La Physique pour comprendre la nature
une explication correcte du mouvement brownien, à savoir les atomes et les molécules
peuvent tirer leur énergie cinétique de la chaleur (ce qui constitue une entorse au principe
d’entropie). Ces travaux fournissent ainsi des preuves théoriques et expérimentales de
l’existence des atomes et des molécules.
Le 8 novembre 1895, Wilhem Conrad Röntgen (1845-1923) découvre l’existence
d’une nouvelle radiation d’origine inconnue, qu’il appelle alors rayons X. Un peu plus
d’un mois plus tard, il obtient la première image radiographique de la main de sa femme.
Cette découverte étonnante (Röntgen reçut le premier prix Nobel de physique, en 1901)
fera l’objet de nombreuses recherches, directement récompensées par six autres prix
Nobel. Röntgen ne comprit pas la nature de ces rayons X qu’il voyait comme « des
vibrations longitudinales de l’éther ». Ce n’est que 17 ans plus tard que Max Von Laue
(1879-1960) établira la nature des rayons X : de la lumière mais de très courte longueur
d’onde (Von Laue obtient le prix Nobel de physique pour l’utilisation des rayons X
pour la caractérisation des cristaux par diffraction). Quelques mois après la découverte
des rayons X, en 1896, Henri Becquerel met en évidence la radioactivité spontanée de
certains corps (voir chapitre 26) : des substances phosphorescentes soumises aux rayons
lumineux du soleil émettent ensuite des radiations traversant le papier et réduisant le sel
d’argent de plaque photographique. Ces radiations sont similaires à celles découvertes
par Röntgen. La découverte de Becquerel sera ensuite exploitée par un couple de
physiciens : Pierre Curie (1859-1906) et Marie Curie (1867-1934) mettent en évidence
la radioactivité naturelle de certains éléments tels que l’uranium ou le thorium, et ils
découvrent l’existence de nouvelles substances radioactives telles que le polonium et le
radium. À noter que c’est Lord Rutherford qui a donné leurs noms aux rayonnements
alpha et bêta.
En parallèle de ces découvertes capitales, certaines expériences résistent encore à la
physique newtonienne toujours admise et enseignée à cette époque. Ainsi, le concept
d’éther imaginé par Aristote pour désigner un supposé cinquième élément (en plus
de l’eau, de l’air, du feu et de la terre) composant la sphère céleste, a perduré jusqu’au XIX
e siècle : Augustin Fresnel (1788-1827) considérait l’éther comme un milieu
immatériel invisible et immobile, répandu dans le vide, ne pesant rien et transportant
la lumière. Plus généralement l’éther fut considéré comme un milieu troublé par le
passage des ondes électromagnétiques et réémettant à son tour. De nombreuses questions se posaient alors sur le mouvement de la Terre dans un milieu tel que l’éther :
des expériences furent alors réalisées pour mesurer la vitesse de la Terre par rapport
à l’éther. C’est le cas de l’expérience célèbre réalisée en 1887 par Albert Abraham
Michelson (1852-1931) et Edward Williams Morley (1838-1923). Michelson inventa un
interféromètre (qui porte son nom) qui lui permit de réaliser, avec Morley, des mesures
précises de la vitesse de la lumière.
Ils montrèrent que cette vitesse est identique quelle que soit la direction dans laquelle
on la mesure par rapport au mouvement de la Terre. Ce résultat va à l’encontre du
principe de relativité de Galilée, auquel correspond la loi de composition des vitesses
(voir chapitre 3) : en effet, si un homme court dans un train dans le sens de la marche,
sa vitesse par rapport à un observateur situé sur le bord de la voie, est égale à la somme
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 12 — #22
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une explication correcte du mouvement brownien, à savoir les atomes et les molécules
peuvent tirer leur énergie cinétique de la chaleur (ce qui constitue une entorse au principe
d’entropie). Ces travaux fournissent ainsi des preuves théoriques et expérimentales de
l’existence des atomes et des molécules.
Le 8 novembre 1895, Wilhem Conrad Röntgen (1845-1923) découvre l’existence
d’une nouvelle radiation d’origine inconnue, qu’il appelle alors rayons X. Un peu plus
d’un mois plus tard, il obtient la première image radiographique de la main de sa femme.
Cette découverte étonnante (Röntgen reçut le premier prix Nobel de physique, en 1901)
fera l’objet de nombreuses recherches, directement récompensées par six autres prix
Nobel. Röntgen ne comprit pas la nature de ces rayons X qu’il voyait comme « des
vibrations longitudinales de l’éther ». Ce n’est que 17 ans plus tard que Max Von Laue
(1879-1960) établira la nature des rayons X : de la lumière mais de très courte longueur
d’onde (Von Laue obtient le prix Nobel de physique pour l’utilisation des rayons X
pour la caractérisation des cristaux par diffraction). Quelques mois après la découverte
des rayons X, en 1896, Henri Becquerel met en évidence la radioactivité spontanée de
certains corps (voir chapitre 26) : des substances phosphorescentes soumises aux rayons
lumineux du soleil émettent ensuite des radiations traversant le papier et réduisant le sel
d’argent de plaque photographique. Ces radiations sont similaires à celles découvertes
par Röntgen. La découverte de Becquerel sera ensuite exploitée par un couple de
physiciens : Pierre Curie (1859-1906) et Marie Curie (1867-1934) mettent en évidence
la radioactivité naturelle de certains éléments tels que l’uranium ou le thorium, et ils
découvrent l’existence de nouvelles substances radioactives telles que le polonium et le
radium. À noter que c’est Lord Rutherford qui a donné leurs noms aux rayonnements
alpha et bêta.
En parallèle de ces découvertes capitales, certaines expériences résistent encore à la
physique newtonienne toujours admise et enseignée à cette époque. Ainsi, le concept
d’éther imaginé par Aristote pour désigner un supposé cinquième élément (en plus
de l’eau, de l’air, du feu et de la terre) composant la sphère céleste, a perduré jusqu’au XIX
e siècle : Augustin Fresnel (1788-1827) considérait l’éther comme un milieu
immatériel invisible et immobile, répandu dans le vide, ne pesant rien et transportant
la lumière. Plus généralement l’éther fut considéré comme un milieu troublé par le
passage des ondes électromagnétiques et réémettant à son tour. De nombreuses questions se posaient alors sur le mouvement de la Terre dans un milieu tel que l’éther :
des expériences furent alors réalisées pour mesurer la vitesse de la Terre par rapport
à l’éther. C’est le cas de l’expérience célèbre réalisée en 1887 par Albert Abraham
Michelson (1852-1931) et Edward Williams Morley (1838-1923). Michelson inventa un
interféromètre (qui porte son nom) qui lui permit de réaliser, avec Morley, des mesures
précises de la vitesse de la lumière.
Ils montrèrent que cette vitesse est identique quelle que soit la direction dans laquelle
on la mesure par rapport au mouvement de la Terre. Ce résultat va à l’encontre du
principe de relativité de Galilée, auquel correspond la loi de composition des vitesses
(voir chapitre 3) : en effet, si un homme court dans un train dans le sens de la marche,
sa vitesse par rapport à un observateur situé sur le bord de la voie, est égale à la somme
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