01 Jan Le chemin de la lumière chez Newton et Leibniz
Un bâton plongé dans l’eau semble brisé, parce que les rayons lumineux changent de direction en arrivant dans l’eau. Pourquoi en est-il ainsi et quelle est la loi quantitative du phénomène ? Newton et Leibniz apportent chacun une réponse à ces questions.
La relation à la base de la description de la réfraction de la lumière est la suivante : un rayon lumineux passant d’un premier milieu à un second milieu voit sa trajectoire modifiée conformément à l’égalité : sini/sinr = nr/ni dans laquelle, i désigne l’angle d’incidence, r l’angle de réfraction, ni l’indice de réfraction du premier milieu et nr l’indice de réfraction du second milieu.
Nous savons aujourd’hui que ces indices de réfraction sont inversement proportionnels à la vitesse de la lumière dans le milieu considéré. La loi de Descartes peut donc être exprimée ainsi : sini/sinr = vi/vr. Ceci est une interprétation moderne du problème qui ne correspond que de loin à la façon qu’avait Descartes de la considérer. D’abord parce que Descartes penchait en faveur d’une transmission instantanée de la lumière. La considération des vitesses respectives est donc sans objet, et c’est d’ailleurs ce qui a donné lieu à bien des interprétations mal fondées des principes de Descartes. Ce dernier a son langage qui n’est en l’occurrence ni celui de la plus ou moins grande densité des milieux mais de leur dureté ou mollesse respective; de même qu’il n’est pas question des vitesses des rayons mais de leurs plus ou moins grands empêchements.
Descartes a donc le privilège d’avoir donné son nom à ce principe qu’il expose au livre II de sa Dioptrique. Des auteurs hostiles ont vite mis en place une version selon laquelle il aurait rencontré la loi de réfraction chez le savant hollandais Snellius qui les avait découvertes on ne sait trop comment en 1621. Il n’en serait donc pas l’inventeur. Les études récentes semblent cependant bien établir que Descartes ne doit rien à Snellius. Il reste de toute façon la référence obligée, au XVIIème et au début du XVIIIème pour quiconque veut contribuer aux progrès de l’optique.
La suite de cet article est donnée en document joint
Documents joints
