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INTRODt'CTlON

pian rie réflexion, et c'est dans cet arrangement régulier que YMaï i\e polariî^ation consiste.

ô"" La réfraction altère la vitesse de rotation des molécules dans un rapport qui dépend de la nature du milieu réfringent et (Je langle dlncidence; en outre elle tend à amener les axes de polarisai ion à être perpendiculaires au plan de rëfraction*

b*" Lorsqu'il y a double réfraction, les a\esde polarisation annrnencent par afl'ecter un mouvement oscillatoire en Ire leur posifi(Hi initiale et une position symétrique par rapport à la section principale; les durées de ces oscilialions sont pour les molécules dé couleurs diverses proportionnelles aux durées des rotations autour des axes de polariï^alion*

y"* A une certaine profondeur ces osciliatintis sont terminées el font place à une répartition fies axes de polarisation entre den\ plans perpendiculaires Tun sur Tautre; on a toujours négligé de dire comment la transition devait être conçue.

Pour renverser ce pénihle échafaudage d'hypothèses indépendantes les unes des autres, il sufllt presque de le regarder en face el de chercher à le corn p rend re< Que peuvent être ces faces réfléchissantes el réfringentes qui, en même tenq>squVlles repoussent, attirent les molécules lumineuses, tantôt donnent a leurs axes de polarisation une direction fixe et commune, tantôt commencent par tes faire osciller entre de certaines limites, tantôt moditn*nl la vitesse de rotation des molécules autour de ces axes, etc. elc/? I|uelies sont les véritables forces élémentaires, simpiement altrartives ou répulsives et fonctions des seules distances trou résultent ces opérations diverses? Ou n'a pas même essayé de le rechercher, et cependant on a longtemps présenté ce chaos d'hyj)othèses comme nm vraie théorie mécanique des phénomènes, et dans les diverses éditions de son Précis de Physicjue, Biot n'a cessé de l'opposer aux idées si claires et si simples de fVesneL

xLvm INTRODUCTION.

Le seul Young s'était montré rebelle à l'opinion commune, et n'avait cessé de protester contre les prétendus triomphes du système de l'émission. Dans les articles de la Quarterly Review où il a résumé, de 1809 à 181 4, les travaux de quelques-uns des principaux physiciens ses contemporains, tout en avouant qu'il n'avait pas la solution des difficultés reconnues par Huyghens et Newton, il a maintenu qu'à tout prendre, le système des ondes avait encore l'avantage sur le système de l'émission, et que, s'il ne permettait pas de concevoir la nature de la lumière polarisée, il suggérait au moins, entre les propriétés les plus remarquables de ce genre de lumière et le principe des interférences, un rapprochement important, où devait se trouver le germe d'une vraie théorie. La loi h laquelle Biot a ramené tous les phénomènes de la polarisation chromatique est simplement suivant lui ^*^-

t^Une expression des phénomènes considérés- à part de tous les phénomènes optiques, ce n'est pas une explication qui les ramène à être les analogues d'une classe de phénomènes plus étendue.... Ces phénomènes , comme tous les autres cas des couleurs récurrentes, sont parfaitement réductibles aux lois générales de l'interférence.... Toutes leurs complications apparentes, tout le caprice de leurs variétés ne sont que des conséquences nécessaires de la plus simple application de ces lois. Ce sont en réalité de simples variétés des couleurs des plaqtiès mixtes [mixed plates), dont les apparences reproduisent les couleurs de simples lames minces, si l'on suppose les densités de celles-ci augmentées dans le rapport de la différence des densités réfractives au double de la densité réfractive totale... Les mesures que M. Biot a prises diffèrent beaucoup moins des résultats d'un calcul fondé sur ces seuls principes qu'elles ne diffèrent entre elles.??

^'^ Voyez les Œuvres de Young; éd. de Peacocke, T. 1, p. 1x69.

rNTKOnUCTION.

A la suite de ce passage, où les prétendues explications de Biot sont si bien réduites à leur juste valeur, Young [présente ^ sous la forme brève et parfois obscure qui lui est propre, une remarque capitale : cest que l'épaisseur d'une lame de quartz et Tépaisseui d'une lame dair, qui transmettent la même couleur dans Texpérience d'Arago et dans 1 expérience des anneaux de Newton, soni préciséuient telles que la différence des durées de propagation du nnon ordinaire et du rayon extraordinaire, dans laHame cristallisée^ soit égale à la différence des durées de propagation du rayon transmis directement par la lame d'air et du rayon transmis aprÙH deux réilexions intérieures. Si Tun des phénomènes est un effet d'interférence, il est diUîcile de croire que Faulre ne le soit pas.

Il mariquait bien des choses, et loung le reconnaît lui-même, a cette généralisation, pour devenir une théorie. Pourquoi étaîi-il nécessaire au développement des couleurs, dans ce mode particulier (rinterférence, que les deux rayons fussent issus d'un rayon déjà polarisé et non d un rayon naturel ? Pourquoi les couleurs frapparaissaienl-ellesqua la condition d'une seconde action polarisante, consécutive au passage de la lumière dans la lame? Et lorsque cette action polarisante était ie résultat d'une double réfraction, pourcpmi apparaissait-il dans les deux faisceaux ainsi engendrés des couleurs complémentaires? A ces diverses questions le principe des interférences, tel que Young Tavait conçu et démontré, n'apportait aucune ré[)onse. Ce puissant esprit, qui sentait clairement qu'il était près d atteindre la vérité, devait cependaut reconnaître ([u'un dernier obstacle, dont il ne soupçonnait même pas la nature, l'en tenait encore écarté. Vers la fin de t8i5, il exprimait à Brewster le découragement dont il ne pouvait plus se défeiulre après d'infructueux efforts,

-Quant à mes hypothèses fondamentales sur la nature de la

L INTRODUCTION

-lumière, je suis, disait-il, tous les jours moins dispose à en -occuper ma pensée, à mesure qu'un plus grand nombre de faits, ^du genre de ceux que M. Malus a découverts, viennent à ma : connaissance; car si ces hypothèses ne sont pas incompatibles -avec ces faits, assurément elles ne nous sont d'aucun secours r pour en trouver l'explication ^^K -^

Comme Young, Fresnel reconnut à la fois qu'une analogie remarquable existait entre les lois des couleurs produites par l'inlerférence et les lois de la coloration des lames cristallisées dans la lumière polarisée, et que celte analogie n'était pas une explication suffisante du second de ces phénomènes ^^^ Mais il chercha tout de suite à déterminer la raison de cette insuffisance, en examinant si la polarisation de la lumière ne modiOait pas profondément les lois ordinaires de l'interférence.

Ses premières recherches sur ce sujet remontent à cet été de 1 8 1 6 , que la bienveillance do ses chefs Tautorisa à passer à Paris, et qu'il sut rendre si fructueux en découvertes; le 7 octobre de cette année il en communiqua les résultats à 1 Académie '^K Après avoir rappelé son expérience de Tinterférence des rayons réfléchis sur deux miroirs, il ajoutait :

rr Cette expérience, dont j'ai donné les détails dans le dernier Mémoire que j'ai eu l'honneur de présenter à l'Académie, m'a

^^) Miscellaneous Works, iomeV'^fagc l'curenl conduit aii\ mémos conclu-

36 1. sions.

<2^ Fresnel eut connaissauce, par «^^ Voyez le Mémoire sur Tinflueuce

l'intermédiaire d'Arago, de rarliclc de de la polarisation dans Taclion que les

la Quartcrly Review, auquel on a em- rayons lumineux exercent les uns sur

prunté la citation précédente, maisseu- les aulres, qui paraît pour la première

lement après que ses propres réflexions fois dans cetle édition [N** XV (B)].

INTHODUCTIOJN.

rouduil, |iar analogie, à essayer si les deux iniiig(*s ([ue Foo obtient eo plaçant un rhomiioïde de spath calcaire devant un {Hunt lumineux produiraient le nirnie effet que celles tjui sont relldcliies par Jeux miroirs. Le rhomboïde dont je me suis servi irayanl pas une grande épaisseur, les deux images se Irou valent assez rapprochées |ïour que les franges eussent une largeur sufUsanle. Ainsi il ne restait plus à reniplir que la condilion d'égalité entre les rhemins parcourus au même instant par les deux systèmes donrhda lions hurii lieuses. Pour cela j'ai fait traverser au faisceau extraordinaire une plaque de verre dont 1 épaisseur avait été déleraiinée de manière a lui faiie |)erdre à très-peu [>rès, sous rincideuco perpendiculaire, b)ule l'avance t|u'ii avait prise dans le cristal sur \v faîsceau ordinaire; en sorte qu*en inclinant légèreînenl cette plaque, ou pouvait établira cet égard une compensation exacte, Ce[»endaiil je n'ai jamais aperçu de franges, quoique j'aie répété cette expérience un grand nombre de fois.

-A la vérité Tespaee dans lequel j'espérais les découvrir était peu étendu, et occupé d'ailleurs en partie par les bandes que pro^ jetait le horti de la plaque de verre- Mais en la plaçant de manière i|U*elles lussent dirigées dans un autre sens que les franges qui «levaient résulter de deux points lumineuv, elles ne pouvaient plus ii* confondre iellemenl avec celles-ci qu elles empêchassent entièrement de les distinguer. INéaumoins, pour éviter tout à fait cet ïuconvénienl, j ai enlevé la plaque de verre, et j'ai reçu les rayons, qui avaient traversé le cristal, sur une petite glace non élamée, ilout lepaisseur avait été calculée de manière que la dilTérence eulrc les chemins |iarcourus par les rayons rétléchis a la première et à la seconde su rince, sous 1 incidence perpendiculaire, fût uïi peu plus graTule que celle qui résultait de la double réfracîian, en sorte que, par un tâtonnement facile, on pouvait trouver ïine inclinaison telle que ces différences fussent égales. Les rayons

LU INTRODUCTION

ordinaires réfléchis à la première surface et les rayons extraordinaires réfléchis à la seconde se trouvaient alors dans les circonstances propres à la formation des franges. Cependant je n'en ai jamais pu découvrir aucune, avec quelque lenteur que je fisse varier l'inclinaison de la glace.

crJ'ai essayé encore un autre procédé, qui conservait à la lumière incidente toute sa vivacité, et resserrait tellement les limites (lu tâtonnement, que j'étais sûr d'apercevoir les franges qui résulteraient de l'action réciproque des deux faisceaux lumineux, si toutefois ils pouvaient en produire. J'ai fait scier en deux le rhomboïde de spath calcaire dont je m'étais déjà servi, et ayant obtenu ainsi deux rhomboïdes d'une épaisseur égale , je les ai jilacés l'un devant l'autre, en croisant leurs axes, de manière que les deux sections principales fussent perpendiculaires entre elles. Dans celte situation des cristaux, je ne voyais au travers que deux images du point lumineux, et les deux faisceaux ayant subi successivement des réfractions difi*érentes devaient sortir au même instant du second rhomboïde, puisque son épaisseur était égale à celle du premier. Je faisais d'ailleurs varier légèrement et trèslentement l'inclinaison du second relativement au rayon incident, pour compenser par là la difl'érence d'épaisseur, s'il y en avait une, tandis que je cherchais les franges à l'aide de la loupe. Malgré toutes ces précautions je n'en ai jamais aperçu, et ce troisième essai n'a pas eu plus de succès que les précédents.

rj'en ai conclu que les deux systèmes d'ondes dans lesquels se divise la lumière en traversant les cristaux n'avaient aucune action l'un sur l'autre, ou du moins que leur influence mutuelle ne pouvait pas produire de résultat apparent.^

Fresnel se hâta de communiquer cette conclusion à Arago, qui était devenu bien vite le confident de toutes ses pensées scientifiques et le défenseur le plus actif de ses découvertes. Arago en

INTRODIMITION,