Iioto feiMkimeiitale» fie l'optique géométrique

Avant d'aborder Tëtude de l'optique physique , il est indispensable de revenir en peu de mots sur les principes essentiels de l'optique géométrique . et d'examiner le degré de confiance qu'ils méritent. L'optique géométrique est fondée en effet sur la considération des rayons de lumière, et par suite, implicitement du moins, sur l'hypothèse de la- matérialité de l'agent lumineux, hypothèse à laquelle elle emprunte tout son langage; il importe donc de savoir jusqu'à quel point l'expérience justifie les lois ainsi établies.

Les lois fondamentales de l'optique géométrique sont au nombre de quatre :

1 "^ La loi de la propagation rectiligne de la lumière ou principe des ombres, qui consiste en ce que, dans un milieu homogène, il y a transmission de lumière d'un point à un autre toutes les fois que la droite qui. joint, ces deux points ne rencontre aucun corps opaque ; • â"". La loi.de la; réflexion régulière;

3"* La loi de la réfraction, établie par Descartes, à laquelle il faut joindre le phénomène de la dispersion qui démontre l'existence

(^' Dans celle introduction se trouvent reproiHiites'les six p;^mières leçons du cours profemé ila S<^rbonne pendant le premier semestre de l*anni^e 1 865-66.

Verdet, V. — Optique, î, i

2 LNTttODUGTION.

de plusieurs espèces de lumière caractérisées par des réfrangibilités diiïéreates et par des actions différentes sur la rétine;

li"" La loi du carré des distances, qui règle le décroissement de rintensité d'un faisceau lumineux émanant d'un point unique.

De plus, l'optique géométrique admet que, lorsqu'un point est éclairé simultanément par plusieurs points lumineux, l'éclairement total est toujours égal à la somme des éclairements produits par chaque point lumineux considéré séparément.

Nous n'entrerons pas ici dans le détail des démonstrations expérimentales qu'on a cru donner de ces lois ; il nous suffira d'apprécier la valeur réelle de l'appui que peut leur fournir l'expérience.

2. Critique des vérlileatioiui expièrimemiales des loto préeédentes* — La loi de la propagation rectiligne de la lumière et la théorie géométrique des omhres qui s'en déduit semblent confirmées par la pratique, car l'application de cette théorie dans les arts du dessin conduit toujours à des résultats suffisamment exacts. La loi de la réfraction , dont on a moins habituellement à tenir compte, parait aussi trouver dans certains phénomènes sa .vérification complète; ainsi on peut, en «'appuyant sur cette loi, rendre compte des principales particularités de l'arc-en-ciel. Mais un examen tant fioit peu attentif montre que ces vérifications n'ont aucune valeur scientifique : l'existence d'une pénombre, c'est^-dire d'une région passant par degrés insensibles de la lumière k l'obscurité, rend en effet impossible toute détermination précise des limites de l'ombre portée par un corps opaque dès que la source lumineuse a des dimensions sensibles, comme cela a toujours lieu dans la pratique. La même objection s'applique à la théorie de l'arc-en^ciel : le diamètre apparent du soleil ayant une valeur sensible, il en résulte une pénombre qui s'oppose à la mesure exacte des dimensions angulaires des bandes colorées.

Si l'on veut saisir le véritable phénomène élémentaire en réduisant la grandeur de la source de sorte qu'elle puisse être confondue avec un point lumineux, on voit les apparences changer complètement. Dans ce cas, il n'est plus vrai de dire qu'il y a obscu-' rite en tout point tel que la droite qui le joint au point lumineux

rencontre le corps opaque ; au lieu d'observer, comme on devrait s'y attendre, une transition brusque entre l'obscurité et ia lumière, on reconnaît l'existence de maxima et de minima d'éclairement, dont la disposition varie avec les conditions de l'expérience (phénomènes de diffraction). Ainsi , plus on se rapproche du phénomène élémentaire, et plus les apparences diffèrent de celles qu'indiquent les lois de l'optique géométrique.

Cependant une vérification en apparence rigoureuse semble échapper è la critique précédente. C'est celle qui résulte de l'accord ob* serve entre la loi de la réflexion régulière et les mesures de la distance zénithale d'une étoile effectuées en visant d'abord directement l'étoile, puis son image vue par réflexion dans un bain de mercure; dans ces conditions, la source lumineuse se réduit réellement è un point, et néanmoins la loi géométrique paraît satisfaite. Mais, pour se rendre compte de la portée de ces observations en tant qu'on les considère comme une confirmation de la théorie, il suffit de remarquer qu'elles impliquent l'exactitude des lois qu^indique l'optique géométrique pour la formation dea images par les lentilles. Or siy dans le but d'augmenter la netteté de l'image d'une étoile vue dans une lunette, et de faire disparaître les aberrations qui rendent cette image irrégulière, on reeouvre la lentille objective d'un diaphragme, etqu'on diminue de plus en plus l'ouverture de ce diaphragme, on voit, k est vrai , tant que cette ouverture n'est pas trop petite, l'image devenir de plus en plus nette, mais îi arrive un moment où cette image se transforme en un cercle brillant, entouré d'anneaux colorés dont le diamètre s'accrott à mesure que l'ouverture se rétrécit. L'élément central de la lentille ne se comporte donc nullement comme le veut l'optique géométrique , et il est même à noter que l'écart est d'autant plus grand que l'instrument dont on se sert est plus parfait : c'est ainsi que, dans un télescope de Foucault, les anneaux colorés commencent à se montrer avec un diaphragme d'une ouverture bien plus grande que celle qu'exigerait dans d'autres instruments l'apparition du phénomène.

£n résumé, les principes sur lesquels se fonde l'optique géométrique, bien qu'ils puissent servir a expliquer d'une manière approchée un certain nombre de phénomènes , ne sont susceptibles d'aucune

h INTHÛDUCTION.

vérificalion e\périmenlalp tanl soit peu précise, el ne prêtent à la doctrine de rémission qu'un appui entièrement illusoire.