Biréfringence

“ Si donc on fait tourner le système des deux spaths autour de la direction du rayon incident, parmi les
quatre images qu'on obtient sur un écran, une seule restera immobile, et les trois autres tourneront autour de celle-ci.
Dans cette expérience, les images présentent le plus souvent des différences notables d'intensité; nous reviendrons plus tard sur ce point (voir POLARISATION) .
445. Vision a travers une lame biréfringente. — Examinons l'effet produit lorsqu'un observateur O regarde un point lumineux L à travers une lame biréfringente MNPQ (fig. 236) à faces parallèles. ”

“ Quelques rayons annonçaient le lever du soleil.—Hélas! qu'il parut lent à paraître! Il me semblait que le brouillard grisâtre de l'aurore ne laisserait jamais pénétrer ses nouveaux rayons. Combien la marche du jour était lourde et lente!—avant que la lumière orientale devînt d'une couleur pourprée, et qu'elle détrônât les étoiles, éclipsât les clartés resplendissantes de leurs chars et de son trône élevé, et inondât la terre de ses seuls rayons, à l'exclusion de tout autre. ”

“ Si, par exemple, on n’avait observé les ombres des corps opaques qu’en plein air, si on n’avait jamais éclairé ces corps avec des points lumineux très-resserrés, personne n’eût deviné combien un phénomène si vulgaire offre de curieux sujets de recherches ; mais placez au milieu d’une chambre noire et dans le faisceau de lumière homogène qui diverge, soit d’un petit trou du volet, soit du foyer d’une lentille de verre, tel corps opaque qu’il vous plaira de choisir, et son ombre se montrera entourée d’une série de stries contiguës, les unes très-lumineuses, les autres complétement obscures. ”

“ Dans les cas intermédiaires, si l’éclat de l’étincelle passe par un minimum, mais sans s’annuler, elle est elliptique.
8. Réfraction. — On a construit de bonne heure avec du soufre ou de la paraffine des prismes et des lentilles qui agissent sur les ondes électriques comme les prismes et lentilles de verre sur la lumière.
La réfraction agit sur le plan de polarisation d’après les mêmes lois qu’en optique. L’action peut être rendue plus sensible par des réflexions multiples, en imitant le phénomène optique des piles de glaces. ”

“ Nous ne pouvons nous dispenser de dire quelques mots de la polarisation, cette modification particulière de la lumière, ou cette propriété qui a donné lieu aux travaux importants de Brewster, Biot, Fresnel, Arago, et dont les phénomènes nombreux et singuliers ont fourni des données nouvelles sur la constitution intime des corps.
Nous savons déjà que la lumière, à la rencontre d'un milieu différent de celui où elle se trouve, subit généralement dans sa marche deux modifications particulières connues sous le nom de réflexion et réfraction-. ”

“ Si les yeux ont une force de réfraction trop énergique, soit en raison de la trop grande courbure du cristallin ou de la cornée transparente, soit par l'excessive profondeur du globe oculaire, soit par la trop grande densité de l'humeur aqueuse ou de l'humeur vitrée, les rayons lumineux ayant leur foyer formé trop en avant de la rétine, ne donnent plus une image nette et précise. ”

“ L'intensité des lumières en présence est ensuite estimée de diverses façons : 1° par la distance relative des sources à l'objet éclairé, d'après la loi du rayonnement inversément proportionnel au carré des distances ;2* par l'inclinaison de l'objet, d'après la loi de l'éclairement proportionnel au cosinus de l'angle d'incidence ; 3° enfin par les divers procédés de diaphragmation, d'opacification, de dispersion, de polarisation au moyen desquels peut être graduée la puissance éclairante d'une même lumière. ”

“ Nous nous représenterons conventionnellement la perturbation d'un corps qui transmet de la lumière comme une vibration transversale, analogue à celles d'une corde tendue. Peu importe, pour le but que nous nous proposons, de savoir si c'est le corps pondérable lui-même qui vibre ou non; nous imaginons quelque chose qui vibre dans le milieu ”

“ Rien de plus simple, mon ami; il faut vous adresser à un bon opticien, et lui demander des verres dont la convexité soit telle, que votre cristallin, que votre cornée retrouvent, au moyen de la courbure de ces verres, le degré de convexité qu'ils ont perdu.
Mais qu'est-ce que cristallin et cornée transparente? demandez-vous. Le cristallin, c'est une des humeurs de l'œil, qui a la forme d'une lentille et la transparence du cristal ”

“ Donc un corps transparent, le verre, par exemple, est rendu invisible si vous le mettez dans un liquide qui ait à peu près le même indice de réfraction. Raisonnez seulement une seconde ; vous comprendrez que la poudre de verre pourrait être rendue invisible même dans l’air, si son indice de réfraction pouvait être rendu égal à celui de l’air : car, alors, il n’y aurait plus ni réfraction ni réflexion au passage des rayons lumineux du verre dans l’air et inversement.
— Oui, sans doute. Mais un homme, ce n’est pas du verre pilé ! ”

“ Ce sont ces ondulations qui, en agissant sur le nerf optique, déterminent en nous la sensation de la lumière, absolument comme les ondes sonores, en ébranlant le nerf auditif, déterminent l'impression du son ou du bruit. Ce système a l'avantage de ne supposer aucune diminution de la substance du soleil, et d'assigner une vitesse appréciable à la lumière. Il donne, de plus, une explication satisfaisante de divers phénomènes lumineux, tels que ceux de la diffraction et des anneaux colorés, dont la théorie de Newton est impuissante à rendre compte. ”

“ Rien n’est plus facile : il suffit de le faire entrer dans un prisme de verre où les rayons divers se brisent inégalement. Ce phénomène de la réfraction, qui se produit toutes les fois que les rayons lumineux passent d’une substance dans une autre, explique tous les jeux de lumière qui se produisent dans l’eau, dans l’atmosphère, dans tous les milieux transparens. ”

“ On peut donc dire encore que les deux rayons, ordinaire et extraordinaire, sont polarisés à angle droit.
AXE OPTIQUE. — Dans les cristaux biréfringents, on trouve une ou deux directions, suivant lesquelles la réfraction est simple, c'est-à-dire que suivant
cette direction, la lumière possède une seule vitesse de propagation. ”

“ Lorsque la lumière passe du verre dans l’air, le nombre des rayons qui échappent à la réfraction et se réfléchissent au contact des deux milieux, est aussi grand ou même plus grand que quand le passage se fait de l’air dans le verre. ”

“ C’est dans cette humeur vitrée que les rayons ont le temps de s’assembler, avant que de venir faire leur dernière réunion sur les points du fond de notre œil. Figurez-vous donc, sous cette lentille du cristallin, cette humeur vitrée sur laquelle le cristallin s’appuie ; cette humeur tient le cristallin dans sa concavité, et est arrondie vers la rétine.
Les rayons, en s’échappant de cette dernière humeur, achèvent donc de converger. Chaque faisceau de rayon parti d’un point de l’objet vient frapper un point de notre rétine. ”

“ On sait que la lumière se décompose en passant à travers un prisme de verre et donne des franges colorées comme un arc-en-ciel. Si nous plaçons dans la flamme lumineuse qui nous a servi à faire cette expérience une substance quelconque, nous observons une figure nouvelle des franges qui forme ce qu’on appelle le spectre caractéristique de la substance considérée. ”

“ De sorte que c’est assez près, et peut-être exactement, la sphère B V S T que fait la lumière pour la réfraction régulière dans le cristal, pendant qu’elle y fait le sphéroïde B P S A pour la réfraction irrégulière, et pendant qu’elle fait la sphère au rayon N en l’air, hors du cristal. ”

“ Ce qui, pour les considérations qui nous occupent, revient à dire que tous faisceaux de rayons parallèles ou divergents, tombant sur un miroir convexe, s'en éloignent après la réflexion, en divergeant davantage. ”

“ Est-il invraisemblable de supposer que les corps lumineux lancent une infinité de rayons doués de vitesses différentes, et que les seuls rayons dont la vitesse est comprise dans certaines limites ont la propriété d’exciter la sensation de lumière, tandis que les autres ne produisent qu’une chaleur obscure ? ”

“ Un corps plongé dans un milieu tel que l’air ou l’eau, ou telle autre substance qui peut être traversée par un rayon réfracté, devient invisible lorsque son indice de réfraction est égal à celui du milieu réfringent. ”

“ Lorsque le soleil est à l'horizon et qu'il frappe des corps opaques de sa lumière orangée, les ombres que ces corps projettent, éclairées par la lumière qui vient des parties supérieures de l'atmosphère, paraissent bleues. Cette coloration nest point due à la couleur bleue du ciel comme tant de physiologistes et de physiciens le répètent encore; car si les corps, au lieu d'être frappés par la lumière orangée du soleil à l'horizon, viennent à 1 être par la lumière rouge ou la jaune claire qui se montrent dans certaines conditions atmosphériques, les ombres paraissent verdâtres ou violettes. ”

“ La réfraction simple, la réflexion elle-même de la lumière la polarisent plus ou moins complétement selon les angles que fait le faisceau lumineux avec la surface qu’il vient frapper pour se réfléchir ou pour y pénétrer en se réfractant. ”

“ Le faisceau ou pinceau émané d'un corps lumineux est composé de rayons divergents, c'est-à-dire s'écartant les uns des autres. Brisé par une surface opaque, ou à sa rencontre avec une surface incomplètement diaphane, il se disperse, s'éparpille en une multitude de directions, les unes parallèles, les autres concourantes, plus généralement divergentes, leur ensemble, quand aucune loi régulière n'y préside, forme ce qu'on nomme la réflexion irrégulière ou lumière diffuse, par opposition avec la reflexion régulière qui résulte de la rencontre d'un corps poli. ”

“ Les principes d’où dépendent la formation de l’arc-en-ciel, sont les loix de la réfraction, celles de la réflexion, & enfin les loix de la réfrangibilité des rayons de lumière.
Tout rayon de lumière qui passe obliquement d’un milieu dans un autre de différente nature, éprouve une déviation, un changement de direction qu’on appelle réfraction. ”

“ Ces globules, d’une ténuité excessive, ont fini par former une espèce d’atmosphère dont les mouvemens produisent sur nos yeux la sensation de lumière ou de couleur. Le soleil, dans une agitation perpétuelle, excite dans cette atmosphère des vibrations qui, transmises de proche en proche, comme les vibrations de l’air excitées par une cloche, viennent frapper nos yeux, ainsi que celles de l’air frappent les oreilles. ”

“ Mais le mouvement de la lumiere doit naitre comme de chaque point de l'objet lumineux, pour pouvoir faire apercevoir toutes les parties differentes de cet objet, comme il se verra mieux dans la suite. ”

“ L'œil suit d'ailleurs dans le prisme, et dans l'air, au sortir du prisme, la déviation et la décomposition du rayon de soleil. En déviant le rayon lumineux, le prisme a inégalement influé sur les rayons colorés. La lumière rouge est celle que le prisme dévie le moins, c'est-à-dire écarte le moins du point où se produirait l'image blanche. ”

“ Et si c'est un rayon de lumière blanche, chacun des rayons élémentaires, dont il est composé, suit une route un peu différente ; il est réfracté. Celui qui éprouve la plus grande déviation est le violet ; le rouge est le moins réfrangible, et les autres rayons sont renfermés entre ces deux extrêmes. Ces différences de réfrangibilité sont dues à des vitesses de propagation et à des longueurs d'ondes qui diffèrent pour chaque couleur.
Mais, en dehors des couleurs visibles du spectre, il existe d'autres rayons réfractés; les uns sont avant
le rouge et les autres sont après le violet. ”

“ La considération que nous venons de développer, l'influence des différences angulaires de l'aberration de sphéricité sur la déviation des mêmes points à droite et à gauche est singulièrement augmentée, si l'on passe de la ligne horizontale aux points situés à droite et à gauche et même dans le plan vertical intermédiaire, au-dessus et au-dessous de l'horizon. L'épaisseur du verre détermine des différences de réfraction d'autant plus notables qu'on s'éloigne davantage de l'horizon. ”

“ Lorsque les rayons du soleil qui arrivent à nous dans des directions peu différentes du parallélisme, tombent sur la surface d’un miroir concave, de manière que celui qui part du centre de l’astre se confond avec l’axe de ce miroir, la réflexion les fait coïncider à peu près au foyer des rayons parallèles ”

“ La convergence binoculaire des deux axes optiques a détruit toute illusion, et en percevant ce phénomène on n'a plus le pouvoir de se figurer toujours voir le fond de l'oeil; on sent avec la précision des perceptions instinctives, ou non raisonnées, que c'est une image aérienne que l'on contemple, et l'on sait même exactement où elle se trouve. ”

“ Si pendant un certain temps on fixe un objet coloré, les terminaisons dont l'ébranlement donne la sensation correspondante fatiguées ne seront plus impressionnées dans la quantité voulue lorsque l'œil regardera un fond blanc ou gris; la sensation complémentaire semblera dominer.
Défauts de l'œil. — L'œil a les mêmes défauts que les appareils d'optique : 1° Aberration de sphéricité. Pour pénétrer jusqu'au fond de l'œil, la lumière se réfracte en traversant plusieurs surfaces sphériques, les rayons centraux ne viennent donc pas se réunir au même point que les rayons périphériques. ”

“ Vous savez comme il se brise. Ce rayon A E fait un angle avec cette perpendiculaire B E en tombant sur la surface de ce cristal. Ce même rayon, réfracté dans ce cristal, fait un autre angle avec cette même perpendiculaire qui règle sa réfraction. Il fallut mesurer cette incidence et ce brisement de la lumière. Il semble que ce soit une chose fort aisée ”

“ Lumière réfléchie. Voy. Réflexion de la lumière. Effets de la lumière réfléchie relativement à la vision qui a lieu par l’intermède des miroirs. Voyez Miroir.
Lumière réfractée ; loi à laquelle elle est soumise. Voyez Réfraction de la lumière. Effets de la lumière réfractée relativement à la vision dans les milieux terminés par des faces planes, 818 et suiv. Détermination du point qui est comme le centre d’action des rayons qui, en partant d’un point radieux situé dans l’intérieur d’un milieu réfringent, se sont réfractés en passant dans un autre milieu, 818 et 819. ”