Foucault Léon

En 1851, au Panthéon de Paris, un pendule rend visible un mouvement que personne ne peut sentir directement : la rotation quotidienne de la Terre. Cette expérience spectaculaire est l'œuvre de Léon Foucault, physicien et astronome français.

Foucault ne s'est pas limité au pendule. Ses expériences ont aussi départagé deux théories de la lumière, révélé des courants électriques dans des masses métalliques et conduit à une mesure très précise de la vitesse lumineuse.

Léon Foucault (1819–1868) est un physicien et astronome français dont les contributions relèvent surtout de l'expérimentation en optique et en mécanique. Après avoir abandonné la médecine pour la physique, il collabore avec Fizeau à la mesure de la vitesse de la lumière. En 1850, il montre que la lumière se propage plus vite dans l'air que dans l'eau. Ce résultat confirme la théorie ondulatoire, réfute la théorie corpusculaire et relie la vitesse de propagation à l'indice de réfraction : lorsque l'indice du milieu augmente, la vitesse diminue en proportion inverse.

En 1851, l'expérience du pendule au Panthéon de Paris fournit une démonstration directe de la rotation quotidienne de la Terre. La même année, Foucault met en évidence les courants électriques induits dans les masses métalliques, désormais appelés courants de Foucault. Il invente ensuite le photomètre à compartiments en 1854 et le polarisateur en 1857. Il propose aussi une méthode donnant une forme paraboloïdale aux miroirs de télescopes.

En 1862, Foucault obtient pour la vitesse de la lumière 298 000 km/s, avec une précision annoncée de 500 km/s. Cette valeur mesurée n'est donc pas une constante donnée comme absolument exacte ; Michelson l'affinera plus tard.

Prenons l'expérience de 1850 qui compare la propagation de la lumière. Les données utiles sont deux milieux, l'air et l'eau, ainsi que deux explications concurrentes, la théorie ondulatoire et la théorie corpusculaire.

1. Foucault compare expérimentalement la vitesse de la lumière dans l'air et dans l'eau.

2. L'expérience établit que la lumière se propage plus vite dans l'air que dans l'eau.

3. Le résultat confirme la théorie ondulatoire et réfute la théorie corpusculaire. Il montre aussi que la vitesse varie en sens inverse de l'indice de réfraction du milieu traversé.

Le contrôle consiste à confronter les deux milieux : l'eau possède l'indice le plus élevé et correspond bien, dans l'expérience, à la vitesse la plus faible. Il ne faut pas remplacer cette comparaison de 1850 par la valeur de 298 000 km/s, qui provient de la mesure distincte réalisée en 1862.

Devant le pendule du Panthéon, le bon repère historique est 1851 : l'expérience de Foucault démontre directement la rotation quotidienne de la Terre. Pour étudier le dispositif lui-même, la fiche consacrée au pendule de Foucault est plus adaptée que la biographie du physicien.

Dans une histoire des théories de la lumière, l'expérience de 1850 sert à distinguer deux modèles concurrents. Le critère observable est l'ordre des vitesses dans l'air et dans l'eau, pas la valeur numérique obtenue douze ans plus tard.

Face à la valeur de 298 000 km/s, il faut la lire comme un résultat expérimental de 1862 assorti d'une précision de 500 km/s. Une présentation moderne de la vitesse de la lumière répond à une autre question et doit être consultée séparément.

Léon Foucault et le pendule de Foucault. Le premier est le physicien et astronome né en 1819 ; le second est l'expérience qu'il réalise au Panthéon en 1851. Une question portant sur l'ensemble de ses travaux relève de la biographie, tandis qu'une question sur la démonstration de la rotation terrestre vise le pendule.

Comparaison des vitesses et mesure d'une vitesse. En 1850, Foucault établit que la lumière va plus vite dans l'air que dans l'eau. En 1862, il détermine une valeur de 298 000 km/s. La présence d'une valeur chiffrée distingue immédiatement la seconde expérience de la première.

Pendule et courants de Foucault. Les deux contributions datent de 1851, mais leur objet tranche : le pendule concerne la rotation de la Terre ; les courants sont des courants électriques induits dans des masses métalliques.

Une année commune ne signifie pas une seule découverte. En 1851, le pendule démontre la rotation terrestre et les courants induits sont mis en évidence dans les masses métalliques. Il faut attribuer à chaque résultat son objet propre.

298 000 km/s est une mesure, non une égalité absolue. Le résultat de 1862 est donné à 500 km/s près. La bonne lecture conserve cette précision et rappelle que Michelson affinera ensuite la valeur.

La relation entre vitesse et indice porte sur le milieu traversé. L'expérience compare ici l'air et l'eau. Il serait trompeur d'isoler la phrase « la vitesse diminue » sans préciser que l'indice de réfraction augmente.

Une contribution ne doit pas effacer les autres. Réduire Foucault au seul pendule ferait disparaître ses résultats sur la lumière, les courants induits et plusieurs instruments d'optique. Il faut choisir le jalon pertinent selon la question étudiée.

Le pendule de Foucault approfondit l'expérience de 1851 et la manière dont elle rend manifeste la rotation terrestre.

La vitesse de la lumière prolonge les expériences optiques de 1850 et la mesure chiffrée obtenue par Foucault en 1862.