Albert-Abraham Michelson

« Albert Michelson Albert-Abraham Michelson est né le 19 décembre 1852, au village de Strelno.

Deux ans plus tard, ses parents émigrèrent, pour s'établir en Californie.

Ses études à San Francisco achevées, Albert entra, en 1869, à l'Académie Navale des USA, par nomination spéciale du Président Grant. Maître de physique et de chimie à l'Académie Navale, de 1875 à 1879, Michelson apporta, à l'occasion d'une démonstration sur la vitesse de la lumière, un perfectionnement important à la méthode du miroir tournant de Foucault.

En plaçant la source de lumière au foyer de la lentille, il produisait un faisceau parallèle, permettant l'usage d'un parcours lumineux beaucoup plus long.

Michelson obtint ainsi des mesures d'une précision très supérieure à celles de ses prédécesseurs.

Il passa ensuite deux ans, tant à l'A cadémie Navale qu'à l'Observatoire Naval, en compagnie de Simon Newcomb, à augmenter la précision de ses déterminations.

C'est de ce temps que date l'intérêt qu'il porta, sa vie durant, à la mesure de la vitesse de la lumière. En 1880, il vint en Europe et fit, à Paris, au Collège de France, la connaissance de Mascart et de Cornu, s'initiant à l'Oeuvre de la grande école française de physique.

C 'est là qu'il conçut le projet de son fameux interféromètre, développement logique des techniques des interférences alors en usage et notamment de celle que Fizeau avait exposée dans sa célèbre étude du coefficient d'entraînement de Fresnel, sur la vitesse de la lumière dans l'eau en mouvement.

Le premier appareil qu'il construisit était un dispositif assez primitif, dont les parties optiques étaient fixées à un pilier avec de la cire, qui souleva un grand intérêt et aussi de vives discussions.

Cornu, en particulier, émit des doutes quant aux explications que Michelson donnait de la formation des franges, affirmant qu'elles se formaient dans le plan semi-argenté.

Mais Michelson convainquit tout le monde en plaçant un morceau de verre sur l'un des trajets lumineux, et en faisant ainsi disparaître les interférences. Nommé le 18 mars 1881 professeur de physique du Case, à Cleveland, Michelson demanda un congé et continua ses recherches à l'Université de Heidelberg. Bientôt, Michelson se rendit à l'Université de Berlin, et c'est là qu'il entreprit, en se servant d'un interféromètre amélioré, sa fameuse expérience ayant pour but de mettre en évidence le mouvement de la terre dans l'espace.

Einstein est d'avis qu'il avait déjà cette expérience dans l'esprit, le jour où il inventa son premier interféromètre.

Son génie le conduisit à cet essai crucial en suivant une suggestion de James Clerk Maxwell disant que la mesure de la vitesse de la lumière permettrait de découvrir le mouvement de la terre.

Toutefois, les résultats obtenus à Berlin et Potsdam furent peu concluants, et ce n'est que lorsque l'expérience fut reprise à Cleveland, en 1887, au moyen d'un interféromètre très perfectionné qu'on put établir avec certitude le résultat négatif.

Les parties optiques du nouvel appareil étaient montées sur une plaque carrée de grès, de 150 centimètres de côté et 30 d'épaisseur, flottant sur du mercure. Le rayon lumineux était divisé par le plan semi-argenté en deux faisceaux, soumis à de multiples réflexions par des miroirs placés aux angles de la pierre, de manière à donner, dans chaque bras, un trajet lumineux de 1.100 centimètres.

Réunis, les rayons lumineux produisaient des franges d'interférences, qu'on observait dans la lunette.

On s'attendait à un changement de quatre dixièmes de frange, à chaque rotation horizontale de 90° de l'interféromètre, changement correspondant au mouvement orbital de la terre. Contre toute attente, l'observation finale, faite en juillet 1887, ne permit de constater aucun déplacement sensible dans les franges d'interférence.

Ce résultat surprenant ne fut pas entièrement apprécié à l'époque, mais après le travail de pionnier de Fitzgerald et H.

A .

Lorentz, Einstein le généralisa dans sa grande théorie de la Relativité restreinte de 1905, et l'expérience Michelson-Morley acquit sa juste place, en tant que l'une des expériences cruciales de l'histoire des sciences.

Ses répétitions ultérieures ne firent que confirmer ce résultat et son importance pour la théorie de la Relativité. Par la suite, Michelson perfectionna beaucoup sa méthode de mesure de la vitesse de la lumière dans l'air, et fit la première détermination véritablement quantitative de cette vitesse dans l'eau, aboutissant exactement aux résultats prévus par la théorie des ondulations.

Il mesura également la vitesse de la lumière dans le sulfure de carbone et fournit, ce faisant, la première preuve expérimentale de la théorie de Lord Rayleigh sur la différence entre les vitesses de phase et de groupe, dans un milieu dispersif.

A vec Morley, il reprit l'expérience de Fizeau sur la vitesse de la lumière dans l'eau en mouvement et découvrit une conformité très exacte avec les prédictions théoriques de Fresnel. A C ase, Michelson entreprit une longue série d'applications de son interféromètre à des mesures de précision.

En 1887, il démontra que les raies du spectre des séries de Balmour sont des "doublets" très serrés.

Il y parvint en observant les changements de "visibilité" des interférences, lorsqu'il faisait varier la différence de marche de son interféromètre.

C'est par cette technique qu'il détermina la finesse des raies du spectre et en arriva, en 1887, à proposer l'adoption de l'onde lumineuse comme unité de longueur, à quoi il réussit en 1892, lorsqu'il établit, au Bureau International des Poids et Mesures de Paris, la longueur du mètre étalon en fonction de certaines longueurs d'ondes, dans le spectre du Cadmium. Professeur de physique à la C lark Université, de 1889 à 1891, Michelson mesura, au Lick Observatory, les diamètres des satellites galiléens de Jupiter, par une méthode interférentielle.

Plus tard, sa méthode fut développée au Yerkes Observatory et finalement appliquée au télescope à miroir de 2 mètres 54 du Mont Wilson, pour mesurer les diamètres de Betelgeuse et d'autres étoiles rouges géantes. En 1892, Michelson fut nommé professeur de physique à l'Université de Chicago ; en 1901, il fut élu président de la Société américaine de physique ; en 1907, il fut le premier Américain à recevoir le prix Nobel de physique. A Chicago, il étudia la constitution des raies spectrales, à l'aide de son interféromètre, et ses déterminations de l'élargissement des raies, dû à l'effet de Doppler et à l'effet Stark intermoléculaire, sont classiques. En 1898, il inventa le "spectroscope à échelons" et, pendant de longues années, améliora sa machine à produire des réseaux de diffraction, efforts qui devaient culminer, en 1915, dans la construction d'un réseau de 20 centimètres et d'un autre de 25, considérés encore comme étant parmi les plus puissants du monde. Dans ses dernières années, il entreprit encore, avec Pease et Pearson, quelques déterminations encore perfectionnées de la vitesse de la lumière, la première dans l'air libre, sur une distance de 35 km., entre le Mont Wilson et San Antonio Park, la deuxième près de Santa A na dans une conduite d'acier, partiellement abandonnée, longue d'un mille.

Sa dernière expérience, qui ne fut achevée qu'après sa mort (9 mai 1931), donna le chiffre de 299,774 km/seconde dans le vide.

A l'heure actuelle, la vitesse de la lumière est définie à 299 792 458 m/s, ce qui est très proche de la dernière expérience de Michelson. Quelques semaines avant sa mort, Einstein lui demanda, un jour, pourquoi il avait consacré tant de temps à perfectionner ses mesures de la vitesse de la lumière.

Il répondit : "Parce que cela m'amuse" (Weil es mir Spass macht), et cette réponse révèle son tempérament de sportif et d'artiste, qui, joint à ses dons scientifiques, a fait de lui une des grandes figures de l'histoire de la science.. »