Albert Michelson nait de parents juifs en décembre 1852. Sa famille émigre auxÉtats-Unis trois ans plus tard, s'installant dans la ville deVirginia City (Nevada), avant de déménager àSan Francisco où il poursuit ses études. Cadet de l'École navale des États-Unis en 1869, puis officier de marine diplômé en 1873, il devient instructeur en physique-chimie de 1875 à 1879 après deux ans aux Antilles. En poste à l'observatoire naval des États-Unis en 1879, il part l'année suivante en Europe pour la poursuite de ses études. Après ses passages auxuniversités de Berlin etHeidelberg en Allemagne ainsi qu'aucollège de France et à l'École poytechnique[4],[5], il retourne aux États-Unis pour être professeur de physique àCleveland. Il obtient ensuite ce même poste àWorcester en 1890 puis àChicago en 1892. Il rejoint de nouveau la marine pendant la première guerre mondiale, au terme de laquelle il retourne à Chicago.
Son influence scientifique est particulièrement importante enoptique. Ses travaux le menèrent à mesurer à grande précision la vitesse de la lumière : entre 1924 et 1926, il effectue des mesures entre lemont Wilson et lemont San Antonio(en) (distants de 35 km) enCalifornie, obtenant ainsi une valeur de299 796 ± 4 km/s dans le vide, ce qui resta pendant plusieurs années une référence[6]. Il crée en 1881 soninterféromètre. Il reçoit en 1907 leprix Nobel de physique et lamédaille Copley. Il est également lauréat de lamédaille Franklin en 1923[7].
La résolution de son interféromètre de 1881 étant trop proche de l'écart qu'il voulait mesurer, ce n'est qu'à la suite de son association avecEdward Morley en 1887 que les problèmes de l'existence de l'éther et de l'invariance de lavitesse de la lumière furent posés, résolus en 1905 par la théorie de larelativité restreinte.
Beaucoup des travaux de Michelson visaient à établir la vitesse de la lumière par rapport à un système de référence absolu hypothétique. On considère à l'époque que l'univers est plongé dans l'éther, support de propagation de la lumière. Michelson s'attendait à ce que lavitesse de la lumière dépende du mouvement de la Terre par rapport à l'éther, ce qui le conduit à utiliser un système interférométrique[9].
Cette mesure de vitesse à effectuer l'a mené à élaborer uninterféromètre : en faisant interférer deux rayons issus d'un même rayon puis suivant des trajectoires orthogonales, Michelson put étudier les franges d’interférence et leur variation lors de la rotation de son appareil pour en déduire le retard des rayons séparés[10].
L'interféromètre de Michelson est un instrument optique construit pour permettre la démonstration de l'existence de l'éther (substance supposée véhiculer la lumière). C'est uninterféromètre à division d'amplitude, c'est-à-dire qu'il fait interférer deux faisceaux issus d'un même faisceau source ayant été dissociés par unelame semi réfléchissante. Les chemins optiques parcourus par les deux faisceaux sont réglables en faisant se translater deux miroirs sur lesquels ils se reflètent avant d’interférer[11].
Schéma de principe d'un interféromètre de Michelson.
L'interféromètre de Michelson est toujours utilisé pour la mesure de la planéité des dispositifs optiques.
L’expérience de Michelson et Morley (1887) avait pour objectif de démontrer l'existence de l'éther, milieu dans lequel on supposait que se propageait la lumière. Elle consistait à mesurer la différence de lavitesse de la lumière entre deux directions perpendiculaires, à six mois d’intervalle. L’expérience fut considérée comme un échec puisque les différences attendues ne purent être constatées[12]. Ce n'est que plus tard queHendrik Lorentz interprète ces résultats comme étant l'expression d'une réalité physique inattendue, à savoir le caractère absolu de la vitesse de la lumière[13][réf. à confirmer].
Hippolyte Fizeau avait montré vers 1865 à l'Académie des sciences la possibilité théorique de mesurer lediamètre apparent des astres par interférences de la lumière stellaire, et un prototype avait été fabriqué par M. Stephan, alors directeur de l’Observatoire de Marseille. On ignore toutefois si Michelson était au courant de ces recherches[14], mais il exploite à son tour cette idée à partir de 1890.
Munis de cet instrument, Michelson etFrancis G. Pease (1881–1938) purent réaliser de nouvelles mesures de diamètre : d'abord celui deBételgeuse, qu'ils fixèrent en décembre 1920 à 390 millions de kilomètres, soit à peu près le diamètre de l'orbite deMars; ainsi lagéante rouge Bételgeuse se trouvait avoir 300 fois la taille duSoleil. Hale (1921) indique[15] qu'avec un écartement des fentes de 6 pieds, la figure d'interférences était encore bien visible. Elle était très atténuée à l'écartement de 8 pieds, et avait complètement disparu à 10 pieds. Considérant une longueur d'onde moyenne de 550 nm, on pouvait en déduire un diamètre apparent de 0,045″.
Prix Nobel de physique en 1907 pour ses instruments optiques de précision ainsi que les études spectroscopiques et métrologiques menées avec ceux-ci. Ce prix est obtenu alors qu'il est affilié à l'université de Chicago[19].
L'épisode 26 de la saison 3 deBonanza, intituléLook To The Stars (tourné en 1962), raconte de façon romancée l'adolescence de Michelson àVirginia City.
↑« The Nobel Prize in Physics 1907 »,Fondation Nobel(consulté le) :« for his optical precision instruments and the spectroscopic and metrological investigations carried out with their aid »
↑A. Labeyrie, S.G. Lipson et P. Nisenson,An Introduction to Optical Stellar Interferometry, Cambridge, Cambridge University Press,(ISBN0-521-82872-4),p. 2 et suiv
↑G.E. Hale, « The Angular Diameter of Alpha Orionis »,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,vol. 81,,p. 166 et suiv.
(en)Biographie sur le site de lafondation Nobel (le bandeau sur la page comprend plusieurs liens relatifs à la remise du prix, dont un document rédigé par la personne lauréate — leNobel Lecture — qui détaille ses apports)
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