ondes, au contraire, en rend compte dans les moindres détails, prévoit les conditions spéciales dans lesquelles il faut se placer pour manifester clairement ce phénomène, explique pourquoi il est pratiquement impossible de s'en débarrasser dans la propagation du son: tout cela sans aucune hypothèse nouvelle et en restant d'accord avec toutes les données expérimentales.

Si l'on s'étonne en reproduisant les expériences de Grimaldi, dans les conditions où Newton les a réalisées, qu'un observateur aussi habile et aussi clairvoyant ait passé outre sans y relever ce qui eût dû surtout le frapper, on se convaine, en relisant son Optique, qu'il ne se fût pas buté obstinément à cette difficulté, s'il n'en eût rencontré une autre, bien plus grave à ses yeux, et qui, de fait, semblera aux comtemporains de Fresnel, même après ses admirables travaux, une condamnation sans appel de la théorie des ondes.

En 1670, Érasme Bartholin avait constaté qu'un rayon lumineux tombant sur une des faces d'un rhomboèdre de spath d'Islande, donne naissance à deux rayons réfractés : c'est le phénomène de la double refraction que manifestent tous les cristaux n'appartenant pas à la forme cubique. L'un de ces rayons suit, dans sa déviation, la loi de Descartes: on l'appelle pour cela le rayon ordinaire O; l'autre se soustrait à cette loi c'est ce qui lui vaut le nom de rayon extraordinaire E.

Vingt ans plus tard, Huygens étudie ce phénomène et y découvre un profond mystère. C'est dans son Traité de la lumière qu'il le fait connaître; mais ce n'est pas tout ce qu'il y a d'intéressant dans ce livre où, pour la première fois, l'assimilation de la lumière au son concourt scientifiquement à la constitution d'une théorie optique.

III SÉRIE. T. XV.

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L'illustre savant y donne l'énoncé d'une méthode de raisonnement, d'un prix excellent, qui s'appelle en optique le principe d'Huygens, où l'on considère chaque élément d'une onde comme un centre lumineux particulier; sa fécondité, sanctionnée par l'expérience, rendit d'éclatants services bien avant qu'on ait pu en donner une démonstration rigoureuse. Il le conduit à développer un premier essai d'interprétation des lois de la réflexion et de la réfraction dans la théorie des ondes, et à une règle pratique permettant de construire les rayons ordinaire et extraordinaire de la double réfraction dans le spath et les cristaux similaires. Enfin, Huygens ajoute à l'observation de Bartholin ce complément capital: si l'on reçoit, à la sortie d'un spath, le rayon ordinaire O et le rayon extraordinaire E sur un second spath, chacun de ces rayons se dédouble, en général, pour donner à son tour un rayon ordinaire et un rayon extraordinaire ; mais si l'on fait tourner le second spath autour de la direction générale de la propagation, on voit l'intensité des deux rayons ordinaires et celle des deux rayons extraordinaires émergents varier en sens inverse; bien mieux, on trouve une orientation relative des spaths pour laquelle les deux rayons ordinaires s'éteignent, en même temps que les intensités des deux rayons extraordinaires passent par un maximum; et une autre orientation, perpendiculaire à la première, où l'inverse se produit ce sont les deux rayons extraordinaires. cette fois qui s'éteignent, et les deux rayons ordinaires qui acquièrent tout leur éclat. « Pour dire comment cela se fait, écrit Huygens, je n'ai rien trouvé jusqu'ici qui me satisfasse. » On le croit sans peine.

Newton prend occasion de cet aveu d'impuissance pour en faire porter tout le poids à la théorie des ondes elle-même, telle que tout le monde la concevait alors. Voici son objection.

Les ondes lumineuses, on le supposait, sont, dans l'éther, identiques aux ondes sonores que propagent les fluides pondérables, l'air par exemple. Or ces ondes sonores s'accompagnent de condensation et de rarefaction; les vibrations dont elles sont le siège sont donc longitudinales, parallèles à la direction de la propagation, comme l'exige d'ailleurs l'élasticité propre aux fluides, et l'éther en est un, par hypothèse.

Mais des ondes à vibrations longitudinales sont identiques à elles-mêmes dans tout plan mené par la direction de la propagation. Elles ne peuvent avoir des propriétés différentes en haut et en bas, à droite et à gauche de cette direction; il le faudrait cependant pour concevoir qu'elles traversent un cristal transparent ou s'y refusent suivant l'orientation de ce cristal.

Au contraire, dans la théorie de l'émission une explication parait possible. Rien n'empêche, en effet, de douer les molécules lumineuses de propriétés dirigées, d'en faire, en quelque sorte, des aimants minuscules. D'autre part, les éléments de la matière grossière peuvent être aussi des molécules polaires, distribuées au hasard dans les corps amorphes, orientées dans le cristal; et l'on trouverait, sans doute, dans les actions réciproques de ces molécules polaires pondérables sur les molécules polaires lumineuses les éléments d'une interprétation de ce mystère, que ne peut fournir, à coup sûr, l'hypothèse des ondes longitudinales.

Plus tard, Malus découvrira que la lumière réfléchie sous une incidence convenable, par un plan de verre, et celle qui a traversé une pile de glaces sous grande incidence, refuse, au moins pour une bonne part, de se réfléchir une seconde fois sur un miroir semblable, quand on le lui présente dans deux orientations spéciales: elle a acquis la propriété bizarre des rayons

doublement réfractés par le spath. I se souviendra des molecules polaires de Newton et il rangera sous le nom de polarisation, les phénomènes qui donnent à la lumière ces propriétés dirigées.

Dans l'essai d'interprétation que Malus tente de mettre sur pied, les molécules lumineuses, comme les aimants, ont deux axes: l'un - l'axe magnétique joint les bouts ou les faces à propriétés contraires ; l'autre l'axe de symétrie ou de polarisation - est perpendiculaire au premier. Dans la lumière naturelle, qui nous vient directement d'une source, le Soleil, une lampe, sans avoir subi ni réflexion ni réfraction, les axes de polarisation des molécules lumineuses, comme ceux des molécules polaires pondérables dans les corps amorphes, ont toutes les directions que le hasard autorise. La réflexion et la réfraction simple ont pour effet d'orienter ces axes, en tout ou en partie suivant les circonstances, dans un même plan, et la double réfraction celui de partager les molécules transmises entre deux directions que la structure du cristal détermine, et cela en orientant leurs axes polaires respectivement dans des plans parallèles à la section principale du cristal et dans des plans perpendiculaires. Ces plans d'orientation sont appelés plans de polarisation. Pour distinguer de la lumière naturelle, à éléments désorientés, cette lumière ordonnée, cristallisée, on donna à celle-ci le nom de lumière polarisée.

Toute cette terminologie survivra aux molécules polaires de Newton. Fresnel la conservera alors qu'il aura éloigné de son esprit l'image des ondes longitudinales et expliqué le nom importun de fluide, donné à l'éther; il l'introduira, dans son optique à ribrations transversales, par respect, dit-il, pour les habitudes prises, et il continuera à parler du plan de polarisation, dont la considération est devenue inutile - luimême en fait la remarque. moins pour être compris

des tenants de l'émission contre lesquels il bataille, que pour ménager leur susceptibilité, en ne bouleversant pas à la fois leur langage et leurs idées. Ses successeurs imiteront sa réserve, par respect pour lui sans doute; et c'est ainsi que la théorie ondulatoire actuelle parle toujours la langue des disciples de Newton. Ces vocables sonnent étrangement aux oreilles de nos étudiants, trop rarement instruits de l'évolution. historique des théories physiques, et jettent parfois le trouble dans leurs idées.

Revenons au Traité de la lumière. Nous avons dit ce qu'il contient; voici ce qu'on n'y trouve pas.

Dans ses raisonnements, Huygens n'a jamais égard qu'à l'onde produite par une « pulsation pulsation » unique du centre lumineux. Sans doute, il la conçoit précédée et suivie d'ondes semblables, douées des mêmes propriétés ; mais il ne suppose entre elles aucune relation générale qui lui permette de combiner leurs effets: en particulier, la notion de periodicité entrainant celle d'interference constante de deux ondulations qui apporteraient sans cesse, en un même point, des sollicitations opposées l'une à l'autre, lui est absolument étrangère. C'est pour cela qu'il n'a, de la vérité de son principe, qu'un sentiment sans preuve, sans réponse aux objections graves qu'il soulève; c'est pour cela aussi que ses vues théoriques sur la réflexion et la réfraction restent inconsistantes. L'optique des ondes longitudinales indépendantes avait donné, entre ses mains, tout ce dont elle était capable. Le progrès en réclamait une autre: l'optique des ondes longitudinales périodiques, dont Young fut l'artisan. Elle le conduisit d'emblée au principe des interferences dont il fournit la preuve expérimentale.

Les vibrations sonores, qui résultent du libre jeu des forces élastiques d'un milieu pondérable périodi