Réfraction dans une lentille concave. Si des rayons paralleles AB, CD, & EF (fig. 64.) tombent sur une lentille concave GBHIMK, le rayon AB perpendiculaire au point B ira sans se rompre en M, où demeurant toujours perpendiculaire, il passera dans l’air sans se rompre jusqu’en L. Mais le rayon CD qui tombe obliquement sur la surface du verre, s’approchera de la perpendiculaire NDO, & s’avancera vers Q ; le rayon DE qui tombe obliquement du verre sur la surface de l’air, se rompra en s’éloignant de la perpendiculaire, & ira vers U : on démontrera de même que le rayon EF se rompra vers Y & de-là vers Z.
De-là vient la propriété qu’ont les verres concaves de disperser les rayons paralleles & de les rendre divergens.
Réfraction dans un verre plan. Si des rayons paralleles E F, G H, I L (fig. 65.) tombent obliquement sur un verre plan ABCD, leur obliquité étant la même à cause de leur parallélisme, ils s’approcheront tous également de la perpendiculaire, & demeurant paralleles aux points M, O, & Q, ils passeront dans l’air en s’éloignant également de la perpendiculaire, & resteront toujours paralleles.
Ainsi les rayons EF, GH, & IL en entrant dans le verre se détourneront vers la perpendiculaire autant qu’ils s’en éloigneront en sortant ; de sorte que la premiere réfraction est ici détruite par la seconde, sans que pour cela l’objet paroisse dans sa véritable place ; car le rayon B 2 après s’être rompu au point B, ne concourra point avec le rayon IL, mais lui sera parallele, & la couleur du rayon demeurera la même, puisque la seconde réfraction détruit réellement la premiere. Voyez Couleur.
Réfraction astronomique, ou réfraction des astres, c’est le détour ou le changement de direction qui arrive aux rayons de ces corps lumineux, quand ces rayons passent dans notre atmosphere, ce qui fait que les astres paroissent plus élevés au-dessus de l’horison qu’ils ne le sont en effet.
Cette réfraction vient de ce que l’atmosphere est inégalement dense dans les différentes régions, qu’elle est plus rare, par exemple, dans la région la plus élevée, & plus dense dans les couches qui sont les plus voisines de la terre ; & cette inégalité dans le même milieu, le rend équivalent à plusieurs milieux d’inégale densité. Voyez Air & Atmosphere.
M. Newton a montré qu’un rayon de lumiere en passant de la région supérieure de l’atmosphere dans l’inférieure, souffre la même réfraction que s’il passoit immédiatement, avec la même obliquité du vuide, dans un air d’une densité pareille à celle de la région la plus basse de l’atmosphere.
Voici comment on peut concevoir l’effet de cette réfraction. Supposons que Zv (Pl. astronom. fig. 57. n°. 2.) soit le quart d’un cercle vertical décrit du centre de la terre T, au-dessous duquel est un autre quart de cercle AB, qui représente la surface de la terre, & GH un quart de cercle qui est la surface de l’atmosphere : supposons aussi que SE soit un rayon de lumiere qui passe de l’astre S, & tombe sur l’atmosphere au point E. Ce rayon sortant d’un milieu éthéré plus rare que notre air, & peut-être d’un vuide parfait, & tombant sur la surface de l’atmosphere, s’approchera de la perpendiculaire ; & puisque l’air supérieur est plus rare que celui qui est vers la terre, & devient d’autant plus dense qu’il s’en approche, ce rayon se rompra toujours en avançant, & par vien-
donc que la ligne droite AQ soit tangente à l’arc AE au point A, le rayon entrera dans l’œil A, suivant la direction AQ. Et puisqu’on voit toujours les objets dans la ligne, suivant la direction de laquelle les rayons entrent dans l’œil, l’astre paroîtra dans la ligne AQ, c’est-à-dire au point Q du ciel, qui est plus proche du zénith que l’astre ne l’est en effet.
De-là naissent les phénomenes du crépuscule, voyez Crépuscule.
C’est ce qui fait aussi que la lune paroît quelquefois éclipsée, quand elle est au-dessous de l’horison, & que le soleil est au-dessus. Voyez Eclipse.
Plusieurs observations astronomiques faites avec la derniere précision, prouvent que les astres souffrent une réfraction réelle. La plus simple de toutes ces observations est que le soleil & la lune se levent plutôt & se couchent plus tard qu’ils ne doivent faire, suivant les tables, & qu’ils paroissent encore sur l’horison dans le tems qu’ils doivent être au-dessous.
En effet, comme la propagation de la lumiere se fait en lignes droites, les rayons qui partent d’un astre qui est au-dessous de l’horison, ne peuvent parvenir à l’œil, à-moins qu’ils ne se détournent de leur chemin en entrant dans notre atmosphere. Il est donc évident que les rayons souffrent une réfraction en passant par l’atmosphere ; & c’est ce qui fait que les astres paroissent plus élevés qu’ils ne le sont en effet ; de sorte qu’il est nécessaire, pour réduire leurs hauteurs apparentes aux vraies, d’en retrancher la quantité de la réfraction. Voyez Hauteur.
Comme les anciens n’avoient aucun égard à la réfraction, il n’est pas surprenant qu’ils ayent commis quelquefois des erreurs considérables pour avoir compté sur de trop grandes hauteurs.
Il suit de la doctrine que nous venons d’établir, que nous ne voyons jamais le véritable lever ou coucher du soleil, & que nous n’en appercevons que le phantome ou l’image, cet astre étant pour lors au-dessous de l’horison.
Les astres qui sont au zénith ne sont sujets à aucune réfraction. Ceux qui sont dans l’horison souffrent la plus grande réfraction possible. La réfraction diminue continuellement depuis l’horison jusqu’au zénith ; & cela vient de ce que dans le premier cas les rayons sont perpendiculaires, qu’ils sont plus obliques dans le second, & que cette obliquité va toujours en diminuant dans le troisieme.
Le soleil & les étoiles souffrent la même réfraction quand ils sont également élevés au-dessus de l’horison ; car les rayons incidens ont les mêmes inclinaisons à hauteurs égales : mais les sinus des angles de réfraction sont aux sinus des angles d’inclinaison en raison constante : donc, &c.
Tycho Brahé qui a le premier déduit les réfractions du soleil, de la lune & des étoiles fixes, des observations qu’il avoit faites, fait les réfractions solaires beaucoup plus grandes que celles des étoiles fixes ; & les réfractions lunaires quelquefois plus grandes & quelquefois plus petites que celles des étoiles. Mais on n’étoit point encore au fait dans son siecle de la théorie des réfractions, dont nous sommes redevables à Snellius, comme nous l’avons observé.
M. de la Hire nous a donné une table des réfractions des corps célestes dans leurs divers degrés d’élévation fondée sur les observations les plus sûres & les plus exactes : la voici.
