Théorie mathématique de la lumière/1/Introduction
INTRODUCTION
De toutes les théories physiques, la moins imparfaite est celle de la lumière, telle qu’elle est sortie des travaux de Fresnel et de ses successeurs. Elle est fondée, comme on le sait, sur l’hypothèse des ondulations de l’éther. Cette théorie explique presque tous les faits actuellement connus en optique, et s’il en est quelques-uns qui échappent à une explication immédiate, il suffit de quelques modifications de détail dans les hypothèses de Fresnel pour en rendre compte.
Aux sceptiques qui pensent qu’un jour la théorie des ondulations subira le même sort que la théorie de l’émission, on peut répondre que lorsque Biot, en 1813, essayait d’expliquer les phénomènes connus alors en optique au moyen de la théorie de l’émission, ce n’était qu’au prix d’efforts trop ingénieux pour satisfaire pleinement l’esprit. Dans la théorie de l’émission, il y avait autant d’hypothèses que de faits à expliquer ; dans celle des ondulations, il y a, il est vrai, un certain nombre d’hypothèses, mais beaucoup moins que de faits expliqués.
Il est donc probable que, quel que soit le sort réservé à la théorie de Fresnel, la plupart des résultats subsisteront toujours, et que son étude restera toujours utile.
Dans ces derniers temps, on a essayé de substituer à la théorie des ondulations une théorie électro-magnétique, qui attribue les phénomènes optiques aux variations périodiques et extrêmement rapides que subit un champ magnétique. Mais cette théorie conduit aux mêmes résultats analytiques que la théorie des ondulations de Fresnel ; l’interprétation physique des formules seule diffère. Il n’est même pas impossible que ces deux théories ne finissent par s’accorder et n’en fassent qu’une.
Objet du Cours. — Nous n’étudierons que la théorie des ondulations, la théorie électro-magnétique étant inséparable d’un cours d’électricité. Nous nous en tiendrons aux travaux de Fresnel, Cauchy, Lamé, Briot et de M. Sarrau, en France ; de Neumann en Allemagne ; et à ceux de Mac Cullagh en Angleterre. Nous admettrons comme connus tous les faits expérimentaux de l’optique, et nous ne nous attacherons qu’au développement des théories mathématiques.
Nous commencerons par la théorie des petits mouvements dans un milieu élastique ; nous établirons les lois générales du mouvement vibratoire et de la propagation des ondes planes ; nous aborderons successivement l’étude de la diffraction, des diverses théories de la dispersion, de celles de la double réfraction, ainsi que de la réflexion et de la réfraction à la surface des corps transparents et isotropes, puis des corps cristallisés et enfin des surfaces métalliques. Nous terminerons par l’étude de l’aberration et de la propagation de la lumière dans un milieu en mouvement.