Léon Foucault

Jean Bernard Léon Foucault fut un grand et célèbre astronome-physicien français du XIXème siècle. Il étudia d’abord la médecine puis se tourne rapidement vers la physique. Léon Foucault reçut le titre de physicien de l'Observatoire de Paris, et fut élu membre de l’académie des sciences. Officier, il fut également décoré de la Légion d'honneur en 1862. Il reçut tous ces titres suite à ces nombreuses découvertes. Il démontra la rotation de la terre sur son axe par le pendule qu’il inventa. Il est également à l'origine du gyroscope en 1852, qui remplaça ou compléta les boussoles dans les bateaux et il améliora aussi les télescopes. Foucault fit avec Fizeau la première photographie du soleil.

Pour mesurer la vitesse de la lumière, Foucault utilisa un miroir tournant.  Il mit en place un héliostat captant la lumière du soleil et la renvoyant sur un miroir semi-réfléchissant.

La lumière devait traverser le fameux miroir tournant qui faisait 400 tours par seconde. Le mécanisme était entraîné par une turbine à air comprimé qui, associée à une horloge (compte-tour) extrêmement précise, rendait le mouvement parfaitement régulier et réduisait les imprécisions.

Lorsque le miroir tournant était à l’arrêt, la lumière était dirigée vers cinq miroirs concaves de telle sorte qu’une fois la lumière arrivée au dernier, elle refaisait en sens inverse le même itinéraire jusqu’à la lame de verre semi-réfléchissante vers un oculaire. En faisant ce trajet, la lumière avait parcouru 40,4 mètres.

Lorsque Foucault lança le mécanisme du miroir tournant, la direction de la lumière se trouvait sans arrêt modifiée. La déviation du faisceau lumineux était mesurée par le déplacement d'une mire graduée par rapport à un petit repère (réticule) placée devant l'oculaire.

Foucault savait que la lumière se propageait à une vitesse de l’ordre de 300 000 km/s (donnée par Römer). La lumière était toujours dirigée vers l’oculaire mais elle était légèrement décalée par rapport à celui-ci.  Foucault put mesurer ce décalage (0,7 mm correspondant à un angle de 0,002°). Le temps de parcours de cet angle par le miroir était de 35 milliardièmes de secondes (0,000000135 secondes). C’était le temps qu’avait mis la lumière pour faire l’aller-retour, soit 40,4 m.

Foucault connaissait la longueur du trajet du rayon lumineux, le déplacement du faisceau et la vitesse de rotation du miroir.

C’est ainsi qu’en 1862 Léon Foucault annonça son résultat sur sa mesure de la vitesse de la Lumière : 298 000 km/s avec une incertitude de 500 km/s.