Fibre optique

“ L'électricité est le véritable agent du télégraphe, et c'est surtout à elle que la télégraphie doit son développement actuel. De même qu'elle s'est adjoint les phénomènes de l'acoustique, elle promet de s'adjoindre aussi ceux de l'optique et de s'assimiler d'autres agents précieux de la physique. Il faut donc espérer que l'extension de la portée du sens de la vue suivra de près celle du sens de l'ouïe, et que l'électricité nous réserve d'étendre considérablement notre centre actuel de vie matérielle et intellectuelle. ”

“ La divergence des rayons est due aux dimensions de la source lumineuse obtenue par un arc voltaïque de 5 500 carcels ; 2° un système d’éléments catadioptriques, ou à réflexion totale. Les éléments ont été calculés pour éclairer les abords de la tour, de 1 500 mètres jusqu’à l’horizon, dans un angle de 11°,5.
Le tambour dioptrique supérieur multiplie la lumière par 13, et la fait passer de 5 500 carcels à 70 000. L’anneau catadioptrique partie inférieure de l’appareil optique, la multiplie dans des proportions moindres, mais suffisantes. ”

“ Dans les Comptes rendus du 27 octobre dernier (p. 708 de ce Volume) , j’ai montré qu’un interférographe dont le circuit optique entoure une certaine aire, et qui tourne dans le plan de ce circuit, enregistre son mouvement d’ensemble par rapport à l’éther du vide.
1. L’interférographe, déjà décrit succinctement, est représenté en plan sur la figure : un plateau tournante horizontal (50cm de diamètre) porte, solidement vissées (les vis de réglage bloquées par des contre-vis) , toutes les pièces optiques et aussi la source lumineuse O, petite lampe électrique à filament métallique horizontal. ”

“ Faire un signe de la main à quelqu’un, c’est faire de la télégraphie sans fil, de la télégraphie optique. Pourquoi la télégraphie optique a-t-elle néanmoins un emploi et une portée infiniment inférieurs à ceux de la télégraphie sans fil par ondes électriques ? Il y a à cela diverses raisons : d’abord, les ondes lumineuses que l’homme peut produire artificiellement sont sensibles à de bien moins gra’ndes distances que les ondes électriques. Il n’y a pas de phares dont les portées atteignent des centaines de kilomètres. ”

“ La télégraphie optique en usage de nos jours consiste également à produire des signaux visibles à de grandes distances, au moyen de lunettes, et qui sont composés d’éclats et d’éclipses de la lumière solaire, ou d’une lampe à pétrole, et qui correspondent aux caractères l’alphabet Morse. ”

“ La transparence même de la fibre est une raison insuffisante, puisqu’un morceau de verre solide est transparent. Il importe seulement que les fibres, par leur réunion, puissent former des canaux propres à contenir les fluides, usage le plus commun & le plus général de la fibre. ”

“ La télégraphie optique était déjà connue, avait été expérimentée en France, dès l’année 1856. Nous avons décrit, dans les Merveilles de la science, le télégraphe solaire, inventé par Leseurre, employé de la télégraphie française, qui produisait une excellente correspondance télégraphique, au moyen d’éclairs lumineux reçus à grande distance, sur une surface disposée à cet effet. ”

“ Ce qu’il y a de frappant dans l’emploi de la nouvelle lumière, c’est qu’elle n’exige qu’un appareil optique de la plus petite dimension, et pour parler avec précision, qu’un appareil optique d’un diamètre six fois moindre que celui de l’appareil éclairé par l’huile de colza. Un appareil à feu fixe, de 30 centimètres, éclairé par une lumière de 160 à 180 becs, donne dans l’axe, une intensité moyenne de 4 000 becs, et à deux degrés au-dessus ou au-dessous de l’axe, encore une intensité de 600 à 700 becs, qui est l’intensité maximum du feu fixe de premier ordre. ”

“ Il s’ensuit qu’une lumière composée de plusieurs longueurs d’ondes différentes, comme la lumière du soleil par exemple, observée à travers une fente fine, donnera des franges d’interférence différemment placées selon leur longueur d’onde. En un mot, la lumière sera décomposée, étalée, dispersée par une fente fine, comme par un prisme. Sur ce principe on a construit des « réseaux de diffraction, » constitués par des stries très fines tracées sur verre et qui permettent, comme le spectroscope ordinaire à prismes, d’analyser la lumière et de définir les longueurs d’onde. ”

“ En long, faisceaux se divisant difficilement avec les aiguilles ; fibres bleues, très-fines, de grosseurs uniformes, nettes, séparées, distinctes, même dans les faisceaux; couleur salie quelquefois par une enveloppe jaune qui apparaît alors, de chaque côté de la fibre, comme une ligne étroite d'un jaune brillant. Deux types de fibres, les unes pleines, lisses, nettes ; canal central ne pouvant se distinguer
que lorsqu'il contient des amas de granulations jaunes ; pointes effilées, aiguës. Les autres sont plates, profondément striées, rubanées ”

“ Réciproquement,
si chaque fibre supporte un effort P, les 1000 fibres réunies supporteront un effort de 1000 P. Il résulte de là qu'un solide peut aussi être considéré comme un faisceau de solides parallèles et ayant chacun pour section l'unité de surface (le millimètre carré par exemple) . Le raisonnement qui vient d'être fait pour les fibres pourra se répéter pour les
solides partiels de section égale à 'unité, en sorte qu'un fil de fer ayant, par exemple, 12mmq de section résistera à la traction comme douze fils parallèles de 1mmq de section ”

“ Coupes d'un brun jaune, rondes ou ovales, se touchant à peine dans les groupes, enchâssées dans un réseau à mailles épaisses qui les réunit en groupes ronds très-com: pactes, portant en leur milieu un vide ou lacune de formes irrégulières ; l'ouverture centrale de la fibre est très-large, ronde ou o val aire.
En long, fibres très-courtes, roides, à parois d'une épaisseur assez grande, n'égalant pas cependant la largeur du canal intérieur ; contours extérieurs souvent sinueux ou dentelés; parois interrompues quelquefois par des solutions de continuité (pores ?) ”

“ En disposant un système optique, à foyer extrêmement court, devant la source lumineuse réduite à un véritable point éclairant, on obtient toujours, avec une dépense de courant égale à 20 watts, le même éclairement utilisable qu'avec un arc de 4.000 watts qui exige des systèmes optiques à foyer beaucoup plus longs. ”

“ Comme il est des personnes qui peuvent désirer connaître la partie scientifique de la télégraphie électrique, nous allons donner ici un exposé rapide de la manière dont l'électricité s'applique à la télégraphie.
On appelle en physique électricité un agent qui échappe à la finesse de nos sens, comme à la délicatesse de nos balances et dont les propriétés ne nous sont connues que par induction. Les effeis de l'électricité sont de deux ordres et essentiellement distincts suivant qu'elle est en repos ou en mouvement. ”

“ L’étoile artificielle est constituée par l’image qu’un système optique M donne du filament d’une lampe électrique L : il est possible, en employant un filament assez petit et un système optique convenable, de réduire suffisamment les dimensions de l’image pour qu’elle apparaisse comme un point dans un oculaire faiblement grossissant. ”

“ Lorsqu'on abaisse la pédale du manipulateur elle presse un contact qui établit la communication électrique entre deux bornes qui sont réunies l'une à l'un des pôles d'une pile, l'autre à la borne ligne d'un récepteur morse.
Le déroulement de la bande de papier doit être très lent.
l'intérieur, à droite de la lampe. Une portière permet d'essuyer les surfaces intérieures des lentilles. La boîte d'appareil est munie
Fig. 21.
de poignées en corde. Le bidon à pétrole est un bidon carré conte-
Fig. 22. ”

“ Le transmetteur se compose d'une mince lame de verre argenté à l'extrémité d'un tuyau en caoutchouc à l'embouchure duquel on parle; on fait tomber sur cette plaque des rayons de lumière solaire ou de lumière électrique que la parole met en mouvement. Ces rayons, réfléchis par le miroir argenté, traversent une lentille qui les renvoie sur un miroir récepteur en cuivre argenté, de forme parabolique, dont le foyer est une plaque de sélénium ingénieusement disposée pour offrir une
grande surface à la lumière et une très faible résistance au passage du courant. ”

“ Cependant, depuis cette époque, la physique s’est enrichie d’admirables conquêtes. L’électricité a révélé au génie de nos savans des propriétés inattendues. Ces caractères, ces aptitudes nouvelles, si heureusement découverts dans l’agent électrique, ont permis de le manier et de l’assouplir comme le plus docile de nos instrumens. Dès-lors, la télégraphie électrique a pu regagner le terrain qu’elle avait perdu, et elle n’a pas tardé à mettre en évidence son incontestable supériorité sur la télégraphie aérienne. ”

“ La télégraphie sans fil est basée sur l'émission et les propriétés de propagation des ondes hertziennes; les courants induits, obtenus au moyen de l'oscillateur de l'ingénieur allemand Hertz (1887) , se propagent comme la lumière, le son, etc., par des ondes concentriques. L'onde hertzienne fait plusieurs milliers de lieues à la seconde.
Le récepteur le plus employé est le tube à grenailles ou cohéreur (radio-conducteur) du physicien et chimiste français Branly (1890) , qui a permis de réaliser la télégraphie sans fil. ”

“ On voit donc, à la partie supérieure de chaque bande de papier, un espace blanc d’autant plus long qu’on se rapproche davantage de l’extrémité du fil; en comparant ces diverses longueurs à la trace que l’électricité imprime pendant une seconde, on possède des images matérielles du retard qu’elle éprouve dans sa marche, et l’on peut, à l’aide de rigoureuses mesures de longueur, calculer des fractions de temps dont notre imagination a peine à saisir la valeur, mais qu’il importe à la télégraphie de connaître. ”

“ Chaque fibre qui tressaille dans l'antique métropole trouve une fibre sympathique , laquelle, traversant l'univers d'un pôle à l'autre et donnant naissance à mille autres fibres invisibles, transmet, avec la rapidité de l'électricité, la pensée française sur toute la sphère que nous habitons. ”

“ Si l'ouverture est circulaire, comme c'est ordinairement le cas dans les instruments d'optique et dans l'œil, l'image de diffraction consiste en un disque circulaire, entouré d'anneaux alternativement obscurs et clairs, qui présentent des intensités rapidement décroissantes. Soient d le diamètre de l'ouverture du système réfringent, r la distance de cette ouverture à l'image, l la longueur d'onde de la lumière ”

“ Ainsi, l’aimantation temporaire de l’acier ou du fer par l’influence d’un courant électrique donne le moyen d’exercer, à travers l’espace, un effet d’attraction et de répulsion, un mouvement continu de va-et-vient. La pile voltaïque permet à travers toutes les distances, de mettre un levier en mouvement. Tel est le principe fondamental de la télégraphie électrique. ”

“ Toute fibre, telle même que nous pouvons l’avoir par une division grossiere (qui est bien éloignée de parvenir à nous donner la fibre élémentaire, la fibre simple) , par une division qui ne peut nous fournir rien de plus fin, de plus menu, qu’un fascicule de fibres simples, dont le nombre est aussi petit qu’il est possible, en conservant un volume suffisant, pour tomber sous les sens ; toute fibre est transparente, c’est-à-dire qu’elle transmet en tous sens les rayons de lumiere, comme tous les corps homogenes réduits en filets bien subtils ou en lames très-minces. ”

“ La source de radiations étant toujours le fil de platine précédemment considéré, plaçons dans le voisinage une lentille, de telle façon que le fil étant éclairé d'une façon quelconque donne une image réelle sur un écran; ce sera au même endroit que se ferait l'image du fil devenu lumineux par lui-même. Entre le fil et l'écran interposons un prisme qui sera capable de produire la dispersion du faisceau émergeant de la lentilleAmenons le fil à une température supérieure à celle du milieu ambiant, mais peu élevée, cependant. ”

“ La grande lentille bi-convexe, MN, rend parallèles et renvoie en un faisceau horizontal les rayons lumineux émanés de la lampe à pétrole, S, et qui ont traversé les premières lentilles l, l′ ainsi que la lentille réfléchissante, r. L’obturateur qui, par ses déplacements, produit les éclats ou les interruptions de lumière, répondant aux signaux de l’alphabet Morse, est en FC. La lunette, LL′, est placée au haut de la boîte.
La lumière électrique procure un faisceau lumineux qui perce beaucoup mieux les brumes que la flamme de pétrole. ”

“ Transmission par câbles métalliques. — On emploie avec succès, pour transmettre le mouvement à de grandes distances, des câbles en fil de fer passant sur des poulies à gorge. C'est, de tous les modes de communication de la force à distance : électricité, air comprimé, eau sous pression, celui dont l'installation est la moins onéreuse et dont le rendement est le plus élevé. D'ailleurs les avantages sont d'autant plus accusés que la force à transmettre est plus considérable. ”

“ Pour rendre sensibles à la vue les signaux vibratoires, M. Varley propose d'employer, pour la reproduction des vibrations, un fil d'acier fin, tendu à travers une hélice, en regard d'une fente très-étroite. On place derrière la fente une lumière qui est interceptée par le fil. Mais aussitôt qu'un courant passe, le fil vibre et une lumière apparaît. Une lentille placée en avant projette une image agrandie de la fente lumineuse sur un écran blanc tant que le fil est en vibration. ”

“ L’étonnante extension de la télégraphie électrique s’explique aisément par la simplicité des moyens qu’elle emploie. Un fil de fer, des poteaux, quelques appareils d’une construction et d’un emploi faciles, voilà tout ce qu’il faut pour unir les deux bouts d’un continent ”