RÉSUMÉ D'UN MÉMOIRE

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LA RÉFLEXION DE LA lUMIÈRE*',

LU h VAÙHùim^ tiES SClEfïCES LE l5 îfOVEXEBE iSlQ.

I ARnûtei de chimh tt âÊphynqw, t. XV» p. 37g , cahier du décembre 1819 : ^t ^uU^tin dâ U Sociéié phikmathiqiut , tB%t^ , p. ^^^ ]

Ce Mémoire a pour oBjet la recherche des causes mécaniques de Ut réHexion de la kimière. Dans le système des ondulations il y a deux manières très-différentes de ia concevoir. On peut supposer qu eH« résulte uniquement de la plus grande densité de Téther contenu dans le corps réfléchissant, et Tassimiler à la réflexion des ondes d'un fluide élastique en contact avec un autre fluide plus dense. On peut la concevoir aussi sans admettre cette condenbation de Télher, en supposant que la lumière est réfléchie par les particules mêmes des corps,

La seconde hypothèse, qui attribue ia réflexion au choc des ondes lumineuses contre les particules pondérables, présente, an premier abord, une dilBcoUé qui s'évanouit bientôt par un examen plus attentif : si chaque particule, considérée séparément, peut être un centre de réflexion, comment se fait-il que les corps diaphanes ne réfléchissent pas la lumière dans toute leur épaisseur?

En divisant par ia pensée le corps réfléchissant en tranches trèsminces, dont répaisseur réponde à la difl'érence d'une demi-ondulation

*'* Le Mémoire lui-mètne est le n* XXV de la pr^ent^ éditicpu.

fi* X\l\. entre les chemins paicourus par les i ayons réfléchis, ii est aisé de voir, à l'aide du piinripe des interférences, que ces ondes élémentaires doivent se détruire mutuellement dans lintérieur d'un milieu homogène» et que la somme de toutes les réflexions doit se réduire à celles qui s opèrent dans ses deux tranches extrêmes, loi^sque les intervalles qui séparent ses molécules sont infiniment petits relativement à la longueur d'une ondulation lumineuse. Mais comme réellement ces intervalles ne sont jamais entièrement négligeables par rapport à la longueur d'une ondulation, il s'ensuit quon ne peut plus assigner, dans le voisinage de chaque particule pondérable, une autre particule située à une distance telle que les rayons qu'elles réfléchissent difl'èrent exactement d'une demi-ondulation et se détruisept complètement; en sorte qu'il doit en résulter une réflexion intérieure, à la vérité très-faible, à cause de la discordance presque complète des ondes élémentaires, mais qui finit toujours par devenir sensible lorsque le milieu a une profondeur suffisante,

L'atmosjdière nous en présente un exemple frappant par l'abondance de la lumière solaire quelle renvoie de toutes parts à nos yeux, même dans les jours où Tair est le plus pur* Leu lois de polarisation qu'elle présente no peuvent se concevoir, comme la observe M. Arago, qu'en supposant que ce sont les particules mêmes de Tair qui réfléchissent cette lumière, la faiblesse des réflexions partielles étant compensée par leur multitude- Beau coup d'autres phénomènes confirment l'hypothèse que la réflexion s'opère sur les molécules pondérables. Mais comme ils ne peuvent pas lui servir de démonstration rigoureuse et ne font qu'en augmenter la probabilité, j'ai cherché, dans les conséqjiences de ce système et de celui qui attribue la réflexion à la seule diflérence de densité de l'éther, un cas où f expérience pAt décider la question.

Ces deux hypothèses expliquent également bien les anneaux colorés produits par la réflexion de la lumière aux deux surfaces d'une ianie mince; elles s'accordent nécessairement en conséquence sur la nature 4es anneaux transnjis, qui doivent être, dans tous les cas, complé-

^mentaires des anneaux rénéchis, d'après le principe général de la cun- ^" WIV. servation des forces vives. Mais en analysant la génération des anneaux transmis, qui résultent, comn^e AL Young Ta démontré, de Finterfé' rence des rayons directs avec les rayons réflécliis deux fois dans la lame mince, on est conduit à cette conséquence singulière, que, si la réflexion s opère sur ies molécules propres des corps, les rayons réfléchis à rextérieur d'un milieu plus réfringent que celui avec lequel il est en contact doivent différer d'une demi-ondulation des rayons incidents ou transmis, indépendamment de la différence des chemîiiîi parcourus, comptés pour les rayons réfléchis comme ^11s partaient de la surface même de séparation des deux* milieux; tandis qu'en supposant la réflexion produite par la seule différence de densité de Téllier dans les deux milieux en contact, les rayons directs et les rayons réfléchis à l'extérieur du milieu le plus réfringent doivent se trouveid'accord, abstraction faite de la différence des chemins parcouius* Ainsi, dans ce cas, fes deux hypothèses conduisent à des conséquences opposées.

Pour les soumettre à Fexpérience, j*ai fait interférer deux faisceaux lumineux émanés du même point éclairant, et dont l'un avait été ré^ fléchi une fois à la surface extérieure d une glace non étamée, noircie par derrière* Les deux laisceaux étaient ensuite ramenés à des directions presque parallèles par deux miroirs de verre noir. Cette seconde réflexion sur des miroirs pareils, en imprimant aux deux faisceaux des modifications semblables , ne pouvait pas altérer la différence résultant de la preinière réflexion. Or les franges produites par l'interférence des deux systèmes d'ondes présentaient le même anangement de teintes que les anneaux réfléchis sur une lame d'air comprise entre deux verres; le centre du groupe était occupé par une Lande noire parfaitement incolore dans son milieu, et les teijites étaient disposées symétriquement de part et d'autre de celte bande centrale: en sorte qu'on ne pouvait pas se méprendre sur sa position* Ainsi, puisque la ligne centrale, qui répond toujours à des chemins égaux, était parfaitement noire, on doit en concluje que les deux systèmes

N"* XXIV. d'ondes différaient d une demi-ondulation, indépendamment des chemins parcourus.

On voit donc que le résultat de lexpérience est absolument opposé à la première hypothèse, et qu'il confirme la seconde, d après laquelle là réflexion s opérerait sur les particules mêmes des corps.

Cette manière d^envisager la réflexion, qui dans sa généralité embrasse les différents degrés de transparence des corps, et laisse entrevoir la possibilité d'expliquer leurs couleurs propres d'une manière satisfaisante, a encore Favantage de détruire une des principales objections qui aient été faites contre le système des ondulations, celle qui est relative au phénomène àe la dispersion*

L^analyse démontre que les ondulations de diverses longueurs doivent se propager avec la même vitesse dans un fluide élastique homogène; en sorte que, si le ralentissement de la lumière dans le verre» par exemple, ne dépendait que de la plus grande densité de Téther qu'il contient, les différentes espèces d'ondes lumineuses, qui doivent se propager avec une égale vitesse dans le vide, éprouveraient un ralentissement égal dans le verre et se réfracteraient en conséquence de la même manière, car le rapport du sinus d'incidence au sinus de réfraction dépend uniquement de celui qui existe entre les vitesses de la Iimiière dans les deux milieux. Mais d après 1 expérience que je viens de rapporter, il est très-probable que Téther contenu dans ie verre n'est pas sensiblement plus dense que celui qui Tenvironne; en sorte que le raccourcissement des ondes lumineuses qui pénètrent le verre est principalement dû à ses propres molécules, dont on ne peut pas d'ailleurs, et par une raison bien simple, révoquer en douta ja grande influence sur la dispersion, puisqu elle varie avec la nature ou rarrangement de ces molécules, suivant des rapports tout à fait différents de ceux des pouvoirs réfringents moyens,

Mais celui de tous les phénomènes d'optique qui met le plus en évidence peut-être rinfluence immédiate des particules des corps sur la marche de la lumière, c'est la double réfraction, qui lui imprime des vitesses différentes, selon le sens dans lequel on tourne le cristal

qu'on lui fait traverser, quoique la densité de Féther qu'il reulerme N' XWI reste toujours la même.

Je citerai, à cette occasion, une loi que je viens de découvrir dans les phénomènes de double réfraction que présente le verre courbé, et qui fait voir jusqu'à quel point l'arrangement des molécules influe sur la marche de la lumière.

Quand on courbe une plaque de verre, elle acquiert des propriétés analogues à celles des lames minces cristallisées; comme ces cristaux* elle colore la lumière polarisée, ainsi que M. Brewster Fa remarqué depuis longtemps. LVnalogie indique que ces teintes, parfaitement semblables à celles des la mes cristallisées, doivent résulter aussi de rinterférence de deux systèmes d'ondes qui parcourent la plaque de verre avec des vitesses inégaies; et c'est aussi ce que confirme Texpérience.

Pour mesurer les changements de vitesses qui répondent à ces deux systèmes d ondes, j'ai employé les procédés délicats que fournit la diffraction; et j'ai trouvé que la vitesse des rayons réfractés ordinairement différait deux fois plus que celle des rayons extraordinaires de la vitesse de la lumière dans le verre non courbé : ainsi la différence de vitesse entre les rayons ordinaires et extraordinaires est égale à Taccroissement ou à la diminution de vitesse que la flexion du verre a fait éprouver à la lumière réfraptée extraordJnaireraent : résultat bien re^ marquable, puisquici la double réfraction est aussi grande que le changement de réfraction provenant de la dilatation ou de la condensation du milieu.

J'ai essayé de déterminer la dilatation et la condensation absolue du parallélîpipède de verre dans les points traversés par les faisceaux lumineux que je faisais interférer; mais je n'ai etjcoie obtenu qu un résultat qui me paraisse mériter quelque confiance*

J'ai trouvé, d'après cette expérience, que le changement de vitesse de la lumière résultant de la dilatation du de la condensation du verre était, pour les rayons réfractés ordinairement, moitié moindre à trèspeu près que celui que Ion conclurait de la dilatation ou de la con-- I, 87

tm THÉORIE DE LA LUMIÈRE. — DEUXIÈME SEilTlON.

N* XXIV. deiiïiatian absolue du verre, en employant la formule qui se déduit égaienieiit du système de l'éniission et de celui des ondulations, lorsqu'on suppose, dans le premier, que Fattraction exercée sur les molécules lumineuses est proportionnelle k la densité du milieu, et que» dans le second, on assin)ile le milieu réfringent à un fluide élastique homogène, dont la densité éprouverait les mêmes variations que Je parallélipipède de verre, son élasticité restant constante*

D'après ces deux suppositions, les petites variations de vitesse de la lumière doivent être moitié des variations de ta densité du milieu, et j'ai trouvé, dans cette expérience, qu'elles nen étaient que le quart pour les rayons ordinaires, qui sont rependant ceux dont la marche éprouve les pius grandes variatioi

Je me propose de cou tin u< !S j cherches sur cet objet dès que mes occupations me Je permettront, et de déterminer, par des observations exactes, les rapprochements ou écartemenls des particules du verre qui répondent à chaque degré de différence de vitesse entre les rayons ordinaires et extraordinaires. Des expériences de ce genre, dans lesquelles on peut faire varier à volonté et mesurer les modifications a[>portées dans l'arrangement des particules du milieu réfringent, serviront peut-être à jeter quelque jour sur les causes mécaniques de la double réfraction.

^'' Cette seconde loi, ayant ëtë déduite d'an résultat isolé, a besoin d'être confirmée par de nouvelles expériences.

m'êmoihe sur la réflexion.

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