Singuliers effets de catoptrique.
La physique serait mieux connue et plus généralement appréciée si, dans l'enseignement de cette science, on donnait une part suffisante à l'expérimentation, et si les professeurs ne dédaignaient pas les applications dont les bateleurs se sont emparés. Dans l'état actuel des choses, les gens du monde ne suivent pas les cours de physique parce qu'ils les trouvent trop abstraits; les oisifs qui fréquentent les spectacles forains ne s'embarrassent guère d'expliquer les expériences qu'ils y voient faire; d'où il résulte que personne, ou peu s'en faut, n'apprend la physique, à moins d'y être obligé par les épreuves que certaines carrières exigent.
Ce peu de mots suffiront, sans doute, comme motifs des développements que nous avons constamment donnés aux applications faciles et amusantes des principes de physique.
La catoptrique, ou la partie de l'optique qui traite des réflexions des rayons lumineux sur des miroirs, présente une foule de phénomènes de nature à intéresser: nous en choisirons quelques-uns.
Changer en bête une créature humaine.
-L'opérateur prend soin, avant de commencer, d'introduire le spectateur dans le local où le prodige va s'accomplir. C'est un petit cabinet carré de 2,50 à 3 mètres de côté, ne renfermant d'autre meuble, d'autre appareil qu'une chaise. On place alors le spectateur en dehors, en l'invitant à regarder dans le cabinet par une fente pratiquée dans la cloison en face de la chaise vide, sur laquelle l'opérateur vient s'asseoir; puis, à un signal donné, la créature humaine disparaît tout à coup, et est remplacée sur la même chaise par une belette, un écureuil, un chat, une cigogne, une chouette, un singe ou un renard, etc., pour reparaître à un nouveau signal.
Il paraît que Pierre le Grand, dans le cours de ses voyages, vit à Hambourg un spectacle de ce genre, qui piqua vivement sa curiosité. Il avait sous les yeux un véritable Protée, tantôt avec une tête humaine, tantôt avec celle d'un lion, d'un tigre ou d'un ours: c'était toute une ménagerie passant sur les épaules d'un homme. Le tzar, impatient de ne pouvoir deviner le secret, trancha le nœud gordien à sa manière; il s'élança contre la cloison, y fit brèche à coups de pied, et surpris le sanglier au moment où il se faisait chèvre.
Donnons à nos lecteurs le même plaisir sans leur faire prendre autant de peine.
La figure 1 explique une partie du mystère; elle montre que le plafond était muni d'une trappe habilement dissimulée par la peinture; que cette trappe s'est ouverte, et qu'une chaise, en tout semblable à celle du cabinet, est fixée au plafond, renversée, portant l'animal qu'à demandé le spectateur. Il suffit donc de trouver un moyen pour diriger les rayons visuels vers l'objet du plafond en le redressant. Ce moyen est des plus simples; il est fourni par un prisme triangulaire de cristal, dont une des faces est horizontale, et dont l'axe est placé parallèlement à la cloison.
La figure 2 indique la position F de ce prisme, et la manière dont il redresse par réflexion les images verticales renversées. AA est la cloison dans laquelle est pratiquée la fente C. Le prisme est porté par une coulisse BB mobile entre les rainures GG, et percée elle-même d'une fente D. A côté de ce prisme est un verre plan qui lui laisse voir les objets sans déviation sensible. On a d'abord mis devant l’œil du spectateur ce verre plan qui lui permet de fixer directement l'opérateur assis sur sa chaise; puis au signal donné, on a tiré à l'aide d'une ficelle le verre plan dans sa coulisse, de manière à amener le prisme devant l’œil du spectateur. Celui-ci ne voit plus alors que l'image redressée à son insu de la chaise fixée au plafond, et de l'animal qu'elle porte. La substitution du verre plan au prisme fait reparaître l'opérateur, et les tableaux se succèdent ainsi à volonté.
Avec une chaise vide au plafond, le magicien se rend complètement invisible lorsqu'il fait avancer le prisme au lieu du verre plan.
S'il a préparé d'avance un mannequin sans tête, habillé comme lui, il suffit qu'il y fasse adapter les têtes des différents animaux pour qu'il puisse donner au public surpris le spectacle d'un homme dont la tête devient à volonté celle d'un chien, d'un chat, d'un ours, d'une belette ou d'un aigle.
La lunette brisée.
- Soit FMLG (fig 3) un tuyau de lunette au milieu duquel existe une solution de continuité où l'on peut placer la main. La lunette, qui d'ailleurs est fixée dans un pied doublement coudé BDCA, est construite de telle sorte que l’œil appliqué à l'oculaire ne cesse pas d'apercevoir l'objet placé dans la direction T, lors même que l'on vient à interposer, dans la solution de continuité entre M et L, soit la main, soit tout autre écran opaque.
La structure interne de la lunette rend parfaitement compte de cet effet singulier. En effet , la partie coudée ACBD est creuse et renferme quatre miroirs O, P, R, Q, dont les faces consécutives se regardent, de manière qu'un rayon horizontal TO, venant du côté T, se réfléchit successivement, suivant les lignes OP, PR, RQ, QS. En G est placé un objectif biconvexe ou en forme de lentille; en S un oculaire biconcave, l'un étant accommodé par rapport à l'autre, de manière que si la vision directe était possible à travers leur axe commun, elle fût parfaitement distincte.
Cet instrument produit une illusion extraordinaire, à ce point que la main interposée entre M et L, paraît comme percée à jour, surtout lorsqu'on éloigne un peu l’œil de l'oculaire. Du reste, on peut supprimer l'oculaire et l'objectif, et se contenter de regarder à travers les tuyaux vides; seulement la vision s'opère d'une manière moins distincte, l'illusion est moins parfaite.
Le polémoscope et ses variétés.
- Les étymologies grecques de ce nom (polemos, guerre et scopos, je vois) rappellent le but dans lequel l'objet qu'il indique avait été inventé. Hévélius, qui s'en attribue l'idée dans la préface de sa Sténographie, l'a imaginé, dit-on, en 1637.
La fig. 4 donne la coupe verticale de l'instrument, et en fait connaître la structure intérieure. Les rayons lumineux, venant d'un objet éloigné PQR, se réfléchissent aux points d, c, e, sur un miroir plan convenablement incliné comme celui-ci à 45°, les deux faces tournées l'une vers l'autre. L'observateur regarde alors à travers un oculaire biconcave kl, dans lequel les rayons se réfractent en m, o, n, de manière à présenter une image agrandie de l'objet.
Placé en lieu de sûreté derrière un parapet ou un épaulement qui le dérobe à la vue de l'ennemi, l'observateur pourra, au moyen du polémoscope, suivre les mouvements qui s'opèrent au dehors, sans exposer autre chose que l'instrument lui-même.
Les lignes pointillées de la fig. 4 indiquent les constructions géométriques fort simples au moyen desquelles on trouve les directions des rayons réfléchis, connaissant celles des rayons incidents. Ces constructions mettent en évidence le principe fondamental de la catoptrique; savoir, que le rayon Pd qui tombe sur un miroir de, et le rayon réfléchi db, font avec ce miroir des angles égaux, ou, en d'autres termes, que l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.
Parmi les variétés du polémoscope, nous signalerons celles qui sont représentées par les fig. 5 et 6.
On voit dans la fig. 5 comment il est possible, sans se montrer au dehors, de savoir quelles sont les personnes qui viennent heurter la porte. Tout l'artifice consiste dans l'emploi de deux miroirs plans placés l'un en avant du bandeau de la fenêtre, l'autre sur l'appui intérieur de cette fenêtre dans l'appartement. Les lignes pointillées indiquent la marche des rayons lumineux et la double réflexion qu'ils éprouvent.
La fig. 6 représente, par une coupe horizontale, la structure intérieure d'une lorgnette construite pour la première fois en Angleterre, vers le milieu du siècle dernier, et que les opticiens français imitèrent bientôt. Les rayons lumineux qui partent d'un objet latéral PQR sont réfléchis en d, c, e sur un miroir vertical incliné à 45° sur l'axe de la lorgnette. Après avoir traversé la lentille b, les rayons réfléchis passent à travers un oculaire biconcave, et le spectateur voit l'image agrandie de l'objet latéral PQR, absolument comme si cet objet était placé en pqr dans le prolongement de l'axe de l'instrument. Il peut donc, tout en paraissant viser la scène, lorgner à son aise dans les loges de côté (1).
On a fait, il y a quelques années, une application utile des mêmes principes de catoptrique. Dans les évolutions militaires, il faut souvent établir une ligne perpendiculaire à une direction donnée. Supposons, par exemple, que l'on veuille aligner un bataillon Vq (fig. 6), perpendiculairement à la direction cQ: il suffira de percer un petit trou vers le centre c du miroir incliné de, de manière à viser directement le front du bataillon, pendant que l'on apercevra, par réflexion, des objets placés dans la direction cQ. La lorgnette à réflexion, avec cette légère modification, remplit donc bien le but qu'on se propose; seulement, pour simplifier, on peut supprimer les verres a et b, et réduire l'instrument à un seul petit miroir enchâssé dans une virole que l'on fixe à une bague.
De simples réflexions sur des miroirs expliquent l'apparition que Nostradamus évoqua, dit-on, aux yeux de Catherine de Médicis (voy. fig. 7).
On prétend que, consulté sur l'avenir de la royauté, le sorcier fit voir à la reine le trône de France occupé par Henri de Navarre. Peu de temps après, Henri II mourut de la blessure qu'il avait reçue de Montgomméry dans un tournoi, et quelques dupes s'imaginèrent que cet événement avait été prédit par Nostradamus dans le trente cinquième quatrain de la première centurie de ses fameuses prophéties, quatrain ainsi conçu:
(1) C'est à tort que les distances dp, cq, er, se trouvent, dans la figure, plus courtes que les distances dP, cQ, eR, auxquelles elles devraient être respectivement égales. Par suite de cette erreur du dessinateur, les droites Pp, Qq, Rr coupent obliquement le prolongement de la ligne ecd, tandis qu'elles devraient lui être perpendiculaires.
Le Magasin pittoresque, octobre 1849.
Avec une chaise vide au plafond, le magicien se rend complètement invisible lorsqu'il fait avancer le prisme au lieu du verre plan.
S'il a préparé d'avance un mannequin sans tête, habillé comme lui, il suffit qu'il y fasse adapter les têtes des différents animaux pour qu'il puisse donner au public surpris le spectacle d'un homme dont la tête devient à volonté celle d'un chien, d'un chat, d'un ours, d'une belette ou d'un aigle.
La lunette brisée.
- Soit FMLG (fig 3) un tuyau de lunette au milieu duquel existe une solution de continuité où l'on peut placer la main. La lunette, qui d'ailleurs est fixée dans un pied doublement coudé BDCA, est construite de telle sorte que l’œil appliqué à l'oculaire ne cesse pas d'apercevoir l'objet placé dans la direction T, lors même que l'on vient à interposer, dans la solution de continuité entre M et L, soit la main, soit tout autre écran opaque.
La structure interne de la lunette rend parfaitement compte de cet effet singulier. En effet , la partie coudée ACBD est creuse et renferme quatre miroirs O, P, R, Q, dont les faces consécutives se regardent, de manière qu'un rayon horizontal TO, venant du côté T, se réfléchit successivement, suivant les lignes OP, PR, RQ, QS. En G est placé un objectif biconvexe ou en forme de lentille; en S un oculaire biconcave, l'un étant accommodé par rapport à l'autre, de manière que si la vision directe était possible à travers leur axe commun, elle fût parfaitement distincte.
Cet instrument produit une illusion extraordinaire, à ce point que la main interposée entre M et L, paraît comme percée à jour, surtout lorsqu'on éloigne un peu l’œil de l'oculaire. Du reste, on peut supprimer l'oculaire et l'objectif, et se contenter de regarder à travers les tuyaux vides; seulement la vision s'opère d'une manière moins distincte, l'illusion est moins parfaite.
Le polémoscope et ses variétés.
- Les étymologies grecques de ce nom (polemos, guerre et scopos, je vois) rappellent le but dans lequel l'objet qu'il indique avait été inventé. Hévélius, qui s'en attribue l'idée dans la préface de sa Sténographie, l'a imaginé, dit-on, en 1637.
La fig. 4 donne la coupe verticale de l'instrument, et en fait connaître la structure intérieure. Les rayons lumineux, venant d'un objet éloigné PQR, se réfléchissent aux points d, c, e, sur un miroir plan convenablement incliné comme celui-ci à 45°, les deux faces tournées l'une vers l'autre. L'observateur regarde alors à travers un oculaire biconcave kl, dans lequel les rayons se réfractent en m, o, n, de manière à présenter une image agrandie de l'objet.
Placé en lieu de sûreté derrière un parapet ou un épaulement qui le dérobe à la vue de l'ennemi, l'observateur pourra, au moyen du polémoscope, suivre les mouvements qui s'opèrent au dehors, sans exposer autre chose que l'instrument lui-même.
Les lignes pointillées de la fig. 4 indiquent les constructions géométriques fort simples au moyen desquelles on trouve les directions des rayons réfléchis, connaissant celles des rayons incidents. Ces constructions mettent en évidence le principe fondamental de la catoptrique; savoir, que le rayon Pd qui tombe sur un miroir de, et le rayon réfléchi db, font avec ce miroir des angles égaux, ou, en d'autres termes, que l'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion.
Parmi les variétés du polémoscope, nous signalerons celles qui sont représentées par les fig. 5 et 6.
On a fait, il y a quelques années, une application utile des mêmes principes de catoptrique. Dans les évolutions militaires, il faut souvent établir une ligne perpendiculaire à une direction donnée. Supposons, par exemple, que l'on veuille aligner un bataillon Vq (fig. 6), perpendiculairement à la direction cQ: il suffira de percer un petit trou vers le centre c du miroir incliné de, de manière à viser directement le front du bataillon, pendant que l'on apercevra, par réflexion, des objets placés dans la direction cQ. La lorgnette à réflexion, avec cette légère modification, remplit donc bien le but qu'on se propose; seulement, pour simplifier, on peut supprimer les verres a et b, et réduire l'instrument à un seul petit miroir enchâssé dans une virole que l'on fixe à une bague.
De simples réflexions sur des miroirs expliquent l'apparition que Nostradamus évoqua, dit-on, aux yeux de Catherine de Médicis (voy. fig. 7).
On prétend que, consulté sur l'avenir de la royauté, le sorcier fit voir à la reine le trône de France occupé par Henri de Navarre. Peu de temps après, Henri II mourut de la blessure qu'il avait reçue de Montgomméry dans un tournoi, et quelques dupes s'imaginèrent que cet événement avait été prédit par Nostradamus dans le trente cinquième quatrain de la première centurie de ses fameuses prophéties, quatrain ainsi conçu:
Le lion jeune le vieux surmontera;
En champ bellique par singulier duel,
Dans cage d'or les yeux lui crèvera.
Deux plaies une, puis mourir; mort cruelle!
Cette pitoyable poésie, qui se rapportait tant bien que mal à la catastrophe, augmenta l'effet de l'apparition mystérieuse qui semblait indiquer la ruine de la race des Valois. Et cependant, il n'est pas nécessaire que nous le répétions au lecteur, il avait suffi au prétendu magicien de disposer, devant une scène convenablement préparée, deux miroirs sur lesquels les rayons lumineux réfléchissaient l'image de cette scène en faisant l'angle de réflexion égal à l'angle d'incidence.
(1) C'est à tort que les distances dp, cq, er, se trouvent, dans la figure, plus courtes que les distances dP, cQ, eR, auxquelles elles devraient être respectivement égales. Par suite de cette erreur du dessinateur, les droites Pp, Qq, Rr coupent obliquement le prolongement de la ligne ecd, tandis qu'elles devraient lui être perpendiculaires.
Le Magasin pittoresque, octobre 1849.
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