Opt1-6 - Appareil pour l'étude des lois de Descartes
Fonction
Mesurer les angles d’incidence et de réfraction (et leurs sinus) pour des dioptres air-liquide.
Description
Un cercle gradué C, sur support tripode avec vis calantes, peut être rendu vertical. Un réservoir R cylindrique transparent, avec ouverture à sa partie supérieure, a même axe (horizontal) que le cercle gradué. On y verse le liquide étudié jusqu’à ce que la surface libre contienne cet axe (passant par O).
Autour de cet axe tournent deux alidades. La première, AQ porte un ensemble de deux diaphragmes qui définissent un pinceau lumineux de direction AQ, d’origine solaire, capté par le miroir orientable M (on règle M de telle sorte que le faisceau AQ passe par le centre O du cercle C). L’angle i1 que fait AQ avec la verticale est l’angle d’incidence. Une règle graduée horizontale peut glisser le long de la colonne verticale du support et permet la mesure de
La deuxième alidade OE, porte un petit cylindre à diaphragme et verre dépoli limité par un petit trou ; on tourne l’alidade jusqu’à ce que le faisceau réfléchi, ou le faisceau réfracté coïncident avec ce trou. L’angle de OE avec la verticale est r pour le rayon réfléchi, i2 pour le faisceau réfracté ; la règle R permet la mesure de sin i2. Comme pour sin i1, la règle est déplacée de telle sorte que l’extrémité de l’alidade soit sur la règle.
Histoire
La figure 46 du catalogue Ph. Pellin (voir la notice Opt1-7) représente notre appareil.
L’école platonicienne connaissait déjà les lois de la réflexion. La réfraction, sous une forme qualitative, était connue, aussi, depuis longtemps (de Claude Ptolémée d’Alexandrie mort vers 168). L’expression correcte des lois de la réflexion serait due à Snell Van Royen dit Snellius (1591-1626), astronome et mathématicien hollandais. Snellius entreprit aussi la mesure de l’arc de méridien entre Leyde et Soeterwoode. René Descartes (1596-1650) publia en 1637, en même temps que le Discours de la méthode, Dioptrique et Météores. Descartes, de passage à Leyde (Hollande) apprit que Snellius avait découvert les lois de la réfraction, trois ans avant son arrivée en Hollande. Il fut accusé de plagiat, mais il avait su tirer conséquences et applications de la loi notamment dans la théorie de l’arc en ciel. On raconte que, voulant se construire une lunette, il entreprit d’étudier la réfraction pour obtenir les meilleures lentilles. C’est au cours d’une expérience, en 1626, en faisant tailler un verre par les ouvriers de son ami Claude Mydorge (1595-1647), mathématicien et conseiller au Châtelet, qu’il découvrit les lois de la réfraction. On doit à Christian Huygens (1629-1695) une méthode de construction géométrique des rayons réfléchi et réfracté.