Fantastique Léonard de Vinci - Optique Physique

Léonard a consigné ses idées concernant l'optique, la lumière et la perspective sur de nombreux feuillets qui se trouvent éparpillés au sein de différents Codex.

Il en regroupe lui même quelques uns, qui sont conservés à l'Institut de France sous la référence manuscrits A, C et D. Ces derniers représentent la quasi totalité de ses travaux sur l'optique, ce qui prouve bien l'intérêt qu'il portait à cette branche de la science.

Cet intérêt ne s'est jamais démenti et le pose parfois en précurseur lorsqu'il touche au domaine des phénomènes ondulatoires qu'il a pressentis. Cela laisse rêveur !

Ondes lumineuses.

Son sens aigu, son goût de l'observation, ses facultés d'analyse puis d'interprétation des phénomènes constatés l'ont amené à considérer avec attention les ondulations produites à la surface de l'eau par la chute de un ou plusieurs corps (Codex Forster 111 folio 76 recto).

Il a noté que des rides se produisent qui s'éloignent du point d'origine, s'entrecoupent et finissent par disparaître. Comme la pierre tombant dans l'eau devient la cause puis le centre des ondulations circulaires concentriques, le son est diffusé suivant un phénomène analogue, dans l'air à partir du point où il a été émis. Ce sont des mouvements ondulatoires transversaux. Extrapolant il applique ces résultats à la lumière ; personne n'a pensé avant lui à la théorie ondulatoire de la lumière. Il fait preuve ainsi d'une intuition et d'un esprit scientifique remarquables.

Il émet l'hypothèse que chaque objet (lumineux) diffuse lui-même sa propre lumière, en cercles, et remplit l'air environnant d'une multitude de ses images.

Pour en arriver à ces conclusions, il analyse d'abord le mouvement ondulatoire transversal de l'eau et en déduit que tous les mouvements de la même espèce sont transversaux , ce qui n'est pas vrai pour le son mais qui se vérifie dans la plupart des cas pour la lumière. Il précède ainsi Huygens et devance Fresnel de trois siècles.

Lorsque Christian Huygens expose en 1690, dans son traité sur la lumière, sa théorie ondulatoire de la lumière, il ne parle pas du caractère vibratoire des ondes lumineuses. C'est Thomas Young qui l'introduit bien plus tard dans l'optique physique.

Mais dans son manuscrit K, déposé à l'institut de France, folio 49 recto, Léonard mentionne déjà :

"Qu'il soit recherché non seulement la quantité de vibrations et leur mesure, mais aussi la quantité des vibrations dans les sons, les poids, les saisons et les régions occupés par les planètes et toute autre énergie."

Il affirme ainsi que tout mouvement ondulatoire est lié à une "vibrazione".

Plus tard Maxwell montrera que la propagation de la lumière est dûe à des parcelles lumineuses transmettant des vibrations à d'autres parcelles voisines entraînant ainsi la destruction de leurs champs magnétiques intrinsèques. Ceux ci lors de leur disparition vont induire un champ électrique qui en disparaissant provoque un nouveau champ magnétique.

Cette succession de champs magnétiques et électriques, se répétant à grande vitesse rend possible la progression des ondes lumineuses. Huygens explique deux siècles après Léonard la propagation des ondes lumineuses par un faible ébranlement de particules transmis des précédentes aux suivantes sans y introduire de notion de vibrations.

Vitesse de la lumière.

Si la lumière se propage en un mouvement ondulatoire, celui ci ne peut être instantané. C'est ce que montrera Roemer en 1676 au cours d'observations sur Jupiter.

Mais Léonard n'a pas d'exemple, il a l'intuition et court au devant de l'expérience. Dans le premier feuillet du Ms. 2038, conservé à la Bibliothèque Nationale de Paris, que l'on nomme Codex Ashburnham et qui est considéré comme un complément du Ms. A de l'Institut de France, il est énoncé de façon claire, que la lumière met un certain temps à se propager :

"Il n'est pas possible que l'oeil projette hors de soi, au moyen de ses rayons, sa faculté de voir parce que, des l'instant même où la première partie des rayons commence à passer au dehors afin de rejoindre l'objectif, elle ne pourrait le faire sans employer un certain temps. Cela étant donné, elle ne parviendrait à la hauteur du soleil, quand l'oeil le voudrait, si vite qu'elle se déplace pendant un mois. Et si elle y parvenait, elle devrait être ininterrompue le long de son chemin de l'oeil au soleil et il faudrait qu'elle s'élargit de sorte qu'elle fasse la base et la pointe d'une pyramide entre le soleil et l'oeil.

L'oeil ne pourrait suffire à cette tâche, quand même il fut grand autant qu'un million de mondes, et que sa puissance se consommat dans cet effort. Et, étant donné que sa vertu lui accorde de percer l'air, de même que fait l'odeur, les vents ne détourneraient-ils pas son chemin, en le conduisant ailleurs ? Nous voyons le corps du soleil de la même vitesse qu'un objet à la distance d'un bras et cette vision ne change ni par le souffle du vent ni par d'autres accidents."

Léonard vient donc de réfuter la théorie des anciens,. encore en vigueur, selon laquelle l'oeil envoit vers l'objet des "spezie", ou petits projectiles qui, à son contact, déclenchent la vision .Pour lui les "spezie" qu'il appelle "faculté de voir", se propagent par ondes circulaires et vont de l'objet vers l'oeil, créant la vision au contact de l'oeil.

Seule cette théorie est compatible avec le fait que nous voyons instantanément des objets éloignés comme des astres par exemple, parce que, dit-il, les "spezie" sont déjà en chemin car la lumière à sa propre vitesse, vitesse que nous pourrions calculer à travers les études de Léonard avec de très importantes erreurs.

Son génie ne se perd cependant point dans d'innombrables expériences n'ayant pour but que d'en déduire de vastes généralisations. Avec des mots simples, il nous donne une vue magnifique de l'univers en mouvement et de la terre inerte, allant jusqu'à la notion d'onde et d'irradiation.

"Chaque corps émet un rayon."

Ms. H folio 67.

Huygens lui même n'a t'il pas été inspiré par les écrits de Léonard ?

Cela est probable, car une lettre de son frère Constantin, datée du 3 mars 1690, lui annonce qu'il a fait l'acquisition d'un manuscrit de Léonard de Vinci parlant de perspective et donc d'optique, ce qui semblerait dire que Christian Huygens s'intéressa au Manuscrit du Maître.

Principe de Fermat.

Il se pourrait même que Fermat, dont on cite le principe comme une révolution dans l'étude physique de l'optique, ait été inspiré par Vinci. En effet il affirme en 1657 :

"La nature agit toujours par les voies les plus courtes."

reprenant sous une forme plus concrète les termes évasifs proposés par Héron (Ilème siècle) et Olympiodore (VIème siècle) ne tenant aucun compte de l'instantanéité de la lumière. Mais Léonard, deux siècles plus tôt, n'écrivait-il pas d'une façon plus générale :

"Chaque phénomène naturel se produit par les voies les plus courtes."

Quaderni Il folio 16 recto.
 

La similitude des deux énoncés laisse perplexe, cependant le précurseur à l'encontre des autres, anciens ou nouveaux, croit déjà en la célérité de la lumière idée à laquelle Descartes, lui-même, ne souscrira pas.

Problème d'Alhazen.

Le problème d'Alhazen, plus connu sous le nom de problème des trois bougies, le passionne sans qu'il ne parvienne à trouver la solution exacte.

Peu important dans l'optique moderne, il consiste à déceler la marche d'un rayon qui vient d'une source lumineuse donnée, se reflétant sur un miroir sphérique et rejoignant l'oeil de l'observateur en position déterminée et fixe. Problème qui fut résolu par Alhazen dans le cinquième livre de son «Opticae Thesaurus" mais de manière confuse et embrouillée, si bien que cette solution ne fut certainement d'aucune utilité pour Léonard.

La résolution consiste à construire une ellipse ayant ses foyers aux deux points donnés, source et oeil. Huygens parviendra au résultat au XVIlème siècle grâce à une solution analytique. Léonard renonce aux solutions géométriques et conçoit une solution mécanique. Il construit un engin articulé, genre de pantographe (Codex Atlantico folio 181 recto), qui fut reconstitué par le mathématicien Roberto Marcolongo : c'est l'un des premiers instruments de calcul de l'Histoire.

Voici sa description : on considère un losange articulé PRSQ et on prolonge les côtés PQ et PR en direction opposée à Q et R. Sur ces deux branches sont construites des glissières destinées à la variation des points représentant la source et l'oeil. La diagonale PS du losange, articulée au côté P, est prolongée dans la direction du point S par une glissière permettant le déplacement. On fixe sur cette diagonale à l'aide d'une épingle le centre du cercle et on déforme l'instrument jusqu'à ce que le point mobile P arrive à se placer sur le cercle. Dans cette position les rayons oeil-P et source-P représentent la solution, car SP étant la bissectrice de RSQ est normale à l'ellipse de foyers oeil source.

Cet instrument témoigne d'une connaissance approfondie des coniques.
Loi de la Réfraction.

Elle fut établie expérimentalement à la suite de nombreuses expériences.

"Tous les rayons lumineux qui passent à travers un milieu homogène le font en suivant une ligne droite."

Codex Atlantico folio 150 recto.

Il est donc possible d'obtenir la réfraction du rayon lumineux en altérant l'homogénéité du milieu ou en employant des milieux homogènes divers. Pour mieux mettre en évidence la marche du rayon lumineux à travers l'atmosphère, Léonard se sert de farine pour charger l'air de parcelles en suspension, comme cela est fait de nos jours avec la fumée de cigarettes (Codex C folio 13 verso). Il imagine des expériences de laboratoire pour étudier la différence de réfringence dûe au passage du rayon de l'eau dans l'air au moyen de deux cuvettes circulaires et concentriques (Ms F folio 33 verso).
 

"Fais fabriquer deux petites hottes, parallèles l'une à l'autre, mais dont l'une soit plus petite que l'autre de 4/5 tout en étant toutes deux d'une hauteur égale. Ensuite introduit l'une dans l'autre comme tu le vois sur le dessin, recouvre l'extérieur d'une couche de peinture en laissant une ouverture semblable à une lentille par où passe un rayon de soleil qui ait traversé un soupirail étroit ou une fenêtre. Regarde ensuite le rayon qui passe dans l'eau renfermée entre les deux hottes, observe dans quelle mesure ce rayon est droit selon qu'il est ou non hors de l'eau. Puis établis la règle."

Il fait d'autres expériences tout aussi remarquables, pour étudier la réfraction atmosphérique terrestre, dont la découverte est attribuée à Tycho Brahé.
 

"Pour voir comment les rayons solaires pénètrent cette sphère de l'air, fais fabriquer deux boules de verre dont l'une soit d'un volume double de l'autre et qui soit la plus ronde possible. Partage les en deux moitiés, met l'une dans l'autre referme les coupures après les avoir remplies d'eau, puis fais passer le rayon solaire comme tu l'as fait précédemment. Regarde alors si ce rayon se brise et formule ta règle."

Le résultat de ces nombreuses expériences servit à la rédaction de tableaux numériques comme ceux élaborés avant lui par Ptolémée au Ilème siècle avant Jésus Christ ou Vittelio au XIllème siècle.

Certes il le fit avec de nombreuses erreurs, mais, même à l'heure actuelle, ces résultats ne peuvent être justes qu'avec l'aide de matériel très sophistiqué et d'opérateurs très expérimentés. Les résultats obtenus par Léonard sont plus exacts que ceux de Vittelio, cependant la véritable loi de la Réfraction lui échappe. Il n'aurait d'ailleurs pas pu l'établir car elle fait appel à la connaissance de la trigonométrie qu'il - ignore comme l'algèbre d'ailleurs. Ce n'est qu'au XVIlème siècle que fut réalisée la première triangulation trigonométrique. Elle est dûe à Willebrord Snell qui devança Descartes.

La réfraction à travers un prisme fut-elle aussi l'objet de son attention ?
 

Il remarque la décomposition de la lumière en couleurs fondamentales lors du passage d'un faisceau lumineux à travers une surface liquide et recueille ce spectre sur un écran.

"Si tu places un verre rempli d'eau sur le rebord de la fenêtre de manière que les rayons solaires le frappent du côté opposé, tu vois les couleurs dont j'ai parlé se former dans l'impression faite par les rayons solaires qui ont pénétré dans le verre, rayons qui s'éteignent et se ternissent sur le sol dans un endroit sombre, au pied d'une fenêtre, parce que l'oeil ne sert à rien, ce pourquoi nous pouvons dire avec certitude que manifestement ces couleurs n'ont rien à voir avec l'oeil."

Windsor fascicule isolé n 19149 recto.

Newton réalisa les mêmes observations en 1669.
 

Léonard pénètre le secret de certaines couleurs merveilleuses telles celles des ailes des papillons et de la nacre dont il attribue les châtoiements, non à une pigmentation colorée mais à la décomposition de la lumière. De même il associe le phénomène de l'arc en ciel à la décomposition de la lumière solaire à son passage à travers des gouttelettes de pluie en suspension dans l'air. Au sujet de la coloration bleue du ciel, il estime qu'elle est causée par de minuscules et invisibles parcelles frappées par la diffusion des rayons du soleil. (Codex Leicester folio 4 recto).

Ces observations sont d'autant plus difficiles à traduire pour lui qu'il ne possède ni le savoir scientifique, ni à fortiori le vocabulaire technique adapté. Il s'exprime en mots simples de tous les jours, comme le fera plus tard Pascal enfant redécouvrant tout seul les lois de la géométrie.

Photométrie.
 

Les phénomènes lumineux recquièrent toute son attention : n'est-il pas peintre avant tout ? Ses constatations sont étonnantes. Sans vouloir lui en attribuer la paternité, on peut dire qu'il induit la photométrie lorsque, en étudiant la luminosité des ombres d'un même obstacle illuminé en même temps par deux sources, Léonard note qu'on peut éloigner la source la plus intense pour obtenir deux ombres également obscures.

Le principe de la photométrie est en gestation et sera attribué à Bouguer en 1727.

Mais Léonard dans le Ms. C folio 22 recto dresse les plans de ce qui pourrait être le principe du photomètre sur quatre croquis :

Figure 1 "Si la flamme x/v est égale à la flamme v/y la diversité de la lumière projetée par elle sera la même que celle de leur grandeur"

Figure 2 "Mais si la flamme la plus grande est distante du corps plongé dans l'ombre et si la flamme la plus petite en est proche, il est certain que les ombres pourront être constituées moyennant une obscurité ou une clarté égale."

Puis suit :

Si un corps opaque est placé à égale distance de la flamme de deux lampes, il projetera deux ombres opposées. Celles-ci varieront dans leur obscurité autant de fois que seront différentes les puissances des deux flammes opposées qu'ils créent."

Figure 3 "Cette proportion aura la même obscurité de l'ombre a/b avec l'ombre b/c qu'est la distance des flammes entre elles c'est à dire n/m avec m/f.

L'endroit a/b semble plus près de la flamme n que b/c ne l'est de la flamme f.

a/b sera d'autant plus clair qu'il est plus près de la flamme plus que ne fait f, étant entendu que la lumière des deux flammes est d'une puissance égale."

Figure 4 "Ce corps opaque projetera deux ombres d'une obscurité égale, s'il est éclairé par deux flammes d'égale grandeur et placées à une distance identique."

L'appareil proposé par Léonard de Vinci est peu différent de celui de Rumford. Il a le désavantage de ne pouvoir juxtaposer les deux ombres pour faire un rapprochement tout à fait exact. S'en étant rendu compte, il crée un autre photomètre à sphère représenté par la cinquième figure de la planche. Léonard établit les bases de la photométrie des faisceaux lumineux perçant un système optique (Figure 6 Ms. A folio 55 recto).

Diffraction.

On peut se demander si Léonard a pensé à la diffraction.

Domenico Argentier! (4) découvre sur l'apographe Venturi conservé à la Bibliothèque de Reggio Emilia, un passage du folio 80 du Codex Atlantico feuillet aujourd'hui disparu :
 

"L'oeil qui regardera dans le corps lumineux aura l'impression de voir un cercle plus lumineux que l'air dont il est entouré. Ce cercle de splendeur qui semble entourer les corps lumineux ne changera pas si ces corps, d'allongés qu'ils étaient, deviennent ronds. La raison de ce phénomène consiste en ceci : c'est que cet éclat est dans l'oeil et non pas hors de lui, autour de l'objet lumineux comme il semble. Ce cercle pourrait avoir différents degrés de couleurs comme l'arc en ciel. Et selon la dimension qu'aura l'espace éclairé, on verra tout autour un cercle lumineux plus clair que le premier. Après cet éclat, on apercevra un cercle obscur.... lequel provient de ce que les bords de l'ouverture sont d'une substance non transparente que la lumière ne traverse pas par conséquent.

C'est la raison pour laquelle ce cercle semble obscur. Ensuite vient un autre cercle qui retient un peu de clarté. On peut fort bien le constater sur un champ non éclairé."

C'est la première description des anneaux de diffraction alternativement clairs et obscurs entourant l'image d'un point lumineux. Bien sûr son explication n'est pas la bonne mais sa description en est parfaite.

La lumière n'étant pas monochromatique mais provenant d'une source de lumière blanche, il décrit fort bien l'anneau irisé entre l'anneau clair et l'anneau obscur. Pour mettre en évidence ces anneaux, il utilise un procédé qui lui est cher, C'est l'observation du soleil à travers un trou minuscule percé dans une feuille de carton.

Il ne s'arrête pas là. Une autre invention figure Codex Atlantico folio 10 recto a.

C'est le projecteur, composé d'une chambre noire possédant une lentille planconvexe en position correcte pour obtenir une image nette.

Télescope.

Galilée construisit son télescope en 1609.11 y fut incité par le comte Maurizio à qui un hollandais, Lipperhey, avait présenté un jour une lunette. Grâce à cette lunette, il pouvait voir les choses lointaines comme si elles étaient toutes proches.

Galilée reconnait lui même, dans le "Saggiatore", en 1623, que ce hollandais est bien le premier inventeur du télescope, et qu'il le découvrit certainement par hasard en manipulant des verres. Malgré tout Galilée le perfectionne et conserve la gloire impérissable d'avoir le premier scruté le firmament avec un télescope faisant même un bon nombre de découvertes astronomiques.

Mais avant Lipperhey, Jansen connaissait déjà la lunette d'approche et avant lui un italien inconnu en possédait déjà une sur laquelle était gravé "anno 1590". C'est cette lunette qui fut apportée en Hollande. Aux environs de 1580 Giambattista della Porta revendique déjà cette invention, mais avant lui les traces se perdent, jusqu'au moment où le professeur D. Argentieri, en reprenant l'étude du feuillet 25 recto du Ms. F, met en évidence des erreurs de traduction de la reproduction qu'en fit Ravaison-Moilien en 1889.

En effet du fait de cette traduction erronée, personne n'a saisi la portée de ce feuillet, qui en fait nous révèle une lunette d'approche de type Hollandais, avec son dessin et sur le côté une esquisse de la calotte sphérique en plomb nécessaire pour travailler la lentille négative de l'oculaire.

Examinons attentivement ce feuillet de taille réduite (10 cm x 15 cm) il y est représenté un tube épais reposant sur un pied. Léonard écrit au centre du dispositif

"Jumelle de cristal gros sur les côtés une once d'une once." et rajoute en dessous :

"Cette lunette de cristal doit n'avoir aucune tâche, être très claire et sur les côtés elle doit être grosse d'une once, c'est à dire 1/144 de brasse et être mince au milieu."

ce qui définit une lentille divergente pour fermer une des extrémités du tube.

Ensuite pour comprendre le schéma jouxtant le précédent, il faut connaître les trois ustensiles qui permettaient de fabriquer les lentilles optiques : la boule, le bassin, la calotte.

• La boule est un appareil sphérique convexe sur lequel on travaille les lentilles concaves.
• Le bassin à l'inverse, est sphérique, concave à l'intérieur duquel on travaille les lentilles convexes.
• La calotte ou tavola objet du litige est un support sphérique, qui peut servir à la fois de boule et de bassin. Donc d'un côté on travaille les lentilles convexes et retourné on travaille les lentilles concaves.

Le schéma joint à la lunette n'est autre qu'une calotte, sur laquelle deux petites lentilles sont en passe de se faire polir sur la surface convexe. Ce sont donc des lentilles concaves.

Léonard insiste sur le caractère divergent de cette lentille, car c'est là qu'est la nouveauté. De l'autre côté de la lunette la présence d'une lentille convexe est affirmée par les mots :

"La lettre commune imprimée semblera une lettre de bocaux de pharmacien."

En effet nous ne pouvons concevoir un quelconque agrandissement avec uniquement une lentille concave, il faut donc lui associer une lentille convexe.

De plus il annonce que son dispositif peut servir pour dehors à une longueur d'un huitième de brasse et le veut également "propre à être utilisé sur le bureau" c'est à dire pour examiner des objets proches, en allongeant le dispositif d'un quart de brasse, soit du double. Qui donc dans cette description ne saurait voir la présence d'une lentille convexe ?

Le professeur Argentieri s'est penché sur le calcul de la puissance dioptrique de ce système, en tenant compte du degré d'amétropie des yeux de l'utilisateur "selon la vue de celui qui doit l'employer" comme le suggère Léonard. Il est arrivé à un agrandissement de 1,41. Même si l'interprétation du Pr. Argentieri a ses détracteurs, c'est une jumelle que Léonard décrit en 1508 - 1509 exactement un siècle avant la lunette d'approche Lipperhey-Galilée.

Ce qui gêne Léonard, c'est l'élément modificateur de la perspective aérienne dû à la théorie générale de la jumelle (Ms E folio 15 verso). Il essaye d'y remédier.

Pour cela il place devant son oeil une lentille convergente après avoir essayé successivement des boules de verre remplies de différentes huiles végétales. Il utilise ce verre comme verre objectif sans aucun oculaire sur sa lunette d'approche décrit dans le Manuscrit A folio 12 verso :

"En ce qui concerne les lunettes des personnes de cinquante ans, plus on les éloigne de l'oeil, plus elles montrent des objets agrandis. Si l'oeil voit deux choses égales si on les compare, l'une hors de la lunette, l'autre dedans, celle de la lunette semblera plus grande et l'autre plus petite. Mais les choses contemplées doivent être éloignées de l'oeil de 200 brasses."

Ceci est la théorie des jumelles sans oculaire.

Léonard a évolué, le Ms A remonte à 1492, donc la modeste jumelle sans oculaire fut remplacée en 1508 par la lunette d'approche avec oculaire.

Mais a-t-il réellement construit ces lunettes ? Certainement, car la loi de la réfraction n'ayant pas encore été trouvée ainsi que les théories sur les lentilles, il ne put pour créer ses lunettes que passer par l'expérience.

Miroirs concaves.

Léonard s'intéresse également aux miroirs concaves afin d'agrandir les objets observés, et éventuellement remplacer les lentilles convexes. Il intensifie ses études en 1508 et surtout pendant ses années romaines de 1513 à 1517.

Dans le Codex Arundel (folio 86 verso) il compare deux miroirs d'une ouverture absolue identique mais d'ouverture relative différente ( limité par des cercles de même diamètre mais fabriqués dans des sphères de rayon de courbure différents). Après en avoir fait deux dessins, il démontre que le miroir qui a la plus petite ouverture relative est pratiquement privé d'aberration sphérique, alors qu'au contraire elles sont importantes dans le miroir à plus grande ouverture relative :

"Le miroir O/P est la quarantième partie du plus grand cercle qui se trouve dans la sphère par laquelle il est causé ; mieux vaudrait qu'il en fut la cinquantième et mieux encore, et le plus utile serait qu'il en fut la centième."

Pour Léonard un bon miroir sphérique concave doit avoir une ouverture voisine de la focale 8 ce qui est stupéfiant, car l'optique moderne, considère qu'un miroir sphérique d'un diamètre de 16 cm, pour qu'il ne dépasse pas la limite de perfection absolue des images, doit avoir une ouverture relative ne dépassant pas la focale 8.

Léonard, en restant en dessous de cette focale, élimine les aberrations. Il ne veut donc pas, pour atteindre un fort grossissement, forcer l'oculaire ce qui réintroduirait de nouvelles aberrations. Il ne lui reste plus qu'à faire des miroirs de très grande longueur focale.

Pour cela, il crée des machines à polir la surface des miroirs, ce qui suppose de bien connaître les différentes techniques nécessaires à l'obtention d'une surface parfaitement régulière. Par exemple pour les miroirs plans la même manivelle imprime un mouvement alternatif à la surface à polir et un mouvement circulaire continu à une meule chargée de matière abrasive. Il imagine d'autres machines différentes pour le polissage des miroirs concaves, variant selon la courbure ou la distance focale.

Mais ses machines à faire des miroirs ayant une longueur focale de six mètres sont très volumineuses. Alors Léonard trouve un ingénieux dispositif permettant de fabriquer des miroirs de longueur focale 10 fois supérieure dans de petites pièces et ceci grâce à un tour de potier qui permet la rotation de la surface à polir.

Cette surface à polir comme le miroir lui-même est en bronze, il adapte sur le tour un système de polissage par poudre abrasive maintenu sur la surface du miroir par une "Corde en cuivre". La composition de ses miroirs en bronze poli présente quelques difficultés de réalisation. Léonard, avant Newton, met dans la fusion du bronze une petite quantité d'arsenic, ce qui rend le miroir plus fragile, mais lui donne une réflexion incomparable et peut ainsi se travailler comme du verre (Codex Atlantico folio 396 verso f).

Léonard exécute ses expériences de miroirs dans les jardins romains du Belvédère mais observe un secret absolu.Ni F.Melzi, ni Salai, ni même les deux mécaniciens allemands Maître Georges et Jean des Miroirs, a qui il a fait exécuter ses instruments, ne surent un traître mot de ses projets. Il n'a pas confiance en ces deux allemands qui, à la moindre occasion, se seraient attribués la paternité de quelques découvertes.

On ne saura donc jamais ce que Léonard projetait sous le ciel du Belvédère.

En 1517, en proie à de mauvaises conditions de travail, à la jalousie et à l'incompréhension, il quitte Rome, cesse ses expériences et se réfugit dans l'exil.