Réfraction (optique)

“ Si le corps diaphane traversé par la lumière est cristallisé, le rayon réfracté se divise quelquefois en deux autres. Ce phénomène est celui de la réfraction double de la lumière. Alors chacun de ces rayons jouit de propriétés particulières et opposées qui constituent la polarisation de la lumière. ”

“ Lieu distant de la vision nette, le foyer extérieur des points qui ont leur image sur la rétine est appelé punclum remotum et désigné par la lettre r. Sa distance à la cornée est R = 1. L'inverse R, grandeur déterminant en dernière analyse le fonctionnement optique de l'œil, représente en masse sa valeur de réfraction, réfraction de l'œil en son ensemble ou toute réfraction. Ainsi, le premier, l'établit Donders, en son traité classique des anomalies de l'accommodation et de la réfraction paru à Londres en 1864 ? ”

“ 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. ”

“ C'est ainsi que, pour adapter à la vision binoculaire une personne dont les yeux sont de réfraction différente (anisométrope) , il faut, par le rapprochement de l'objectif et de l'oculaire, rendre plus divergents les rayons lumineux qui se rendent à l'œil de réfraction la plus élevée.
| 57. - Association de l'œil et d'une lentille sphérique. — La détermination des éléments cardinaux du système optique formé par l'association de Vœil et d'un verre de lunette est des plus importantes. ”

“ Le progrès que Donders a fait faire à la science provient surtout de ce qu'il a établi une distinction entre les phénomènes qui dépendent d'un degré de réfraction anormal de l'œil à l'état de repos, dans l'accommodation éloignée, et ceux qui se rapportent à l'amplitude plus ou moins grande de l'accommodation, et qui, par conséquent, consistent en une modification de la réfraction produite par l'activité musculaire. ”

“ 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. ”

“ Les rayons lumineux, en traversant des corps diaphanes, tels que l'air, l'eau, le verre, etc., et en passant d'un de ces milieux dans un autre, subissent en général une inflexion qui change leur direction. Ce phénomène nommé réfraction de la lumière est le but d'une autre branche de l'optique appelée dioptrique.
8. La réfraction est le plus souvent acwmpagnée d'une espèce d'épanouissement
dans le rayon lumineux. Alors chaque partie de ce rayon réfracté excite des sensations de couleurs différentes. Ce phénomène a reçu le nom de dispersion de la lumière ou de chromatique. ”

“ Le trouble peut être plus ou moins accusé, mais il est constant et théoriquement il doit en être ainsi. Dans l'étude optique de l'œil, en assimile toujours les surfaces réfringentes à des segments sphériques, et nous avons vu qu'en réalité, ce sont des segments d'ellipsoïdes de révolution, que par suite les différents méridiens de l'œil ont une réfraction inégale, et que nécessairement dans ce cas les différents rayons d'une image, en traversant un appareil à réfractions variables viendront former l'image à des distances variables sur la rétine. ”

“ Il est vrai que la lumière polarisée verticalement qui pénétrerait dans l'œil par eu haut ou par en bas, subit une réfraction plus forte et pénètre en moindre quantité que celle qui vient par les côtés, et que, par suite, le quadrant supérieur et le quadrant inférieur du champ visuel'devraient paraître un peu plus tontés que le droit et le gauche. Mais si le phénomène avait pour cause la polarisation par réfraction, il faudrait d'abord qtie tes houppes eussent à peu près la même intensité dans toutes les couleurs homogènes, tandis qu'elles ne sont nettes que dans le bleu. ”

“ 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. ”

“ Lorsque la réfraction se fait avec la déviation minimum, la largeur apparente de la fente est égale à celle de l'image, et l'on peut considérer la quantité ds comme mesurant la pureté du spectre. Donc, dans ces conditions, l'intensité de la lu-
mière qui pénètre par la fente restant constante, l'intensité du spectre est simplement en raison inverse de sa pureté. On voit que pour obtenir un spectre aussi pur que possible, il faut employer la lumière la plus intense possible. ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ La réfraction de ce rayon, qui occupe le milieu du spectre, est ce qu’on appelle la réfraction moyenne, et la quantité de la dilatation, ou l’excès de la réfraction du rayon violet sur celle du rayon rouge, se nomme dispersion. ”

“ Non seulement tous les cristaux qui doublent les images peuvent donner à la lumière cette faculté d’être réfractée en deux faisceaux ou en un seul, suivant la position du cristal réfringent, mais tous les corps diaphanes solides ou liquides, et les corps opaques eux-mêmes, peuvent imprimer aux molécules lumineuses cette singulière disposition qui sembloit être un des effets de la double réfraction.
Lorsqu’un faisceau de lumière traverse une substance diaphane, une partie des rayons est réfléchie par la surface réfringente, et une autre partie par la surface d’émergence. ”

“ Dans le cas, plus ordinaire, d'une élongation de l'axe de l'œil, l'anomalie de réfraction frappe souvent l'observateur par la saillie que présentent les yeux, qui, si on leur fait exécuter de grands mouvements d'excursion, laissent voir directement leur excès de longueur. ”

“ On peut alors expliquer tous les phénomènes de réfraction de l'œil en le supposant formé d'une substance unique d'indice convenable, limitée par une seule surface sphérique, et ne considérer qu'une seule réfraction de la lumière. ”

“ J’avais pensé à profiter des couleurs tranchées que j’apercevais sur le couvercle d’une des lunettes de l’Observatoire, pour rechercher si elles se comporteraient dans les phénomènes de la double réfraction comme celles qu’on forme artificiellement lorsqu’on place une lentille de verre sur un miroir métallique. Ces couleurs, comme celles des anneaux ordinaires, changent de teinte avec l’inclinaison, parce que les rayons traversent alors des épaisseurs différentes du milieu diaphane ”

“ « le verre, le muriate de soude, le spath fluor et les autres corps qui ne possèdent pas la double réfraction ou qui la possèdent imparfaitement peuvent recevoir la structure qui la donne au moyen d’une compression ou d’une dilatation mécanique. Si une plaque de verre est courbée par l’effort de la main, le côté concave acquiert la structure d’une des deux classes de cristaux doués de la double réfraction, et le côté convexe acquiert la structure de l’autre classe : ces deux structures sont séparées par une ligne noire, c’est-à-dire où la double réfraction est nulle. » ”

“ L'art de l'opticien, qui cherche à imiter la nature dans les lunettes, les télescopes et les microscopes, consiste à disposer par les verres, et à l'avance, les réfractions convenables, ou pour que les rayons arrivent à l'œil plus nombreux d'un même point, ou pour qu'ils convergent plus tôt ou plus tard au fond de l'œil, ou pour qu'ils forment un plus grand angle de réfraction. ”

“ 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 ! ”

“ Même alors, ces rayons, si l'œil est au repos, iront converger sur un point situé en arrière du globe oculaire. Pour que la convergence des rayons et, en conséquence, la réalisation d'une image nette ait lieu sur la rétine, il faut que le cristallin augmente ses courbures ainsi que le montre notre dessin.
A plus forte raison, on le conçoit, l'œil devra-t-il faire des efforts soutenus pour la vision de près. Ainsi s'explique, chez tout sujet atteint de ce défaut de réfraction, la nécessité de recourir, jeune encore, à l'usage des verres bi-convexes. ”

“ Car encore que je ne voie pas qu’il y ait moyen de se servir de ces figures en ce qui est de la réfraction — tant à cause de la difficulté de former selon elles les verres de lunette dans la justesse requise, que parce qu’il y a dans la réfraction même une propriété qui empêche le parfait concours des rayons, comme M. Newton a fort bien prouvé par les expériences — je ne laisserai pas d’en rapporter l’invention, puisqu’elle s’offre, pour ainsi dire, d’elle-même, et qu’elle confirme encore notre Théorie de la réfraction, par la convenance qui se trouve ici entre le rayon rompu, et réfléchi. ”

“ Ainsi la réflexion, la réfraction, tous les cas de la diffraction, les anneaux colorés dans les incidences obliques comme dans les incidences perpendiculaires, le rapport remarquable entre les épaisseurs de l’air et de l’eau qui produisent les mêmes anneaux, tous ces phénomènes, qui nécessitaient autant d’hypothèses particulières dans le système de Newton, sont réunis et expliqués par la même théorie des vibrations et de l’influence des rayons les uns sur les autres. Il est probable qu’elle doit conduire aussi à une explication satisfaisante de la double réfraction et de la polarisation. ”

“ Si donc vous placez sur les yeux d'un homme qui ne peut voir les objets que de très-près, un verre concave qui diminue la réfraction que les rayons lumineux peuvent subir dans l'œil, vous serez en droit de conclure que la force de réfraction était trop considérable dans cet organe, s'il acquiert par ce moyen la faculté de voir de plus loin. ”

“ SUR L'ABERRATION DE RÉFRANGIBILITÉ DE L'OEIL.
229. On sait qu'il n'y a aucun corps transparent qui ne réfrange la lumière, c'est-à-dire qui ne sépare dans la réfraction les rayons lumineux qui le traversent en rayons colorés élémentaires, et que, en conséquence, les rayons différemment colorés doivent suivre des routes différentes dans le corps vitré. Nos calculs des chap. 7 et 8 sont une conséquence de ce principe ; on va voir que la dispersion des rayons colorés dans l'œil est confirmée par beaucoup de faits. ”

“ Ces hypothèses essentielles, jointes à plusieurs autres que nous passons sous silence, conduisent à formuler une théorie complète de la réflexion et de la réfraction de la lumière ; en particulier, elles entraînent cette conséquence : l’indice de réfraction de la lumière passant d’un milieu dans un autre est égal à la vitesse du projectile lumineux au sein du milieu où il pénètre, divisée par la vitesse du même projectile au sein du milieu qu’il abandonne. ”

“ Dans l'astigmatisme ou mieux astigmie, la réfraction est inégale dans les divers méridiens ou le long d'un même méridien ; les rayons parallèles forment divers foyers sur la rétine ; en avant ou en arrière des deux méridiens perpendiculaires ou principaux, l'un présente le minimum et l'autre le maximum de réfraction.
La réfraction statique varie notablement suivant les sujets. Par le fait du
développement de l'oeil, elle se modifie surtout avec l'âge. Suivant les prédispositions individuelles ou les conditions ambiantes, il existera de l'emmétropie, de l'hypermétropie ou de la myopie. ”

“ La réfraction est un phénomène physique qui, par suite de la déviation que subissent les rayons lumineux en traversant obliquement les couches inégalement denses de l’atmosphère, relève au-dessus de l’horizon sensible les objets placés au-dessous, et les rend effectivement visibles quoique géométriquement cachés. ”

“ Toutes les matières transparentes qui, comme le diamant ou le verre, sont parfaitement homogènes, n’opèrent sur la lumière qu’une simple réfraction, tandis que toutes les matières transparentes, qui sont composées de couches alternatives de différente densité, produisent une double réfraction ”