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ОглавлениеCOULEURS DE LA LUMIÈRE POLARISÉE. — THÉORIE DES ONDULATIONS
Quand un faisceau de lumière polarisée (c’est-à-dire modifiée d’une façon toute spéciale) traverse une lame mince de sulfate de chaux, des cristaux de sulfate de quinine, etc., on observe des colorations d’un éclat et d’une harmonie tout à fait extraordinaires.
Les couleurs de la lumière polarisée sont plus vives que celles du spectre: une figure coloriée avec le plus grand soin ne peut en donner qu’une idée fort insuffisante.
C’est Arago (né en 1786, mort en 1855) qui a découvert, en 1811, le premier phénomène de coloration produit par des rayons polarisés. Les observations se sont multipliées, ainsi que les applications aux sciences et à l’industrie; l’essai des sucres par le saccharimètre est fondé sur la polarisation chromatique et sur la rotation du plan de polarisation.
L’explication complète de tous ces phénomènes si curieux a été donnée par l’illustre Fresnel (né en 1788, mort en 1827), qui a fondé sur des bases inébranlables la théorie des ondulations lumineuses, dont la conception première est due à Huyghens (né en 1629, mort en 1695) et non pas à Descartes, comme on l’a souvent répété par erreur.
Cette admirable théorie a permis d’expliquer tous les phénomènes lumineux connus jusqu’à présent. Bien plus, elle a plus d’une fois permis de prévoir des phénomènes nouveaux, et l’expérience a toujours confirmé ces prévisions.
La théorie de l’émission, adoptée par Newton, a dû être abandonnée, malgré les efforts de cet incomparable génie et les travaux plus récents de Biot et de quelques autres physiciens éminents.
Quant aux idées que les anciens philosophes se faisaient de la lumière et de la vision, elles étaient complètement extravagantes ou absolument vagues.
Les pythagoriciens croyaient que l’œil lance hors de lui des rayons ou bras invisibles qui vont tâter les objets et les mettent en relation avec l’œil.
Les épicuriens soutenaient que ces rayons étaient émis par les objets lumineux et pénétraient dans l’œil; c’était une conception assez juste.
Le divin Platon voulut concilier les deux systèmes; il supposa que la vision était produite par la rencontre des rayons venus de l’objet avec les rayons émis par l’œil!
La haute intelligence d’Aristote s’égara complètement sur cette question. Il crut que les corps transparents jouaient un rôle actif dans les phénomènes lumineux; il définit textuellement la lumière: l’acte du corps transparent considéré comme tel!
La théorie des ondulations repose sur une hypothèse fort simple:
On suppose que l’univers entier, comprenant les espaces célestes aussi bien que les corps placés à notre portée, est rempli d’une matière fort subtile qu’on appelle l’éther. Rien de commun d’ailleurs avec l’éther des chimistes, désigné encore très improprement sous le nom d’éther sulfurique. Il ne faut pas croire que cette matière subtile est un fluide impondérable: elle a nécessairement une densité très faible, mais qui n’est pas nulle.
Les vibrations de l’éther produisent les phénomènes de chaleur et de lumière: absolument comme les vibrations de l’air ou d’un corps sonore produisent le son.
Mais les vibrations de l’air (quoique très rapides pour les sons aigus) sont fort lentes si on les compare à celles de l’éther.
Le la du diapason correspond à 870 vibrations par seconde. L’oreille perçoit des sons très variés, depuis les plus graves (14 ou 15 vibrations par seconde) jusqu’aux plus aigus (près de cinquante mille vibrations).
Le mouvement vibratoire qui produit le son se transmet avec une vitesse de 340 mètres par seconde.
Voici maintenant les nombres de vibration par seconde correspondant aux différents rayons du spectre:
Le mouvement vibratoire de l’éther se transmet avec une vitesse inimaginable: trois cent mille kilomètres (ou environ soixante-dix-sept mille lieues) par seconde.
Ce nombre a été déterminé pour la première fois par l’astronome danois Rœmer (1644-1710). Il a été vérifié par les beaux travaux de Foucault, de M. Fizeau el de M. Cornu.
En une seconde, la lumière ferait donc plus de huit fois le tour entier de la Terre.
Elle met plus de huit minutes pour nous arriver du Soleil et presque deux ans pour venir des étoiles les plus voisines. Si notre Soleil s’éteignait subitement, nous le verrions encore pendant huit minutes avec son aspect ordinaire.
Un rayon lumineux peut être comparé à une corde vibrante; mais il y a deux manières de faire vibrer une corde.
D’abord, dans le sens de la longueur, en la frottant avec les doigts enduits de colophane en poudre: la corde rend un son très aigu, à la condition que les deux extrémités soient attachées à deux supports très solides.
Puis, dans le sens perpendiculaire à la longueur ou transversal, en pinçant la corde (guitare), la frottant avec l’archet (violon) ou la frappant avec un marteau (piano): le son produit est beaucoup moins aigu que le précédent (pour une même corde, tendue de la même façon).
On démontre que la lumière est nécessairement produite par des vibrations transversales, par rapport à la direction du rayon lumineux.
Si les vibrations sont dirigées d’une manière quelconque (tout en restant perpendiculaires à la direction du rayon lumineux), on a de la lumière naturelle ordinaire.
Mais si les vibrations sont orientées de façon qu’elles soient contenues dans un même plan passant par la direction du rayon lumineux, la lumière est polarisée.
Le plan de polarisation, c’est, par définition, le plan passant par le rayon lumineux et perpendiculaire au plan qui contient les vibrations.
Certains milieux transparents (solutions de sucre, de glucose, d’acide tartrique, etc.) changent la position du plan de polarisation d’un rayon polarisé qui les traverse. Certains corps dévient à droite le plan de polarisation; d’autres le dévient à gauche. Ces propriétés sont extrêmement utiles pour les études physiques et chimiques, ainsi que pour les essais industriels des sucres.
