étoile, une tache no'u*e, et l'on arrête l'oculaire. On remarque alors que, par l'effet de la scintillation, cette tache disparaît et reparaît alternativement; et il n*y a plus qu'à compter le

nombre de disparitions pendant un temps doqné, pour juger de Factivité de la scintillation. Par exemple, l'étoile sirius a donné en 5 minutes, 40, 23, 28, 30 disparitions de la tache noire, à différentes époques. Une lunette ainsi disposée constitue donc un véritable sciniillotnètre.

MM. Liandier, de Portai, Poey, ont tiré parti du scintillométre pour prédire le temps qu'il fera le lendemain. Il résulte de leurs observations que, lorsqu'on observe le disque étalé d'une étoile de première grandeur assez élevée au-dessus de rhorizon, on y distingue des espèces d'ondulations allant d'un bord à l'autre du disque, indiquant la direction du vent qui règne dans les régions supérieures de l'atmosphère, sens qui est lié avec la hauteur du baromètre et permet de prédire le temps probable qu'il fera le lendemain ou le surlendemain K

va. Séooinposltloii de la Imniëre, aotlen sur les eorps, eto.

2IZ43. Dispersion. — Les diverses couleurs correspondant à des vibrations de rapidité différente, et la déviation des rayons dans la réfraction, dépendant du changement de vitesse de la lumière quand elle passe d'un milieu dans un autre, il faut admettre, pour expliquer la dispersion, que ce changement est différent pour les divers rayons colorés, c'est-à-dire que les ondes de longueurs différentes se propagent dans les milieux réfringents, avec des vitesses différentes. Cette conséquence a d'abord embarrassé les physiciens, et elle a constitué longtemps une des plus graves objections que l'on ait faites au système des ondulations. Elle est, en effet, en contradiction avec la formule de Newton v^= e : d.

Pour lever la difficulté, on a d'abord considéré que cette formule suppose que l'amplitude des vibrations est insensible par rapport à la longueur d'ondulation, et qu'il peut bien n'en être pas ainsi des vibrations lumineuses, les longueurs d'ondulation de l'éther étant extrêmement petites. Fresnel avait déduit de là que les ondulations les plus courtes devaient se propager le plus lentement. Mais la véritable explication découle de la constitution même des milieux réfringents. Si, en effet, la vitesse de la lumière dans l'éther du vide est la même pour toutes les couleurs, comme semblent l'indiquer les résultats négatifs auxquels ont conduit les tentatives faites pour prouver le contraire (1879), il n'en est pas de même dans un corps transparent, qui retient l'éther emprisonné entre ses molécules. Les ondulations doivent alors tourner autour de ces molécules, et l'on conçoit que les retards qu'elles éprouvent dans leur propagation, soient plus grands pour les plus courtes que pour les plus longues. Au reste, la question a été tranchée par les recherches analytiques de Cauchy : l'inégalité de vitesse de propagation des ondes de différentes longueurs, à

1 CosniM, Rewe du pngrè$ des tcience$, t. XH, p. 20, S63, 965.

travers 1-éther renfermé dans un système de molécules pondérables, a été ratktchée, dans ces savants calculs, aux lois dé la mécanique rationnelle ; de sorte que cette inégalité est aujourd'hui démontrée indépendamment du fait de h dispersion, fait qui se trouve ainsi être une conséquence du calcul mathématique.

!9!944. IM^oMpositlon de la IwMière par ab9«rptloB. — On COnçoit

que la présence des molécules pondérables gène les vibrations de i'étlier et en diminue Tamplitude, ce qui explique raffaiblissement de la lumière par les milieux qu'elle traverse, affaiblissement qui dépend de leur épaisseur et de leur nature. Les corps très denses, comme les métaux, anéantissant compté* temenl les vibrations quand leur épaisseur n*est pas excessivement mince. — L'analyse démontre que, dans un même milieu, certaines ondulations pourront être anéanties plus facilement que d'autres, suivant leur longueur et l'arrangement des molécules du milieu réfringent : de là la décomposition de la lumière par transmission, et les divers effets du polychroïsme (2047). Nous ayons tu que les vapeurs métalliques contenues dans les flammes, leur communiquent la faculté d'absorber principalement les rayons qu'elles émettent en grande quantité (2042) . M. Stokes explique ce résultat, en 6omparant le milieu gazeux à un espace encombré de cordes tendues, espace dans lequel les vibrations qui rencontrent des cordes susceptibles d'en prendre l'unisson, sont éteintes en mettant ces cordes en mouvement ; sans cela il y aurait création de force vive. 9S4s. Coaicvr des eorps. — Rappelons d'abord Fig. 1654. que la lumière ne se décompose par réflexion que

sur les surfaces dépolies, c'est-à-dire couTertes d'aspérités très fines et très rapprochées. Voici comment Fresnel explique, en partant de là, la couleur des rayons réfléchis : si nous considérons deux rayons incidents voisins, Yun8n(fig. 1654), aboutissant au sommet d'une aspérité, l'autre, s'n, en un point d'une des cavités qui les séparent, et tels que les normales en n et n' soient parallèles^ les rayons réfléchis nr^ n'r^ seront aussi parallèles, et le rayon s'n sera, après la réflexion, en retard sur le rayon sn, de la quantité an'h, ab étant une perpendiculaire aux normales. Or, en appelant e la profondeur de la cavité, comptée parallèlement à ces normales, et i l'angle s'n'/, on aura an' -|-n'6 t= 2« : sin i. Si la profondeur « est telle que le retard soit égal à une demi-longueur d'ondulation des rayons TÎolets, ces derniers seront détruits par interférence, et la lumière réfléchie sera colorée. Si le retard est différent, on conçoit que certaines couleurs seront détruites en partie et en proportion différente, de sorte que la lumière réfléchie présentera une nuance qui changera avec la valeur de e. Pour vérifier ce résultat, il faudrait pouvoir faire varier e à volonté, ce qui serait très difficile. Mais on peut agir autrement, et modifier la différence an 6, en faisant varier l'angle s'n'l = i. Pour cela, on prend un miroir simplement dooci àréméri in.

EFF£TS DES RAYONS SUR LES CORPS. 4i3

et Ton regarde par réflexion un corps blanc. Quand Tobliquité des rayons est assez grande pour que Ton aperçoive l'image de ce corps, il paraît d*une couleur orangée, quelle que soit la nature de la surface réfléchissante ; et quand on augmente Tinclinaison, la teinte s'éclaircit et finit par paraître blanche.

mMLB, Effets ehlailqnes éem dlirers rayons eolorés. — On conçoit que l'agitation provoquée dans Téther qui enveloppe les molécules, ou dans ces molécules elles-mêmes, par les vibrations des rayons incidents, provoque l'association on la séparation des molécules d'espèces différentes, et détermine des combinaisons ou des décompositions chimiques. Mais, ici, le phénomène est moins facile h saisir. Cependant on peut entrevoir que les molécules agitées seront amenées à des positions régulières en obéissant aux forces qui les sollicitent, comme celles de l'eau au-dessous de zéro quand on la fait vibrer, ou les parcelles de fer qui forment le spectre magnétique, quand on imprime de petites secousses à la feuille de carton sur laquelle on les a répandues.

On remarque que les divers rayons colorés présentent une activité chimique différente qui change avec la nature des substances (2065). On conçoit, en effet, que certaines molécules doivent répondre plus facilement que d'autres à certaines vibrations, suivant leur rapidité, comme les cordes d'une harpe dont quelques-unes seulement répondent aux sons produits à proximité. Cette comparaison nous permet d'expliquer comment certaines couches sensibles peuvent conserver la couleur des rayons lumineux qui les ont frappées ; il semble que les molécules de la surface ont été amenées à un état d'arrangement qui leur permet de vibrer -à l'unisson des vibrations qui ont produit la décomposition ; de même que les molécules de tiges de verre, de disques de soufre, d'abord rebelles aux vibrations, finissent, sous l'influence de cëlle-ci, par s'arranger de manière que les sons sortent ensuite avec la plus grande facilité. Rappelons aussi les remarquables résultats obtenus par M. Niepce de Saint-Victor : les chlorures qui donnent à la flamme de l'alcool certaines couleurs, c'est-à-dire, occasionnent dansl'éther, pendant la combustion, des vibrations d'une certaine rapidité, donnent aussi aux couches sensibles la faculté de réfléchir plus facilement les rayons de cette couleur, quand elles en ont été frappées pendant quelque temps (2078). Ces substances semblent se comporter comme des cordes tendues qui répondent facilement aux sons qu'elles sont susceptibles elles-mêmes d'engendrer.

stMV. Phosphoreseenee. — L'action des rayons lumineux pour produire la phosphorescence se conçoit facilement : les vibrations de l'éther se communiquant à celui qui entoure les molécules superficielles des corps phosphorescents, lequel continue à vibrer pendant quelque temps , comme une corde tendue qui résonne encore après que le son qui Ta excitée cesse de se faire entendre. Il y a des corps qui ne restent phosphorescents que pendant un temps très court; d'autres qui ne paraissent pas le devenir, même avec l'aide du photphoroscope ; de même qu'il y a des corps très denses qui ne conservent que pendant un temps imperceptible, les vibrations communiquées, et d'autres

qui ne paraissent pas susceptibles de vibrer par communication. — Nous aTons vu que la lumière phosphorescente est ordinairement moins réfrangible que celle qui Ta excitée. Pour expliquer ce phénomène, très marqué surtout quand il s*agit de h fluorescence (2087 ), M. Eisenlohr suppose que les rayons obscurs de différentes longueurs d'ondulation , interfèrent de manière à donner des vibrations résultantes plus lentes, comme dans Texpérience de Tartini pour le son (1,559).

8e48. Des moyens d*eiigendlrer la iaaiière. — C*est principalement au moyen des actions chimiques que nous produisons la lumière. Il est facile de comprendre que , dans le conflit moléculaire qui constitue ces actions, Téther qui entoure les molécules soit vivement agité et devienne le siège d'ondulations de diverses rapidités. Si Taction chimique est faible, les vibrations les plus lentes possèdent seules une amplitude assez grande pour être sensibles, et Ton n'observe que de la chaleur, fournissant des rayons de plus en plus réfrangibles, à mesure que Faction chimique est plus active. Quand celte action devient assez énergique pour donner aux vibrations les plus rapides une amplitude suffisante, la lumière accompagne la chaleur. L'expérience montre que la couleur des rayons lumineux dépend des substances en présence, et il en est de même probablement de la température à laquelle la lumière commence à se manifester; car on conçoit que, suivant la nature des molécules, les vibrations d'une certaine rapidité seront excitées de préférence à d'autres, et il est présumable que, si l'on pouvait augmenter graduellement l'énergie de l'action chimique, on trouverait que la température à laquelle la lumière commence à apparaître est d'autant plus élevée que la couleur de cette lumière se rapproche davantage d'être blanche ou violette. Ce qui confirme cette conjecture, c'est que l'incandescence due aux actions chimiques, quand elle est faible, donne de la lumière rouge. Si elle est plus intense, la lumière est blanche; ce qui montre que les rayons les plus réfrangibles se mêlent aux autres ; et enfin, quand elle est très intense, ces derniers peuvent être les plus nombreux, comme cela a lieu dans la combustion, quand, suivant une expression usitée dans l'industrie, on chauffe au bleu.