Aberration optique

“ L'aberration de sphéricité est le phénomène par lequel les rayons lumineux ne concourent plus mathématiquement au foyer de l'objectif, mais coupent l'axe optique en des points différents, en formant une surface dite caustique. ”

“ On sait que lorsqu’on vise un astre avec une lunette, l’astre ne se trouve pas sur la droite qui joint le centre optique de l’objectif au point de croisement des fils du réticule, en un mot, sur l’axe optique de l’instrument. Nous ne voyons donc pas un astre dans sa direction réelle, et l’angle de cette direction avec celle de l’axe optique de la lunette s’appelle l’aberration ”

“ Une aberration très-fréquente est le redressement des surfaces horizontales; des treillis s'élèvent aux côtés de la route. L'horizon devient un mur, ou une enceinte, ou une immense cuve; quelquefois il semble qu'on se trouve au milieu d'un cratère, au milieu du val del Bove ou de quelque gorge resserrée des Alpes. Un fait d'une nature analogue est la transformation de la partie du ciel, qui est devant nous, en une longue et étroite bande de gaze. ”

“ Ce phénomène est appelé aberration de sphéricité et est d'autant plus sensible que la différence d'épaisseur entre la partie centrale et les bords de la lentille est plus grande.
On peut considérer la lentille comme divisée en un cerfain
nombre de couronnes, dont chacune a une dimension suffisamment faible dans le sens du rayon de la lentille pour présenter un point unique comme foyer. ”

“ On sait que les constructeurs d'instruments d'optique parviennent à éviter très complètement l'aberration de sphéricité par une plus forte courbure donnée à la face de la lentille exposée - aux rayons incidents. ”

“ L’œil n’aperçoit ordinairement que la plus vive ; mais comme ces images ne sont pas égales, celles qui sont les plus grandes forment autour de celle-ci une couronne colorée qu’on nomme la couronne d’aberration. Cette aberration est donc produite uniquement par la différence de réfrangibilité des rayons de lumière, & très-distincte de celle qui est due au défaut de réunion des rayons, causée par la sphéricité du verre. ”

“ Un objectif double, exempt de distorsion, d'astigmation, et d'aberration sphérique, lorsque les lentilles ont été faites en crown et en flint incolore, est aussi parfait que possible, car la distorsion reproduit des lignes courbées, lorsqu'elles étaient droites sur l'objet; l'astigmation épaissit toutes les lignes du modèle, et l'aberration sphérique fait que l'image manque de finesse aussi bien au centre que sur les bords. ”

“ Considéré comme appareil physique, l'œil est loin d'être parfait : aussi peut-on y constater les diverses imperfections qui se trouvent dans les appareils physiques analogues et qui sont connues sous le nom d'aberration, soit de sphéricité soit de réfrangibililé. ”

“ L’aberration dépendant de la vitesse de la lumière, il est clair que si les rayons de différentes couleurs dont la lumière blanche se compose, se mouvaient avec des vitesses dissemblables, chacun de ces rayons éprouverait une aberration particulière qui le séparerait des autres ; l’étoile, semblable à un petit spectre prismatique, paraîtrait toujours un peu allongée dans un sens parallèle au déplacement de la Terre. ”

“ La nature du verre peut être la même pour les deux lentilles, ou, comme c'est le cas presque général, être différente, parce que, comme nous le verrons bientôt, non-seulement la lentille négative corrige l'aberration sphérique, mais en même temps l'aberration chromatique. ”

“ C'est ce que l'on appelle l'aberration sphérique ou de sphéricité, parce que cette aberration provient de la sphéricité des faces de la lentille.
par un homme qui marche, on pourra vérifier que, si cet homme s'éloigne, l'image
pour être la plus nette possible se rapproche de la lentille et diminue de grandeur; et que, inversement, si l'homme se rapproche, le foyer s'allonge et l'image augmente de grandeur. ”

“ Bien des personnes s'imaginent qu'en envoyant la lumière dans l'œil, dans les microscopes, etc., au moyen de lentilles collectrices ou de miroirs concaves, on peut augmenter non-seulement la grandeur apparente de la surface lumineuse, mais encore sa clarté apparente. A toute augmentation de la quantité de lumière obtenue par ces moyens répond toujours un agrandissement correspondant de l'image, en sorte que l'image gagne en grandeur, mais non pas en éclat. Aucun instrument d'optique ne permet d'augmenter, pour l'œil, l'éclat d'une surface lumineuse de dimensions appréciables. ”

“ L'aberration de réfrangibilité consiste en une inégale réfraction des divers rayons colorés qui composent la lumière blanche, de sorte que l'œil décompose la lumière ordinaire des objets qui la lui projettent et nous les fait voir plus ou moins colorés : en un mot, l'œil n'est pas un appareil achromatique parfait. ”

“ Alors même que l'œil n'est qu'imparfaitement aplanétisé, la pupille intervient avec l'iris pour éteindre les radiations lumineuses excentriques; et c'est elle, en dernière analyse, le grand correcteur de l'aberration de sphéricité. Quand elle est dilatée, par défaut de lumière, il apparaît un certain halo autour des objets, halo du reste peu visible parce qu'en même temps l'éclairage est affaibli. Il n'en demeure pas moins que les mesures de réfraction ne comportent pas une approximation supérieure à 1/2 dioptrie. ”

“ Si après cette curieuse observation, la double réfraction cessait d’être l’unique moyen de distinguer la lumière polarisée de la lumière ordinaire, du moins semblait-elle encore la seule voie par laquelle des rayons lumineux pussent devenir polarisés ; mais bientôt une nouvelle découverte de Malus apprit au monde savant, à sa très-grande surprise, qu’il existe des méthodes beaucoup moins cachées pour faire naître cette modification. Le plus simple phénomène de l’optique, la réflexion sur un miroir diaphane, est un grand moyen de polarisation. ”

“ La double réfraction que possède le cristal de roche le rend donc impropre aux usages de l'optique et en particulier pour la fabrication des verres de lunettes, car si les images ne paraissent pas doubles à travers de tels verres, à cause de leur peu d'épaisseur et de leur mode d'emploi, il n'en est pas moins vrai que la double réfraction existe, et qu'elle peut occasionner un trouble visuel très-considérable, émousser la rétine, et déterminer de la fatigue d'accommodation, et même de l'amblyopie. ”

“ Les étoiles paroissent faire un circuit en ellipse autour du point qu’elles occupent réellement ; c’est ce qu’on appelle aberration. La parallaxe nous fait voir les astres, où ils ne sont pas, & tous les astronômes y ont égard dans leurs observations & leurs calculs ; mais en outre les étoiles ont encore d’autres aberrations. M. Bradley, qui est le premier, je crois, qui se soit apperçu de l’aberration des étoiles, après avoir conclu qu’elle se faisoit par le mouvement progressif de la lumière, donna des règles pour trouver l’aberration en ascension droite. ”

“ Si l'on regarde un point lumineux, son image ne peut être nette qu'à la condition que la lumière soit homocentrique après réfraction. Si c'est au contraire une ligne lumineuse que l'on regarde, celles des aberrations des rayons qui se présentent suivant la direction de l'image de cette ligne ne nuisent aucunement à la netteté de l'image. ”

“ Ainsi, lorsque la cornée, le cristallin, etc., sont le siège d'opacités, la vue distincte est impossible; la seconde condition, c'est que le pouvoir réfringent des milieux soit capable de produire une image des objets extérieurs, qui non seulement soit nette, mais qui vienne en même temps se former exactement sur la rétine. Les exceptions à ces règles, nous les désignons sous le nom de défauts de l'appareil optique, ou de vices de réfraction et de l'accommodation. ”

“ On conçoit dès lors que, pour éviter l'aberration de sphéricité, on soit conduit d'abord à donner une faible ouverture à l'objectif; de plus, comme nous l'avons déjà indiqué, il y a avantage au même point de vue à remplacer une lentille unique par un système composé ; si le système a la même distance focale que la lentille unique, le grandissement obtenu sera le même pour la même position relative de l'objet, mais l'aberration sera moindre. Aussi, dès qu'il s'agit d'appareils un peu puissants, on fait usage d'objectifs composés. ”

“ Pour cette cause, l'image d'un point lumineux n'est jamais réduite à un point unique. Dans l'œil, l'iris, ne laissant pénétrer les rayons que dans la portion centrale de la lentille, diminue notablement l'aberration de sphéricité. ”

“ D’importantes propriétés de la lumière alors complètement ignorées ne permettaient pas de concevoir tout ce que, dans certains cristaux et dans certaines natures de coupe, la double réfraction engendre de singularités par les destructions de lumière qui résultent des entrecroisemens des faisceaux ; mais c’est à Young qu’appartient l’honneur d’avoir ouvert la carrière ; c’est lui qui, le premier, a commencé à débrouiller ces hiéroglyphes de l’optique. ”

“ Pour reconnaître, dans d'autres objectifs, par exemple dans l'objectif connu sous le nom d'objectif à portraits, si l'aberration sphérique est corrigée par la combinaison des lentilles qui les constituent,
voulons détruire complètement l'aberration de sphéricité suivant l'axe. L'expressionff de l'aberration nous est fournie par les points où un rayon B, infiniment voisin de l'axe, et un rayon éloigné a vont couper l'axe en émergeant de la lentille. ”

“ Effets de réfraction simple, de réfraction double par des cristaux uniaxes on biaxes, de réflexion sur des milieux isotropes ou cristallisés, d’interférences, de diffraction, de polarisation par réflexion, par réfraction simple ou double, de polarisation chromatique, de polarisation rotatoire, etc., chacune de ces grandes catégories de phénomènes donne lieu à l’énoncé d’une foule de lois expérimentales dont le nombre, dont la complication, effrayeraient la mémoire la plus capable et la plus fidèle.
La théorie optique survient ”

“ On emploie d'ailleurs un système composé également dans le but d'obtenir sinon un achromatisme absolu, au moins une diminution de l'aberration de réfrangibilité.
La petite ouverture de l'objectif limite la quantité de lumière qui, émanée de l'objet, pénètre dans l'appareil et forme l'image de cet objet ; comme d'autre part l'image est très agrandie, l'éclairement y est considérablement affaibli ”

“ Ainsi, dans les lunettes, la réfraction joue le rôle principal, et dans les télescopes, la réflexion. De là le nom de réfracteurs donné aux premières, et celui de réflecteurs attribué aux seconds. Toute la difficulté d'exécution de ces appareils d'optique gît dans la confection des objectifs, qu'ils soient faits de lentilles ou de miroirs métalliques.
Cependant, à l'époque où le Gun-Club tenta sa grande expérience, ces instruments étaient singulièrement perfectionnés et donnaient des résultats magnifiques. ”

“ D'après les principes d'optique dont on a parlé, ils se réfléchissent vers le haut, faisant l'angle de réflexion égal à l'angle d'incidence, comme si la surface qui sépare les deux couches était un miroir, et ils vont porter à l'œil placé dans la couche dense, l'image renversée des parties basses du ciel, que l'on voit alors au-dessous du véritable t horizon. ”

“ On a vu à l’article Aberration de réfrangibilité que la différente réfrangibilité des rayons dont la lumière est composée, est cause d’un défaut de réunion & de coïncidence des rayons en un point, lorsqu’ils ont traversé un verre lenticulaire comme ceux des lunettes, par exemple, d’où résulte une couronne colorée autour de l’image représentée dans la lunette. Pour remédier à cette dispersion des rayons de la lumière, éviter la confusion qui en résulte, on s’est occupé, dans ces derniers temps, de faire des lunettes dans lesquelles on n’aperçût point de couleurs de cette espèce ”

“ Leur foyer principal n'est donc jamais un point, mais une ligne focale de même direction que l'axe du cylindre. Leur puissance s'exprime en dioptries comme
pour les verres sphériques. Leur action optique étant nulle sur les rayons contenus dans le plan parallèle à leur axe, on fait coïncider la direction de ce plan avec celle du méridien vu nettement par l'œil, pour ne pas altérer sa réfraction. Les rayons passant par les plans perpendiculaires sont réfractés ; ils ramènent sur la rétine les foyers principaux correspondant aux méridiens amétropes et la vision devient nette. ”