la mire. Cette mire, le centre d'un objectif achromatique et le centre de figure d'un miroir plan, qui peut tourner autour d'un axe vertical avec une énorme vitesse, sont sur une même ligne droite (1), en sorte que les rayons qui ont traversé l'objectif et sont destinés à former l'image de la mire sont renvoyés par le miroir; ils iraient donc, si rien d'autre n'intervenait, former dans l'espace une image tournant avec le miroir, mais ayant une vitesse angulaire double. Mais si, pendant une très petite portion du parcours, cette image vient se peindre sur la surface d'un miroir fixe, concave et sphérique, dont le centre de courbure coïncide avec le centre de figure du miroir tournant, les rayons reviendront sur eux-mêmes, se réflẻchiront de nouveau sur le miroir tournant, repasseront par le même chemin à travers l'objectif achromatique ; enfin, on démontre facilement que si le miroir est immobile dans un azimut quelconque, ou s'il tourne avec une vitesse assez faible pour que son déplacement soit insensible pendant le temps si court que la lumière met à aller au miroir sphérique et à en revenir, ces rayons de retour, après avoir traversé la lentille, iront former une image, non renversée, coïncidant exactement avec la mire ellemême. Il est facile de vérifier l'immobilité de cette image pendant la rotation du miroir, en plaçant entre la mire et l'objectif une petite glace transparente, inclinée par rapport à l'axe du faisceau, qui rejettera sur le côté ces rayons de retour et permettra de venir, au moyen d'un oculaire convenablement placé, observer et étudier l'image qu'ils formeront latéralement. Ce procédé pour réaliser une image fixe de l'image mobile promenée par le miroir tournant est la découverte propre de Foucault.

Supposons maintenant que le miroir acquière une vitesse très considérable, celle de huit cents tours à la seconde, par exemple, que Foucault a obtenue de son

(1) C'est la ligne d'expérience.

appareil. Malgré la petite distance (4 mètres) qui sépare le miroir tournant du miroir concave, malgré la rapidité prodigieuse avec laquelle la lumière franchit cette distance, il arrive, pendant que les rayons lumineux vont du miroir tournant au miroir fixe et vice versa, que le premier a tourné d'un angle sensible; les rayons qui lui reviennent ne sont donc plus réfléchis dans leur direction d'origine; ils traversent l'objectif, légèrement déviés dans le sens de la rotation du miroir, et vont, après s'être réfléchis sur la glace inclinée, former de la mire une image latérale qui sera un peu déplacée par rapport à l'image primitive; ce déplacement d'ailleurs, comme il est évident, sera d'autant plus grand que la vitesse de rotation du miroir sera plus grande.

Cette explication suffit, je pense, pour qu'on puisse saisir l'origine de la déviation observée dans l'image de la mire quand le miroir tourne avec une grande rapidité, et voir comment cette déviation est liée avec la vitesse de la lumière. Un calcul assez simple donne exactement l'expression de la vitesse de la lumière entre le miroir fixe et le miroir tournant, lorsque l'on connaît la déviation de l'image mesurée au micromètre oculaire, le nombre de tours par seconde qu'accomplit le miroir mobile, et les distances qui séparent la mire de l'objectif, l'objectif du miroir tournant, celui-ci du miroir fixe.

Dans les expériences dont il s'agit ici, Foucault ne se préoccupe pas encore de la vitesse absolue de la lumière : son but est uniquement de comparer celles qu'elle affecte dans l'air et dans l'eau. Pour cela, indépendamment du miroir fixe dont j'ai parlé, il dispose symétriquement de l'autre côté de la ligne d'expérience un autre miroir sphérique, et il interpose entre celui-ci et le miroir tournant une colonne d'eau contenue dans un tube horizontal fermé aux deux bouts par des plaques de verre; ainsi les rayons traversent ici deux fois la colonne d'eau entre le miroir tournant et le miroir fixe, à l'aller et au retour, avant d'aller

former à côté de la première image de la mire une seconde image,dėviée comme elle et dont la déviation se mesure aussi au micromètre. Seulement, si la lumière marche plus lentement dans l'eau que dans l'air, elle mettra plus de temps à franchir deux fois l'espace entre le miroir mobile et le miroir fixe, l'angle de déplacement du miroir tournant sera plus grand, l'image de la mire qui répond à la colonne d'eau et qui est facilement reconnaissable à sa couleur verte, sera plus déviée de sa position normale que l'image due aux rayons dans l'air. Le contraire aura lieu, évidemment, si la lumière se meut plus vite dans l'eau que dans l'air. Or, les deux images, parfaitement superposées tant que le miroir reste immobile ou tourne avec une faible vitesse, se séparent dès que la vitesse devient très grande; et l'image qui répond à la colonne d'eau est toujours la plus déviée. Ainsi, comme le demande la théorie des ondulations, la lumière chemine plus rapidement dans l'air que dans l'eau.

La question du mécanisme destiné à imprimer au miroir une rotation très rapide était des plus délicates. Dans l'appareil de Bréguet, cette rotation, transmise par une série de rouages, devenait une cause rapide de destruction pour le système. Foucault eut l'heureuse idée de ne mettre en rotation aucune autre pièce que l'axe même qui porte le miroir tournant, axe vertical maintenu par des pivots d'acier dans des vis réglées à volonté ; une turbine à réaction, montée sur le même axe que le miroir et solidaire avec lui, était mise en mouvement par l'écoulement d'un jet de vapeur surchauffée, qui arrivait par une conduite dans une petite chambre métallique et s'échappait par deux ouvertures à travers les aubes de la turbine; en réglant l'arrivée du jet de vapeur, on faisait varier à volonté la vitesse de la turbine et par suite celle du miroir. Celui-ci était enchâssé dans un anneau très résistant faisant corps avec l'axe de rotation, et un phénomène curieux s'y manifesta: «L'étamage au mercure ne résiste pas à une rotation de plus de deux cents

tours par seconde, même après s'être consolidé par le temps et après être demeuré deux ou trois années en repos. La partie réfléchissante de l'amalgame qui reste toujours liquide, chassée par la force centrifuge, se réfugie vers les bords, s'écoule dans la monture, et l'on voit apparaître au milieu du miroir une bande mate, qui s'étend de proche en proche, et finit par couvrir la surface tout entière: voilà pourquoi il a fallu recourir à l'étamage solide à l'argent tel qu'on commence à l'appliquer régulièrement dans le commerce. >>

Une autre difficulté, résultant de l'énorme vitesse du miroir, réside dans les vibrations destructives qui naissent aussitôt, lorsque l'axe principal d'inertie du système tournant ne coïncide pas très exactement avec la droite qui joint les extrémités des pivots d'acier. L'appareil vibre alors en tournant, et produit un son dont la hauteur a même servi à Foucault pour mesurer approximativement le nombre de tours du miroir en une seconde. Pour obvier à ce danger, Foucault monte sur l'axe principal du miroir une pièce métallique triangulaire, appelée compensateur d'inertie, que des vis permettent de déplacer légèrement dans différents sens lorsque le miroir est déjà monté, de façon à faire arriver d'abord le centre de gravité de l'appareil mobile sur l'axe des pivots, puis à amener l'axe d'inertie en coïncidence avec celui-ci. « Quelque soin que l'on prenne pour opérer cette rectification, dit cependant Foucault, on ne réussit jamais complètement à annuler les vibrations. sonores qui se développent sur les pivots; car, lors même qu'on arriverait à équilibrer la masse ainsi qu'à annuler le couple résultant des forces centrifuges, les pivots n'étant pas rigoureusement de révolution, produiraient encore des chocs ou des pressions périodiques qui suffisent pour engendrer un son; mais on réussit au moins à placer la machine dans de telles conditions qu'elle peut marcher des heures entières sans détérioration appréciable; ce qui est le point essentiel, et constitue la solution pratique des difficultés qui s'opposaient à l'emploi régulier du miroir tournant. >>

Je ne donnerai pas ici le détail de tous les moyens ingénieux employés par Foucault pour opérer ces rectifications et éviter toute cause d'erreur; il faut les lire dans le mẻmoire même. Il suffira de citer ici les conclusions si nettes de ce remarquable travail :

« Depuis nombre d'années, deux systèmes rivaux prẻtendent à l'explication des phénomèmes lumineux. Parmi ces phénomènes, l'un des plus simples et des plus apparents, la réfraction, résulte de deux actions opposées de la part des corps, suivant qu'on cherche à l'interpréter dans l'une ou dans l'autre théorie. D'après le système de l'émission, le changement de direction de la lumière serait dû à une accélération subie à son entrée dans les milieux réfringents. Dans le système des ondulations, ce même changement de direction devrait coïncider avec un ralentissement dans la vitesse de propagation du principe lumineux.

» Frappé de cet antagonisme entre les deux systèmes, M. Arago déclare, en 1838, que l'un des deux succombera le jour où l'on connaîtra, par une expérience directe, dans quel sens se modifie la vitesse, lorsque la lumière pénètre d'un milieu rare dans un milieu plus dense, lorsqu'elle passe de l'air dans l'eau ou dans tout autre liquide; en même temps il annonce que le miroir tournant, récemment inventé par M. Wheatstone, servira à réaliser une pareille entreprise.

» Douze années s'écoulent sans qu'on puisse saisir au retour le rayon fugitif réfléchi par le miroir tournant. C'est alors qu'en lui associant un miroir concave, je reconnais que le miroir tournant peut donner à l'observateur l'image fixe d'une image mobile; image fixe pour une rotation uniforme, mais qui se dévie en raison directe de la vitesse angulaire du miroir et de la durée du double parcours de la lumière entre deux stations très rapprochées. Un calcul très simple montre que l'on obtient ainsi un signe sensible et mesurable de la durée de la propagation du principe lumineux entre deux points distants d'un petit