IX

tNTRODUGTION.

et décroissant avec ia réfrangibilité. tantôt comme variable en sens inverse '*\ bien qu'il ait donné de la plupart des pbénomènes con^ nus de son temps ies explications les plus inexactes ^^\ il ne lùérite pas moins de conserver dans l'histoire de Toptique une place éminenle pour avoir dit d'une manière expresse cpie les ondulations lumineuses sont périodiques comme les vibrations sonores, et que la cause des différences de coloration est au fond la même que la cause des différences de tonalité.

Toutes les vibrations sonores qui résultent du libre jeu des forces élastiques d'un porps primitivement ébranlé sont déeonjposables d'une infinité de manières en deux demi- vibrations exactement contraires Tune à Fautre, de sorte qu'à deux époques séparées par une demi'vibration, et plus généralement par un nombre imjiair de demi-vibrations, les vitesses des molécules sont égales

") La première opinion esl adoptée par Enter en suite (f une tliéorie tout à fait inexacte de la dispurMon » dani la AWfl iheoria lucis et colorum imprimée à IkrtiJi eti 1744; la seconde se trouve dans la Nouvelle explication phys^icpie de# couleurs engendr*^es par de§ surface» ntrèmement minces {Mémoires de rAmdimk de Berlin pour 1756); maia elle nVftt appuyée que «ur une eipiication trèa-imparraite des anneaux colorés.

^^' Oo sait, par exemple, quEuler eiipliquait la coloration des coqis par de» vibrations de leur matière qui seraii>nt entretenues par Teicitation con- Liauelle des vibrations lumineuses iu-

cidentes. Une autre erreur, qui n*est guère moins .surprenante, est d'avoir supposé qu'un rayon de lumière consi^ tait en des impulsions périodiques e%~ trâuiemont courtes, séparées par des intervalles de n^ma relativement trèslongK. C'était suivant lui le seul moyeu de concevoir comment une infinité de rayons de directions différentes peuvent traverser, sans se troubler, un trou de petit diamètre. Huygbens avait cependant donné du phénomène Texplicatiou mécanique la plus claire et la plus exacte. (Voyez le Traité de la lumière, page 16.)

XX INTRODUCTION

et opposées. Si deux vibrations de ce genre, parties d'une même origine, viennent, après avoir parcouru des chemins inégaux, se réunir en un même point sous des directions sensiblement parallèles, elles devront se renforcer ou s affaiblir réciproquement, suivant que la différence de leurs durées de propagation à partir de l'origine sera d'un nombre pair ou impair de demi-vibrations, et si la différence des chemins parcourus n'est qu'une petite fraction de ces chemins eux-mêmes, l'intensité des deux vibrations étante peu près égale, il y aura repos presque absolu au point où elles seront en discordance complète. Si les vibrations lumineuses sont constituées d'une manière analogue, il sera possible, en ajoutant de la lumière à de la lumière dans des conditions convenables, de produire de l'obscurité.

Telle est la substance des raisonnements qui ont conduit Thomas Young à l'expérience mémorable par laquelle le système de rémission a été définitivement réfuté, et l'existence des ondes lumineuses rendue, pour ainsi dire, aussi palpable que celle des ondes sonores ''l Sur^ deux trous étroits et voisins, percés dans un

^^) Cest le phénomène des batte- de certaines marées anormales, obser-

ments qui parait avoir suggéré à Young vées par Halley dans la mer de Chine,

la première idée de Tinterférence des qui se trouve au troisième livre des

vibrations. Les ondulations d'où résul- Principes (prop. xxiv). Suivant Newton,

tent les battements ne sont ni de même les ondes de la marée océanique péné-

origine ni de même période; mais si treraient dans cette mer par les deux les périodes sont peu différentes, ces . détroits situés au nord et au sud de l'ar-

vibrations se trouvent alternativement chipel des Philippines, et dans les ports

dans les conditions favora})les à leur où ces deux ondes arriveraient avec un

renforcement et à leur affaiblissement retard de six heures Tune sur l'autre,

réciproques, et ces effets contraires sont elles se détruiraient réciproquement,

sensibles à Toreille. au moins lorsque, la lune étant dans le

Un principe de Newton a été souvent plan de Téquateur, il y a égalité entre

mentionné par Young comme renfer- les deux marées consécutives d'un même

mant une première application du prin- jour, cipe des interférences; c'est l'explication

IINTRODUCTION.

^cran opaque, Young a fait arriver le faisceau des rayons solaires transmis par un autre trou étroit pratifjué dans le volet de la chambre obscure ; les deux cônes lumineux qui se sont propagés au delà de 1 écran opaque ont été dilatés par la diffraction, de manière à empiéter Tun sur Fautre, et dans la partie commune il s'est produit, au lieu d'un accroissement général de Imtensité lumineuse, une série de bandes alternativement obscures et briilantes, occupant exactement les positions où, daprès la théorie, les mouvements vibratoires devaient réciproquement se renforcer et s affaibli r. Les bandes ont disparu lorsqu'on a fermé lun des àenx trous. Elles ont disparu également lorsqu'au faisceau unique originaire d'un trou étroit on a substitué la lumière solaire directe ou celle d'une flamme artificielle : il est facile de comprendre cet effet, vu que dans ce cas les conditions de maximtim et de minimum dlntensité lumineuse ne sont pas satislaites au\ mêmes points par les divers groupes de rayons qu'on peut concevoir émanés des divers joints de la source ^'^

Rien de plus varié que la série des conséquences que Young a su déduire de sa découverte. Elle lui a d'abord expliqué, jusque dans leurs plus minutieux détails, ces coulem^ des lames minces

'*^ Grininldi,^ qui l'on a gouvfut atïribin^ la preniièrfi observa lion des înkTféi-enees , recevait la liiiaière molaire directe sur deux imm très-étroit-*, pertéf^ dans le volet mi^tne do m eliatnbre obscure. Les dcuxcilues transniisélaient It^gèrenienl colorés sur leurs bordai par b dilTraction, et larsffufî ces bords venaient à compléter Vun sur fautre, il vu résultait des eiïels qui ont parultidiifiier a Griaialdi tiuerdans certains cas, U liiinière tm s^ajoutant h de la lutnière pTiKluijiait de TobR^Ui^ité. Lumen aîi"

quando per mi commummtiotmn reddit fthmtrîoreni snperjmmn corjtork alicuude tit' j/î-itw illitêtraîam. {PhysicO'mfitltms tk hmine, prop. xiu«} Mais il s'a lien décrit et n*a rien pu observer de semblable aux bandes ahtnmTs que Youug a obtenues un siècle et demi plus tard et {ju'obtiennenlsans dillicult^ tous ceux i|ui nipètent mu expérience- (Voyeï la traduction de la xxn* proposition de Grimaldi dans les Annales de chiuiie et de pbysique, 9* série, t* X, p, 3o6.)

INTRODUCTION

doot Newton avait détermine les lois avec Uint de soins et d exactitude : les rayons rëflëchis aux deux surfaces de la lame parviennent évidemment à l'œil en des temps inégaux, puisque les uns traversent deux fois la lame et que les autres n'y pénètrent pas. Suivant les valeurs diverses de cette inégalité des durées de propagation, c'est-à-'dire suivant lépaisseur et la nature de la lame, suivant rinclinaison de la lumière incidente, ces deux groupes de rayons doivent alternativement se renforcer et s'aflaiblir; et comme les conditions de ces elïeis opposés, liées avec la durée des vibiations, ne sont pas les mêmes pour tous les éléments de la lumière blanche, Tinégale modification d'intensité de ces divers éléments en un point donné de la lame a pour conséquence Fapparition des couleurs; et si, pour rendre un compte tout à fail exact des particularités du phénomène, il faut admettre une nouvelle propriété de la réflexion, lexpérience directe confirme i existence de celte propriété. Les couleurs semblables à celles des lames minces, que ^ewton a obtenues avec des plaques épaisses, et qui lui ont semblé un corollaire de la théorie des accès, sex^ pliquenl par les mêmes principes. Tandis que Newton était obligé de supposer, ce qui eM contraire à l'expérience, que la deuxième surface de ces plaques possédait, à un degré très-sensible, la faculté de diffuser la lumière en tous sens, la théorie nouvelle at* tribue cette propriété à lu première surface rencontrée par les rayons lumineux, et l'expérience confirme encore cette conclusion. Les phénomènes xle diffraction, ces franges intérieures et extérieures à Tombre des corps opaques, qui se montrent toutes les fois qu on réduit suffisamment le diamètre de la source lumineuse, et qui. dans les conditions les plus habituelles des expériences, se cacheol dans la confusion de la pénombre, résultent aussi de mouvements vibratoires qui, venant de divers côtés, et en suivant des chemins inégaux, concourir en un même point, tantôt se renforcent, tantôt

XUlî

INTRODUCTION

s'affaiblissent. Un grand nombre de phënomènes naturels doivent élre rapportes aux mêmes principes, entre autres les arcs colorés qui s'oliservent souvent au delà du violet de rarc-en-ciel ordinaire, el dont les théories de Descartes et de Newton sont incapables de rendre compte, les couronnes qui, dans une atmosphère chargée de gouttelettes d eau en suspension » apparaissent autour du soleil et de la lune, llrij^ation superficielle des minéraux, le reflet chatoyant des plumes des oiseaux et, en particulier, de toute surface présentant de fines inégalités régulièrement espacées. Partout ou Ton peut distinguer deux groupes de rayons dont les durées de propagation sont inégales, soit parce qu'ils ont pénétré à des hauteui^s inégales dans la goutte de pluie productrice de larc-en-cieL soit parce que les uns ont cheminé dans Fair, les autres dans des gouttelettes aqueuses, soit parce que les uns se sont réfléchis sur le sommet, les autres sur le point le plus bas des stries d'une surface, partout robservateur reconnait les alternatives de lumière et J'oljscurilé et les colorations variables caractéristiques de Tinterférence. Enfin ces divers phénomènes déterminent les éléments numériques fondamentaux des vibrations lumineuses, et subslituent des données précises aux vaines conjectures d'Euler. Ils saccordent tous à démontrer que les ondulations les plus réfrangibles sont aussi les plus rapides; d'ailleurs, même dans les ondu- Ifitions les plus lentes, cette rapidité est de nature à confondre fimagination : en une seconde il ne s accomplit pas moins de quatre h cinq cents tri II ions de vibrations sur un rayon de lumière rouge, et de sept à hiyt cents trillions sur un rayon de lumière violette.

L'admiration qu'inspirent toujours les écrits où sont exposées ces immortelles découvertes *'* n'en doit pas dissimuler les imper^

■** Ce âûoiles trois Mémoires lus à la Smtiélë rovale de l-iondres h i^i no-

vembre i8oi, ic i" juillet i8o2 et le nh novembre i8d3j qui otil respective-