Sur quelques expériences destinées à la démonstration des lois élémentaires de l'optique

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Submitted on 1 Jan 1874

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Sur quelques expériences destinées à la démonstration des lois élémentaires de l’optique

Terquem, Trannin

To cite this version:

Terquem, Trannin. Sur quelques expériences destinées à la démonstration des lois élémentaires de l’optique. J. Phys. Theor. Appl., 1874, 3 (1), pp.217-221. �10.1051/jphystap:018740030021701�.

�jpa-00236948�

retouches locales au moyen du

papier

^{de verre. On}

pourrait,

pour

plus

^de

rapidité,

^{mettre des} crans aux

points

^{où le chevalet doit}

s’arrêter. MM. Chanot ^et

Chardon,

^habiles

luthiers,

construisent de" instruments de ce genre.

SUR QUELQUES EXPÉRIENCES DESTINÉES A LA DÉMONSTRATION

DES LOIS ÉLÉMENTAIRES DE L’OPTIQUE;

PAR MM.

TERQUEM

^{ET TRANNIN.}

Les

expériences qui

^{servent à démontrer dans les cours, devant}

un

grand

nombre d’auditeurs, Il’5 lois fondamentales de la réfrac- tion de la lumière, sont t’tl

général

peu satisfaisantes et peu visibles de loin. Telles sont celles (lue 1 on fait ^avec lc cercle divisé de

Silbermann,

^{et cette cuve}

horizontale.,

^{en forme de}

demi-cercle,

décrite dans les _ouvrages allelnands. lmus avons cherche a rraltscr

ces délonstrations à l’aide

d’appareils très-simples

que

chaque professeur peut

^faire lui-mcni( .

Dans ces

expériences, quand

^{on veut}

n’employer

que la lumière

Drummond,

^{il est} dinicile de se procurer ^un faisceau de rayons pa-

rallèles,

^{assez intense et} trés-étroits. Voici la

disposition

(Hic ^nous

employons

^{dans cc}

^but,

^et

qui, appliquée

à la lumière

électrique.

est encore d’une

grande

^{utilité a cause de} i intensité considérable

qu’elle

^{donne III faisceau lumineux.}

Devantia lc’lltillt’ d,’1.. lanterne

Duhoscq,

^{destinée à rendre}

paral-

lèles les ravons émis

par la

^{chaux in}andescente, on

place une

^seconde

lentille tres-convolgente il

lleque

^{la Il} lantille d’eclairement du micha,1-

scope solaire ; au fover, IJÙ se forme une

petite image

trés-intense IL Il source lumineuse on

dispose

^le

diaphragme

^ci ouvertures cir-

variables

puis

^{a la suite m’c}

petite

^lentille

achromatique

cunvergente ^{a court}

foyer-l’objectif d’une

^grosse

lunette de théâtre,

par

exemple,

^(h.

déplace

^{alors lantille instancec "111’ l’innue}

.1(’ l’ouverture se liise nett,

t’t’, conditions, Ir t

fusceauq

^ouverture

et l’objectif a

^une

...",1 section sensiblement ^’ ure est

petite

^et

cependant

rnsité lumin

considérable ;

il peut ^être

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018740030021701

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rendu sensible à l’aide de la

poudre

^de

lycopode,

de fumée de tabac

ou de

chlorlydrate d’ammoniaque qu’on répand

^{sur son passage.}

I. - Lois de la

réfraction.

On

prend

^un

grand

cristallisoir en verre choisi ou mieux en

cristal;

^{si les bords ne sont} pas

dressés,

^{on les rode en} les frottant

sur un marbre avec du sable et de l’eau. On _y

applique

^{ensuite une}

glace qui

recouvre à peu

près

^les

trois quarts

^{de la} surface du cristal-

lisoir ;

pour la faire

adhérer et empêcher

^les

fuites,

^on

interpose

^une

légère

couche de cire molle que l’on ^fait fondre à une douce cha-

leur ;

^deux

petites

ficelles maintiennent le tout.

On ferait un

appareil plus

convenable en se servant d’une

portion

de cloche dont les bords seraient bien rodés et que l’on serrerait

entre deux

glaces

reliées ensemble par des

tiges

^{filetées et munies}

d’écrous .

Le cristallisoir est

placé

^{debout comme}

l’indidue

^la

fig.

^{i et}

rempli

^à moitié d’eau. On

peut,

^{sur la moitié}

supérieure

^{FEG des}

Fig. I.

parois circulaires,

coller extérieurement des bandes de

papier

^sé-

parées

par ^un

intervalle étroit,

^{et vis-à-vis sur} la moitié inférieure

une bande

unique correspondant

^{à cet}

intervalle;

^{ces bandes sont}

divisées de 5 en 5

degrés.

Pour v érifier la loi de la réfraction _pour le passage d’un milieu moins

réfringent

^{dans un milieu}

plus réfringent,

^on

place l’appareil

sur une

table,

^en

contre-bas

de

l’ouv erture

de la

lampe,

^{et l’on fait}

varier la direction Un :-,() du. faisceau incident obtenu comme il a été dit

plus ^haut,

^à l’aide d’un

prisme rectangle

à réflexion totale. Le faisceau incident SO est rendu visible ^en introduisait dans la cuve

au -dessus de l’eau tlll peu de ^fumée de t L- faiseaux .tu réfi il te OR vn rendant l’eau

opalescente

par

quelques

gouttes dl’ teinture de

benjoin.

On

peut

^alors déterminer ^les ingles d’incideur et reaction 1 a l’aide des divisions d(., bandes de

papier

^{collées sur les}

parois

^du

cristallisoir.

Pour le passage inverse de la lumière duu milieu

plus

^réfi

ingent

dans ^un autre

qui

^l’est

^moins,

^{on élève la} cuve sur un support . ^de manière à la

placer

notablement au-dessus du faisceau

parallèle

horizontal sortant de la

lampe,

^{et l’on dirige celui-ci de bas en haut}

et

obliquement à

^{l’aide du même}

prisme rectangle.

On arrive ainsi facilemcnt à rendre visiblc la réflcxion totale et à faire voir que le faisceau réfracte dans l’air sc colore ^cm rouge ^un peu

avant que ^cette réflexion n’ait lieu. On peut ^{faire constater en outre} que la réeflxion

partiellc

auginente continuellement a

partir

^{de l’in-}

cidence

normale,

^et que la réflexion totale arrive

progressivement

et non

instantaiiéineiit,

^{comme 1 1} laisseraient t

supposer les

explica-

tions

incomplètes

donnéeb dam la

plupart

^{des ouvrages de}

Physique.

II.

- Réflexion

^totale.

L’appareil précédent permet déjà

de démontrer comment se pro- duit 1(.

phénomène

^{de la} réflexion totale; voici une deuxième t

expé-

riemcc

qui

^{le met mieux en} évidence. On

prend

^{deux lames de}

glace rectangulaires, ayant

^à peu

près

15 centimètres sur 7, que l’on maintient

éloignées

^{l’une de} l’autre de 1 2 centimètre environ. _par des bandes de

liège

^{ou de verre collées sur} les bords. On obtient ainsi une cuve peu

épaisse ;

^{dans le cas où l’on se sert de}

liége,

^on

rend 1 cuve étanche en coulant de 1 a

paraffine

^le

long

^{des bandes}

Uig. 2.).

Les lames de

glace

^sont fixées par le haut à un bouchon traversé par ^une

tige

^{de vcrrc}

qui

^{sert à} soutenir la _cuve, à l’aide d’un support ^ordinaire

à potence.

^{l’. tout en} permettant ^{de faire tourner}

tout

1 appareil

^{autour de l’axe de cette}

tige.

Cette cuve est

plongée

^{dans uue autre}

beaucoup plus grande, à

parois parallèles,

^un

aquarium.

par

exemple.

contenant de l’eau en

220

quantité

^{telle que ce}

liquide

^ne

puisse

pas

pénétrer

^{dans la}

petite

cuve.

On fait converger la lumière émise par la

lampe

^{Drummond à}

l’aide d’une

grande

^lentille

cylindrique

^{à court}

^fover,

^{sur une fente}

rectangulaire étroite ;

^{derrière celle-ci une lentille}

achromatique

^à

court

foyer,

^{soit celle}

qui

servait dans

l’expérience précédente,

^soit

un

objectif

^de

photographie,

^{envoie sur un écran}

l’image agrandie

^et

très-brillantede

la fente. Le faisceau traverse la

grande

^cuve

remplie

d’eau à la hauteur où est

plongée

^la

petite

^{cuve à}

parois

^de

glace.

On verse dans celle-ci un peu d’eau

légèrement

^{teintée en} rouge par de la fuclisine. Si l’on incline ^{alors cette cuve sur} le faisceau

incident,

^{en faisant tourner la}

tige

^{de verre, on voit}

l’image projetée

se diviser en trois

parties :

^la

partie supérieure

^AB

( fig. 3)

^corres-

Fig. 2. Fiû. 3.

pondant

^à la lumière

passant

^{au-dessus de la}

petite

^{cuve, et la}

partie

inférieure colorée CD à la lumière

qui

^{a traversé le}

liquide

rouge,

restent immobiles. La

partie BC,

^au

contraire, correspondant

^au

faisceau

qui

^{a traversé} l’air renfermé dans la _cuve, se trouve déviée.

Si l’on tourne

davantage l’appareil, l’image correspondant

^{à la}

partie

^{BC se} colore d’abord en rouge ^avant de

disparaître complé-

tement,

quand

la réflexion totale se

produit

^{sur la face}

postérieure

de la

première

^{lame de verre. On}

peut

^{suivre la trace des faisceaux} dans la

grande

^{cuve et recevoir sur un écran} le faisceau réfléchi

totale ment.

III. ²⁰¹³ Production dit

phénomene de mirage.

Il semble très-difficile de

reprodure

artificiellement le

p1B(:no-

mène de la réllcxion totale a la surface lit’

séparation

^{de deux ou-}

ches _gazeuses

Inégalement rhaudes.

^{et encore}

plus

de le faire voir rn

projectiou.

^Voici comment nous réalisons facilement cette

rBpe- rience.

On

place

^sur la lanterne

Duboseq

^le

diaphragme

^{.1 tente}

étroite f (fig. 4),

que l’on met horizontal ; ^une lentille LL’ achre-

Hs. 34.

matique,

^de

^4o

centimètres environ de

foyer,

^{donne une}

image

^de

cette

fente,

^{sur un écran}

placé il 7

^{ou 8 mètres.} Tout contre la len-

tille,

^on

dispose

^une

plaque

^{de tole}

rectangulaire ^AB, ayant

^à peu

près

⁶⁰ centimètres de

longueur

^sur 13 centimètres de

largeur, légèrement inclinée,

^{à une hauteur} telle, que la moitié iinférieure du faisceau lumineux sortant dr la lentille rencontre cette

plaque

on chauffe cette dernière avec un ou deux réchauds a gaz; les rayons

qui

traversent le liaut de la

lentille,

^{m !} rencontrant pas les couches d’air

cllaud,

^{vont former sur l’écran}

l’image immobile

^{«t d il!’1 te de}

la

fente;

^{les autres} rayons, ^au

contraire,

^{tombent sur} les couches d’air

cliaud, s’y

réfléciiisseiit totalement et forment sur

l’écran,

a

10 ou 15 centimètres au-dessus de la

premiere,

^{une nouvelle}

^image

de la fente. Cette

image

^{estdans un état d}

agitation

continuelle

qui

tient au mouvement de la couche d’air cliaud; elle

disparaît quand,

en

agitant

^{l’air au-dessus dr la}

plaque,

^{on fait}

partir

^{la couche}

échauffée,

^{mais elle}

reparait quelque temps après;

^{la uxité de l’i-}

mage directe forme ^un contraste

frappant

^avec la mobilité de

1 image

dUt’.1 1 j reflexion t.,! de.

(A