Albert Abraham Michelson

Albert Abraham Michelson

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Albert Abraham Michelson

Le 19 décembre 1852
Strzelno, Royaume de Prusse

Décédé
Le 9 mai 1931 (à l’âge de 78 ans)

Pasadena, Californie

Résidence

Drapeau des États-UnisÉtats-Unis

Nationalité

Drapeau des États-UnisAméricain

Ethnicité

Juif-Polonais

Champ

Physicien

Institutions

Université Case Western Reserve
Université Clark
Université de Chicago

Alma mater

Académie navale américaine
Université de Berlin

Conseiller académique

Hermann Helmholtz

Étudiants notables

Robert Millikan Prix Nobel.png

Connu pour

Vitesse de la lumière
Expérience de Michelson-Morley

Prix notables

Prix Nobel.pngPrix Nobel de physique (1907)

Albert Abraham Michelson (nom de famille anglicisé en “Michael–son”) (19 décembre 1852 – 9 mai 1931) était un physicien américain d’origine prussienne. Il est surtout connu pour ses travaux sur la mesure de la vitesse de la lumière, en particulier grâce à sa collaboration avec Edward Morley dans la réalisation de ce qui est devenu connu sous le nom d’expérience de Michelson-Morley. En 1907, il reçoit le Prix Nobel de physique, devenant le premier Américain à recevoir un prix Nobel dans les sciences.

Vie

Michelson, fils d’un marchand juif, est né dans ce qui est aujourd’hui Strzelno, en Pologne (alors Strelno, Provinz Posen dans la région occupée par la Prusse de la Pologne divisée). Il a déménagé aux États-Unis avec ses parents en 1855, alors qu’il avait deux ans, et a grandi dans les villes minières difficiles de Murphy’s Camp, en Californie, et Virginia City, au Nevada, où son père vendait des marchandises aux mineurs d’or. Ce n’est qu’à l’âge de 12 ans qu’il commence ses études au lycée pour garçons de San Francisco, dont le directeur, Theodore Bradley, aurait exercé une forte influence sur Michelson en termes d’intérêt du jeune homme pour la science.

Michelson a obtenu son diplôme d’études secondaires en 1869 et a demandé à être admis à l’Académie navale des États-Unis. Il a d’abord été refusé, mais il s’est rendu à Washington et a fait un appel direct au président Ulysses S. Grant, dont l’intervention a permis à Michelson d’être admis à l’académie.

Carrière navale

Pendant ses quatre années d’aspirant à l’Académie, Michelson excella en optique, en chaleur et en climatologie ainsi qu’en dessin. Il a été décrit par un collègue officier comme “un vrai génie” et a étudié “moins que tout autre homme de la classe et pour occuper la plupart de son temps dans des expériences scientifiques, mais il se tenait toujours près de la tête de sa classe.” Cela n’empêchait pas d’autres activités, comme l’escrime et la boxe (Fiske 1919, 15). Après avoir obtenu son diplôme en 1873, et deux ans en mer, il retourne à l’Académie en 1875, pour devenir instructeur de physique et de chimie jusqu’en 1879.

Première page de la Détermination expérimentale de la Vitesse de la Lumière de Michelson, écrite pendant son séjour dans la Marine américaine.

Page de conclusion pour l’article illustré ci-dessus.

Michelson était fasciné par les sciences et le problème de la mesure de la vitesse de la lumière en particulier. Alors qu’il est à Annapolis, il mène ses premières expériences sur la vitesse de la lumière, dans le cadre d’une démonstration de classe en 1877, en utilisant un appareil qui est une amélioration de celui utilisé par Léon Foucault au milieu des années 1800 dans le même but. En 1878, il effectua des mesures préliminaires à l’aide d’un équipement largement improvisé, date à laquelle son travail fut porté à l’attention de Simon Newcomb, directeur du Bureau de l’Almanach nautique, qui était déjà avancé dans la planification de sa propre étude. Michelson a publié son résultat de 299 910 kilomètres par seconde (186 508 miles par heure) en 1878, avant de rejoindre Newcomb à Washington DC pour y aider à ses mesures. Ainsi commença une longue collaboration professionnelle et une amitié entre les deux.

Newcomb, avec son projet mieux financé, a obtenu une valeur de 299 860 kilomètres par seconde en 1879, juste à l’extrême limite de la cohérence avec celle de Michelson. Michelson a continué à “affiner” sa méthode et, en 1883, a publié une mesure de 299 853 kilomètres par seconde, plutôt plus proche de celle de son mentor.

Étudier à l’étranger

Michelson a obtenu un financement pour poursuivre son travail de son beau-frère, Albert Heminway, un banquier d’investissement (Hamerla 2006, 133). De 1880 à 1882, Michelson entreprend des études supérieures à Berlin sous la direction de Hermann Helmholtz et à Paris. Il démissionne de la marine en 1881, afin de consacrer plus pleinement ses énergies à la recherche.

C’est Helmholtz qui a dirigé l’attention de Michelson sur le problème de la détermination du mouvement de la terre à travers l’éther hypothétique que l’on croyait être le milieu qui transmettait les ondes lumineuses. James Clerk Maxwell et d’autres avaient postulé un tel milieu, mais les équations de Maxwell semblaient plus dépendantes d’une telle idée que d’autres formulations de l’électromagnétisme. Helmholtz voulait établir des preuves expérimentales pour le point de vue de Maxwell. Avec cet objet en tête, il avait également mis Heinrich Hertz sur la piste de l’établissement de l’existence des ondes électromagnétiques.

L’interféromètre de Michelson

Michelson a obtenu un financement supplémentaire pour ses expériences d’un institut créé par Alexander Graham Bell, l’inventeur du téléphone. Incapable de mener à bien ses délicates expériences à Berlin, il se vit confier un espace dans un observatoire à Potsdam, où il poursuivit son travail.

L’appareil de Michelson, qui est rapidement devenu connu sous le nom d’interféromètre de Michelson, a détourné des parties du même faisceau lumineux dans des directions différentes, puis les a réfléchies vers le même oculaire. Si la Terre se déplaçait à travers l’éther qui transportait les ondes lumineuses, il y aurait une différence mesurable dans le temps que les deux faisceaux mettaient à atteindre l’oculaire. Cela deviendrait évident si une frange visible se développait lorsque les ondes d’un faisceau ne coïncidaient plus exactement avec l’autre à cause du retard.

Michelson a constaté qu’aucune de ces franges n’était produite, la conclusion étant que l’éther était transporté avec la terre, masquant ainsi le mouvement de la terre à travers elle, ou qu’il n’y avait tout simplement pas d’éther. Cette dernière possibilité n’a pas été envisagée jusqu’à ce qu’Albert Einstein la propose en 1905.

En 1881, Michelson quitte Berlin pour Heidelberg, puis Paris, où il entre en contact avec Robert Bunsen et d’autres dont les intérêts concordent avec les siens. Il retourna aux États-Unis en 1882 et, grâce à l’agence de Newcomb, obtint un poste de professeur au Case Institute of Technology de Cleveland l’année suivante.

Michelson et Morley

En 1884, Michelson rencontra Edward Morley lors d’une conférence scientifique à Montréal et, à leur retour aux États-Unis, discuta des efforts de collaboration pour améliorer les mesures de la dérive de l’éther de Michelson. Ces plans n’ont cependant pas porté leurs fruits immédiatement, car le dévouement zélé de Michelson à ses recherches a fait croire qu’il perdait la tête. Sa femme l’a référé à un spécialiste de la santé mentale à New York, qui lui a recommandé la relaxation et la liberté de mouvement, une prescription en vertu de laquelle Michelson a rapidement progressé. En décembre 1885, il était retourné à Case.

En 1886, un incendie à Case empêche Michelson d’y poursuivre ses recherches, mais Morley fournit de l’espace dans son propre laboratoire où les deux poursuivent leurs travaux. Après avoir recueilli des fonds supplémentaires avec l’aide de Lord Rayleigh, les deux hommes ont pu construire un nouvel interféromètre au début de 1887. D’avril à juillet de la même année, ils effectuèrent des observations plus précises grâce à leur nouvel appareil que ce qui était possible avec l’équipement que Michelson avait utilisé à Potsdam. Les résultats ont été publiés peu de temps après et ont été considérés comme concluants par la communauté scientifique, bien que Morley et Michelson continueraient à affiner l’expérience dans les années suivantes.

La lumière et l’étalon de mesure

Un monument à l’Académie navale américaine à Annapolis, Maryland, marque le chemin des expériences de Michelson mesurant la vitesse de la lumière.

À cette époque, Michelson a développé des procédures pour utiliser la longueur d’onde de la lumière comme étalon de mesure. L’unité avait alors été définie comme la distance entre deux encoches dans une barre métallique. Michelson a développé un appareil pour comparer la longueur d’onde de raies spectrales particulières pour le sodium ou le cadmium avec la distance entre deux plaques métalliques. Ce type d’étalon de longueur a finalement été adopté en 1960, avec les raies spectrales du Krypton utilisées à cet effet (Michelson 1903, 84-106). La norme a de nouveau été modifiée en 1983, pour la distance parcourue par la lumière dans un petit intervalle de temps fixe, le temps lui-même devenant la norme fondamentale.

En 1889, Michelson devient professeur à l’Université Clark de Worcester, Massachusetts et en 1892, il est nommé professeur et premier chef du département de physique de la nouvelle Université de Chicago.

En 1899, il épouse Edna Stanton, et le couple élève un fils et trois filles.

En 1907, Michelson eut l’honneur d’être le premier Américain à recevoir un prix Nobel de Physique ” pour ses instruments de précision optique et les recherches spectroscopiques et métrologiques effectuées avec leur aide.”Il a également remporté la Médaille Copley en 1907, la Médaille Henry Draper en 1916 et la Médaille d’Or de la Royal Astronomical Society en 1923.

Interférométrie astronomique

En 1920-21, Michelson et Francis G. Pease sont devenus les premiers à mesurer le diamètre d’une étoile autre que notre Soleil. Alors que la méthode qu’ils ont utilisée avait été suggérée par d’autres, les télescopes avant cette époque n’étaient pas assez puissants pour effectuer les mesures. Michelson et Pease ont utilisé un interféromètre astronomique à l’Observatoire du Mont Wilson pour mesurer le diamètre de l’étoile super-géante Bételgeuse. Un arrangement périscopique a été utilisé pour obtenir une image plus intense dans l’interféromètre. La mesure des diamètres stellaires et les séparations d’étoiles binaires ont pris une quantité croissante de la vie de Michelson après cela.

En 1930, Michelson, de nouveau en collaboration avec Pease, mais également rejoint par Fred Pearson, utilise un nouvel appareil pour obtenir des résultats plus précis dans la mesure de la vitesse de la lumière. Michelson n’a pas vécu assez longtemps pour voir les résultats de cette expérience. Les mesures ont été effectuées par ses partenaires de recherche, qui ont calculé une vitesse de 299 774 kilomètres par seconde en 1935, conforme aux valeurs dominantes calculées par d’autres moyens.

Michelson meurt à Pasadena, en Californie, à l’âge de 78 ans.

Héritage

La signature de Michelson.

Michelson était obsédé par la vitesse de la lumière, mais le travail de sa vie est également un témoignage de Helmholtz, son mentor, qui a orienté son chemin vers l’un des sujets intéressants de son temps. Si Helmholtz ne l’avait pas fait, le nom de Michelson ne serait probablement qu’une note de bas de page dans les minutes du développement scientifique. Helmholtz mérite un crédit indirect pour bon nombre des découvertes de ses étudiants en les plaçant également dans une direction d’investigation.

Cependant, il ne fait guère de doute qu’il y avait peu de personnes aussi qualifiées à l’époque que Michelson pour effectuer des mesures de dérive de l’éther. Les mesures de Michelson de la vitesse de la lumière étaient déjà devenues internationalement connues au moment où il a rencontré Helmholtz à Berlin. Chaque lycéen qui a étudié la physique connaît les noms de Michelson et Morley, ce qui témoigne de l’originalité des deux chercheurs. Morley, qui a aidé Michelson dans sa deuxième série de mesures, a également participé à la détermination du poids atomique de l’oxygène. La vie de Michelson démontre non seulement l’importance de l’initiative personnelle, mais aussi la valeur de la collaboration et du travail d’équipe.

Prix et distinctions

  • Société Royale
  • Académie Nationale des Sciences
  • Société Américaine de Physique
  • Association Américaine pour l’Avancement des Sciences
  • Prix Nobel de Physique (1907)
  • Prix Rumford (1888)
  • Médaille Matteucci (1903)
  • Médaille Copley (1907)
  • Médaille d’or de la Royal Astronomical Society (1923)
  • Le Computer Measurement Group décerne un prix annuel des AA Michelson
  • Les résidences de l’Université de Chicago se souviennent de Michelson et de ses réalisations en dédiant la Maison Michelson en son honneur.
  • La Case Western Reserve lui a également dédié une maison Michelson, et un bâtiment académique de l’Académie navale des États-Unis porte également son nom. Le laboratoire Michelson de la Naval Air Weapons Station China Lake à Ridgecrest, en Californie, porte son nom. Il y a une exposition intéressante dans la zone accessible au public du Laboratoire de la médaille du prix Nobel de Michelson, le document actuel du prix, et des exemples de ses réseaux de diffraction.
  • Fiske, Bradley A. 1919. D’Aspirant à contre-amiral. New York : Century Co. ISBN 0548176485
  • Hamerla, R.R. 2006. Un scientifique américain à la frontière de la recherche: Edward Morley, Community, and Radical Ideas in Nineteenth-Century Science. Dordrecht : Springer. Le Maître de la Lumière : Une biographie d’Albert A. Michelson. Il s’agit de la première édition de la série. 1903. Les Ondes Lumineuses et Leurs Utilisations. Il est l’auteur de plusieurs ouvrages.

Tous les liens récupérés le 8 novembre 2016.

  • La vie et les travaux de Michaelson de l’Institut américain de physique.

Wilhelm Röntgen (1901) •Hendrik Lorentz / Pieter Zeeman (1902) •Henri Becquerel / Pierre Curie / Marie Curie (1903) •Lord Rayleigh (1904) •Philipp Lenard (1905) •J. J. Thomson (1906• * Albert Michelson •1907) • Gabriel Lippmann (1908) • Guglielmo Marconi/Ferdinand Braun (1909) • Johannes van der Waals (1910) • Wilhelm Wien (1911) • Gustaf Dalén (1912) • Kamerlinghnes (1913) • Max von Laue (1914) * W. L. Bragg/W. H. Bragg (1915) • Charles Barkla (1917) • Max Planck (1918) • Johannes Stark (1919) • Charles Guillaume (1920) • Albert Einstein (1921) • Niels Bohr (1922) • Robert Millikan (1923) • Manne Siegbahn (1924) • James Franck/Gustav Hertz (1925)

Nobel Laureates in Physics

Crédits

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