EXPÉRIENCE MARQUANTE
s’ intéresse également beaucoup à l’ optique. Il réalise ainsi de très nombreuses expériences utilisant des prismes et différents dispositifs de son invention dont il publie des schémas et descriptions détaillées. Il faut dire qu’ il est un auteur scientifique prolifique, avec à son actif 70 articles publiés entre 1780 et 1821, majoritairement dans les célèbres Philosophical Transactions of the Royal Society( une des toutes premières revues scientifiques de l’ histoire). Nous avons tous constaté qu’ en nous exposant à la lumière du Soleil, nous ressentons de la chaleur. En 1800, Herschel souhaite comprendre ce phénomène de manière précise en mesurant comment les différentes couleurs du spectre solaire transportent de la chaleur. Il a alors une idée ingénieuse: reprendre l’ expérience de Newton de la décomposition de la lumière par un prisme et y ajouter une série de thermomètres dont l’ extrémité, noircie de manière identique, est placée dans les différentes couleurs du spectre projeté sur une surface blanche( Figure 1). Il constate effectivement, par le relevé des différentes températures, que la chaleur transportée dépend de la couleur. Mais il a alors l’ intuition que la chaleur en question s’ étend sans doute au-delà des couleurs visibles. Il place donc des thermomètres après la partie rouge du spectre. Et cette intuition est bonne: la température de ces thermomètres augmente également, alors qu’ aucun rayonnement perceptible à l’ œil n’ apparaît dans cette zone. Il en déduit alors l’ existence de rayons invisibles dans le spectre solaire. Très intéressé par le phénomène, il publie quatre articles historiques sur le sujet, décrivant différentes variantes de son expérience et présentant un grand nombre de mesures qu’ il tente d’ interpréter. Cette découverte étant somme toute inattendue et, même si ses expériences sont très rigoureuses, les moyens de mesures de l’ époque étant plutôt rudimentaires, Herschel se fourvoie quelque peu dans l’ interprétation. Mais on ne peut pas
Figure 1. Expérience d’ Herschel pour la mesure des « rayons calorifiques ». La lumière solaire décomposée par le prisme arrive sur des thermomètres qui peuvent être déplacés sur les différentes couleurs. Dans cet exemple, ils sont placés au-delà du rouge. Figure tirée de la référence [ 2 ].
lui en vouloir. Il tente en effet de comparer les mesures de température, qui sont plutôt précises, avec celles de l’ intensité lumineuse à travers le spectre. Or, on ne sait pas encore bien estimer cette seconde quantité à l’ époque. Il trouve ainsi deux courbes distinctes( Figure 2). Il en déduit donc, à tort, que le Soleil émet deux sortes de rayonnements: la lumière et ce qu’ il qualifie de rayons calorifiques. Par contre, il est persuadé que ces deux types de rayons suivent les mêmes lois optiques de réflexion et de réfraction. Notons qu’ en 2012, J. R. White reprend finement les différents résultats d’ Herschel. Il constate que ses mesures de température étaient en effet remarquablement précises et que, en corrigeant ses erreurs sur la mesure des intensités, on retombe bien sur deux courbes identiques. Les rayons calorifiques
Figure 2. Courbes d’ Herschel mesurées à l’ aide du dispositif montré sur la Figure 1: températures( courbe S) et intensité de la lumière( courbe R). Figure tirée de la référence [ 4 ].
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