Essai sur l’Optique – Chapitre 4: De La Formation Des Couleurs

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La réfrangibilité est la cause de toutes les couleurs

[254^r] Toutes les couleurs de la nature viennent de cette propriété de la lumière découverte par Mr. Newton, et qu’il appelle sa réfrangibilité.

Opinion des philosophes qui ne reconnaissaient point cette réfrangibilité

Les meilleurs philosophes croyaient avant lui, que les couleurs étaient formées par les différentes modifications que les corps impriment à la lumière, ou par le mêlange inégal de la lumière et de l’ombre. Mais Mr. Newton a démontré à l’esprit et aux yeux par un nombre infini d’expériences, qu’on peut voir dans son traité d’optique, qu’un rayon de lumière solaire, qui nous paraît d’un blanc brillant tirant sur le jaune, contient sept espèces de rayons, qui se brisent tous différemment en traversant un corps transparent quelconque, que ces rayons une fois separés demeurent ensuite inaltérables dans leur couleur, et qu’enfin chaque espèce de rayons est fixée par la nature, à un degré certain de réfrangibilité, comme à une couleur certaine.

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L’action des corps sur la lumière est nécessaire pour faire paraître les couleurs

Cependant toutes les espèces de rayons émanant en même temps du soleil, les couleurs dont la lumière est composée seraient cachées pour nous, et tous les corps nous paraîtraient de la même couleur que la lumière du soleil, si les corps n’agissaient pas sur les rayons. Ainsi l’action des corps [254^v] sur la lumière est nécessaire, pour qu’elle nous découvre ses couleurs. Mais cette action est bornée par la nature même des rayons et les corps en agissant sur eux, ne changent rien à leur nature. Ils ne font que leur donner occasion de la découvrir.

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Comment la lumière nous découvre ses couleurs, et définition de la réfrangibilité

Un prisme, par exemple, qui reçoit un trait de lumière solaire blanc, l’attire par sa masse et le force, comme on a vu dans le chapitre second, a se fléchir en le traversant. Si ce trait de lumière ne contenait qu’une seule espèce de rayons, ils obéiraient tous également à cette force qui agit sur eux, et si le prisme n’agissait pas sur eux, ils le traverseraient tels qu’ils y sont tombés. Mais ce trait de lumière étant composé de sept espèces de rayons différents, et le prisme les attirant par sa masse, ces sept rayons résistent plus ou moins, selon leur nature, à l’action par laquelle le verre les attire, et cette différente résistance les démêlant l’un de l’autre, ils font des impressions distinctes et séparées sur notre retine, et les couleurs deviennent sensibles. La réfrangibilité n’est donc en effet que la différente façon dont chaque espèce de rayons homogènes résiste à l’action des corps sur eux.

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Les corps opaques agissent sur la lumière

Puisque les corps transparens ne font paraître les couleurs que par l’action qu’ils exercent sur la lumière, et la lumière que le soleil nous envoie nous paraissant homogène, quand aucun corps n’agit sur elle, il est certain que les corps opaques nous paraîtraient de cette seule et même couleur de la lumière, si les corps n’exerçaient pas une action sur les rayons qui les atteignent. Ainsi les diverses couleurs des corps opaques nous prouvent que ces corps agissent sur la lumière.

Les rayons les plus réfrangibles sont les plus réflexibles

[255^r] Cette origine des couleurs se trouve confirmée par toutes les expériences, et les rayons les plus réfrangibles, c’est à dire ceux qui se détournent le plus de leur chemin en traversant un corps transparent quelconque, sont toujours les plus réflexibles, c’est à dire ceux qui se réfléchissent à une moindre obliquité d’incidence, et ces rayons conservent leur réfrangibilité après la réflexion. Ainsi après leur réflexion de dessus un corps quelconque les rayons homogènes se réunissent derrière une lentille à des foyers différents, qui répondent à leurs différents degrés de réfrangibilité. Ainsi la réfrangibilité paraît une propriété dont les rayons ne sont jamais dépouillés.

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Ce qui arrive aux corps transparens nous indique ce qui arrive aux corps opaques

Les corps transparents colorés¹ tiennent le milieu entre les corps opaques et les corps entièrement diaphanes, et c’est par l’analogie qui se trouve entre eux et les corps opaques que l’on peut découvrir quelle est la cause, qui fait qu’un corps nous réfléchit une couleur, plutôt qu’une autre. Car il n’y a que dans les corps transparents, dans lesquels le chemin de la lumière puisse être sensible pour nous.

Les corps transparents minces deviennent colorés

Tous les corps transparents se colorent quand on les souffle en bouteilles, ou, que de quelque façon que ce soit, on les étend en lames, car les rayons qui étaient transmis sans interruption par les particules homogènes contigues d’un corps transparent, lorsque ce corps était épais, ne trouvant [255^v] plus ces particules d’une égale densité quand ce corps est plus mince, se réfléchissent à la rencontre de l’air dont la densité différente de celle du corps transparent interrompt leur transmission, et opère leur réflexion.

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Leur couleur varie avec leur épaisseur et avec la position de l’œil qui les regarde

Non seulement les corps transparents se colorent, lors qu’ils sont très minces, mais leurs couleurs varient avec leur épaisseur, et selon l’obliquité de la lumière qu’ils nous renvoient. Ainsi l’aqua crispata paraît de couleurs différentes selon l’épaisseur des bulles qui la composent, et la position de l’œil qui la regarde.

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Quel usage sublime Mr. Newton a fait de ce qu’on appelle des boules de savon

Rien n’est petit dans la nature pour un philosophe. Mr. Newton a osé mesurer les épaisseurs aux quelles une bulle de savon (dont la ténuité et les couleurs changent à tout moment), donne les différentes couleurs, et c’est à l’aide de ces mesures qu’il a déterminé l’épaisseur nécessaire à une particule quelquonque pour nous réfléchir telle ou telle couleur. Ainsi ces découvertes si fines qui ne paraissaient pas faites pour l’humanité sont nées à ses yeux du sein d’un amusement méprisable et on peut dire à Mr. Newton en cette occasion: ex jocis infantium et lactentium traxisti veritatem.

C’est à l’aide de ces boules, qu’il a mesuré l’épaisseur des particules qui réfléchissent les différentes couleurs

Les deux verres d’un télescope lui fournirent le moyen d’avoir ces étranges mesures dont les boules de savon lui avaient donné l’idée, car l’un de ces verres étant plan, et l’autre convexe l’air ou l’eau qui se glissait entre deux avait différentes épaisseurs, et devait de même que la boule de savon, donner différentes couleurs à ses épaisseurs différentes. Or la sphère [256^r] sur laquelle le verre convexe avait été taillé étant connue Mr. Newton détermina par ce moyen l’épaisseur à laquelle la lame d’eau qui était entre ces verres, réfléchissait, ou transmettait les différents rayons, et il en fit ensuite l’application aux bulles de savon qui paraissent de couleurs différentes à leurs différentes épaisseurs.

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Résultat de ces mesures

Il résulte des mesures et des expériences de Mr. Newton sur ce sujet :

1. que les rayons violets, qui sont les plus réfrangibles, et qui se réfléchissent à une moindre obliquité d’incidence, sont aussi ceux que les lames minces réfléchissent à leur moindre épaisseur, et qu’elles réfléchissent les rouges qui sont les moins réfrangibles à leur plus grande épaisseur &c. Ce qui prouve bien sensiblement ce que j’ay dit ci-dessus, que les couleurs des corps opaques viennent de la différente épaisseur de leurs particules.

Les particules qui forment le rouge sont les plus grosses

2. que les particules qui réfléchissent le rouge doivent être, toutes choses égales, les plus grosses de toutes, et que celles qui réfléchissent les autres rayons, doivent être moins épaisses à proportion que ces rayons sont plus réfrangibles.
3. que les couleurs de ces lames changent selon l’obliquité de l’œil qui les regarde, et cela ne peut être autrement, car les différents rayons se réfléchissent à des obliquités d’incidence différentes, comme je l’ai dit dans le chapitre 3. Les rayons qui sont réfléchis à une certaine obliquité sont donc différents de ceux qui se réfléchissent à une autre obliquité, ainsi la même lame doit paraître de différentes couleurs à différentes personnes, puisque les rayons qu’elle leur renvoient, leur reviennent sous des angles différents.

Rapport admirable entre la réfraction et la réflexion 

4. [256^v] Les épaisseurs auxquelles une lame d’eau ou d’air réfléchit les couleurs, sont entre elles comme les sinus de réfraction de la lumière dans les deux milieux, en sorte que la lame d’eau qui réfléchit le violet par exemple est d’un quart moins épaisse que la lame d’air qui réfléchit la même couleur et le sinus de réfraction dans l’eau est moindre d’un quart que le sinus de réfraction dans l’air. Les anneaux colorés étaient par conséquent plus petits dans l’eau, et plus grands dans l’air. Ainsi plus un corps est dense, moins il lui faut d’épaisseur pour réfléchir une couleur quelconque, et au contraire.On peut conclure de là, que les particules des corps colorés très denses, doivent être plus petites que celles des corps de la même couleur qui sont moins denses. Les particules du ruban jaune, par exemple, doivent être plus grandes, que celles d’un morceau d’or.Ce rapport admirable entre la réflexion et la réfraction fait voir sensiblement que ces deux effets dépendent d’une même cause, et que cette cause est l’attraction ; car l’attraction agit par la masse, et l’on vient de voir, qu’il faut d’autant moins d’épaisseur à un corps pour produire un effet quelconque sur la lumière, que ce corps est plus dense.

Les rayons homogènes sont alternativement transmis et réfléchis selon l’épaisseur des lames minces

5. Si dans une chambre obscure on laisse tomber sur les deux verres de telescope, à l’aide desquels Mr. Newton a fait les découvertes dont je rends compte, une des couleurs qui s’échappent du prisme, les rayons de cette couleur seront alternativement transmis et réfléchis par la lame d’air ou d’eau comprise entre ces deux verres, en sorte que chaque anneau coloré sera séparé par un anneau obscur, qui ne réfléchit aucune lumière, et cet [257^r] anneau obscur regardé entre l’air et l’œil paraîtra de la couleur prismatique qui éclaire ces verres.

Proportion de cette transmission et de cette réflexion alternative

Cette transmission et cette réflexion alternative se fait à des intervalles égaux et dans la proportion arithmétique continue des nombres 1, 2, 3, 4, 5, 6 &c., et comme dans le point de contact des deux verres, il ne se faisait point de réflexion, les rayons qui étaient transmis à l’épaisseur 0 continuaient de l’être aux épaisseurs 2, 4, 6, 8 &c., et ceux qui étaient réfléchis à l’épaisseur 1 continuaient de l’être aux épaisseurs 3, 5, 7 &c., et les épaisseurs changeaient selon les espèces de rayons qui tombaient sur les verres.

Ce phénomène suffirait pour prouver que les parties solides ne réfléchissent point de lumière

Il ne sera pas inutile de remarquer ici, que cette réflexion et cette transmission alternative des rayons à travers les plaques minces, suivant leurs différentes épaisseurs, suffirait seule pour prouver que ce ne sont point les parties solides qui réfléchissent la lumière (chapitre 3).

Définition des accés de facile transmission et de facile réflexion

C’est cette propriété qu’ont les rayons d’être alternativement transmis et réfléchis à travers les lames minces selon une proportion constante, que Mr. Newton appelle leurs accés de facile transmission et de facile réflexion. J’ai déjà parlé de cette nouvelle propriété de la lumière dans le chapitre 3. Les accés ne signifient autre chose, sinon la vertu, quelqu’elle soit, par laquelle une espèce de rayons homogènes, qui tombent selon un seul et même angle, sur un corps transparent quelconque et qui sont transmis à l’épaisseur 0 continuent de l’être aux épaisseurs 2, 4, 6, 8 &c et se réfléchissent aux épaisseurs intermédiaires 1, 3, 5, 7 &c.

Cette transmission et cette réflexion alternatives ne sont sensibles que lorsque le corps transparent est très mince, car lorsque les corps sont d’une certaine épaisseur, les rayons sont [257^v] forcés à passer sans interruption à travers ce corps par l’attraction égale de toutes ses parties, et le corps nous paraît entièrement transparent (chapitre 2).

Ces accés sont une des causes qui font que les corps transparents très minces se colorent, car les rayons qui étaient dans un accés de facile transmission trouvent leur transmission interrompue quand l’épaisseur du corps est diminuée, et ils sont forcés à se réfléchir par la rencontre du nouveau milieu qui prend la place des particules homogènes qui les transmettaient.

Ces accés suivent les degrés de réfrangibilité des rayons

Ces accés suivent la différente réfrangibilité des rayons, de même que la réflexion, en sorte qu’ils sont plus grands et moins nombreux dans les rayons rouges qui sont les moins réfrangibles et qu’ils sont plus petits et plus fréquents dans les violets qui sont les plus réfrangibles, et cela à peu près dans la proportion de 14 1/3 à 9, ce qui est à un dixième près environ, la proportion inverse de l’intensité du violet et du rouge dans l’image prismatique, car dans cette image le violet est au rouge, comme 80 à 45.²

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Les lames minces transmettent une couleur et en réfléchissent une autre selon leur épaisseur

Lorsque les verres des télescopes de cette expérience étaient éclairés par la lumière directe du soleil, il n’y avait d’obscur que la tache centrale formée par le contact des verres [258^r] car dans cet endroit, il ne se faisait aucune réflexion sensible, mais l’air ou l’eau, compris entre ces verres, était coloré de couleurs différentes, à toutes ses différentes épaisseurs car la lumière du soleil étant composée de toutes les espèces de rayons différemment réfrangibles, et ces rayons étant transmis ou réfléchis à des épaisseurs différentes selon leur différente réfrangibilité, il se réfléchissait des rayons à toutes ces différentes épaisseurs de la lame d’air comprise entre ces verres, au lieu que lorsqu’ils étaient éclairés par une seule espèce de lumière prismatique les anneaux étaient alternativement colorés et obscurs.

Il suit de cette observation.

1. que l’air ou l’eau comprimée entre les verres transmettait une couleur et en réfléchissait une autre, à la même épaisseur. Aussi en regardant ces verres vis-à-vis du jour, les anneaux formés entre-deux, paraissaient-ils d’une couleur différente à une lumière transmise, et à une lumière réfléchie, en sorte que la même lame qui réfléchissait les rayons bleus, transmettait les rouges, celle qui réfléchissait les jaunes, transmettait les violets &c.

Les couleurs sont d’autant plus vives que la lame qui les réfléchit est plus mince

2. que les couleurs sont d’autant plus vives que la lame qui les réfléchit est plus mince, car les couleurs sont d’autant plus vives que les rayons qui les forment sont plus homogènes, moins mélangés d’autres rayons. Ainsi, pour le dire en passant, il n’y a point de couleurs plus vives que celles de l’arc-en-ciel, parce qu’il n’y en a point de plus pures. Or les rayons différemment réfrangibles, se réfléchissant de dessus les lames minces à des épaisseurs différentes, plus une lame est épaisse, plus elle réfléchira de différentes sortes de rayons, et par conséquent plus la couleur de cette lame sera languissante. Donc les corps dont la couleur est très [258^v] vive, doivent avoir des particules très minces.

Différents ordres de couleurs 

3. Il resulte de ceci encore, qu’il y a différents ordres de couleurs, selon qu’elles sont plus pures ou plus mêlées; on appelle les plus pures, c’est à dire celles qui sont produites par la lame la plus mince, couleur du premier ordre, celles produites par une lame trois fois plus épaisse que la première, couleur du second ordre, et ainsi de suite à mesure que les couleurs sont plus ou moins mélangées, et que l’épaisseur de la lame qui les réfléchit augmente. Car cette épaisseur augmente dans la progression des nombres 1, 3, 5, 7, &c.

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La réflexion des rayons différemment réfrangibles à des épaisseurs et à des obliquités différentes, est ce qui fait que les couleurs des corps minces varient avec l’obliquité de l’œil qui les regarde, car par cette raison la couleur qui revient à nos yeux sous un angle quelconque, n’est pas la même qui y revient sous tout autre angle, et c’est là la véritable cause des couleurs de l’arc-en-ciel, cause inconnue jusqu’à Mr. Newton.

Ce qui rend les couleurs des corps changeantes

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L’obliquité des rayons qui reviennent à nos yeux, apporte un plus grand changement aux couleurs des lames minces lorsqu’elles sont plus rares que le milieu qui les environne, que lorsqu’elles sont plus denses que ce milieu. Ainsi les couleurs de la bulle de savon étaient plus vives et moins changeantes que celles de l’eau ou de l’air comprimé entre deux verres, et cela est aisé à déduire des loix de la réfraction, car la réfraction se faisant en s’éloignant de la perpendicule lorsque la lumière passe d’un milieu plus dense dans un plus rare, et en s’en approchant dans le cas contraire. Si Rr (figures 6 et 7) sont deux lames minces d’une égale densité, et d’une égale épaisseur, la première plus dense [259^r] que le milieu qui l’entoure, et la seconde plus rare que ce milieu, le rayon s’approchera de la perpendicule dans la lame R et s’éloignera dans l’autre lame r or la ligne bc qui s’éloigne de la perpendicule est plus longue que la ligne Bc qui s’en approche. Donc la lumière reviendra sous des angles plus différents de la particule R que de la particule r et plus la densité de cette particule R sera augmentée (le milieu qui l’entoure restant le même) moins la différence entre BD et Bc sera grande. Ainsi si la densité de cette particule est telle, que la différence de la réfraction des rayons soit insensible dans toutes sortes d’obliquités d’incidence cette lame paraîtra d’une seule et même couleur, dans toutes les positions de l’œil.

Ceci fait voir que les particules des corps opaques, sont beaucoup plus denses, que la matière qui passe dans leurs pores, puisque les couleurs de ces corps sont permanentes et ne changent point avec la position de l’œil qui les regarde.

Les couleurs des lames sont plus vives lorsque le milieu, qui les entoure est plus rare que ces lames, et elles sont moins vives lorsque ce milieu est plus dense, parce que les couleurs sont d’autant plus vives, qu’elles sont plus pures, et il est aisé de voir que les couleurs que la particule R réfléchit, doivent être moins mélangées que celles qui sont réfléchies par la particule r.

Causes de la vivacité des couleurs des corps

Les couleurs sont d’autant plus vives, que le milieu qui entoure les lames, différe de leur densité, et cela doit être ainsi, puisque nous avons vu qu’une des causes de la réflexion est la différente densité des milieux contigus. Or plus la réflexion [259^v] est abondante, plus les couleurs doivent être vives, ainsi les couleurs sont plus vives dans l’air comprimé entre deux verres que dans l’eau que l’on glisse entre ces verres, car l’air différe plus que l’eau de la densité du verre. Afin donc que les couleurs d’un corps soient brillantes, il faut que les particules qui le composent soient beaucoup plus denses que le milieu qui les sépare.

Le milieu qui entoure les lames minces, rend donc leurs couleurs plus ou moins vives, selon qu’il différe plus ou moins de leur densité. Ainsi les couleurs des étoffes mouillées languissent mais elles ne changent point si ce n’est en se séchant et alors c’est que la densité de leurs particules a été altérée, ainsi les couleurs dépendent de l’épaisseur et de la densité des particules des corps et leurs vivacité dépend du milieu qui les entoure.

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Application des phénomènes rapportés ci-dessus aux couleurs des corps naturels

Une curiosité vague ne doit jamais être le but de nos recherches, et toutes les expériences, et les observations sur les couleurs des corps minces transparents, que je viens de rapporter, ne seraient que des découvertes infructueuses, si elles ne nous conduisaient pas à connaître, autant qu’il est possible, les causes des couleurs des différents corps. Aussi n’ai-je rapporté avec tant d’exactitude les phénomènes que les lames minces des corps transparents font paraître que pour appliquer ces phénomènes aux couleurs des corps naturels.

Natura est sibi semper consona, dit le grand Newton, ainsi il y a bien de l’apparence, qu’elle se sert de la même voie dans la formation des couleurs des corps opaques, et dans celles des corps minces transparents. Suivons donc, comme je l’ai déjà fait dans ce chapitre, l’analogie qui est entre les parties constituantes des corps opaques colorés, et les lames minces des corps transparents.

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Les corps opaques minces sont transparents

1. [260^r] Les corps les plus opaques réduits en lames très minces ou dissous dans des menstrues suffisantes paraissent transparents, lorsqu’on les regarde au trou d’une chambre obscure, ou avec un bon microscope.

Pourquoi

1. Les accés de facile transmission et de facile réflexion des rayons causent cette transparence des corps opaques, de même qu’on a vu qu’ils produisaient les couleurs des corps minces transparents, car les corps ne sont opaques, que parce qu’ils éteignent, qu’ils absorbent dans leur substance les rayons qu’ils ne nous réfléchissent pas, et ces rayons ne sont arrêtés dans les corps que par les réflexions et les réfractions internes que les particules de ces corps, et le milieu plus rare qui passe dans leurs pores font éprouver aux rayons, en les attirant inégalement, suivant la différente densité de ces particules et de ce milieu. Or les rayons qui se trouvent dans des accés de facile transmission lorsqu’ils arrivent à la dernière surface d’un corps réduit en lames minces, au lieu de se rompre, comme ils faisaient entre les différentes surfaces qui composaient ce corps, lorsqu’il était plus épais, sont transmis en ligne droite dans l’air, qui devient contigu à la lame de ce corps et les rayons qui se trouvent dans un accés de facile réflexion, et dont l’accés n’est pas fini, au lieu d’être réfléchis par l’action inégale des particules de ce corps et du milieu qui les séparait, trouvant leur réflexion interrompue par l’air, sont transmis dans cet air [260^v] et cette lame est transparente.³
2. Ainsi quand les corps opaques deviennent transparents ce qui se passe entre leurs parties internes, devient pour ainsi dire sensible pour nous. Les rayons qui éprouvaient des réfractions internes, et qui s’éteignaient et s’absorbaient dans ces réfractions, viennent alors jusqu’à nos yeux, et opèrent la transparence de ces corps.

En quoi les corps opaques et les corps transparents différent

1. Il paraît donc que les corps transparents et les corps opaques ne différent que par la grandeur de leurs pores (chapitre 3). L’arrangement de leurs parties et la matière plus ou moins dense qui les traverse, puisqu’en les réduisant en lames très minces, les corps transparents se colorent, et les corps opaques deviennent diaphanes, sans qu’il arrive de changement sensible à la densité des particules qui les composent.

2. Le mercure, le sable, les petits animaux &c. paraissent transparents au microscope, parce que le microscope augmente pour nous les intervalles qui séparent leurs particules, et les rayons qui se perdaient entre ces particules sont alors transmis jusqu’à nos yeux. Ainsi si nos yeux étaient des microscopes naturels, la plupart des corps nous paraîtraient diaphanes. Mais en distinguant leurs parties insensibles, nous deviendrions incapables d’en voir l’ensemble, et cette vue loin de nous être utile, nous serait très nuisible. Dieu paraît avoir proportionné tous nos sens à nos besoins, plutôt qu’à nôtre curiosité. Ainsi nous ne voyons guère au-delà de la puce, par ce c’est le plus petit des animaux, dont nous avions à nous defendre. Il est donc bien vraisemblable que toutes les particules des corps sont transparentes, puisque celles qu’on aperçoit au microscope le paraissent, et qu’il n’y a que les parties parfaitement solides de la matière qui soient opaques.

Pourquoi tous les petits corps nous paraissent transparents au microscope

1. [261^r] Cette transparence dont tous les corps nous paraissent vient du défaut de nos organes, car si nos yeux ou les microscopes pouvaient nous faire découvrir le minimum de ces particules, ce minimum nous paraîtrait certainement opaque, puisqu’il doit être solide, et alors tous les corps nous paraîtraient comme des cribles. Mr. Newton croit que cette transparence des particules constituantes des corps, est ce qui s’oppose le plus aux découvertes que l’on pourrait faire dans leur contexture.Les couleurs que les corps opaques réfléchissent, quand ils sont réduits en lames très minces sont plus faibles, parce qu’alors ils ne nous renvoyent que les rayons qui se réfléchissent d’entre les pores de leurs premières surfaces, mais les couleurs ne changent pas pour cela, parce qu’elles dépendent comme je l’ai dit, des particules de ces corps, et que les particules ne sont point altérées.La transparence des corps opaques minces prouve que les pores des corps opaques sont ou entièrement vides, ou que la matière qui les traverse, est plus fine encore que l’air, puisqu’elle réfléchit les rayons que l’air transmet (chapitre 2).

3. Les plumes de certains animaux, comme la queue des paons, la gorge des pigeons &c. changent de couleur selon les mouvements de ces animaux. Ces changements de couleur viennent de la ténuité des filets ou barbes, qui terminent ces plumes, lesquelles étant très minces réfléchissent différents rayons à leurs différentes épaisseurs comme les lames minces dont j’ai parlé. Or les rayons qui reviennent à nôtre œil, dans une certaine position ne sont pas les mêmes que ceux qui y reviennent dans une autre position, car plus les rayons sont obliques plus la lame qui les réfléchit est épaisse. Et les rayons différemment réfrangibles se réfléchissent à des épaisseurs différentes, comme on l’a vu ci-dessus, c’est [261^v] par la même raison, que les toiles d’araignées, certains fils de soie, et plusieurs autres corps changent de couleur, selon la position de l’œil qui les regarde, et c’est sur ce principe que sont travaillées les étoffes chageantes. Tout l’art de ces étoffes consiste à en former la trame d’une couleur et la chaîne d’une autre. Par ce moyen les rayons d’une couleur reviennent tous à nos yeux selon un certain angle, et ceux de l’autre couleur selon un autre angle. Cet art étendu et perfectionné a produit les tableaux changeants, ces chef-d’œuvres d’optique. On les connaissait avant de savoir que la réfrangibilité les produisît, mais c’est elle seule qui en peut entièrement expliquer l’artifice.

4. Plusieurs corps changent leur couleur par l’attrition de leurs parties. Ainsi quelques-unes des poudres dont les peintres se servent, altèrent la leur par leur broyement, l’argent se brunit en le frottant &c., marque certaine que les couleurs de ces corps dépendent de la grosseur des particules qui les composent.

5. Les couleurs de l’atmosphère changent visiblement, à mesure que les particules qui les composent sont plus ou moins condensées. Ces particules à leur moindre épaisseur donnent le bleu azur, qui charme la vue, et qui est la marque certaine d’un temps entièrement serein. Ensuite elles forment des nuées de différentes couleurs, à mesure qu’elles se condensent, et que leur épaisseur augmente.

Pourquoi la plupart des plantes qui se fanent deviennent rouges

6. On a vû que les lames minces réfléchissaient les rayons rouges à leur plus grande épaisseur. Voilà pourquoi presque toutes les plantes en se fanant, prennent successivement la couleur jaune et rouge ; car l’épaisseur des particules de ces plantes, augmente par l’évaporation de leurs parties aqueuses, et [262^r] ces particules étant plus épaisses, réfléchissent les rayons les moins réfrangibles, qui sont les jaunes et les rouges, au lieu des verds, qu’elles réfléchissaient auparavant.

L’or en feuille réfléchit les rayons jaunes et transmet les verts et les bleus

7. Les corps opaques minces transmettent une couleur, et en réfléchissent une autre, comme les lames minces des corps transparents dont j’ai parlé. Ce qui prouve que les corps éteignent et interceptent certains rayons dans leurs substances, pendant qu’ils réfléchissent les autres avec abondance. Ce sont les rayons qu’ils réfléchissent plus abondamment que les autres, qui forment leur couleur, et l’épaisseur de leurs particules décide quelle espèce de rayons ils doivent réfléchir ou absorber en plus grande quantité, de même que l’on a vû, que l’épaisseur de lame mince d’air ou d’eau comprise entre 2 verres décidait si elle réfléchirait certains rayons ou si elle les transmettrait. L’or en feuille, par exemple, regardé au microscope, paraît d’un vert tirant sur le bleu, à une lumière transmise, et reste jaune à une lumière réfléchie, ce qui prouve que l’or réfléchit les rayons rouges, les orangés, et les jaunes en grande abondance, tandis qu’il absorbe les verts, les bleus &c. dans sa substance. Il en est de même des autres corps selon leurs différentes couleurs.

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Il se passe dans l’intérieur des corps opaques la même chose que dans les lames minces des corps transparents ; tous les corps réfléchissent de toutes sortes de rayons

Les corps opaques minces produisant des phénomènes si analogues à ceux des lames minces dont j’ai parlé, il me semble qu’il est indispensable de conclure, que les couleurs de ces corps dépendent de la même cause, car je ne vois pas pourquoi un corps aplati, qui est d’une égale épaisseur partout, et qui par conséquent paraît d’une couleur uniforme ne conserverait pas sa même couleur, étant réduit en fragments ou filets de la même épaisseur, et pourquoi chaque filet ou fragment serait d’une couleur différente, et ne composerait [262^v] pas au contraire une masse de la même couleur, que le corps aplati. Or tous les corps opaques pouvant être considérés comme des amas de tels filets, leur couleur dépend donc de la densité, et de l’épaisseur des filets qui les composent, et de la grandeur des vides, ou pores, qui séparent ces filets. La vivacité de leurs couleurs dépend en partie de la matière qui remplit ces pores. Ainsi quand j’ai dit que les corps opaques étaient plus hétérogènes que les corps transparents, cela doit s’entendre principalement de l’hétérogénéité qui est entre leurs particules constituantes, et la matière qui passe dans leurs pores, et qui sépare ces particules ; car il y a bien de l’apparence que les particules d’un corps opaque, sont à peu près d’une densité égale, puisque chaque corps réfléchit constamment la même couleur. Je dis que ces particules sont à peu près de la même densité, car il n’y a aucun corps qui ne réfléchisse de toutes sortes de rayons et qui par conséquent ne doive contenir des particules dont les densités sont différentes mais chaque corps tire sa couleur de la prédominance d’une espèce de rayons quelconque dans sa lumière réfléchie, et cette prédominance, lui vient comme je l’ai déjà dit de l’épaisseur et de la densité égale du plus grand nombre des particules qui le composent. Ainsi les corps dont les couleurs sont les plus vives, doivent avoir (toutes choses d’ailleurs égales) leurs particules plus homogènes, plus minces, et plus denses que les autres corps, ce qui se déduit facilement, de tout ce que j’ai dit dans ce chapitre.

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D’où chaque corps tire sa couleur

Je dis que tous les corps réfléchissent de toutes sortes de rayons, et cela est démontré par la même expérience qui prouve que toutes les couleurs viennent des rayons différemment réfrangibles que la lumière contient. Cette expérience se fait dans une chambre obscure à l’aide d’un prisme, qui [263^r] sépare les différents rayons, car si on expose un corps quelqu’il soit, à une seule espèce de ces rayons, ce corps paraîtra de la seule couleur de cette espèce de rayons qui l’éclairent. Donc tous les corps réfléchissent de toutes sortes de rayons, puisque tous réfléchissent la lumière prismatique à laquelle on les expose, quelque elle soit, mais tous les corps ne réfléchissent pas toutes les lumières dans une égale abondance ; car l’outremer par exemple paraîtra plus brillant que le cinabre exposé à un trait de lumiere bleue, mais le cinabre serait au contraire plus brillant que l’outremer, si vous les exposiez l’un et l’autre à une lumière rouge. C’est cette surabondance d’une certaine espèce de rayons dans la lumière réfléchie, qui décide la couleur d’un corps, lorsqu’il est éclairé de la lumière directe du soleil, car cette lumière contient toutes les espèces de rayons.

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Toutes les couleurs paraissent plus faibles à la lumière qu’au jour, parce qu’il émane moins de rayons, de la plus grande quantité de lumières possibles, que du soleil.

Pourquoi le vert paraît bleu a la chandelle

Certaines couleurs y changent. Le verd, par exemple, y paraît bleu, parce que la lumière de la chandelle contient moins de rayons producteurs du jaune, que la lumière du soleil, qui contient plus de rayons jaunes que d’autres, et que dans la couleur verte, il se mêle une grande quantité de rayons jaunes, lesquels étant diminués, le vert qui est toujours une couleur mêlée dans les corps qui la réfléchissent, tire sur le bleu. C’est par une raison semblable, qu’à la lueur de l’esprit de vin, tout paraît bleu &c.

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Expérience qui prouve que la lumière du soleil abonde en rayons jaunes

Je viens de dire que la lumière du soleil contient plus de rayons producteurs du jaune, que d’autres. Cette surabondance de [263^v] rayons jaunes qui est sensible à la vue a été démontrée par Mr. Newton par une expérience dans laquelle un morceau d’or étant éclairé par un trait de lumière qui s’échappait d’un prisme, et dont les couleurs avaient été rassemblées par un verre lenticulaire, cet or parut entièrement blanc par l’interception d’une partie des rayons jaunes qui s’échappaient du prisme.

On ne sait point la raison de cette surabondance de rayons jaunes dans la lumière de nôtre soleil, peut-être dans d’autres soleils, les autres couleurs dominent-elles, peut-être même y en a t’il qui sont composés de couleurs dont nous n’avons nulle idée, car qui osera borner la puissance de celui qui les a tous faits.

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Le blanc est l’assemblage égal de toutes les couleurs ; comment nous avons la sensation du blanc

Les particules qui forment le blanc, doivent être les plus dissimilaires de toutes, puisque le blanc n’est autre chose qu’un assemblage égal de tous les rayons dans la lumière réfléchie. C’est encore une vérité découverte par Mr. Newton avec une sagacité admirable. On peut en voir le détail dans son optique. On y verra que la sensation du blanc n’est qu’une sensation commune formée de toutes les autres sensations de couleurs, lesquelles agissant presque en même temps sur nôtre retine, ne peuvent être distingués. Ainsi par la rapidité avec laquelle ces diverses sensations se succèdent, il se forme une sensation commune, que nous avons appelé blancheur, de la même façon à peu près, qu’un charbon tourné rapidement en rond nous paraît un cercle de feu; car notre faculté apercevante ne s’étend pas au-delà d’une certaine vitesse, et d’une certaine lenteur, ainsi un mouvement trop lent, nous paraît un repos véritable.

[264^r] Les metaux blancs sont de tous les corps opaques ceux qui deviennent le plus difficilement transparents, ce qui vient de l’excessive densité de leurs parties, qui leur fait réfléchir presque tous les rayons qui tombent sur leur première surface ; car on a vû que plus la densité des corps différe de celle du milieu qui les environne, plus la réflexion est abondante.

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Pourquoi les métaux blancs deviennent si difficilement transparents ; les particules du noir sont les plus petites de toutes

Je ne répéterai point ici les tables que Mr. Newton a donné des différentes épaisseurs, qu’il a soupçonné aux particules des différents corps colorés. Celles qui forment le blanc des métaux, sont selon lui, les plus petites de toutes, si on en excepte les particules des corps noirs, et c’est là la raison pour laquelle le noir est la seule couleur que les métaux blancs contractent par l’attrition de leurs parties et c’est aussi pourquoi le feu et la putréfaction donnent une couleur noire aux corps, car ils ne les dissolvent qu’en divisant leurs parties.

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Pourquoi les corps noirs s’échauffent et s’enflamment si aisément

Cette petitesse des particules du noir est ce qui fait que (toutes choses d’ailleurs égales) les corps noirs sont ceux de tous les corps qui ont le moins de masse sous le même volume. C’est aussi pourquoi ils communiquent si aisément leur couleur aux autres corps ; car les particules déliées, et discontinues, s’attachent aisément aux particules plus grossières des autres corps. Les corps noirs sont encore ceux qui s’échauffent et s’enflamment le plus promptement, car leurs particules cèdent aisément à l’action du feu, et de plus les corps noirs agissent plus que les autres sur la lumière, puisqu’ils l’éteignent et l’absorbent [264^v] presque toutes dans leur substance, ils doivent être ceux sur lesquels le feu agit davantage. Il en est de même des corps huileux et sulfureux, car la réaction est toujours égale à l’action.

Le noir est une privation de lumière

Quoique les corps noirs éteignent la plus grande partie de la lumière qui tombe sur eux, ils réfléchissent cependant toujours quelques rayons, comme je l’ai déjà dit. Il y a apparence qu’il ne nous renvoient que ceux qui reviennent à nous d’auprés de leur première surface, et cela prouve encore que la couleur des corps opaques dépend des rayons qui nous reviennent d’entre leurs pores ; car cette lumière que nous réfléchissent les corps noirs, reçue sur un papier, n’est pour ainsi dire d’aucune couleur, et paraît comme une espèce de pénombre tirant sur le violet noir. Ainsi le noir n’est en effet qu’une privation de lumière. Voilà pourquoi les corps noirs nous le paraissent plus ou moins, selon que les corps qui les environnent, sont plus ou moins éclairés.

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Conclusion

L’arrangement des particules constituantes des corps, la forme de ces particules, celle des pores qui les séparent, la matière qui passe dans les pores, tout cela doit sans doute apporter des changements sans nombre aux conjectures les plus justes que l’on peut former sur l’épaisseur nécessaire aux particules des différents corps pour réfléchir les différentes couleurs. Mais c’est encore beaucoup pour nous d’avoir poussé si loin nos recherches.

fin de L’essai sur l’optique

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1. J’ai déjà parlé des corps transparents colorés, en chapitre 2 ; Mais alors j’ai principalement considéré ces corps par rapport aux rayons qu’ils transmettent, et je me propose de faire voir ici l’analogie qu’il y a entre ces corps et les particules des corps opaques, ainsi je les considére ici plus particulièrement par rapport aux rayons qu’ils réfléchissent. [back]
2. Les rayons violets étant dans tous les cas ceux sur lesquels les corps agissent le plus, le violet doit être plus dilaté dans l’image du prisme, et plus contracté dans les anneaux colorés des lames minces, car dans le premier cas le prisme sépare les rayons, et dans le second la lame mince les réfléchit, donc &c. [back]
3. Quand même on n’admettrait pas dans la lumière ces accés de facile transmission et de facile réflexion cela n’en serait pas moins vrai, car quelque soit la cause qui porte le rayon à se réfléchir ou à se transmettre il n’en est pas moins certain que trouvant sa transmission ou sa réflexion interrompue par la différente densité de cette particule amincie, il doit se transmettre au lieu de se réfléchir, ou se réfléchir au lieu de se transmettre selon les combinaisons indiquées ici. [back]