INVENTION DES PHARES LENTICULAIRES

40. Nous venons d'exposer dans son ensemble et ses principaux détails l'ancien système de phares à l'amélioration duquel, ainsi que nous l'avons dit, Augustin Fresnel avait été appelé à concourir par une décision administrative du ai juin 1819. Mais ce qui devait être l'objet principal de sa mission fut bientôt réduit par lui à une question tout à fait secondaire. A peine entré dans la voie nouvelle ouverte à son génie inventiï, il fut frappé de cette idée, qu'on pourrait avec avantage c substituer de grandes

xxx INTRODUCTION.

«r lentille» de verre aux réflecteurs paraboliques » pour projeter ia lumière en faisceaux d'une forte intensité1"'.

Ce premier aperçu résultait de la double considération que, d'une part, l'image lumineuse réfléchie par le miroir plan le plus parfait offre à peine la moitié de l'éclat direct du corps éclairant, et que, d un autre côté, la presque totalité du cône de rayons directs ayant pour sommet le bec de la lampe focale , et pour base l'ouverture circulaire d'un réverbère parabolique, est perdue à la mer pour Yejfet utile.

k\. En suivant cette conception, qu'il* songea d'abord à appliquer aux phares à éclipses, Fresnel reconnut que le tambour dioptrique qui serait illuminé par une flamme centrale devait, pour ne pas laisser diverger en pure perte une trop grande partie des rayons émanés du foyer, embrasser une zone d'au moins 45 degrés. Or de cette première donnée résultait, pour l'angle prismatique du bord des lentilles, une ouverture de ko degrés, et conséquemment une épaisseur au centre qui eût occasionné une grande perte de lumière, et rendu ce système mobile démesurément pesant.

42. Cette première difliculté du problème fut bientôt écartée par une combinaison que Fresnel tira de son propre fonds, mais pour laquelle il apprit bientôt qu'il avait été devancé par Buffon , celle des lentilles polyzonales a profil échelonué.

Sans reproduire ici les développements que présente à ce sujel le Mémoire publié en i8aa par notre auteur [t. III, N° Vlll(A)], bornons-nous à rappeler qu'en multipliant suffisamment les zones concentriques des panneaux lenticulaires, et en exécutant ces anneaux séparément, on arriva à corriger, autant qu'il peut être nécessaire pour des appareils d'éclairage, l'aberration de sphéricité.

" Voir le Mémoire N* VIII (A).

INTRODUCTION. XXXI

Fresnel adopta pour ses panneaux lenticulaires la forme planconvexe, comme pratiquement préférable à la forme biconvexe w.

63. I>a distance focale e'tant donnée, le rayon de courbure du disque central pouvait être déterminé avec une suffisante approximation par une moyenne entre la valeur déduite de la formule ordinaire pour les lentilles plan-convexes de petit diamètre et la longueur du rayon de courbure répondant, pour le bord du disque, à la réfraction parallèlement à Taxe des rayons incidents émanés du centre focal.

Quant aux anneaux concentriques, les coordonnées du centre de Tare générateur de leur surface extérieure se trouvaient déterminées par la condition que les deux éléments extrêmes de cet arc présentassent l'inclinaison voulue pour la réfraction parallèlement à l'axe commun.

hk. Dès le mois d août 1819, Fresnel soumettait à la Commission des phares l'épure d'une lentille polyzonale de 60 centimètres de longueur focale et de 536 millimètres de côté, comme première étude de son nouveau système d'éclairage maritime.

65. On conçoit que la taille, le douci et le poli de* anneaux de verre profilés comme il vient d'être dit, devant s'opérer par des mouvements circulaires alternatifs, pouvaient s'exécuter au tour à l'aide de combinaisons mécaniques peu compliquées. Toutefois l'inventeur, à ses débuts, n'était pas en position de provoquer l'établissement de tours à roder le verre, qui eussent exigé pour moteur une machine à vapeur, ou tout au moins un manège à cheval. Il se trouvait donc forcé d'aborder l'exécution de ses grandes pièces optiques avec les seuls moyens communément appliqués à la taille des verres lenticulaires, cest-â-dire le rodage

* Forme adopté* par Baiïon pour les grands verre» ardent*, ainsi que par sir David KrpwRter pour sec burniag gUute».

irai INTRODUCTION.

au bassin, et conséquemment de composer provisoirement les anneaux concentriques d'un assemblage polygonal d'éléments à courbure sphérique.

46. Quel que fût, au surplus, le mode d'exécution, il fallait, avant tout, se procurer la matière première moulée sur une épaisseur qui sortait des habitudes de nos manufactures de glaces. Or les premiers essais faits aux verreries de Ghoisy-le-Roi n'avaient été rien moins que satisfaisants. Ils donnaient lieu de craindre que Ton ne pût obtenir de longtemps, sous le volume désiré, des pièces de crown-gla&s à peu près exemptes de bulles et de stries. Mais la solution de cette grave difficulté put être ajournée, grâce à l'habileté de M. Soleil père à refouler au four les glaces ordinaires sans altérer leur transparence.

hl. Cet habile artiste exécuta ainsi pour premier essai une lentille échelonnée de 35 centimètres de diamètre et de ho centimètres de longueur focale, puis un panneau lenticulaire à élément* polygonaux t de 70 centimètres de foyer sur 55 de carré, qui fut terminé au commencement de 1890.

Nous présentons ici la réduction au dixième d'une ancienne épure cotée , qui , malgré quelques millimètres de différence sur la longueur focale, nous parait avoir été tracée par Fresnel, comme première étude de ce même panneau lenticulaire (,).

W On y voit figurée en profil la glace-support . que Fresnel supprima bientôt. ( V. N* I , S i o.)

INTRODUCTION. xxxn.

48. Pour appliquer utilement les panneaux dioptriques à l'éclairage des phares, un autre problème restait k résoudre : celui de la production d'une lumière ayant les dimensions el la densité requises. Elle devait, en effet, tout en illuminant vivement le centre focal, présenter un volume tel, que la divergence verticale du faisceau émergent embrassât toute la largeur de la zone maritime à éclairer, et que la divergence horizontale eût assez d amplitude pour donner à l'apparition des éclats de l'appareil tournant la durée nécessaire pour les relèvements nautiques.

L'étude de ce problème conduisit à reprendre l'idée de Rumford, ou plutôt de Guy ton de Morveau, sur les becs à mèches concen triques (a>. 11 fallait , de plus, recourir au mécanisme à pompes de Carcel pour élever l'huile d'un réservoir inférieur au foyer el arroser incessamment la couronne du bec avec une surabondance, faute de laquelle l'intensité de la chaleur eût promplement carbonisé les mèches et détérioré le bec.

C'est ainsi qu'Arago et Fresnel résolurent conjointement ce nouveau problème (b).

>: A. Fresnel attribue au comte de Rumford la première idée des lampes à mèche» multiple»; mais la priorité de Guy ton de Morveau, quant à l'invention dea becs à miches concentrique», parait clairement établie par l'extrait suivant d'un mémoire publié par ce savant, en 1797, dans les Annale» de chimie (1" série, t. XXIV, p. 3n), Sur le» moyen* de fournir presque tans frai» le feu et l'em pour le* expérience» chimique» :

>r J'avais fait construire, il y a dix an», une lampe sur les principes du citoyen Argant, à 'trois mèches concentriques, chacune ayant un courant d'air intérieur et extérieur. L'effet •surpaas» ce que j'en avais attendu par l'intensité du feu; mais il est difficile de prévenir la -destruction des soudures faites autour des mèches; les cornues de verre étaient souvent 'fondues à leur fond et déformées; on conçoit qu'elle consommait une quantité d'huile assez ■> considérable, et, comme elk ne pouvait servir en même temps à éclairer, elle n'avait, à vrai •dire, qu'un rapport bien éloigné avec l'objet qui m'occupe.*

On voit qu'il ne manqua au succès complet de ce premier essai d un bec à mèches concentriqoes que l'alimentation surabondante des lampes de Carcel.

kl Voir le tome XVI des Annale» de chimie et de physique, cahier d'avril 1891, p. 377; le Bulletin de la Société d'eneoum/jemeni, cahier de juin 1851, el le Mémoire iT Augustin Fresnel, N* VIII.

INTRODUCTION

Des becs à deux et à trois mèche» concentriques, exécutés sur les dessins de Fresnel, furent rais en expérience dès le mois d'octobre i 81 9. On les alimenta, dans les premiers essais, à l aide d'un réservoir supérieur, dont la capacité et l'écoulement avaient été réglés de manière à arroser d'huile les mèches avec la surabondance nécessaire pendant un éclairage de quelques heures. Cet équipage provisoire fut ensuite remplacé par une grande lampe mécanique, que construisit l'habile horloger M. Wagner.

49. Le 19 mai 1830, la Commission des phares assista à l'essai d'illumination de la lentille polygonale de 70 centimètres de foyer, par un bec à quatre mèches concentriques, brûlant 700 à ^5o grammes d'huile par heure, ce qui répond à la consommation de 20 becs ordinaires de Carcel. Mais, pour ramener la divergence à de justes limites, il convenait de réserver ce nouveau bec pour des lentilles d'une longueur focale décuple de son dia~ mètre, c'est-à-dire de 90 à 9a centimètres. Quoi qu'il en soit, les résultats obtenus furent tels, qu'ils ne pouvaient laisser de doute à la Commission sur la supériorité du nouveau système.

50. Fresnel dut commencer, dès lors, à s'occuper du projet d un appareil lenticulaire à éclipses pour remplacer les grands réflecteurs de Cordouan. dont l'argentage, trop promptement détérioré par les nettoiements journaliers, ne pouvait être convenablement entretenu, et dont la portée, en définitive, ne répondait plus aux exigences des navigateurs.

La partie principale du nouvel appareil devait être formée d'un tambour dioptrique tournant, composé de huit panneaux carrés de 9a centimètres de foyer, qui devaient avoir ainsi à très-peu près 76 centimètres de côté.

51. Une première grande lentille fut exécutée pour essai, d'après ces données, par M. Soleil père, vers la fin de 1830. Malgré la perte résultant, pour l'elfet utile, de la forme anomale

INTRODUCTION

des zones concentriques présentant un assemblage polygonal de segments à courbure spbéïique, l'éclat dans l'axe de ce panneau dioptrique illuminé par un bec quadruple fut trouvé au moins équivalent à 3,000 becs ordinaires de Carcel , ou à 1 4, 000 bougies.

Gel éclat, comparé à ceux du grand réflecteur de Lenoir et du réverbère à double effet de Bordier-Marcet, équivalait à trois fois et un quart le premier et à quatre fois le second. Il eût donc fallu, pour produire un effet égal à celui d'un tambour dioptrique composé de huit grandes lentilles polygonales, vingt-six réflecteurs de Lenoir, ou trente-deux réverbères k double effet, qui n'auraient pu être installés dans les plus grandes lanternes. On pouvait d'ailleurs évaluer à près de moitié l'accroissement d'effet utile qui devait résulter, pour les grandes lentilles, de l'exécution sous forme annulaire de leurs zones concentriques, amélioration qu'une commande d'une certaine importance devait faire obtenir.

52. D'après ces résultats et ces prévisions, qui ne permettaient plus d'hésitation, la Commission des phares proposa, et M. Becquey ordonna, par décision du U février 1821, l'exécution de huit grandes lentilles composées d'éléments annulaires, pour remplacer l'appareil catoptrique de la tour de Cordouan. ^

53. Le tambour dioptrique, disposé ainsi que nous venons de le dire, devait embrasser une zone équatoriale de degrés, formant les ou environ les f- de la surface de la sphère lumineuse ayant son centre au foyer de l'appareil. Or, déduction faite de la perte inévitable qui résulte tant de l'espace libre à réserver au-dessus de la cheminée que de l'occultation produite par le bec même de la lampe focale, W restait à tirer parti des rayons lumineux divergeant dans un espace angulaire d'environ 5o degrés au-dessus des grandes lentilles et de 20 à a 5 degrés au-dessous.

5 h. Pour utiliser les rayons supérieurs, Fresnel adopta la corn-

imvi INTRODUCTION.

binaison décrite dans le Mémoire sur son nouveau système de phares (N° VIII). Elle consiste dans l'addition de huit lentilles de 5o centimètres de foyer, disposées en toit pyramidal tronqué, lesquelles portent chacune à leur bord supérieur un grand miroir plan , incliné de manière à projeter à l'horizon le faisceau des rayons réfractés. Les plans méridiens répondant aux axes des petites lenlilles obliques étaient d'ailleurs écartés de 7 degrés et demi des méridiens des grandes lentilles correspondantes, du côté opposé au sens de la rotation. Par l'effet de cette combinaison , la durée des éclats fut portée à moitié environ de celle des éclipses.

Ce système optique, illuminé par une lampe centrale, devait présenter dans sa rotation, réglée à 8 minutes par chaque révolution , des éclats alternant avec des éclipses totales et se succédant de minute en minute. Chaque grand éclat était d'ailleurs immédiatement précédé d'une lumière plus faible, et, après un rapide décroissement, faisait place à l'éclipsé.

55. Quant aux rayons passant au-dessous du tambour dioptrique, Fresnel s'était d'abord arrêté à l'idée de les faire diverger pour éclairer les abords de la tour. Mais il reconnut bientôt qu'il en tirerait un parti plus-utile en les distribuant a peu près uniformément sur l'horizon, au moyen d'un tambour catoptrique fixe composé de sept zones horizontales de petits miroirs plans étages verticalement comme les lames d'une persicnne. A l'aide de cette addition, on obtenait un petit feu fixe, qui, sans changer le caractère du feu principal à éclats périodiques, devait faciliter les relèvements nautiques, en rendant le phare constamment visible, en temps ordinaire, jusqu'à la distance de 8 à 10 milles marins'*.

Ia> Poitscriptum du Mémoire sur les phares (N* VIH [A ], p. ia5) publié par Fresnel en 1893 indique une autre disposition de miroirs plans que l'on aurait groupés au-dessous des» lentilles pour en prolonger les éclats. Nous reviendrons sur cette combinaison, a laquelle

INTRODUCTION. ' xxxvi.

56. L'armature du système optique, la ruacbine de rotation à pendule, ainsi que les lampes mécaniques, furent exécutées par M. Wagner.

La première lampe mécanique appliquée à l'illumination des grandes lentilles avait pour moteur un ressort ; mais cette force graduellement décroissante fut bientôt remplacée par l'action constante d'un poids, dont la course s'opérerait dans le fût de la colonne de fonte servant de support à tout le système.

57. Le ao juillet 1 8a 3, l'appareil dioptrique ainsi disposé remplaça, dans la lanterne de la tour de Cordouan , les douze grands réverbères de Borda et Lenoir, qui Téclairaient depuis 1791.

La puissance du nouvel appareil se trouva tellement supérieure à celle de l'ancien, que, sur divers points du littoral de la (îironde, où les rayons projetés par le phare se trouvaient interceptés par les accidents du sol, la réverbération atmosphérique fut prise, à la première apparition, pour la lueur d'un incendie.

58. Les efforts persévérants de Fresnel se trouvèrent dignement couronnés par cette mémorable inauguration de son système de phares lenticulaires w. Elle eut pour théâtre le plus beau monument qui, depuis les Ptolémécs, eût été consacré au salut des navigateurs, et pour la seconde fois la tour de Cordouan donna le

itotre auleur songea depuis a appliquer le» miroirs concaves. ( Voir lu lettre a M. R. Stevenson, du *6 avril i8a5. N* XV.)

,! Nous ne devons pas omettre de rappeler, a cette occasion , les services rendus par M. Tabouret, alors simple piqueur des ponts et chaussées. Attaché" d'abord, sous les ordres île Fresnel, au cadastre du pavé de Paris, il concourut dès l'origine aux divers travaux relatifs a la création du nouveau système de phares. Après l'installation de l'appareil lenticulaire de Cordouan, à laquelle il avait activement coopéré. M. Tabouret passa près d'un an à la tour pour diriger et surveiller les gardiens allumeurs. Les nombreuses observations pratiques qu'il recueillit avec une remarquable intelligence, dans le cours de cette longue et pénible mission, ont été très-utilement consultées pour l'organisation du service des phares lenticulaires.

xxxym INTRODUCTION.

premier signal d une heureuse révolution opérée par la science dans I éclairage des côtes maritimes.

59. Les applaudissements qui avaient accueilli, on 1791, la substitution de l'appareil catoptrique de Borda aux anciens foyers de charbon et aux réverbères à flammes fuligineuses, se renouvelèrent non moins unanimes à {apparition des puissants effets de lumière du système dioptrique d'Augustin Fresnel. Mais, ainsi qu'il arrive trop souvent en pareil cas, aux éloges donnés à la création nouvelle se mêlèrent des réclamations de priorité. Elles furent élevées par sir David Rrewster, qui, dès le mois de juin 1 82 3 , les avait consignées dans le Journal philosophique d'Edimbourg(,), et qui les renouvela à diverses reprises, malgré les vives répliques d'Arago(b).

Nous croyons pouvoir, sans entrer dans de longs développements, faire apprécier, a cet égard, les prétentions de l'illustre Écossais.

60. Fresnel, en imaginant, pour ainsi dire d'un seul jet, les lentilles polyzonales, comme moyen d'augmenter la portée des phares, avait incontestablement la priorité quant à l'idée rationnellement conçue de cette application. Ce n'est pas sérieusement qu'on pourrait lui opposer l'emploi fait, en 1789, au phare de Portland, de réflecteurs paraboliques garnis à leur ouverture de lentilles de 9 * pouces anglais de diamètre. Une telle combinaison ne pouvait que discréditer, comme il arriva effectivement, l'introduction d'éléments dioptriques dans les appareils d'éclairage (c).

61 . Quant à la, division des lentilles en zone» concentriques éche-

" Voir Edinh. Pkil. Journ. vol. III, p. 166.

» Voir Annal» de chimie et de pkymque, *' série, t. XXXVII, p. 39*. et les Œuvre* complète* d'Arago, t. VI, p. 33.

Voir A rvdimentary treatite on tke hittory, construction and illumination of Ligklkoute* hv Mr Alan Stevenson, London, i85o.

INTRODUCTION. xvm

tonnées, l'idée n'était pas nouvelle : Bu (l'on l'avait émise le premier dans son Histoire des minéraux; mais, en «'assujettissant a l'aire refouler des disques de verre d'une seule pièce, il s'imposait des difficultés pratiquement insolubles, du moins pour une fabrication courante. C'est ce qu'avait très-bien reconnu Condorcet, ainsi que le témoigne le passage suivant de son éloge académique de Buffon : ,

"Bientôt après, il (Buffon) proposa l'idée d'une loupe à échelons, n'exigeant plus ces masses énormes de verre si difficiles à -fondre et à travailler, absorbant une moindre quantité de lu- -mière, parce qu'elle peut n'avoir jamais qu'une petite épaisseur. -offrant enfin t'avantage de corriger une grande partie de l'aberration rde sphéricité. Cette loupe, proposée en i 7 48 par Buffon . n'a été -exécutée que par l'abbé Rochon, plus de trente ans après, et ■'avec assez de succès pour montrer qu'elle mérite la préférence -sur les lentilles ordinaires. On pourrait même composer de plusieurs -pièces ces lentilles à échelons; on y gagnerait plus de facilité dans "la construction, une grande diminution de dépense, l'avantage -de pouvoir leur donner plus d'étendue, et celui d'employer, sui- -vant le besoin, un nombre de cercles plus ou moins grand, -et d'obtenir ainsi d'un même instrument différents degrés de -force w. r

Ce passage si remarquable était très-certainement ignoré de Fresnel lorsqu'il imagina son système de phares et qu'il le soumit, en 1839, au jugement de l'Académie des sciences. Il ne négligea pas, au surplus, en renouvelant l'idée d'exécuter séparément chacune des zones concentriques des lentilles à échelons, de profiter des facilités qu'offrait cette division, pour corriger autant que possible l'aberration de sphéricité.

•> Voir Mémoire, de l'Académie de. Kteneee, année ,788 . p. 54.

xl INTRODUCTION.

62. 11 est enfin à observer que Buffon , dans ses études sur la construction des grandes lentilles, n'avait eu en vue que la concentration des rayons solaires, à l'effet d'obtenir de très-hautes températures. Tel était aussi Tunique objet que s'était proposé sir David Brewster, lorsqu'il publiait en 1811, dans l'encyclopédie écossaise, son article sur les Burning instruments.

63. La nécessité de corriger l'aberration de sphéricité n'avait pu échapper à ce savant, mais il n'opérait pas la correction directement. Il comptait, si nous lavons bien compris, obtenir à cet égard une approximation suffisante par une convenable disposition des éléments mobiles de sa lentille. On ne s'explique pas d'ailleurs comment, dans l'article précité du mois de juin 1 8a 3, il témoignait son étonnement de ce que Fresnel se fût privé de ce moyen de correction en reproduisant le profil originairement adopté par Buffon.

Cette assertion est doublement inexacte.

D'une part, en effet, le profil plan-convexe, adopté dès le début par Fresnel, diffère essentiellement du profil symétrique auquel s'était arrêté Buffon.

En second lieu, Fresnel corrigeait l'aberration de sphéricité de la manière la plus directe et la plus précise que comportât le rodage au tour, en déterminant l'arc générateur de chaque surface annulaire par ses deux tangentes extrêmes, dont les directions étaient déduites de la condition que les rayons focaux aboutissant aux arêtes extérieures de chaque anneau de verre fussent réfractés, à leur sortie, parallèlement à l'axe optique du panneau lenticulaire.

64. Il nous paraît d'ailleurs superflu d'insister sur les avantages si évidents qu'offrent, au point de vue de l'exécution, les segments mixtilignes du profil générateur des lentilles plan-convexes de Fresnel sur les ménisques de sir David Brewster. Les

INTRODUCTION. xli

difficultés que présente le système biconvexe, sous le double rapport de l'exactitude de la taille et de la précision des assemblages, sont telles, que nous doutons qu'elles aient pu être heureusement surmontées, supposé qu'on ail tenté de les aborder.

65. Enfin, pour n'omettre aucun des faits de la cause, n'hésitons pas à reconnaître la priorité du savant écossais, en ce qui touche l'idée d'un système additionnel mixte de lentilles et de miroirs plans. Mais nous devons ajouter que Fresnel y renonça dans la suite, et qu'après y avoir substitué, avec un notable avantage, de simples zones de miroirs concaves, il parvint , dans les derniers temps de sa vie, à obtenir un effet utile très-supérieur à celui de ces deux combinaisons, à l'aide d'un ingénieux appareil accessoire à réjleœion totale.

En résumé, A. Fresnel a été inventeur des phares lenticulaires. aux mômes titres que Gutenberg.de l'imprimerie, Galilée, des télescopes, et Watt, des machines à vapeur. On a pu sans doute leur contester la priorité quant à certaines idées élémentaires; mais ils ont su les féconder par leur active et puissante intelligence, et accomplir ainsi l'œuvre d'une véritable création.

66. La supériorité théorique du nouveau système d'éclairage maritime fut bientôt appréciée des physiciens,» et ses applications devinrent l'objet de sérieuses enquêtes pour la plupart des commissions administratives des phares étrangers. Nous citerons particulièrement la mission que vint remplir en France, au mois d'août i 836, M. Robert Stevenson, ingénieur des phares d'Ecosse. Mis par M. Becquey en relations officielles avec Fresnel, il s'empressa de recueillir tous les détails relatifs à la construction ainsi qu'au service des appareils lenticulaires. Il alla ensuite visiter le phare de Cordouan, et fit, à son retour, l'acquisition de deux grandes lentilles polyzonales de 76 centimètres en carré, ainsi que d'une lampe mécanique de premier ordre, pour répéter en

INTMOnUCTION.

Ecosse les expériences photo m étriqués auxquelles il avait assisté à Paris.

67. Jusqu'à l'époque du renouvellement du phare de Cordouan, les recherches de Fresnel sur les moyens d'améliorer l'éclairage des côtes maritimes avaient eu spécialement pour objet les phares tournants. Cette direction donnée à ses premiers travaux trouve en partie son explication dans le passage suivant du Mémoire qu'il présenta à l'Académie des sciences le a 9 juillet i8îs (N*VlH[A]tS4o):

«On pourrait faire aussi en lentilles des phares a feux fucw. « supérieurs à ceux qui sont composés de réflecteurs paraboliques; *mai6, comme les feux fixes, qui doivent éclairer simultanément rrtout l'horizon, ne sauraient avoir une aussi grande portée que fies feux tournants, et que d'ailleurs ils peuvent être confondus f quelquefois avec des feux allumés sur la côte par accident ou ^malveillance, la Commission des phares a pensé qu'il serait préférable de n'employer que des feux tournants, si l'on parvient à tries diversifier suffisamment,» etc.

68. Cependant, lorsqu'après l'heureux succès obtenu à Cordouan la question du choix entre les deux systèmes d'appareils d'éclairage catoptriques et dioptriques eut été définitivement résolue en faveur du second, la Commission, poursuivant l'élude du projet général qui lui était demandé, dut s'occuper de nouveau des caractères a donner aux phares, comme moyen de prévenir autant que possible de fatales méprises.

Ce nouvel examen conduisit à reconnaître que les chances de confusion étaieul plus à craindre entre les phares tournants d'apparences peu différentes, qu'entre un phare à feu fixe et des feux d'intensité plus ou moins variable qui seraient accidentellement allumés sur la côte. Or, comme on avait cru devoir renoncer d'une manière absolue à l'emploi des feux colorés, et que, d'un autre

INTRODUCTION, xtn,

côté, les combinaisons propres à établir des différences suffisamment caractéristiques entre les feux changeants sont extrêmement restreintes, on se trouva presque forcément ramené à recourir à l'emploi des feux fixes pour les faire alterner avec les feux à éclats.

69. La solution du problème des appareils dioptriques fi fsu jixf n'était d'ailleurs qu'un simple corollaire de l'invention des appareils à éclaté. En effet, le même profil de verre, dont la révolution autour de l'axe optique engendrait la lentille polyzonalc planconvexe, devait produire, par sa révolution autour de l'ordonnée focale, un tambour cylindrique échelonné, ayant la propriété de réfracter parallèlement à son plan équatorial et de distribuer uniformément dans tous les azimuts les rayons incidents émanés du foyer central.

Ce second mode de génération était également applicable à la partie accessoire, composée d'un système mixte de lentilles et de miroirs, et c'est d'après ce programme que Fresnel fit exécuter, comme premier essai, un petit appareil lenticulaire à feu fixe, •qu'il présenta à l'Académie des sciences le 3 mai i 8 a A.

70. Cet appareil, que l'on conserve au dépôt central des phares, et dont notre planche IX donne la coupe verticale et le plan à l'échelle de ~, présente les dispositions suivantes :

i° La partie principale est formée d'un tambour djoptrique de 5o centimètres de diamètre intérieur et de 3o centimètres de hauteur, divisé en cinq zones horizontales échelonnées extérieurement. Théoriquement, elles auraient du être exécutées sous forme annulaire; mais, faute de tours à roder les anneaux de verre de cette dimension, il fallut substituer un polygone régulier au cercle, et le nombre des facettes fut porté à seize.

9° Les rayons émanés du foyer, et passant au-dessus du tambour dioptrique, sont recueillis et réfractés par deux zones lenticulaires formant une coupole à seize pans, dont chaque élément

xliv INTRODUCTION.

est accompagné d'un petit miroir plan, qui reçoit le rayon réfracté et le réfléchit horizontalement.

3° Un système mixte do même espèce, réduit à un seul cours polygonal de lentilles et de miroirs, recueille et distribue sur l'horizon les rayons passant au-dessous du tambour central w.

h° La lampe focale, portant un bec à deux mèches concentriques alimenté d'huile par un mécanisme à pompes, repose sur un plateau mobile que l'on manœuvre au moyen d'un cric.

71. L'appareil ainsi composé fut installé sur la tour de l'Heuguenar, à Dunkerque, à la fin de 182/1, et illuminé à dater du i"r février 182 5. Dans cette localité, l'horizon maritime n'embrasse qu'une partie de la circonférence; aussi observa-t-on de substituer aux lentilles, du côté de terre, un miroir à courbure sphérique de cuivre plaqué , pour renvoyer au foyer et à la surface de la mer les rayons divergeant dans un espace angulaire qu'il était inutile d'éclairer.

La portée du feu, d'après les observations consignées dans un procès-verbal des pilotes, s'étendait jusqu'à 5 lieues marines (b). bien que son intensité moyenne ne fût guère que de ho becs ordinaires de lampe de Carcel.

72. En poursuivant ses études sur les appareils dioptriques à

,;°) \a partie accessoire de cet appareil aurait pu être formée de simples zones de miroirs plans à divisions plus multipliées; mois Fresnel aura jugé apparemment que l'inégalité dans la lumière projetée sur l'horizon par son faual pouvait se trouver avantageusement compensée par un excédant de portée dans trente-deux directions éqiiidistantes , en observant de faire correspondre verticalement les axes des lentilles additionnelles aux arèles du tambour central. Cette disposition très-judicieuse, que n'indique pas le plan de la planche IX. parait avoir été adoptée par l'inventeur en cours d'exécution, et se voit sur la ligure i de la planche IX bit.

ik) Ceci ne doit s'entendre évidemment que des directions les mieux éclairées. Au surplus, sans prétendre garantir l'exactitude des relèvements des pilotes , nous ferons observer, ù ceUe occasion , que la permanence des feux fixes leur donne , à égalité d'éclat . une portée plus considérable que celle des feux tournants, dont les courtes apparitions ne produisent sur l'œil qu une impression fugitive.

INTRODUCTION. xlv

feu fixe, Frcsnel reconnut bientôt la possibilité de simplifier leur partie accessoire, tout en augmentant son effet utile. H lui sulïil pour cela de. substituer aux cours mixtes de lentilles et de miroirs de simples zones horizontales de miroirs concaves. Elles devaient, d'ailleurs, être disposées et profilées de manière que tout rayon focal compris dans la partie de la sphère lumineuse embrassée par leur ensemble fût réfléchi horizontalement dans son plan méridien.

Pour satisfaire à cette condition, chaque zone réfléchissante aurait dû être engendrée (ainsi que les doubles nappes des réverbères sidéraux de Bordier-Marcet) par la révolution d'une parabole tournant autour de son paramètre. Mais, à part les difficultés pratiquement insolubles du rodage des verres sous forme parabolique, les moyens très-bornés dont on pouvait alors disposer ne permettaient pas de songer à rétablissement de tours pour la taille de zones catoptriques annulaires, dont le diamètre devait atteindre jusqu'à a™, 20 dans les appareils de premier ordre. Il fallut donc encore une fois substituer les polygones aux cercles, sauf à resserrer assez les dimensions des miroirs pour que l'arc du cercle osculateur, dans leur milieu, à la génératrice théorique, pût la remplacer sans qu'il en résultât de notables aberrations.

73. Après avoir heureusement surmonté les nombreuses diflicultés d'exécution de ce système optique, Fresnel dressa, d'après les bases suivantes, le projet d'un appareil lenticulaire de premier ordre à feu fixe, destiné au renouvellement du phare de Chassiron :

i° Le tambour dioptrique, de 9a centimètres de rayon focal, formait un prisme droit régulier de 1 mètre de hauteur, ayant trente-deux faces à échelons, composées chacune de dix-sept éléments cylindriques de croam-glass.

90 La même division en trente-deux éléments égaux s'appliquait aux onze zones de miroirs concaves , tant supérieures qu'inférieures au tambour dioptrique.

xlti INTRODUCTION.

3° LeB sept zones supérieures étaient étagées de manière a former Une coupole de i mètre de flèche, ûu sommet de laquelle était ménagée une ouverture pour le passage du courant de vapeurs sortant de la cheminée de la lampe focale.

4° Les quatre zones inférieures étaient disposées en prisme droit de 65 centimètres de hauteur.

5° Afin de corriger autant que possible les inégalités résultant , pour la distribution de la lumière sur l' horizon, de la forme polygonale du système optique , les zones catoptriques devaient être montées de manière ù faire correspondre verticalement les milieux des miroirs aux arêtes du tambour dioptrique.

6° Chaque miroir élémentaire se rattachait aux tringles circulaires de l'armature par trois vis de calage, à laide desquelles il était facile de régler sa position de telle manière que son milieu réfléchit l'image de l'horizon à l'œil de l'observateur visant du centre focal du système.

7° La lampe mécanique, garnie d'un bec à quatre mèches concentriques, devait être installée comme celle de l'appareil tournant de Cordouan.

Ih. La planche X, sur laquelle nous avons figuré, d'après le programme adopté par Fresnel, l'appareil lenticulaire de premier ordre n fou fixe, dont l'exécution, commencée' sous sa direction, ne put être achevée qu'après sa mort, complète ces indications sommaires, que développe d'ailleurs une note de la page 319.

Illuminé par sa lampe à quatre mèches, ce système optique projetait swr l'horizon un éclat moyen d'environ 4oo becs ordinaires-de OarccL savoir :

Le tambour lenticulaire polygonal. . . û 60 becs. Les onze zones de miroirs concaves. . . i ho

Uoo becs.

INTRODUCTION. xlvh

75. Le même système fixe de zones horieontaJes de miroirs concaves en glaces étantes pouvait très-bien former la partie accessoire des phare» lenticulaires à éclat*, et eût rendu leur relèvement nautique plus facile, du moins jusqu'aux limites de ta portée du feu fixe. Le caractère distinctif des phares périodiques n'eût pas, d'ailleurs, été* essentiellement modifié par la permanence d'une lumière à peine équivalente au vingtième de l'éclat dans Taxe d une grande lentille annulaire do 76 centimètres en carré. Toutefois, comme plusieurs marins éminents, surtout en Angleterre, insistaient pour le maintien du oaractère le plus tranché, c'esl-à* diredes écliptes totale* à toute distance, Fresnel s'arrêta finalement à l'idée de disposer ses miroirs concaves de manière à réfléchir la lumière en faisceaux qui augmenteraient la durée des éclats des appareils tournants.

76. Cette nouvelle combinaison se trouve indiquée dans le passage suivant d'une lettre adressée par lui à M. Robert Stevenson , sous la date du 96 avril 1 82 d w :

* . . . Il m'est venu dernièrement à l'idée d'appliquer aux feux "tournants, pour remplacer les lentilles additionnelles, des glaces - légèrement courbes, semblables à celles que je fais exéouter maintenant par M. Soleil pour les phares à feux fixes; je suis sûr ff d'obtenir ainsi, pour la première partie de l'éclat, un câue luwir-neux à la fois plus brillant et plus étendu, et je suis persuadé "que ces miroirs cylindriques, substitués aux lentilles additionnelles et à leurs glaces, apporteront une augmentation notable rdans l'effet des éclats, dont la première partie sera à la fois plus "longue et plus nourrie. Alors on aura tiré de la lumière centrale r tout le parti possible , et je n'entrevois pas qu'il reste après cela

Voir le N* XV.

xLvii. INTROIMICTIO.V

*de perfectionnement important à faire dans 1 appareil d éclaii» rage r

Ce passage, d autant plus remarquable qu'il est le seul, à notre connaissance, où Fresnel ait consigné ses dernières vues à ce sujet, présenta en quelques mots un programme assez précis pour être facilement développé. En effet, puisqu'il s'agissait de grouper les miroirs cylindriques de manière à en obtenir des ctirm de nfltfOM réfléchi» prolongeant la durée des phases lumineuses des grandes lentilles tournantes, les panneaux du nouvel appareil additionnel devaient, théoriquement, se composer de zones concentriques engendrées par la révolution autour de l'axe optique d'une section méridienne des zones étagées que nous venons de décrire. En d'autres termes, Fresnel entendait passer, du système des rayons divergeant uniformément sur l'horizon, à celui des rayons condensés en faisceaux, par le mode de génération qu'il appliqua l'année suivante à la partie accessoire de ses petits fanaux catadioptriauet.

' 11 . De l'adoption de ce programme pour un appareil tournant à huit grandes lentilles devaient résulter, comme conséquences immédiates, ces deux dispositions principales :

i " Le tambour dioptrique eût été surmonté d'une coupole catoptrique à huit fuseaux, ayant leurs plans méridiens établis en avant des axes des lentilles correspondantes, du côté opposé au mouvement de rotation, et à une distance angulaire à peu près égale à la demi-somme des divergences des deux faisceaux rélléchi et réfracté, de telle sorte que l'apparition du petit éclat précédât immédiatement celle de l'éclat principal.

a° Au-dessous du même tambour, le système accessoire eût

formé un prisme droit à huit pans égaux, dont on aurait fait coïncider les plans méridiens avec ceux des fuseaux correspondants de la coupole.

INTRODUCTION. xux

78. La planche VIII présente l'expression graphique de cette combinaison, abstraction faite rie rajustement polygonal des miroirs composant les zones concentriques, ainsi que de l'armature qui les eût rattachées au système tournant des lentilles.

79. En admettant qu'il y ait effectivement lieu de préférer les phares à éclijms totales à ceux qui présentent un feu fixe dans l'intervalle des éclats, la nouvelle combinaison indiquée parFresnel à M. Robert Stevenson devait sans doute être considérée comme la meilleure solution du problème des appareils à feu changeant que comportassent les éléments optiques créés jusqu'alors.

80. La question des divers caractères à donner aux phares restait toujours une des plus embarrassantes pour le projet d'ensemble dont s'occupait la Commission. Après avoir mûrement discuté les combinaisons très-variées d'appareils tournants proposées par Fresnel dès 1 820 elle n'avait d'abord admis, comme offrant un caractère suffisamment tranché quant à la durée des phases, que la différence du simple au double. Ainsi, en écartant le moven de distinction, jugé trop dispendieux, qu'offrait la duplication des feux exceptionnellement maintenue sur le seul atterrage de la Hève(bl. on ne pouvait faire alterner que ces trois espèces de feux :

Feu fixe;

Feu à éclipses se succédant de minute en minute: Feu à éclipses se succédant de 3o en 3o secondes.

8 1 . Cependant de nouvelles éludes sur celte importante question conduisirent Fresnel à créer un quatrième caractère par une combinaison aussi simple qu'ingénieuse : elle consistait à varier un feu fixe par des éclats apparaissant de 3 en 3 ou de h

<" Voir le N* V .

*• Les Anglais onl groupé jusqu'à (rois phares iur l'ecueil des Casqutu, dans la Manche.

t INTRODUCTION.

en h minutes, au moyen de deux ou trois panneaux dioptriques tournants, composés d'éléments cylindriques verticaux. Par cette disposition, les rayons, divergeant uniformément en nappe horizontale au sortir de (appareil à feu fixe, se trouvaient réfractés et réunis en faisceau lorsqu'ils venaient à être rencontrés par l'un des écrans lenticulaires mobiles. On conçoit, d'ailleurs, que chaque apparition d'éclat devait être précédée et suivie d'une éclipse d'autant plus courte que la lentille cylindrique tournante était plus étroite M.

82. La planche IX bis donne deux types de ce système. La première figure reproduit l'étude faite par Fresnei pour varier par deux lentilles cylindriques le feu d'un petit appareil de troisième ordre semblable à celui de Dunkerque, et la seconde présente l'esquisse d'un appareil de 1 mètre de diamètre, dont le feu est varié par trois lentilles tournantes.

83. La Commission des phares, après avoir soumis cette combinaison à divers essais, dans le cours du mois de mai 182S, l'adopta définitivement sous la double désignation de feu à courtes éclipses et de feu varié par des éclats.

84. La puissance des appareils lenticulaires et la portée qui devait en résulter n'étaient pas moins essentielles à considérer que leur caractère, pour le projet général d'éclairage des côtes de France. Ils furent classés en quatre ordres, conformément au tableau suivant, où sont indiqués, pour chacun, la distance focale.

" 1*8 mêmes apparences pouvaient être obtenues en intercalant deux ou trois lentilles a éléments annulaires concentriques dans un tambour dioplrique a éléments annulaires horizontaux, et en faisant tourner ce système autour d'une lampe focale. Il est présumable que Fresnei aura préféré cette combinaison, en considération de la plus grande légèreté du système mobile , ainsi que du plus de facilité pour le service et d'économie dans les dépenses quand ce feu n'éclaire qu'une partie de l'borison.

INTRODUCTION. u

le nombre des mèches de la lampe , le diamètre du bec et la consommation d'huile par heure.