Bleoure de lo vlteooc de rotation du miroir. — Le

miroir tournant était monté à l'extrémité d'un axe vertical qui portait à sa partie inférieure le disque supérieur d'une sirène. On faisait arriver dans le tambour de cet instrument un jet de vapeur produit par une petite chaudière; on obtenait ainsi facilement un mouvement rapide et régulier, et en réglant, au moyen d'un robinet, l'arrivée de la vapeur, on pouvait à volonté augmenter ou diminuer la vitesse de rotation.

M. Wheatstone a employé pour la première fois cette disposition dans ses recherches sur la vitesse de l'électricité; seulement, comme il n'avait pas besoin d'une vitesse de rotation aussi considérable que celle qui est nécessaire dans les expériences dont nous parlons, il mettait la sirène en mouvement à l'aide d'une soufflerie.

11 s'agit maintenant de connaître la vitesse de rotation de l'axe de la sirène et par suite celle du miroir. Le jet de vapeur, étant périodiquement interrompu, produit un son; on peut en prendre l'unisson sur le monocorde, déterminer le nombre de vibrations auquel il correspond, et, comme on connaît le nombre de trous que porte

VEtDKT, IV. — Conférences de physique. &3

672 LEÇONS SUR LOPTIQUE.

le plateau, en déduire le nombre de tours qu'il fait par seconde. Mais ce procédé manque d'exactitude , car le plateau de la sîràoe tourne très-vite; le son produit est extrêmement aigu : roreille peut à peine le percevoir, et il lui est difficile d'apprécier à cette hauteur même une différence d'un ton.

Foucault a utilisé un autre son qui se produit dans la sirène, que Ton désigne sous le nom de son d'axe et dont nous allons faire connaître la nature. Si un corps solide a reçu un mouvement de rotation autour d'un de ses axes principaux d'inertie, pourvu qu*on lui restitue à l'aide d'une force extérieure perpendiculaire à l'axe la quantité de mouvement qu'il perd à chaque instant par suite des frottements et des résistances étrangères, il tournera indéfiniment et d'un mouvement uniforme autour de son axe. Mais, lorsque l'axe de rotation n'est pas un axe principal d'inertie, le coq)s ne peut tourner sans avoir en même temps un mouvement d'oscillation, mouvement qui devient très-sensible lorsque la vitesse de rotation est considérable; il y a une oscillation complète à chaque révolution. En vertu de ce mouvement, l'axe vient heurter deux fois à chaque révolution les tourillons dans lesquels il repose; si la vitesse est suffisamment grande, il en résulte un son continu qui correspond à un nombre de vibrations, pendant l'unité de temps , égal au nombre de tours de l'axe pendant le même temps. C'est de ce son, désigné sous le nom de son d'axe, que Foucault s'est servi pour déterminer la vitesse de rotation du miroir. On conçoit qu'il importe que l'axe de rotation ne diffère pas trop d'un des axes principaux d'inertie, sans quoi les oscillations seraient trop fortes et détruiraient bient6t l'appareil.

Pour amener l'axe de rotation à différer peu d'un des axes principaux d'inertie, on se sert d'un plateau triangulaire muni de trois vis qu'on peut enfoncer plus ou moins et qu'on fixe à l'appareil; pour achever de le régler on donne quelques coups de lime sur les bords du plateau. Si l'opération est bien conduite, la rotation doit se faire avec une vitesse constante, et par suite l'image réfléchie ab doit être dans une position fixe et rie pas donner d'oscillations.

C'est ainsi que Foucault a pu rendre sensible le temps nécessaire Il la lumière pour parcourir un espace de 5 à 6 mètres.

379. Rapport des vitoMies de la lumière dans Tair et dans l'eau. — Il a aussi fait servir son appareil à la comparaison (les vitesses de la lumière dans l'air et dans l'eau. A cet effet, à côté du miroir concave A^'B'^, il en dispose un autre à la même distance du miroir plan m; sur le trajet des rayons lumineux qui vont de m à ce nouveau miroir, il interpose un tube de verre rempli d'eau et fermé par des lames de verre à faces parallèles. La réfraction à travers l'eau empêcherait les rayons de venir converger sur ce miroir si l'on n'avait soin de corriger cet effet à l'aide d'une lentille. Les deux faisceaux de rayons qui reviennent sur le miroir m ont parcouru des chemins inégaux : l'un est resté constamment dans l'air et l'autre a traversé une colonne d'eau ; ces deux faisceaux ne reviendront donc pas sur le miroir au même instant, par suite ils ne trouveront pas le miroir dans la même position , et les deux images a^^i et a^b^ qu'ils produisent ne coïncideront pas ; si la vitesse de rotation est assez grande, les deux images se sépareront. D'ailleurs on reconnaît toujours l'image formée par les rayons qui ont traversé l'eau: à sa couleur verte, si l'on se sert d'eau ordinaire; à sa couleur bleue, si l'on emploie l'eau distillée, et à sa moindre intensité. Si la vitesse de la lumière est plus faible dans l'eau que dans l'air, les rayons qui ont traversé la colonne d'eau sont en retard sur les autres; donc l'image qu'ils forment sera plus déviée par rapport à la position qu'elle occupait lorsque le miroir était immobile que l'image formée par les rayons qui n'ont traversé que l'air. Si au contraire la vitesse est plus grande dans l'eau que dans l'air, l'image due aux rayons qui ont traversé l'eau doit être moins déviée que l'autre. Or, l'expérience montre que c'est l'image formée par les rayons qui ont traversé la colonne d'eau qui est la plus déviée; il en résulte donc que la vitesse de propagation de la lumière est plus grande dans l'air que dans l'eau.

On peut aussi, pour faire l'expérience, se servir d'un tube à moitié plein d'eau; on a alors une image verte à la partie inférieure, blanche h la partie supérieure. Les deux parties de l'image coïncident quand le miroir est en repos; mais celte coïncidence cesse d avoir lieu quand lé miroir est animé d'une vitesse suffisante, et Ton constate que la partie verte est plus déviée que la partie blanche^

67i LEÇOtNS SUR L'OFTIQUE.

Foucault n'a pas pris de mesures exactes; il s'est contenté de mesurer approximativement les déplacements des deux images à l'aide d'une échelle divisée placée au foyer de la loupe qui sert à observer ces déplacements. Il a trouvé ainsi que la vitesse de la lumière daos l'eau est sensiblement les ^ de la vitesse dans l'air, ce qui est conforme à la théorie des ondulations, puisque l'indice de réfraction de l'eau, indice qui, dans cette théorie, représente le rapport des deux vitesses, est égal' à 3.