Prisme optique

“ Comme toute autre image optique, le spectre prismatique peut servir d'objet pour une lunette et être grossi à volonté. Il est évident que cette modification n'altère en rien la pureté du spectre; l'intensité de l'image reste également inaltérée par le grossissement, si la lunette possède une ouverture suffisante pour faire voir les objets avec leur intensité naturelle et si l'ouverture du prisme est égale à celle delà lunette. ”

“ Il n'en serait pas de même si l'épaisseur de la lame interposée était grande et peu inférieure à la distance de ces objets.
406. Réfraction par les prismes. — Le système formé par une
substance réfringente limitée entre deux surfaces planes obliques l'une
par rapport à l'autre constitue ce qu'on appelle un prisme en optique.
Un prisme est, à proprement parler, un angle dièdre solide ”

“ Pour produire un spectre, on fait tomber sur un prisme de la lumière passant par une fente étroite; on peut laisser pénétrer dans l'œil, soit directement, soit à travers une lunette, la lumière qui a traversé te prisme ; on peut encore, au moyen d'une lentille, en former une image objective du spectre. ”

“ On nomme spectre prismatique une semblable image d'une ligne lumineuse formée par un prisme qui en sépare les couleurs, et, observé comme nous venons de le faire, c'est un spectre subjectif, puisqu'il iie correspond qu'à une image virtuelle de la source lumineuse. Mais on peut aussi rendre cette image réelle en plaçant derrière le prisme, à l'endroit où se trouvait, jusqu'à présent, l'œil de l'observateur, une lentille convergente qui réunisse -les rayons réfractés par le prisme, en une image réelle de rh, située soit à son foyer, soit plus en arrière. ”

“ L’objectif peut, de cette façon, faire un tour complet, c’est-à-dire se placer en regard de tous les points de l’horizon.
La partie optique de l’appareil est formée d’un prisme à réflexion totale, qui renvoie l’image des objets extérieurs sur la planchette. On interpose sur le passage des rayons lumineux venant du prisme, une lentille convexe, qui, en diminuant la divergence de ces rayons, permet d’obtenir des images plus nettes.
On adopte quelquefois une autre disposition. C’est la lentille convergente qui se trouve en regard de l’horizon et qui donne une image des objets extérieurs. ”

“ La lumière n'est pas homogène, comme nous l'avons supposé jusqu'ici. Lorsqu'un faisceau de rayons solaires traverse un prisme, il se décompose, à la sortie, en une série de rayons inégalement réfractés et de couleurs différentes. ”

“ On peut obtenir le même résultat avec un seul prisme; on le tient devant un œil avec l'angle réfringent en dehors, et l'on regarde d'abord des objets rapprochés qui exigent encore, malgré le prisme, une convergence plus ou moins grande des lignes de regard ”

“ Plus tard, au prisme percé, Meyerstein a joint une lentille d'éclairage, il a ajouté une petite lunette d'approche entre l'œil de l'observateur et le prisme, et enfin, pour diminuer le prix de l'instrument, il a remplacé le prisme par un miroir percé ; je crois d'ailleurs que l'emploi du prisme offrait plutôt des inconvénients qu'un avantage quelconque. Le tout est fixé à une monture qu'on peut appliquer contre le bord orbitaire de l'œil observé ; un bras deux fois articulé porte une petite bougie qui sert à l'éclairage. ”

“ Cela posé, plaçons près du trou un prisme de verre bien pur de manière que ses arêtes soient verticales ; le faisceau introduit- étanthorinzontal, tous les rayons réfractés le seront aussi. Recevons l'image du trou ainsi réfracté sur un tableau bien blanc à une distance de cinq ou six mètres; faisons ensuite tourner lentement le prisme autour de son axe; l'image marchera et finira par rester stationnaire, et reviendra ensuite en sens inverse C'est là qu'il faut fixer l'appareil. Dans cette position les angles
d'incidence sont égaux à ceux d'émergence. ”

“ Le prisme au milieu de la ligne optique est établi dans l'instrument moderne d'une manière plus convenable que dans l'ancien. Les 3 vi s a qui le supportent, et dont 2 sont visibles sur la figure, ont leurs écrous dans la paroi postérieure du parallèlepipède. Elles appuient la pièce d'acier fi. Une vis moyenne plus forte /? traverse librement la paroi postérieure du parallèlepipède et la plaque d'acier it ; elle a son écrou dans le siège T du prisme. En serrant cette vis, on affermit tout l'appareil. ”

“ Mais comment avec un prisme a-ton pu trouver le rapport de réfraction. Les expériences suivantes vont éclaircir ce fait.
EXPÉRIENCE iv. Soit ABA'B' (fig. 34) un milieu quelconque, un morceau de verre, par exemple, dont AAf est l'épaisseur, et soit AB parallèle à A'B'. Supposons qu'en-delà des surfaces planes AB et A'BI qui terminent ce milieu, soit un autre milieu moins réfringent, de l'air, par exemple. Si on fait
arriver obliquement le rayon lumineux Sm, il traversera le verre en se réfractant en m et m', et la nouvelle direction slrnr sera parallèle à l'ancienne. ”

“ 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. ”

“ Dans le trajet de ce faisceau, on établit verticalement un prisme très-réfringent derrière lequel on place l'œil, ce qui fait voir un spectre très-dispersé. Alors, on interpose entre l'œil et le prisme, le verre coloré que l'on veut éprouver, et s'il a les qualités désirées, il doit réduire le spectre à une étendue très-restreinte, ne comprenant que des réfrangibilités très-peu différentes entre elles, sans intermittence. ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ Il résulte de cette expérience célèbre qu’un faisceau blanc est composé de rayons de différentes couleurs, jouissant de la propriété d’être inégalement réfrangibles, ou inégalement déviables par l’action d’un prisme. Ce phénomène constitue ce qu’on appelle la dispersion.
Rappelons-nous maintenant qu’une lentille est un composé de prismes dans lesquels les petites facettes d’entrée et de sortie des rayons font entre elles des angles de plus en plus grands, à mesure qu’on marche du centre de la lentille vers ses bords. ”

“ Les prismes produisent sur les rayons lumineux qui les traversent deux effets remarquables : une déviation et une décampasition.
Décomposition de la lumière. — La lumière qui nous éclaire n'est pas de la lumière homogène ; elle est composée de rayons lumineux dont la nature ainsi que la couleur sont différentes : ces rayons ne se réfractent pas tous également, ils se séparent les uns des autres quand on les fait passer à travers un prisme. ”

“ L'autre, derrière lequel on applique l'œil, peut tourner angulairement autour de l'axe , entraînant une alidade qui marque ses mouvements sur le contour d'un cercle divisé qui lui est concentrique. Pour observer, on dirige l'appareil vers le ciel comme une lunette. Si l'on suppose la construction des deux prismes mathématiquement parfaite, et leur centrage rigoureusement exact, le faisceau lumineux qui a traversé le premier prisme en sort polarisé en un seul sens ”

“ Le prisme fera subir la plus grande réfraction aux rayons violets les autres seront de moins en moins réfractés, à mesure que leur longueur d'onde croît, jusqu'au rouge extrême du spectre. De cette manière, au lieu d'avoir, comme dans la première méthode, une rangée de disques colorés empiétant les uns sur les autres et dont les centres sont disposés sur une ligne droite, nous aurons une
série d'images colorées dont chacune n'est pas plus large que la fente elle-même, et celle-ci peut être aussi étroite que vous voulez. ”

“ Même en admettant la première proportionnalité, la seconde ne se vérifierait pas pour les oscillations d'un ressort chargé.
Nous avons enfin à mentionner encore la méthode suivie par Fraunhofer (1) pour comparer entre elles les intensités des différentes couleurs du spectre des prismes de verre. On regardait comme à l'ordinaire, le spectre à - travers une lunette devant l'objectif À de laquelle se trouve un prisme P. B est l'oculaire. Dans le tube ocu:-. ”

“ Elle se manifeste lorsque les rayons lumineux, qui vont à l'œil, les pénètrent obliquement, en dehors de leur centre.
Elle s'observe dans le regard à courte distance, alors que les verres étant disposés de manière à être traversés à leur centre par les lignes visuelles en parallélisme, le sont en réalité sur leur bord par les lignes de regard convergentes. La périphérie du verre convexe représente le sommet du prisme dont la base est au centre, celle du verre concave représente la base du prisme. ”

“ Le plus simple phénomène de l’optique, la réflexion sur un miroir diaphane, est un grand moyen de polarisation. La lumière qui s’est réfléchie à la surface de l’eau sous l’angle de 37 degrés, à la surface d’un miroir de verre commun sous l’inclinaison de 35 degrés 25 minutes seulement, est tout aussi complétement polarisée que les deux faisceaux ordinaire et extraordinaire sortant d’un cristal d’Islande. ”

“ Si l'on fait arriver par un orifice quelconque de la lumière blanche polarisée, et si on regarde cet orifice avec une prisme biréfringent, on a en général deux images blanches, mais d'intensité inégale. Si la section principale du prisme est dans le plan de polarisation, l'image ordinaire sera seule visible; l'image extraordinaire ne le sera pas. A mesure qu'on tournera le prisme, l'image ordinaire perdra de sa vivacité, l'image extraordinaire au contraire en gagnera. ”

“ Car la proportion de ces rayons directs, qui se polariserait par réfraction dans les couches du verre les plus voisines de la surface, et qui rejaillirait de là dans le tuyau par radiation, sera assez abondante, comme assez vive, pour donner dans le prisme biréfringent une image extraordinaire appréciable, qui se mêlant au faisceau spécu lairement réfléchi, et polarisé dans le plan de réflexion, dénaturerait tous les résultats. ”

“ Le prisme ne donne quatre couleurs seulement que lorsque la lumière est faible, ou trop peu étendue par le prisme ; et si elle était encore plus faible, si l’image était moins étendue, on ne verrait qu’un spectre d’un blanc sale ou rougeâtre. C’est ainsi que la lumière d’une étoile paraît à travers un prisme. Si vous armez le prisme d’une forte lunette, alors le spectre de l’étoile vous montrera distinctement jusqu’à quatre couleurs, rouge, jaune, bleu, et violet ; avec une lunette plus faible, le jaune et le blanc disparaissent, et l’on voit du vert à la place. ”

“ Quand on opère sur la lumière blanche, ce qui est le but principal de l'application proposée, aucune position du prisme biréfringent ne peut donner des demi-images qui soient rigoureusement de même intensité et de même teinte, quoique leur dissemblance puisse cesser d'être appréciable à l'œil avec une lumière peu vive, quand l'action propre de la substance interposée est restreinte à certaines limites de faiblesse. ”

“ Dans l'insuffisance des muscles internes, si fréquente chez les myopes, la marge des verres concaves représente un prisme à base nasale.
(1) VIGNES. Décentrage des verres de lunettes. Archives d'ophtalmologie, 1888.
Il est inutile de dire que l'action prismatique des verres sphériques ne peut suffire dans tous les cas. Lorsque le verre de l'amétrope est d'un numéro peu élevé et son insuffisance musculaire fortement accusée, l'action prismatique produite par le décentrage est insuffisante et il devient nécessaire de combiner un verre prismatique au verre sphérique. ”

“ Les prismes ayant-la propriété de dévier les rayons lumineux vers leur base, on a proposé de placer devant les yeux louches des prismes d'un angle qui soit en rapport avec la déviation, c'est en général de 1 à 15 degrés. Si la déviation a lieu en dehors, la base du prisme sera en dedans, et alors l'image ramenée par le prisme se fond avec l'image vraie. On substitue progressivement des prismes moins forts au premier prisme employé. M. Desmarres nous apprend que le muscle droit interne est doué d'une puissance de déviation bien plus grande que le muscle ”

“ Verres plans ou neutres. — Ce sont des verres à faces parallèles dits verres conserves. On les utilise comme verres dépolis ou colorés en une teinte bleue ou grise. Les verres dépolis servent à isoler un oeil en cas de diplopie.
Prismes. — Les prismes sont des verres à deux faces, à angle variable constituant l'angle du prisme. Le sommet du prisme correspond à cet angles. Les verres prismatiques ont pour effet de dévier les rayons lumineux du côté de leur base et ainsi de déplacer les images vers leur sommet. Ils sont utilisés en cas de diplopie et surtout d'insuffisance de convergence. ”