Jean
Bernard Léon Foucault naît à Paris le 18 septembre 1819. Malade pendant son
enfance, son éducation se fait, pour l'essentiel, à la maison, par un précepteur.
Il entame ensuite des études de médecine mais se tourne rapidement vers la
physique. Plusieurs domaines l'y intéressent : l'optique, par exemple,
avec la photographie de Daguerre ou les expériences de Fizeau sur la lumière
solaire. Il démontre, par l'expérience, que la célérité de la lumière est plus
grande dans l'air que dans l'eau, à l'aide d'un miroir inversé. Léon Foucault
décède le 11 février 1868 à Paris et est enterré au cimetière de Montmartre.
Son œuvre la plus célèbre reste celle du Pendule
qui porte son nom, dont la conception a occupé une grande part de la vie du
physicien.
Pour réaliser celle-ci, Foucault s'inspira
d'une autre expérience : il remarqua que le plan de vibration d'une verge
fixée dans le mandrin d'un tour reste fixe lorsqu'on met le tour en rotation.
En faisant l'analogie avec le pendule, il imagina, avec raison, qu'un
observateur terrestre devrait voir se manifester la rotation de la Terre sous
la forme d'une lente rotation apparente en sens inverse du plan d'oscillation
d'un pendule libre.
C'est dans la cave de sa maison rue d'Assas,
en janvier 1851, que Foucault réalisa sa première expérience. Son premier
pendule, construit par Froment était constitué d'une boule de laiton de 5 kg et
d'un fil d'acier de 2 m de haut. Pour éviter les vibrations dues aux tumultes
de la ville, Foucault devait travailler la nuit. Son expérience fût un succès
et Arago pour mieux l'étudier, l'autorisa à en construire un autre plus grand à
l'observatoire. Toujours conçu par Froment, le pendule mesurait alors 11 m de
haut.
Fort du succès de son expérience et de son
accueil chaleureux à l'Académie des Sciences, Louis Napoléon lui-même accorda à
Foucault le droit de construire un pendule au Panthéon qui était resté clos
depuis juin 1848. Une nouvelle fois construit par Froment, le pendule
atteignait alors la taille de 67 m pour un poids total de 28 kg avec une boule
composée de laiton et d'acier de 17 cm de diamètre. Une échelle graduée en
degré de 6 m de diamètre était disposée au sol pour permettre de voir la
progression du plan d'oscillation du pendule.
Le résultat de cette expérience fût
probant :
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Latitude du Panthéon |
48°50'49'' |
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Sinus (latitude) |
0.7529543 |
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Logarithme du sinus |
9.87676865 |
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Longueur
du pendule à seconde, temps moyen |
0m 9938267 |
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Longueur du pendule au
Panthéon |
67m |
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Déviation apparente en un
jour sidéral |
360sin(latitude)=274°3'48'',8 |
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Déviation en une heure
sidérale |
45sin(latitude)=44°47'39',5 |
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Déviation en une seconde
sidérale |
44''29434 |
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Durée du temps nécessaire
pour faire le tour entier |
T=24h/sin(latitude)=34h52min27s,9 |
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Durée calculée de
l'oscillation |
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Déviation pendant la durée
de chaque oscillation |
8.233*45’’sin
(latitude)=41'32''99 |
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Le cercle du Panthéon ayant
48 mètres de circonférence, le pendule avance à chaque retour ou à chaque
oscillation double de |
2,3 mm |
L’expérience du pendule de Foucault eut un retentissement
mondial. C’est peut être par le fait qu’elle rendait visible à tous, que ce
soit au plus grand physicien ou au plus pauvre paysan, la rotation de la Terre,
que cette expérience marqua son époque et l’histoire plus que d’autres. Son succès populaire eut pour conséquence de
faire éclore une multitude de pendules en province : ceux de Rennes ou de
la cathédrale de Reims en furent les principaux mais de plus modestes
expériences furent réalisée un peu partout en France. Dans le reste du monde il
ne fallut pas beaucoup de temps pour que la « manie du pendule » se
propage. Dès le 9 avril 1851, un pendule oscillait déjà à la Russel Institution
de Great Coram Street à Londres. Son succès considérable fit qu’on installa
d’autres pendules à Oxford, Bristol, Dublin, Liverpool et York. A la même
époque on montait un pendule à Rome au Vatican. En Juillet on en installait un
autre dans la cathédrale Saint - Pierre de Genève sous l’impulsion du Général
Dufour, célèbre pour avoir évité une guerre civile en 1847. Il y en eut
également à Cologne, à Florence, à Gand, à Bruxelles, à Rio de Janeiro et
certainement en beaucoup d’autres endroits. La mode du pendule atteignit même
les Etats-Unis, où l’expérience fut répétée dans au moins 25 villes pendant
l’été de 1851. Aujourd’hui on continue encore à construire des pendules de
Foucault même si c’est dans de plus modeste proportion : Ainsi dans le
cadre de 2005 : Année mondial de la Physique un pendule de Foucault de
Ce qui
reste de l’œuvre de Foucault aujourd’hui
Après le pendule, Léon Foucault a cherché à
imaginer un objet moins encombrant qui resterait immobile dans l'espace absolu
(c'est-à-dire qu'il montrerait, tout comme le pendule, que la Terre tourne sur
elle-même). Il a ainsi créé le gyroscope, matériel utilisé, de nos jours, au
quotidien (dans l'aviation par exemple).
L'électromagnétique est une matière à laquelle
il offrira ces dons d'expérimentateur et d'inventeur (polarisateur de
Foucault).
Il aura rédigé de nombreux articles, mémoires
et autres écrits scientifiques à propos de ses observations expérimentales. De
nombreuses récompenses lui seront décernées : l'Académie des Sciences
l'acceptera après l'avoir refusé de nombreuses fois. Il est fait Officier de la
Légion d'Honneur en 1862.
Aujourd'hui, on se souvient surtout de
Foucault à travers l'expérience du pendule qui marqua grandement les esprits en
démontrant à tous la rotation de la terre sur elle-même.