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D E U X I

È

M E P A R T I E

L

.

FOUCAULT

. —

MIROIRS PARABOLIQUES

aussi lumineuses que celles des lunettes. Cette conception qui, au premier abord, me semblait purement fictive

,

na pastardéàseréaliser d’unemanièresatisfaisante.

Quand leverre aété tailléparun opticien habile etqu’ il a é

t

épolià fond, il est très propre à se recouvrir, par lepro

-céd éDrayton

,

dune pellicule d

argent,

minceet uniforme

.

Cettecouche métallique

,

qui,en

sortant

d’un bain, paraît

terne et

sombre,séclaircit aisément parle frottementdune

peau

douce légè

rement

teintéederougedAngleterre

, et

elle acquierten peud’instantsun très vif éclat

.

Par

cette op

é

ra

-tion

,

lasurface duverre se

trouve

métallisée et devient éner

-giquement réfléchissante

, sans que

les épreuves les plus d élicates puissent d éceler la moindrealtération de forme

.

Pour avoir undisque de verre à surface concave parfai

-tement

travaillée, je me suis adressé à M. Secretan, qui a eulobligeancede

mettre

à ma disposition unouvrierhabile; d’un autre côté

,

pour arriver à former le dépôt dargent, j’aieu recours aux cessionnairesdubrevetanglais, MM

.

Power

et

Robert

,

qui actuellement exploitent leprocédé en France, etqui

m

ont

remislasolutionargentifère

,

en me prodiguant les renseignements par lesquels je devais promptement réussir.

Mon miroirdeverre é

tant

argentéet

ayant

prisau tampon unpolivif, j’en ai formé un

t

élescopede0m,10 de diamètre

et

de0m

,

50delongueur focale. Ce petitinstrumentsupporte bien loculairequi élève à

203

son pouvoir amplifiant;et examiné comparativement avec la lunette de1 mè

tre,

il donne deseffets sensiblement

sup

érieurs

.

Jai désiré connaî

tre

le pouvoir réfléchissant de lacouche dargent déposée sur le verre et polie

apr

ès coup,

ou

du moins,j’ai voulu comparer l’intensité dun faisceau réfléchi par une surface ainsi préparée avec celle d’un faisceau transmisparunesurface égaled’ un objectif de lunette. Cette déterminations’

est

faitesansdifficulté, au moyen duphoto

-mètreàcompartimentsquej’avais employé dans une

autre

circonstance

.

Le résultat decette opération assureun

avan

-tage

marquéau nouveau télescope

.

Le faisceau réfléchi

vaut

sensiblement les 90 centièmes du faisceau transmis à travers un objectif à quatre réflexions partielles

,

en

sorte que

le nouvel instrument bén éficie du surcroît de lumière

52 LES CLASSIQUES DE LA SCIENCE 53

qui se forme

tout aupr

ès de lobjet

.

Mais bientô

t

j’ai dû

renoncer

à me procurerun miroir de métal qui résiste à ce genred’épreuves; et, revenant à l’emploi du verre, jenai obtenu, par réflexion partielle sur une surface sphérique concave, des images assez

nettes

pour supporterle micros-cope. Bien quon f û

t

encore un peu gêné par le défaut de lumière, lecollimateur dessaiétait réalisé;plustard,

comme

ilestditdans celte

note

, le collimateur

est

devenu àsontour un nouveau télescope

.

Lalunetteastronomique, comparée au télescopedemôme dimension, a toujours eu lavantage de donner plus de lumière; le faisceau des rayons incidents, qui tombe sur lobjectif de verre, le

traverse

en majeure partieet contribue

presque

en entier àlaformation de limage

au

foyer;tandis que sur le miroir du télescope une partieseulement de la lumière

est

réfléchie en unfaisceau convergent qui é prouve encore une perte pourê

tre

ramené,

par

uneseconde réflexion

,

versl’observateur

.

Cependant, commeletélescopeest exempt daberration de réfrangibilité;commela puretéde limage nedépend

que

de la perfection dune seule surface; comme à égalité de lon-gueur focale, il comporte un plus grand diamè

tre

que la lunetteet qu'il rachète ainsi lespertes quela lumière subit aux réflexions, quelques observateurs, en Angleterre

sur-tout

,

ont

continué à lui donner la préférence

sur

les lunettes pourl’exploration des objets

c

élestes.

11 est certain quà lépoqueactuelle, et malgré

tous

les perfectionnements apportés à la fabrication des grands verres

,

leplus puissant instrumentquon ait encore dirigé sur le ciel

est

un télescope à miroiren métal

.

Le télescope de lord Rosse a 6pieds anglais de diamètre

et 55

piedsde distance focale

.

Peut-ê

tre

même les instruments à réflexion auraient-ils pris le dessus si le mé tal se travaillait aussi bienquele verre, s’il prenait un poli aussi durable et s'il n’était beaucoup pluspesant.

Mettant

ainsien parallèle ces deux

sortes

dinstruments

et

discutant leurs qualités

et

leurs d éfauts, jarrivaià conce

- /

voirquil y aurait

tout

avantage à construire un télescope enverre

,

si,lemiroir une fois tailléet poli,

on

pouvait lui communiquerl’éclatmétallique,afin denobtenirdes images

\

54 LES CLASSIQUES DE LA SCIENCE

qui, en

vertu

du plus grand diamè

tre

du miroir,

concourt

dune maniè re efficace à la formation de limage focale

.

A diamè

tre

égal le té lescopeen verre

est

moitié pluscourtque la lunette et donne presque

autant

de lumière

et

plus de

nettet

é aux images; à longueur égale il comporte un dia

-mè

tre

double et recueille trois foiset demi plus de lumière

.

Considé rée à un

autre

point de vue, la nouvelle combi

-naison optiquese distingueen ce quelle produit

tout

son effet sans réclamer le concours de nombreuses conditions auxquelles jusquici on a dû satisfaire pour obtenir, soit comme lunette, soit comme té lescope, un instrument doué dune certaine perfection. La lunette, surtout, exigequele

constructeur

sepréoccupeàla fois del'homogén éitédes deux sortes de verres qui forment lobjectif

,

de leurs pouvoirs réfringentset dispersifs, de la combinaison des courbures, du

centrage

, etde l’exécution dequatresurfaces sphériques

.

Dans le nouveau télescope, au contraire, comme le verre nintervient pas comme milieu ré fringent

,

mais seulement comme support dunemince couche demétal,lhomogé n éité nest nullement requise,

et

la glace la plus ordinaire, tra -vailléeavecsoin sous une é paisseur suffisante

,

peut revêtir une surfaceconcave qui,

argent

ée

et

polie, fournisse à elle seule

,

et parréflexion,detrès bonnesimages

.

On areprochéaux miroirs de télescope de soxyderavec Je

temps

et de se ternir au

contact

de lair

.

Depuis six semaines jai des miroirs argentés qui nont pasencoresubi daltération sensible

.

Cet é

tat

de conservation sera-t-il de longue durée? Lexpérience est encore trop ré

cente

pour quonpuisse rien affirmer dans un sensoudans l

autre

; mais lors même que léclat

sp

éculaire viendrait à faiblir, puis-qu’unepremi èrefois ilaété obtenu autampon,rien n’

emp

ê

-cheraitde le raviver parle mêmemoyen; si, enfin,l’argent saltéraitdans sa profondeur, l’opération par laquelleonle dépose est dune exécution si facile

et

si

prompte

qu’on se résignerait encoreàla répé

ter

.

En résumé, le nouvel instrument, comparé à lalunette astronomique,donne, à beaucoup moins de frais, plus de lumiè re,plusde

nettet

é

, et

il

est

affranchi

,

comme

t

élescope, de

toute

aberration deréfrangibilité

.

L

.

FOUCAULT.

MIROIRS PARABOLIQUES 55 Mémoiresur la.construction des télescopesen verreargenté.1

On asouvent remisen discussion les qualité

s

qui distin

-guentletélescope à réflexion et la lunette achromatique

.

En réalité,cesinstruments

ont

,lun

et

lautre

,

rendu d’éclatants services à lastronomie, et la science les a adoptés

tous

les deux. Aux

t

élescopes de grandes dimensions tels que ceux que W. Herschel construisait de sa main ,on demandeune perception distincte et d é taillée des objets célestes; quant

aux

lunettes achromatiques, qui jamais n’atteignent les mêmesproportions, le degré de stabilité dont elles

ont

fait preuveles a plusspécialement renduespropres aux obser-vations précises, auxdéterminations de position

.

Les rôles é

tant

ainsi partagés,letélescopea réflexion neconserve son importancequ’à lacondition de garder hautement lasupé

-riorité sous le rapport des effets optiques

.

En Angleterre, o ùla lutte a étévivementsoutenue en faveur desinstruments à réflexion, les grands miroirs métalliques sont restés en petit nombre,etlesdépensesquilsontoccasionnéesné taient pas de

nature

à encourager de nombreuses tentatives du même genre

.

Ajoutonsque ces miroirs

sont

d’unpoids telle -ment consid érable quon atoujours hésité à lestransporter les hautes montagnes, seulspoints du globeoù il y ait chanced’ utiliser

toute

lapuissancedes grandsinstruments

.

Danscet é

tat

de choses, il

nous

a semblé que la substitution duverreau métal,dans la construction du miroir, appor

-teraitau télescopeune amélioration,pourvu quon

parv

întà métalliser la surface aprèscoup; or,àcet égard,l ’argenture parvoiehumide,telle qu'on lobtientparle procédé Drayton

,

ne laisse rien à désirer.Lasolution,par son

contact

avecle verrelaisse déposer à froid unemince couchedargent qui, unefois séchée

,

revêt un très beau poli par le frottement dunepeau imprégn ée doxyde de fer. Le 16 février 1857, l’Académie des Sciences a vu

passer

sous ses yeux un miroir de0m,10 obtenudelasorte, et qui

, mont

é en té les

-copenewtonien, donnait debonnes images etsupportaitun grossissementde150à

200

fois.Ce miroir existeencoreavec

1.Extrait des Annalesdel'Observatoire impérialdeParis,t

.

V,1858etŒuvres de Foucault,p

.

232

.

sur

\

L

.

FOUCAULT

. —

M I R O I R S P A R A B O L I Q U E S 57

56 L E S CLASSIQUES DE LA SCIENCE

sonargenture primitive

.

Il aété conservécommelepremier spécimenquiait é

t

é présenté à une société savante

.

Après la présentation de ce premiertélescope de 0m,20do diamè

tre

et de 0m

,

50 de longueur focale, nous en avons obtenu sansdifficulté un second qui porte 0m,22 de diamètre pourun foyer de lm,

50.

Puisabordant un diamètre deOm,42. louvrier,chargé de tailler le miroir

, a

échoué à cinq reprises différentes;ce qui a bien forcé de

reconna

îtrel’insuffisance des procédés ordinairement employés pour engendrer des surfacesmoins grandes

.

En présence dun insuccès qui compromettait les espé

-rances quon avaitconçues au sujet des

nouveaux

miroirs, nous avons senti limpérieuse n écessité détudier la figure dessurfacesqui, bien que travailléesavecle plus grandsoin , ne produisaient pasleffet optique voulu; de là sontsortis trois procéd és dexamen qui sappliquent directement surfaces réfl échissantes concaves et à laide desquelles reconnaît,avecle degréde précision requise

,

sicessurfaces sont plus ou moins

correctement

sphé riques

.

Nous avons donc constaté que rarement les opticiens construisent des surfaces qui appartiennent à la sphère, et que

ces

surfaces en diffèrent dautant plus qu’ellessont plus étendues

.

Nous avonspourainsidire mis le doigtsuruneéminencecentrale qui se reproduisait constamment dans le travail du miroir de0m,32, et cette constatation fut si claire et si manifeste quelleasuggérélapenséederetoucherlocalement lasurface sansenaltérer le poli

.

Cette tentative, peu encouragée par les hommesde l

art,a cependant parfaitement réussi, etde ce moment lentreprise

,

débarrasséede

toute entrave ,

a pris un nouvel

essor

.

En effet, dèsquoneut acquis lapreuveque la tailled’une bonne

surface

ne dé pendait pasnécessairement d’un travail à exécuter demblée, d ès quil futdémontré qu’on pouvaity revenirindéfiniment, le progrèsnétait plus darriver préci

-sémentà la sphère, mais il consistait désormaisà modifier par degrés lessurfacesoptiques pourles faire tendrevers la courbureparabolique

h

qui seule est capable de ramener en

un foyer

commun

tous les rayonsdunfaisceauparall èle.Les procédésd'

examen

optique quid’abordavaientservi àrecon

-naître la sphéricité dessurfaces, modifiéssuivant la théorie des foyers conjugu és et combinés avec la mé thode des retouches locales, ont bientôt permis de conduiretelle sur

-face de ré volution fournie par lartiste depuis lasphè re jus-qu’au paraboloïde,enlafaisant passer partouslesellipsoïdes intermédiaires.Par ce moyen, les instruments,délivrés des aberrations qui compromettaient la

nettet

é des images,ont pu être réduits à de moindres longueurs focales

et

grandir proportionnellementdansleurs trois dimensions

.

Les proportions auxquelleson sest définitivement arrê té assignentau

t

élescope une longueur qui ne passe passix fois le diamètre du miroir

.

Nous n

avons

adopté ce rapport constant

entre

lediamètre etladistance focale

,

quaprèsnous êtreassuré quela convergence exactedes rayons lumineux est la seule condition à remplir pour quun instrument donne tout son effet. La surface parabolique remplitcelte conditionexpresse: cestpourquoi elle communique auté les-copeune pénétration,ou,commeon dit,unpouvoir optique, qui, mesuré avec soin , s’est

montr

é ind é pendant de la lon

-focale et varie proportionnellement au diamètre du

X

aux on

gueur

miroir

.

En ramenant àdesrèglesprécises1la d étermination deces pouvoirs optiques dontlappréciation étaitarbitraire, nous avons voulu fournir à ceux qui manientles instruments moyen d’en apprécier directement la valeur; et de plus nous

avons

misen évidence

,

dans

tout

instrument dun dia

-mètredonné, l’existence d'un pouvoir limité ou absolu

,

qui dépend de la constitution physique de la lumiè

re

et vient mettreforcément unterme à nosefforts.

Letélescope

,

débarrassé successivement du poids énorme delancienmiroirmétalliqueetdel’excèsdelongueur imposé par lemploi des surfaces sphé riques, devenait de plus plusfacileà manier. Nousavonspensé y ajouter uncomplé

-mentutileen le

montant

parallactiquement sur un support construit

en

charpentelégère

.

En publiant ce Mémoire, nous

nous

proposons non seulc

-un

en

:>>v

-

.

.

1

.

Voir Procès-verbaux de laSoc.p/? i7

.

,1858, p

.

47 ; Cosmos, t

.

XII, p

.

590et C

.

R

.

de l'Ac

.

des Sc

.

,t

.

XLVIJ,p

.

205

.

1.Voir Procès-verbaux de la Soc

.

phil

.

, pp

.

48, 51;C

.

R

.

de l'Ac

.

desSc

.

t

t

.

XVII,p

.

205etCosmos,t.Xlll,102

.

L. FOUCAULT

. —

MIROIRS PARABOLIQUES

ce point bien souvent les avis diffè

rent. Pourtant

il existe des

caract

èresauxquels on reconnaît si une surface réalise sensiblement lafigurequi convientauxcirconstancesoù elle doit fonctionner.

Supposons quon ait à vérifier un miroir sphérique cave

.

La propriété dun pareil miroir

est

de renvoyer

centre

de courbureet sans aberrationaucune tousles rayons émanés de ce m ôme

centre

. Autour de ce point et à très petite distance

sont

distribués dans lespace une infinité de foyers conjugués, qui jouissent sensiblement de la même immunité,imaginons donc un point lumineux placéà côtéet tout

pr

ès du centre de courbure : de lautre côté se forme une image quelonvient observer avec un microscope faible; sila surface est parfaite, la mise au point estbien définie, limage est

nette

, entourée desanneaux de la diffraction

,

et lesalté rations

qu

elle subit endeçàetau delà du foyerparla variation delamiseau point sontsymétriques

.

Telssont les caractères d'un foyer parfait formé par un cône de rayons quisecroisent

tous

aumême lieudanslespace

.

Si l’image

manque

de netteté, la miseau point

,

sansêtre aussi bien définie, produit cependant un maximum de con -densation de lumiè requelon peutconsidérercommele vrai foyer.Si alors limage est ronde,on enconclutquelasurface du miroir, sansêtre

exactement

sphérique, est du moins de révolution autour de son centre, et dès lors il

est

certain quen faisant varierlamiseaupoint, on produira de part et dautredufoyer des altérations dissemblableset complémen -taires lune de l

autre

; des condensationset des raréfactions de lumière, distribuéesen anneauxconcentriques

,

apparaî

-tront

disposéesdune manière réciproque, indiquant, dans les zones correspondantes de la surface réfl échissante, des variationsdurayonde courbure dontunediscussion indique aisé mentlesens

.

En effet

,

quand on porte au devant des

rayons

le micros

-cope oculaire,et quon d épassele foyer,onobserve l’é

tat

du faisceau

avant

son point de convergence. Or, si ce point n

est

pas unique pour toutes les zones concentriques, celles qui

ont

le foyer le plus courtproduisent, auniveau du plan d'observation, une condensation prématurée de lumièrequi

accuse

unfoyer plus proche;le contrairealieupour les

zones

LES CLASSIQUES DE LA SCIENCE 59

mentde

constater

les résultats acquis,mais nous avonsaussi lintention de faireconnaître lesprocédés pratiques qui ont serviàlesobtenir

.

Sansvouloir abuser des d étails

,

nousnous

mettrons

à la place de ceux qui auraient le désir de faire l’application deces mêmes procédés

et

nous nousexplique

-rons de manière àles

mettre

à mêmede ré ussir. Telle

est

la mesure des développements dans lesquels nous croyons devoirentrer

.

Nous aurons donc à décrire en premier lieules diverspro

-cédés doptique géomé trique par lesquels on explore lessur

-faces sphériques concaves; puis nous ferons l’application gé néraledes mêmes

proc

éd és à létude des surfaces ayant

pour

section méridienne une section conique,

et

nous dé

montrerons

que ces

proc

édés d'examen, appelés à secon -trôler les uns les

autres

,

sont

plusquesuffisants pour diriger le travail manuel par lequel on se

propose

de réaliser une surfaceproposée

.

Passant alors à lapplication desprocéd és

,

nous

emprunte

-ronsauxartslesmoyensde préparer lesmiroirs,d'agir sur lessurfaces deverre,

et

deréaliserpar des retouches locales une surface

correcte.

Nous énoncerons les

caract

èresdune surface parfaiteetnousdéfinirons lespouvoirsoptiques

.

Nous donnerons ensuite les détailspratiques pour métal

-liser

,

quelque grandesqu’elles soient, les surfacesdu verre parleprocéd é Drayton,

et

nous indiquerons les précautions à prendre pour prévenir les déformationsdesmiroirs et les adapter au tube du télescope; nous discuterons la composi-tion des oculaires, et nous terminerons par la description d’un pied parallactiqueencharpentespécialement applicable aux télescopesàcourt foyer

.

58

'

4

con

-au

û

.

f

EXAMENOPTIQUE DES SURFACES CONCAVES;TROIS PROCÉDÉS DIFFÉRENTS ABERRATION POSITIVE ET GATIVE1

Quand un miroir nedonne pas de bonnes images

,

on se

contente

ordinairement de le rejeter sans chercher àrecon

-naî

tre

en quoi il pèche;onrefait lasurface ànouveau,etlon ré

p

ètele travailjusquà cequon juge avoir ré ussi

.

Mais sur

:

H

1.VoirC

.

R

.

de l'Ac.desSc.,t.XLYII,p.938;Cosmos,t

.

XIII,p.749

.

LES CLASSIQUES DE LA SCIENCE

qui

ont

le pluslongfoyer

.

Si maintenant

on

reculel’oculaire de manière àobserver l’état des faisceauxaprès1

entre

-

croi-sement

desrayons,

on constate

que les

apparences

devien

-nent

inverses,

tout

en conduisant aux mêmes

conclusions.

Géné ralement,dans les surfaces bienfaites,lesaltérations deforme ne proviennent que dun changementcontinu du rayon de courbure, qui varie d’une petitequantité et dans un m ême sens a partir du

centre

jusquau bord

.

Aussi les deux imagesqu’onobservesymé triquement de part etd’

autre

du foyer se présentent-elles habituellement comme des cercles

,

dont lun offre une condensation de lumi ère versle

centre

,

et

lautre verslacirconférence

.

Lorsquelasurface a étudier n’est

pas

de révolution, onen

est

averti parla déformation des images qui

cessent

dêtre ron -des, et se

partagent

en

concam

érations dintensitésin égales.

Quandon en vientà l’expérience

,

onréalise le pointlumi

-neuxqui

sert

d’origineaux

rayons

émis, en collant unelen

-tilleplan

-

convexe h

court

foyersur Tune desdeuxsurfaces

égales d'un petit prisme rectangle a réflexion totale(PI. III, fig

.

1)

.

Uneflamme de lampe placée surle

t

é,àquelques décimè

tres

de laligne d

exp

é rience

,

éclaire

par

ses rayons horizontaux

cette

lentille qui se

pr

é

sente

normalement; les rayons

convergents sont

réfléchis totalement par la surface hypoténuse, et

vont

former, en dehors du prisme, une imagede flammequel’

on

fait tomber sur un é

cran opaque

, percéen mince paroi d’une

tr

ès petite

ouverture

assimilable à un point

.

Cettemanièred’examiner les surfaces concaves suffirait a larigueurpour enfaire

conna

ître lesmoindresimperfections; mais ellese recommande

surtout

dans les circonstances où il importe de s’assurer quela figure

est

de révolution. Cepen

-dant lorsqu’

on

se

propose

d’opérer desretouches, il est utile de recueillir des indications plus

pr

écises

sur

les variations du rayon de courbure : c’

est

le

cas

de recourir à un second

proc

édé fondé

sur un tout autre

principe

.

Dans

unerégionvoisine du

centre

de courbure

, on

dispose deux droites rapprochées, telles queles deux bords dun fil métallique de 0m,00l dediamè

tre

; on éclaire

cet

objet pai

un miroir oblique

,

de telle

sorte que,

vu de tous les points

00 L. FOUCAULT.

M I R O I R SP A R A B O L I Q U E S

de la surface dumiroir objectif, il se projette

sur

un fond éclairé ; limage qui vient sen formertout

aupr

èssobserve à lœ ilnu, ou mieuxau moyen d'une petite lunette réduite

,

parun diaphragme,à 0m,00 I5douverture.Danscescircons

-tances, 1objet apparaît dans lé tendue dun disque éclairé dont lé tendue correspond à louverture du miroir,

et

si les bords nesemblent pas rectilignes, les inflexions qu’ils pré

-sentent

sont propresà

caract

ériser les variations du rayon de courbure

.

Pour s’en rendre

compte

, il suffit de faire le tracéde la marche des rayons apartirde lasurface du miroir jusquauplan focal de lalunette (fig. 2)

.

On voit alors

com

-ment le petit diaphragme

,

en éliminant la majorité des rayonsqui ont formé limage directei, a

pour

effet de com -poserlimage transmisei'avec desrayonsréfléchispar diffé

-rentes

parties du miroir. Or

,

sile rayon de courbure varie d'une zone à l

autre

, limage i manquera de

nettet

é, et l'imagei sera formée en chacun deses pointspardes fais-ceaux partiels à foyers différents; elle se courbera dans lespace,et les angles

sous

-tendus dans lœ ildel'observateur parles différentes parties de limage ne

seront

pas

propor

-tionnels

aux

parties correspondantes de lobjet. En un

mot ,

cette

image paraîtra déformée

,

on y verra descontractions etdes dilatationsaccusant unediminutionou uneaugmenta

-tion durayon decourbure des élé

ments

correspondants du miroir.

Si lon

veut

inspecterduncoupd’œil le miroir dans

toute

son étendue, il faut prendrepourobjet un réseau régulier à maillescarrées,dont l’image devient très sensible aux défor

-mations,en quelque pointqu'ellesse manifestent

.

Supposons, cequiarriveleplussouvent,que le miroir,

exactement

sphé -rique dans ss partie centrale, s'é vase vers les bords par allongement progressif du rayon de courbure

.

Soumis à lépreuvedu deuxième procédé

,

un pareil miroir donneune image dans laquelle

toutes

les lignes sont courbées

comme

dans la figure 4

,

en tournantleur concavité en dehors

.

11 résulteque lesmailles

vont

en croissantdé tendue du

centre

verslesbords,etvarient danslemême sensque le

rayon

de courburedes élémentscorrespondants de la surface.

Une déformation inverse du miroir, qui consiste dans relè

vement trop

rapide des bords, produit un renversement

61

I

un

.

i< en

un

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