LX1 NOTICE CHRONOLOGIQUE

a M. Poufllet a reconnu quMl n'est pas nécessaire que le rayon traverse la matière môme de la lame qu'on place devant le miroir métallique pour former des anneaux. Si Ton y pratique un trou au travers duquel on fait passer la lumière, la portion qui est réfléchie irrégulièrement par le miroir et qui vient passer une seconde fois par le trou produit des anneaux colorés comme dans le cas précédent, ce qui montre quePaction inconnue qui émane des bords de l'ouverture faite à la lame s'exerce à une distance sensible sur la lumière. La figure de cette ouverture peut être telle qu'on voudra; on peut même la remplacer par le simple bord d'une lame opaque; il se formera toujours des anneaux dont les diamètres suivent la loi ordinaire. L'auteur ne se prononce pas dans son Mémoire sur l'identité ou la différence de ces bandes avec celles que produit la diffraction.

a Jusqu'ici le Mémoire de M. Fouille t pourrait être considéré comme le complément du travail queje duc de Ghaulnes avait inséré dans le Recueil de V Académie pour 1755 ; mais l'expérience de la lame opaque présente un résultat nouveau. En effet, cet académicien rapporte qu'après avoir substitué un morceau de mousseline très-claire à la lame de talc, les anneaux circulaires étaient remplacés par des bandes colorées disposées dans le même ordre, mais qui étaient sensiblement carrées, quoique leurs angles fussent un peu arrondis ; et qu'une lame de rasoir, placée dans le rayon incident, fournissait seulement plusieurs traits diversement colorés. Du reste, Herschel a reconnu depuis longtemps que, pour produire des anneaux très-vifs avec un miroir métallique parfaitement poli» il suffit de jeter un peu de poussière dans le faisceau de lumière incidente. »

Je croyais également perdu le Mémoire dans lequel M. Arago avait démontré la loi importanie qu*il a découverte en 1812 de l'égalité des quantités de lumière polarisée des faisceaux réfléchis et transmis. Mon illustre maître croyait se souvenir d'avoir communiqué ce Mémoire à la Société philomatique, mais faute d'une publication faite par lui-même à cette époque lointaine, il avait dû se borner, en 1851, à invoquer comme prise de date la mention que M. Biot avait faite de la loi

SUR LES OEUVRES D*ARAGO. clkm

«1 question en l'attribuant à son auteur (voir tome VII des ŒuvreSy page 379) . Du reste, le savant physicien Tarait lui-même énoncée en indiquant le principe de la démonstration, dans sa Notice sur la polarisation (voir le même volume, page 324).

Dans la même enveloppe qui contenait les pages précédentes, j'ai eu le bonheur de retrouver le Mémoire original, entièrement écrit de la main de M. Arago; ce Mémoire, d'ailleurs très-court, est d'autant plus précieux qu'il renferme la description du polariscope primitif de l'illustre physicien et celle de ses premières expériences photométriques. Ce Mémoire est ainsi conçu :

c Les physû:îens sont convenus, dans ces derniers temps , de désigner par le nom de rayons polarisés ces rayons qui, en traversant un cristal dont la section principale est convenablement placée, ne donnent qu'une seule image ; par opposition, on appelle lumière ordinaire celle qui, dans son passage au travers d'un rbomboîde, donne constamment deux faisceaux également vifs; enfin, la lumière partiellement polarisée sera celle qui se décom> posera en deux images inégalement intenses ; ainsi , d'après les expériences de Malus, la lumière qui se réfléchit perpendiculairement sur un miroir de verre a les propriétés de la lumière ordiloire; celle qui se réfléchit sous l'angle de 35"* est entièrement polarisée ; enfin, dans les incidences qui précèdent et dans celles qui suivent celle-là, les rayons ne sont polarisés que partiellenent

c Deux rayons entièrement polarisés sont dits polarisés dans le même sens, lorsqu'en traversant un même rhomboïde, ou, ce qui revient au même, deux rhomboïdes placés par rapport aux rayons d'une manière analogue, ils fournissent le même faisceau émergent; mais si, des deux rayons polarisés, l'un ne donne que le faisceau ordinaire, par exemple, en traversant le cristal, tandis que le second fournit Timage extraordinaire en traversant un cristal semblablement placé, on dira qu'ils sont polarisés en sens contraires. On établit la même distinction entre les rayons qui n'ont

CLxxii NOTICE CHRONOLOGIQUE

été que partiellement polarisés. Ceci posé, les rayons qu^nn miroir de verre réfléchit sous Tangle de 35* étant polarisés dans un sens, il sera facile de trouver une des deux positions d*un rhomboïde dans laquelle cette lumière ne fournit qu^une image; si Ton examine ensuite la lumière qui passe sous la même inclinaison de 35^, le rhomboïde n'ayant pas changé de position par rapport au miroir, on trouvera, ainsi que Malus Ta reconnu le premier, qu'elle n*est que partiellement polarisée, et que de plus l'image la plus faible correspond à celle qui était seule visible quand on examinait les rayons réfléchis ; aussi, si dans ce dernier cas on ne voyait que rimage ordinaire, lorsqu'on analysera la lumière transmise le faisceau extraordinaire sera le plus faible, et réciproquement, en sorte que les rayons réfléchis et transmis sont polarisés en sens contraires. Au reste, la polarisation partielle que présente la lumière transmise ne semble pas très-considérable, et c'est sans doute pour cela qu'elle avait échappé aux premières recherches de Malus. Dans les expériences dont je vais rendre compte, je me suis proposé de comparer la quantité de lumière qui se polarise par réflexion à celle qui, sous la même incidence, éprouve la modification contraire en traversant le miroir; la certitude du résultat auquel je suis arrivé devant dépendre de la méthode d'observation que j'ai employée, il sera d'abord convenable que je l'explique succinctement.

< Bouguer a démontré, par une expérience très-simple, que Fceil le moins exercé aperçoit la différence d'intensité de deux lumières très-rapprochées, lors même qu'elle n'est que de 1/64" de Tune d'entre elles. Supposons maintenant que ce 64* de lumière blanche soit décomposé en deux faisceaux complémentaires, l'un rouge, par exemple, et l'autre verd&tre; que la portion rouge puisse être transportée sur l'une des images et la portion verte sur l'autre; dans ce nouvel état, les deux lumières diffèrent moins l'une de l'autre, absolument parlant^ que lorsqu'elles étaient blanches, et cependant l'expérience m'a appris que la différence des deux lumières s'aperçoit bien plus aisément par le contraste des teintes que par la seule inégalité d'éclat; c'est ainsi, par exemple, que dans des circonstances où les images comparées paraissaient presque parfaitement égales, il me suffisait de partager la différence entre les deux, mais à Tétat de lumière colorée, pour bien distinguer l'une de l'autre.

« Après m'étre assuré de la sensibilité de ce moyen photométrique, il ne me restait plus qu'à l'appliquer à la solution de la question que j'ai indiquée plus haut Voici mon appareil.

SUR LES OEUVRES D'ARAGO. clxxui

• le prends une petite lunette prismatique; j*en ôte Toculaire et je nmëne le prisme de cristal de roche près de rœil ; la lumière guipasse au travers de la petite ouverture que je laisse à Tobjectif se décompose en deux images circulaires en partie superposées; les deux lunules ou croissants qui débordent sont également via sila lumière incidente n'est pas modifiée ; ils ont des intensités différentes si les rayons étaient polarisés ; dans ce dernier cas, et cocDme je Tai montré dans une autre circonstance, si je place une plaque de cristal de roche devant Tobjectif, les deux croissants se teindront de couleurs très-vives complémentaires, et qui changeroot m^ Ton fait tourner la lunette.

c Supposons maintenant qu'à Taide de ce dernier appareil on examine la lumière réfléchie par un miroir de verre; les deux huuiles seront colorées et le reste du champ sera blanc : qu'on intercepte ensuite la lumière qui tombait sur la première surface do miroir, en sorte que l'objectif ne soit plus maintenant éclairé que par la portion de lumière qui a traversé la glace, les croissants seront encore colorés, mais les teintes seront opposées aux premières : ainsi celui qui était rouge par les rayons réfléchis deviendra vert par la lumière transmise, et réciproquement, celui qui d'abord était vert se colorera maintenant en rouge. Les couleurs que fournit la lumière réfléchie sont extrêmement vives; celles qu'on aperçoit à l'aide des rayons transmis le semblent beaucoup moins.

a Pour savoir si cette différence doit être attribuée à ce que la hnnière transmise serait composée d'une moins grande quantité de rayons polarisés, ou si elle dépend seulement des rayons non polarisés qu'elle contient, le moyen qui se présente immédiatement c'est de recevoir à la fois, dans la lunette, les rayons réfléchis et les rayons transmis, en ayant toutefois l'attention de rendre les deux faisceaux incidents également vifs. Ces deux classes de rayons donnant des teintes complémentaires, comme nous l'avons dit plus hmatf ces teintes se neutraliseront complètement si le faisceau transmis et le faisceau réfléchi contiennent le même nombre de rayons polarisés; dans tout autre cas les lunules seront colorées, et l'ordre de la distribution des teintes indiquera quel est celui des deox faisceaux qui se compose d'un plus grand nombre de rayons polarisés. Or, cette expérience est très-aisée à faire. Pour cela, je me suis placé avec mon appareil à un ou deux pieds d'une muraifle uniformément éclairée. AprèsT m'être assuré que les rayons qoTeUe réfléchissait ne présentaient pas la moindre trace de coloration, j'ai placé un miroir de verre k faces parallèles devant Tob-

CLXxiv NOTICE CHRONOLOGIQUE

jectîf. Lorsque j'interceptais la lumière transmise, je voyais les lunules très-vivement colorées; cette lumière transmise me donnait elle-même des couleurs très-apparentes, mais complémentaires des autres lorsque j^arrétais avec un écran les rayons qui se réfléchissaient dans le premier cas ; lorsque enfin les deux faisceaux pouvaient pénétrer également dans la lunette, les deux croissants ne présentaient pas la plus légère trace de coloration ; or, ceci ne peut évidemment arriver qu'en tant que le faisceau transmis et le faisceau réfléchi contiennent précisément les mêmes quantités de rayons polarisés. Par conséquent, si les couleurs semblent moins vives quand on examine séparément la lumière transmise que quand on reçoit aussi isolément et dans les mêmes circonstances le faisceau réfléchi, c'est que dans le premier cas elles sont affaiblies par la grande quantité de lumière blanche non mo- ' difiée qui se partage également entre les deux images.

« On voit, du reste, que la conséquence curieuse à laquelle ce résultat conduit, c'est que s'il existait un corps qui, sous Tan^e de la polarisation complète, réfléchit la moitié de la lumière incidente, l'autre moitié transmise serait avssi entièrement polariaée, mais en sens contraire ; en sorte qu'un tel corps présenterait les phénomènes de la polarisation d'une manière tout aussi remarquable par transmission que par réflexion. Dans tous les cas la quantité de lumière qu'un miroir quelconque réfléchit sous Tan^e de la polarisation complète, est précisément égale à la différence d'intensité des deux images en lesquelles se décompose la lumière transmise en traversant un rhomboïde convenablement placé.

« On conçoit d'ailleurs, sans que je le dise, que si l'un des deux faisceaux incidents contient une certaine quantité de rayons polarisés, la neutralisation des couleurs dont j'ai parlé tout à Hieure n'aura plus lieu ; c'est là ce qui arriverait si, au lieu de recevoir un rayon direct sur le plan de verre, on se servait, comme dans Vap^ pareil de Malus, de lumière préalablement réfléchie par un miroir de métal, car cette lumière contiendrait une certaine quultlté de rayons polarisés par réflexion. C'est par la même raison que, par un temps serein, on ne peut pas se servir pour faire cette expérience de la lumière que l'atmosphère réfléchit ; mais lorsque le ciel est uniformément couvert de nuages, on observera trè^-eom* modément la neutralisation de teintes dont j'ai parlé tout & l'heure en dirigeant la lunette à travers le plan de verre, vers un point du ciel, et recevant en même temps la portion de lumière que le miroir réfléchit. Quelquefois on apercevra des couleurs, quoique les ilaiaeeauz incidents et réfléchis pacaissent également vi& à Tœ!)

SUR LBS OEUVRES D'ARAGO. cLixV

nu; mais pour s^assurer qu'elles ne tiennent pas k Tinégalité d'in> teosité des deux faisceaux polarisés en sens contraires, il suffit de renverser l'appareil, car alors les couleurs changeront aussi de place. Ainsi supposons que la lunette soit dirigée à Torient, par exemple , et que le faisceau incident qui partant de Touest est réfléchi par le miroir soit plus vif que le faisceau transmis, les couleurs des deux segments seront distribuées dans le même ordre que si le seul faisceau réfléchi pénétrait dans Tappareil ; mais si Ton dirige ensuite la lunette vers l'ouest et que le miroir diaphane soit placé devant Tobjectif de manière que la lumière réfléchie parte de i^orieot, les couleurs des segments seront complémentaires de celles qu'ion apercevait d'abord. Ainsi, dans le premier cas, les couleurs tenaient à ce que le faisceau incident qui se réfléchit était le plos vif, puisque, lorsque ce môme faisceau traverse le verre, les teintes changent de nature.

« Malus s'était contenté de dire que sous l'angle de 35*" la quantité de lumière qui se polarise par réfraction est proportionnelle à celle qui se réfléchit, ce qui est évident de soi-même ; mon expérience prouve que ces quantités sont parfaitement égales, non-seulement sous l'angle de 35**, mais encore sous toutes les inclinaisons où la lumière réfléchie n'est que partiellement polarisée. Il faudra donc désormais attribuer à la force qui polarise les rayons la propriété curieuse d'imprimer des modifications opposées à des quan- Uté$ égales de molécules qui d'ailleurs suivent des routes diflérentes. J'indiquerai dans une autre circonstance les applications nombreuses qu'on peut faire de ce résultat.

« Les lames très-minces polarisant la lumière des anneaux de la même manière par réflexion que par réfraction, il était curieux de chercher comment elles agiraient sur la lumière blanche qu'elles réfléchissent et sur celle qui les traverse. Or, je me suis assuré par le moyen d'observations dont je viens de parler que les lames très-minces ^e comportent comme les plaques épaisses de verre, en sorte que sous toutes les incidences elles polarisent la même quantité de lumière par réflexion que par réfraction. »

Continuant à accumuler des preuves de la vérité de la théorie des ondulations» de la fausseté du système de rémission ; constatant que toutes les découvertes nouvelles faites dans Top.tique créaient des difiicultés pre&-

cuxvi NOTICE CHRONOLOGIQUE

que insurmontables à la théorie newtonienne ; observant en fait que, de toutes les conséquences générales déduites de rhypothèse de Newton, la seule qu'on eût vérifiée jusqu'alors était la loi du rapport constant des sinus des angles d'incidence et de réfraction , mais que cette loi pouvait s'expliquer dans d'autres systèmes; M. Arago résolut de chercher si certaines conclusions tirées de cette même loi dans la théorie de l'émission ne seraient pas en contradiction avec l'observation. Or, le pouvoir réfringent de tout corps, c'est-à-dire le rapport de la puissance réfractive à la densité, devrait rester constant quand la densité change et dépendre de la nature du corps et non pas de son état, si la théorie de l'attraction newtonienne était vraie. Le pouvoir réfringent d'un corps à l'état gazeux devrait donc être le même que le pouvoir réfringent de ce corps à l'état liquide. A cette conclusion, les faits bien interrogés pouvaient répondre péremptoirement. M. Arago institua, en collaboration avec un physicien et géomètre habile, son beau-frère M. Petit, des expériences décisives, étendues en outre à l'examen des pouvoirs dispersifs. Les résultats furent contraires à l'hypothèse newtonienne; ils sont décrits dans le Mémoire sur les puissances réfractives et disper-sives de certains liquides et des vapeurs qu'ils forment, lu à l'Académie des sciences le il décembre 1815, qiie j'ai imprimé, d'après le texte paru en 1816 dans les i4nnales de chimie et de physique, en y ajoutant seulement une note dictée par M. Arago en 1851 dans le but de mettre en évidence le fait capital de l'inégalité des pouvoirs réfringents et de la variation du rapport du pouvoir

SUR LES ŒUVRES D'ARAGO. Clxxvu

dispersif au pouvoir réfringent, lorsqu'un corps passe de l'état liquide à Tétat gazeux.

Les belles découvertes faites par M. Arago dans ses recherches sur les couleurs des lames nainces et sur la lainière polarisée ont évidemment engagé Fresnel à lui faire part des premiers résultats que ce dernier avait obtenus à son début dans une voie où il devait acquérir une gloire^immortelle.

J'ai dit plus haut (page xli) comment avaient commencé les relations de ces deux grands hommes. Fresnel , tout jeune encore, était simple ingénieur des ponts et chaussées dans une petite ville de Normandie, et il avait trouvé, sans connaître les travaux des savants qui l'avaient précédé dans la carrière, les véritables explications de Taberration et de la diffraction. II avait fait part des résultats qu'il avait obtenus à M. Arago, qui, par ses découvertes récentes sur l'optique, avait conquis une grande place dans Vadmiration et la confiance des jeunes gens. M. Arago dut répondre à Fresnel que, dans l'explication de l'aberraticH), il avait été devancé par Bradiey, et dans celle de la diffraction, par le docteur Thomas Young ; « mais, lui ajoutaitHl , loin de vous décourager de cette rencontre de votre esprit avec celui de deux hommes supérieurs, trouvez-y une raison d'appliquer votre pénétration à de nouvelles recherches sur la diffraction, où de magnifiques découvertes attendent encore les hommes qui voudront interroger la nature avec sagacité; déjà d'ailleurs vous avez vu ce fait absolument nouveau, que des bandes colorées extérieures ne cheminent pas en ligne droite à mesure

CLxwui NOTICE CHRONOLOGIQUE

qu'on s'éloigne du corps opaque. Continuez à travailler en vous mettant d'abord au courant de cette branche de l'optique par la lecture de l'ouvrage de Grimaldi , de celui de Newton, du Traité anglais de Jordan et des Mémoires de Bgurgham et de Young, qui font partie de la collection des Transactions philosophiques. »

Fresnel fut effrayé d'avoir tant de livres à lire, et puis la difficulté de se les procurer était grande pour un homme éloigné de Paris ; les travaux de Young étaient d'ailleurs les seuls qui le préoccupaient fortement; il écrivit à M. Arago la lettre suivante :

liatthiso, le U novembre 1815.

« Monsieur,

« Ce que vous me dites du système du docteur Young me fait désirer de connaître plus précisément en quoi je me suis rencontré avec lui. Vous concevez quelles peuvent être à ce sujet les petites inquiétudes de mon amour-propre. Je voudrais bien savoir sMl s'explique nettement sur la manière dont il conçoit rinfluence que les rayons lumineux exercent les uns sur les autres. 11 me semble que sMl avait là-dessus les mêmes idées que moi, il aurait dû être conduit aux mêmes formules^ et en conclure aussi que les franges extérieures cheminent suivant des hyperboles. Car, je dois le dire, ce n'est point Tobservation, mais la théorie qui m'a conduit à ce résultat que Texpérience a ensuite confirmé... Des anomalies m'avaient bien fait soupçonner auparavant que ces franges ne se propageaient pas suivant une ligne droite; mais je pouvais attribuer d'aussi légères différences à Tinexactitude de mes observations. Ce n'est qu'après avoir trouvé la formule qui représente le phénomène que j'ai construit un micromètre et que j'ai pu donner à mes expériences un assez haut degré de précision pour m'assurer de ces déviations. Mon micromètre étant très-incommode, je n'ai pu faire qu'un petit nombre d'observations. Gonune je me dépêchais, je ne me suis pas donné le temps de réfléchir sur les circonstances les plus propres à faire ressortir la courbure des franges extérieures. D*aîlleurs je ne faisais guère ces expè-

SUR LES OBUVRBS D*ARAGO. cuu

rienceique pourvérifler ma formule. Mais ce que tous m^ares

écrit i ce sujet me fait sentir combien il est important de rendre eesdériations plus sensibles par de nouveUes observations. Je cooneacerai demain ces expériences, si le temps le permet. Ha chambre n*étant pas assez longue, je serai obligé de porter la lentOJe dans la cour, et je recevrai par le trou du volet la lumière ^*elle m^enverra; j^espère que la lumière étrangère qui s'y ntten ne m*empéchera pas de bien distinguer les franges en les Rprdant comme je fais à travers une loupe. (Test par ce moyen qve je sois parvenu & les suivre jusqu'à leur naissance en approckat 11 loupe du corps opaque. Je ne mets rien entre elle et le earps qui porte ombre ; je le regarde directement au travers de la loope.

« Tvm d'abord placé un verre dépoli pour recevoir l'ombre dn fil, et je la regardais par derrière avec une loupe ; mais je m'aperçQ! que ce verre était inutile et qu'on voyait les mêmes franges en le supprimant. Je me suis assuré qu'elles ont la même brgeof eo me servant d'un verre dont une moitié seulement était <iépalie; je le plaçai au foyer de la loupe, et les franges que j'apercenls an travers de la partie polie me parurent être bien dans kproloDgement de celles qui se peignaient sur la partie dépolie.

iCest en partant de cette observation que je suis parvenu à disângaer les franges de l'ombre d'un fil éclairé par une étoile. Ihis comme la lumière des étoiles est très-faible, il faut employer «e lentille peu convexe, et l'on ne peut plus distinguer aussi bien les fils da micromètre. Cependant, comme on peut s'éloigner indéfioloeat dans ce cas du fil qui porte ombre sans que la Inuere diminue, on parviendrait, je crois, par des observations <k ce genre, à mettre bien en évidence le chemin curviligne que ■iîent les franges extérieures, et d'autant mieux que l'hyper- ^ se changeant alors en parabole, la courbure est plus prottcée.

•La formule qui donne lalargeor de la première frange devient

i^, lorsque le point lumineux est infiniment éloigné ; cette ^vsnir est donc alors en raison inverse du carré de la dis- ^ aa fil. A une distance de 8 mètres, la partie sombre de la ^^ne s'étend pas eneoi^ asses pour qu'on ne poisse être sûr ^ b mesure h moins d'un demi-millimètre près, comme je m'en *■ assuré. En faisant une autre observation à 3 mètres, on trou- *vtit (h.09072 pour Ht distance de la courbe à la ligne droite MatdQ bord du fil; ee qui donnerait une différence de près

CLxxx NOTICE CHaONOLOGlQlJE

d'un millimètre et demi sur la largeur totale de Tombre à cette distance, où les mesures peuvent être encore bien plus exactes qu'à 8 mètres. Je désirerais bien que vous fissiez une série d'observations de ce genre en vous servant d*une étoile, pendant que je vais faire celles que vous m'avez indiquées au moyen d'on point lumineux artificiel.

« Mon congé est expiré de la fin d'octobre, et j'ai reçu une lettre de mon ingénieur en chef qui m'oblige à partir pour Rennes, ma nouvelle résidence. Je vais cependant rester encore quelques jours à Matthieu pour faire ces expériences. Je vous prie de m'adresser toujours vos lettres ici jusqu'à ce que j'aie Thoimeiir de vous écrire de Rennes.

(t Je suis avec la plus haute considération. Monsieur, votre trèshumble et très-obéissant serviteur.

fFBBSNEL.l

On voit par cette lettre que la proposition d'une collaboration vient de Fresnel ; elle fut acceptée par M. Arago. Dans le tome I" des Annales de chimie et de physique , ce dernier exposa le résultat des premières expériences qu'ils firent ensemble pour mesurer Tinfluence exercée sur les bandes difïractées par des lames de diverses épaisseurs. La théorie de Fresnel rendait compte dès cette époque de la découverte faite par M. Arago de la disparition des bandes intérieures de Tombre par l'interposition d'un verre diaphane dans un seul des faisceaux lumineux qui s'interfèrent. J'ai inséré les deux notes qui expliquent ces faits dans le tome Vil des Œuvres^ pages 99 et &32.

Dès 1816 les deux physiciens se lièrent d'une étroite amitié, ainsi que le témoigne leur correspondance. M. Arago s'expliqua nettement devant tous lei} savants influents sur la haute valeur des travaux d'un ingénieur qu'il ne fallait pas laisser plus longtemps se consuoier dans d'obscures et astreignantes fonctions ; il finit par

SÛR LES OEUVRES D'ARAGO. cuiu

obtenir en 1819 qaeFresnel serait appelé à Paris comme secrétaire de la Commission des phares. C'est à cette époque qu'ils publièrent dans le tome X des Annales de chimie et de physique leur beau Mémoire sur Taction que les rayons de lumière polarisée exercent les uns sur les autres. J'ai reproduit sans aucun changement ni addition ce Mémoire qui devrait servir de modèle aux savants qui ont à publier des Recherches faites en commun; j'ai dU reste dit son importance à propos de l'histoire de la tlotice sur la polarisation (page cv).

M. Arago avait aussi obtenu de l'Académie des sciences qu'elle mettrait au concours, pour le grand prix des sdeoces physiques, l'examen général des phénomènes de la diffraction de la lumière; il savait que Fresnel était le seul physicien qui pût se tirer glorieusement des difficultés énormes du sujet. Ce fut pour lui une grande satisfaction d'être nommé rapporteur de la commission qm décidait que le prix était décerné au Mémoire de son ami. Mais le rapport qu'il lut à l'Académie n'était pas on acte de camaraderie. La postérité a sanctionné le jngraient que l'amitié la plus affectueuse et la plus dévouée avait porté. Le rapport fut publié dans le tome XI des Annales de chimie et de physique, avec cinq notes additionnelles ; j'ai inséré textuellement le tout sous les numéros xv à xx de l'Appendice. Ces pages contiennent l'histoire d'une des plus belles conquêtes de la physique moderne.

Cependant les conséquences que M. Arago croyait pouvoir conclure des découvertes de Fresnel qui appor-^ taieut un puissant appui aux déductions tirées de ses

cuLiln NOTICE CHRONOLOGIQUE

propres recherches, ne passèrent pas sans de vives contestations. Un physicien illustre, M. Biot, avec lequel on a déjà vu qu*il était en dissentiment sur le fond de l'optique elle-même, avait imaginé que les phénomènes de polarisation colorée découverts par M. Arago pouvaient s'expliquer pour un certain état des molécules lumineuses émises par les corps, état transitoire entre rétat ordinaire et celui de la polarisation fixe. Mais Fre»nel avait démontré que les faits constatés dans ses expériences contredisaient nettement les lois que M. Biot prétendait établir dans sa théorie de la polarisatâon mobile ; il en était de même des expériences faites en commun par M. Arago et Fresnel et décrites dans le Mémoire de i819 dont nous avons parlé plus haut. Il fallait faire admettre par les physiciens, contrairement à l'opinion de M. Biot, que la polarisation colorée s'expliquait par les interférences* Deux Mémoires de Fresnel présentés à l'Académie des sciences en 1816 et en 1818 établissaient cette vérité ; ils avaient été renvoyés & l'examen de MM. Arago et Ampère. M. Arago lut son rapport le A juin 1821 au sein de l'Académie; M. Biot le combattit et une lutte vive s'engagea; cependant les conclusions furent adoptées dans la séance de l'Académie du 11 juin. J'ai imprimé sous les numéros xxi et xxu de l'Appendice le rapport de M. Arago et la réponçe qu'il fit à M. Biot, d'après le texte publié daas le tome XYII des Annales de chimie et de 'physique. J'ai pris soin d'ailleurs de placer en notes au bas des pages les passages des remarques critiques de M. Biot, que M. Ârago attaque particulièrement.

SUR LES OBUVRBS D'ARAGO. glxxxui

A la même époque M. Arago montra que Taction chimiqae de la lumière produit le phénomène des interférences; il fit sur ce sujet une très-belle expérience consistant à fixer sur du chlorure d'argent les effets des interférences des rayons chimiques. Il se contenta de cocEunaniquer la découverte au Bureau des Longitudes (séance 4u 2^ août i82i); mais Fresnel le décrivit en délai] en 1822 dans le supplément de la chimie de TlKHDSon; j'ai imprimé cette description sous le numéro xivn de TAppendice.

Fresnel a démontré que les phénomènes de la réfraction, de la diflraction, de la polarisation et enfin de la double réfraction s'expliquent complètement par la théorie des ondes ; il est entré dans tous les détails des phénomènes, et ses patientes études ont amené la découverte d'une foule de faits nouveaux démontrés soit par ses formules, soit par des observations directes , se vérifiant toujours les unes par les autres. M. Arago a fait en 1822 un dernier rapport à l'Académie des sciences sur un très-beau Mémoire de son ami, relatif aux phénomènes de la double réfraction dans les cristaux à deux axes. Je Tai inséré sous le numéro xxra de l'Appendice du volume dont je fais l'histoire.

Tels sont, en y ajoutant leur collaboration dans la question de l'amélioration des phares, les relations scientifiques qu'ont eues Fresnel et M. Arago. J'ai dû les ï^porter en détail et date par date, parce qu'elles forinent une des plus brillantes pages de la vie de mon illustre maître. Ami de Malus, de Fresnel , de Young, cest-à-dire, des trois législateurs de l'optique renou-

CLiMiv NOTICE CHRONOLOGIQUE

velée par de magnifiques découvertes dont il pouvait revendiquer une part importante, ayant eu le privilège de leur survivre à tous ti'ois, il s'imposa le devoir d'écrire leurs biographies. Ayant concouru successivement, avec l'actif dévouement dont il donna tant de preuves, à leur élection à l'Académie des sciences, il eut encore la douloureuse satisfaction de prononcer leurs éloges devant ce corps savant. D'ailleurs il avait ressenti la joie d'effacer entre eux tous les germes de dissentiments qui eussent pu provenir de la rivalité de leurs travaux.

Le 29 mars 1827, Young, qui douze ans auparavant avait élevé des réclamations de priorité contre Fresnel, écrivait à M. Arago :

« En vous envoyant mon article annuel pour les additions de la Connaissance des Temps, j'ai aussi le bonheur et le plaisir de vous informer que le conseil de la Société royale nous a tous honorés en décernant à notre ami Fresnel la médaille de Rumford , qui n'a été accordée qu'une fois depuis la mort de Malus. Dans oette détermination, le plus zélé soutien de notre cause a été M. Herschel. J'ai été obligé de garder le silence, comme trop directement intéressé dans la question, mais de fait il n'y a pas eu d'opposition. La valeur de la médaille est de i,500fr*; il y sera joint une somme de 1,250 fr. que j'aurai à transmettre à Fresnel ; elle provient de Taccumulation des intérêts de la valeur des médailles qui n'ont pas été décernées. Pensant que cette circonstance pourra rendre notre système un peu plus populaire qu'il ne l'a été jusqu'à ce jour, je me suis résolu et insérer

SUR LES QBDVRES D'ARAGO. clwxy

dans nos Astronamteal and Nautical Collection une tradaclion du Traité que Fresnel a publié dans le supplé* ment de la chimie de Thomson^ et je pense que notre ami n'en sera pas mécontent. »

Quelle haute estime avaient les uns pour les autres ces grands hommes qui continuaient dans notre siècle les Huygens et les Euler !

Pair une triste coïncidence, ainsi qu'il était arrivé lorsque la médaille de Rumford avait été décernée à Malus, cette fois encore cette médaille devait être déposée au bordd*ane tombe. Young écrivit, le 2 septembre 1827, à M. irago :

■ A mon retour de Liverpool, il y a quelques jours, j'ai trouvé sur ma table votre très-obligeante lettre m' annonçant le succès de vos démarches en ma faveur et ma nomination comme un des huit membres associés de TAcadémie. Si quelque chose pouvait ajouter à la valeur d^nne distinction aussi flatteuse, ce serait la conscience de la devoir principalement à la bonne opinion d'un juge aussi bienveillant et aussi instruit que vous. Je dois cependant avouer que je n'ai pas lu sans quelque confusion mon nom à la tête d'une liste dans laquelle celui d'Olbers était le troisième ; mais je suis d'autant plus obligé à l'Académie de sa partialité en ma faveur.

« )e déplore profondément l'événement fatal qui, pour la seconde fois, frs^pe le savant auquel la médaille de Bnmford est attribuée. Vous ne me dites pas jusqu'à quel point notre pauvre ami a compris les sentiments qui nous ammaient quand nous lui avons décerné cette récompense, et le plaisir que nous avions désiré lui procurer.

CLXxxn NOTICE GHRONOLOGIQDIS

' ni s'il a été satisfait que j*aie essayé de traduire son Traité en anglais. J'ai donné des ordres pour que l'argent qui lui était dû soit envoyé à son frère son héritier. »

Tels ont été les liens étroits qui ont réuni Fresnel, Young et M. Arago. Les œuvres de mon vénéré maître montrent leur amour commun pour les sciences ; leur vive amitié mutuelle égalait leur zèle et leur dévouement à enrichir les connaissances humaines de nouvelles vérités.

Il faut maintenant franchir un intervalle de près de dix ans, pour trouver M. Arago de nouveau et activement occupé de recherches sur l'optique. Pendant ce temps il a été détourné des travaux où il avait jeté tant d'éclat, pour d'autres labeurs où il a aussi fait faire à la science des progrès mémorables. La découverte de Taimantation momentanée du fer doux, de l'aimantation durable de l'acier par l'action du courant voltaïque , et même par l'électricité ordinaire, le magnétisme de rotation , l'étude attentive des phénomènes du magnétisme terrestre , la découverte des variations diurnes de l'inclinaison et de l'intensité magnétiques et celle des agitations produites sur l'aiguille aimantée par les aurores boréales, se sont succédé coup sur coup. M. Arago consacra aussi beaucoup de temps à ses célèbres Notices sur la machine à vapeur et sur l'état thermométrique du globe, et à plusieurs autres écrits. Mais les conséquences qu'il était possible de tirer de l'application des lois de la polarisation à la solution d'un grand nombre de questions d'optique et d'astronomie, devaient reprendre dans ses

SUR LES (EDVRBS D'ARAGO. axum

méditations une place capitale. En 1833, il lut à TAcadémie des sciences son Mémoire fondamental sur la loi dite du carré des cosinus, c'est-à-dire sur la loi suivant laquelle UD faisceau de lumière polarisée se partage entre l'image ordinaire et l'image extraor(£naire , quand il traverse un cristal doué de la double réfraction. Ce Mémoire resta inédit, mais M. Babinet en fit connaître la substance dans le Supplément du Traité de la lumière de sir John Herschel, que M. Quetelet publia à la fin de 1833. J'ai imprimé le Mémoire de mon illustre maître d'après son manuscrit entièrement écrit de sa main, et j'ai placé à l'Appendice, sous le numéro xxiv (pages /i52 h, 1!l68), le texte de la note de M. Babinet, qui constitue une prise de date pour M. Arago; j'ai inséré en outre avant cette note qaelques lignes de M. Quetelet, extraites du même ouvrage et constatant que cet astronome a vu en 1833 , entre les mains du savant directeur de l'Observatoire de Paris, un photomètre construit par Gambey, pour la mesure de la lumière des étoiles, d'après les principes posés dans le Mémoire sur la loi du carré des cosinus.

Aussi, quoique ce ne soit qu'à partir de 1850 que M. Arago ait rédigé et présenté successivement à l'Académie des sciences ses sept Mémoires sur la photométrie, .il ne peut s'élever aucun doute sur l'époque trèsreculée à laquelle ont été conunencées les expériences qui leur servent de base et sur la libérale communication de ses appareils aux physiciens ; j'ai d'ailleurs extrait de ses registres les descriptions des expériences originales, et je les ai insérées dans diverses notes de l'Appendice.

CLXXXVin NOTICE CHRONOLOGIQUE

Le manuscrit du premier Mémoire sur la photométrie était en partie de la main même de M. Arago, en partie de celle de M. Terrien ; il a été écrit ou dicté par mon illustre maître à la fin de i8/i.9; il est consacré à Texposition générale des méthodes photométriques nouvelles créées par l'illustre physicien^ et à la démonstration expérimentale de la loi du carré des cosinus. L^ntroduction et les conclusions ont seules paru dans le tome XXX des Comptes rendus de V Académie des sciences.

Sous le numéro xxy, j'ai inséré dans l'Appendice (pages 468 à A81) des notes et des mesures faites par M.Ârago, en avril, juillet, août, octobre et novembre 1815, pour déterminer sous quels angles divers corps réfléchissent la moitié de la lumière incidente, ou transmettent autant de lumière qu'ils en réfléchissent, et pour trouver sous quel angle un faisceau lumineux transmis et un faisceau réfléchi reçoivent des polarisations équivalentes ; ces notes et ces mesures sont extraites d'un registre entièrement écrit par M. Arago, et font voir que le savant directeur de l'Observatoire a poursuivi les mêmes recherches pendant plus de trente-cinq ans.

Le manuscrit du deuxième Mémoire sur la photométrie est, comme le précédent, en partie de la main de M. AragOt en partie de celle de M. Terrien, il remonte au commencement de 1850 ; le tome XXX des Comptes rendus de f Académie des sciences n'en donne qu'un résumé trèssuccinct. Ce Mémoire est consacré à la description des expériences qui ont servi à construire la table des quantités de lumière réfléchie et de lumière transmise par une

SDR LES OEUVRES D'ARAGO. CLxxm

lame de verre à faces parallèles. La table jusqu'alors médite qui s'y trouve insérée , est écrite de la main de M. Laugier. J*ai fait dessiner, d'après l'instrument construit par M. Duboscq, les figures du photomètre dont moD illustre maître est IMnventeur et qu'il décrit dans ce Mémoire ; j'ai rédigé la légende de ces figurei» qui n'avaient encore été publiées dans aucun ouvrage , quoique lappareil eût été présenté à l'Académie des sciences en 18&5, ainsi qu'il résulte d'une note du tome XXI des Compies rendus des séances que j'ai reproduite à la suite de ma rédaction.

Dans le premier Mémoire sur la photométrie, la loi du cmé des cosinus n'avait été vérifiée expérimentalement que pour des rayons lumineux marchant confondus ; elle est ici démontrée pour des rayons restant continuellement séparés, et sa généralité absolue est ainsi établie.

A la fin de son Mémoire» M. Arago montre qu'il n'aurait pas pu résoudre les problèmes qu'il s'était proposés en se servant des appareils jusqu'alors connus» et particulièrement du photomètre de Leslie. Il fait voir que cet iostrument, tout èi fait insuffisant pour la mesure des intenaies relatives de vives lumières» pourrait servir à étudier les réflexions comparatives de la lumière et de la chaleor.J'ai imprimé dans l'Appendice» sous le numéro xxvi» me Note restée inédite » mais écrite par M. Arago luimême en 18â9 sur ce sujet» et l'extrait d'une lettre qa'il a adressée à M. de Humboldt en 1850.

La nature des sources lumineuses a préoccupé longtonps l'illustre physicien» et on en trouve la preuve dans b note insérée sous le numéro xxviu (page &92) » note écrite

czc NOTICE CHRONOLOGIQUE

de sa main en 1830, mais restée inédite, que lui a inspirée un Mémoire de M. Thénard sur la lumière qu'on croyait communément faire jaillir de Fair et de l'oxygène par la compression seule de ces gaz. La complexité des phénomènes que présentent la plupart des lumières terrestres l'avait fait renoncer à l'idée d'éclairer son photomètre avec aucun des appareils ordinairement employés, et c'est ce qu'il explique dans ses deux premiers Mémoires sur la photométrie (pages ilk et 185), ainsi que dans la Note numéro xxix, dictée en 1850. Dans cette Note se trouvent rappelés divers résultats déjà publiés en 1822 dans le tome XIX des Annales de chimie et de physique, sur les intensités relatives de diverses sources lumineuses. Quelques résultats nouveaux s'y trouvent aussi consignés en ce qui concerne la comparaison de la lumière du Soleil et des lumières artificielles, notamment celle du gaz d'éclairage. Au même sujet se rattache aussi par plusieurs points la Notice sur l'action calorifique et l'action chioiique de la lumière, insérée dans le tome VII des Œuvres (page 530), et dont j'ai dit l'histoire précédemment (page cxi) . Si nous insistions davantage èi cet égard, nous quitterions le domaine des sciences pures pour entrer dans celui des applications, que M. Axago n'avait pas en vue dans ses Mémoires ; nous dirons seulement, parce que l'occasion ne s'en présentera plus, qu'en 1820 il a publié, dans le tome XY des Annales de chimie et de physique, une courte Note que nous n'avons pas retrouvée à temps pour pouvoir l'insérer dans les Œuwes, mais qu'il serait sans utilité de reproduire ici : dans cette Note il combattait, par quelques cbiffires extraits des registres des expériences

SUR LES ŒUVRES D*ARÂ60. cxo

faites à l'hôpital Saint-Louis, les personnes qui s'opposaient encore à cette époque à l'extension de l'éclairage par le gaz extrait du charbon de terre. Quel est le progrès qui n a pas rencontré des objections ? Les hommes de vraie science n'y voient pas de prétexte pour s'arrêter, ils y puisent seulement des motifs pour chercher à découvrir (fe QoaYelles améliorations.

Le manuscrit du troisième Mémoire sur la photométrie est entièrement de la main de M. Terrien; ce Mémoire a été dicté au commencement de 1850. J'ai dû y introduire, d'après les registres d'observations , la plupart des don« nées numériques qui s'y trouvent, et que M. Arago fai* sut laisser en blanc pendant ses dictées , remettant à plus tard pour remplir les vides que présentait la rédaction.au moment de son improvisation.

Ce Mémoire était resté inédit; le tome XXX des Comptes rendus de P Académie des sciences en avait seulement indiqué la substance. Il résulte de ce travail que la méthode photométrique de M. Arago peut s'appliquer à la mesure des quantités de lumière réfléchie et transisse sous toutes les iacidences; que la loi de Bouguer relative à la diminution de la part de lumière pour la réflexion Hir les métaux à mesure que l'angle avec la surface est pins petit, se trouve complètement vérifiée , mais que ce physicien s'est trompé en estimant très^considérables les pertes éprouvées dans la réflexion totale et dans les rélexÎQDs h la première et à la seconde surface du verre dtts les incidences où il ne s'opère qu'une réflexion partie; enfin la grande saoïsibilité du polariscope est mise

Oiai NOTICE CHRONOLOGIQUE

en évidence au moyen d'une application simple de la loi du carré des cosinus.

L'étude de la constitution physique du Soleil par les méthodes photométriques de l'illustre directeur de l'Observatoire de Paris, forme le sujet du quatrième Mémoire sur la photométrie. Ce Mémoire a été dicté en 1850, et présenté le 29 avril de cette année à l'Académie des sciences ; mais une analyse très-succincte en a seule été publiée. Le manuscrit qui m'a servi h. faire faire Tinipression est presque tout entier de la main de M. Terrien ; seulement, en 1852 , en réponse à quelques cnritiques de M. Paye, sur la possibilité de l'existence d'une troisième atmosphère solaire, M. Arago a dicté à M. Goujon une intercalation aux pages 2/i3 et 2/i&.

Ce Mémoire fait voir que les nombres donnés par Bouguer et admis par Laplace pour les intensités comparatives du centre et du bord d'un disque solaire sont absolument erronés et doivent être rejetés de la science ; il rend compte de l'existence des facules et du pointillé à la surface du Soleil , à l'aide de lois expérimentales relatives au rayonnement des flammes.

Les principes exposés dans le livre XIV de VAstrmuH mie populaire complètent en partie ce Mémoire ; il faut encore y joindre les trois notes insérées sous les numéros XXX à xxxu dans l'Appendice ( pages 501 à 50& ) ; la première, qui est extraite d'une lettre adressée, en 18&7, à M. de Humboldt, et qui a été publiée dans le tome IIF du Cosmos, montre que les expériences de M. Arago sur les intensités relatives de diverses parties du disque so-

SUR LES OEUVRI^S D*ARÂGO. gilgiii

laire, sont bien antérieures à la date de la présentation à l'Académie du quatrième Mémoire sur la photométrie; la même conséquence se déduit des deux autres Notes qui ont été écrites par M. Ârago vers 1833, mais qui étaient restées inédites.

La fin du Mémoire est consacrée à l'action photométriqoe comparative des rayons qui partent de la région extraie et de ceux qui partent des bords du disque solaire; elle est en grande partie la reproduction d*une Note que H. Fizeau a adressée, le 27 avril 1850, à mon illustre et vénéré maître. Note dans laquelle il est rendu compte des expériences faites par MM. Fizeau et Foucault, en 18W et 1845, pour prendre des images photographiques da Soleil. C'est une des images ainsi obtenues qui est reproduite par la figure 163 de V Astronomie populaire, (tome II, page 176) . M. Arago avait indiqué dès la publication de la découverte de MM. Niepce et Daguerre, cette application des procédés photographiques , et dans les derniers temps de sa vie il avait éprouvé un véritable bonheur, en voyant un savant illustre avec qui il avait eu naguère de vives discussions , sur lesquelles je dirai plus loin quelques mots, lui rendre à cet égard dans une occasion solennelle une justice éclatante. Sir David Brewster, dans un discours prononcé le 2 août 1850, à l'ouverture de la vingtième session de l'Association britannique pour Favancement des sciences, s'était exprimé, en effet, en des termes flatteurs que M. Arago a pris mm de conserver pour être mis à la suite du manuscrit de son Mémoire, et que je crois devoir reproduire. Voici les paroles du célèbre physicien d'Édinburgh ; elles font

aav NOTICE CHRONOLOGIQUE

ressortir le mérite d'une découverte de M. Arago à laquelle on n'avait peut-être pas attaché dans l'origine une suffisante importance :

« Le fait de photographie le plus important que f aie maintenant à mentionner, c'est la singulière accélération du procédé de M. Niepce, qui lui permet de prendre Fimage d^un paysage éclairé par la lumière diffuse, dans une seule seconde, ou au plus dans deux secondes. Par ce procédé, il a obtenu instantanément une image du Soleil sur Talbumine ; ce qui confirme la remarquable découverte, faite précédemment par M. Arago, au moyen dHme plaque d'argent que les rayons qui proviennent de la partie centrale du disque du Soleil ont une plus forte action photogénique que ceux qui partent des bords. Cette intéressante découverte est une des observations photométriques que ce savant éminent s'occupe maintenant à publier. Menacé d'un malheur que le monde civilisé déplorera, la perte de cette vue qui a découvert tant de brillants phénomènes, et qui a pénétré si profondément les mptères du monde matériel, il complète à l'aide d'autres yeoi que les siens ses belles recherches qui doivent immortaliser son non et ajouter à la gloire scientifique de sa patrie. »

M. Arago termine son quatrième Mémoire sur la pbotométrie par cette conclusion remarquable, que le décroissèment observé du centre vers le bord dans les images photographiques du Soleil doit surtout être attribué aune différence des propriétés que présenteraient les rayons émanés des différents points de l'astre. Par une sorte de prévision du parti que la science tirerait un jour de Tanalyse spectrale, il donne en outre le conseil de reche^ cher si, comme cela semble résulter d'expériences faites par M. Forbes en 18â6 pendant une éclipse annulaire, les rayons qui partent du bord et du centre du disque solaire fournissent des spectres dont les raies se correspondent exactement; enfin, il a soin d*ajout6r encore qu*i)

SUR LES OEUVRE^ D'ARAGO. cxcv

restera à comparer les propriétés calorifiques des diverses parties du disque solaire. Ce dernier problème Ta beaucoup occupé, ainsi qu'il résulte d'une Note présentée à TAcadémie des sciences en 1852, et que j'ai placée dans l'Appendice sous le numéro xxxiii (pages 505 à 509).

L'idée d'obtenir des notions positives sur la constitution physique du Soleil par l'étude des propriétés intimes te la lumière qui en émane, me paraît incontestablement appartenir à mon vénéré maître. Voici comment il la formulait en J 840 dans une célèbre lettre adressée à Mil illustre ami M. de Humboldt, que j'ai insérée en tête âoTolume des Mélanges (tome XII des Œuvres, page 39) :

«ATalde d*un polariscope de mon invention, je reconnus avant iRO qoe la lamière de tous les corps terrestres incandescents, solides ou liquides, est de la lumière naturelle, tant qu'elle émane te corps sous des incidences perpendiculaires. La lumière, au con- ^'^t qui sort de la surface incandescente sous un angle aigu, oCre des marques manifestes de polarisation. Je ne m'arrête pas à tenppeier ici comment je déduisis de ce fait la conséquence eu- ^Wûeqae la lumière ne s'engendre pas seulement à la surface des <^; qu'une portion naît dans leur substance même, cette sub- «ttce fûtrelle du platine. J'ai seulement besoin de dire qu'en répétant la même série d'épreuves et avec les mêmes instruments Vf la lamière que lance une substance enflammée, on ne loi *w»TC, BOUS quelque inclinaison que ce soit, aucun des caractères de la lumière polarisée; que la lumière des gaz, prisé à la sortie ^ là surface enflammée, est de la lumière naturelle, ce qui n'em- 9^ pas qu'elle ne se polarise ensuite complètement, si on la **»ct à des réflexions ou à des réfractions convenables. De là ^ Hiéihode trèi-^tmple pour découvrir à quarante millions de *^**^ ^ diiUmce la nalttre du Soleil. La lumière provenant du M de cet astre, la lumière émanée de la matière solaire sous un *|le aigu, et nous arrivant sans avoir éprouvé en route des ré- '^^^ou réfractions sensibles, offre-t-elle des traces de polarisa- ^ le Soleil est un corps solide ou liquide. S'il n'y a, au coa-

^ aucun indice de polarisation dans la lumière du bord, la