Bibliophilie et Sciences: une famille de physiciens, les Bécquerel

Amis Bibliophiles bonjour,
Lesquels parmi vous votent pour que Bernard se décide enfin à écrire un article pour la Nouvelle Revue des Livres Anciens?
Voici un nouvel article de sa plume, qui vient rejoindre la catégorie « Bibliophilie et Sciences ».
La famille Becquerel compte quatre générations de physiciens. On connaît surtout Henri Becquerel mais les quatre générations ont marqué la physique du XIXème.
– Antoine César Becquerel (1788-1878), professeur de physique au Muséum national d’histoire naturelle, découvre en 1819 l’effet piézoélectrique de certains cristaux. En 1839, avec son fils Edmond, il présente pour la première fois un effet photoélectrique à l’origine des piles photovoltaïques, effet qui n’a été compris qu’en 1887 par Hertz.
– Alexandre Edmond Becquerel (1820-1891), fils du précédent, occupe la chaire de physique au Conservatoire des arts et métiers à partir de 1852 et, à la suite de son père, devient professeur de physique au Muséum national d’histoire naturelle. Il s’intéresse tout d’abord à la phosphorescence et à l’étude de la spectroscopie, parvenant à obtenir grâce à la photographie une reproduction du spectre solaire. En 1866, il effectue les premières mesures de température à l’aide de la pile thermoélectrique.
– Henri Becquerel (1852-1908), fils du précédent, entre à l’École polytechnique en 1872, puis à l’école des Ponts et Chaussées. Après avoir été assistant au Muséum national d’histoire naturelle, il y devient professeur de physique en 1892, occupant la chaire que son père et son grand-père ont précédemment tenue. Egalement professeur de physique à l’École polytechnique, il découvre en 1896 le phénomène de la radioactivité au cours de ses recherches sur la fluorescence des cristaux. Ayant placé des sels d’uranium sur une plaque photographique dans un lieu sombre, il s’aperçoit que la plaque a noirci, faisant apparaître une silhouette des minéraux. Ce phénomène prouve que l’uranium émet un rayonnement, effet connu par la suite sous le nom de radioactivité. En 1903, il partage le prix Nobel de physique avec Pierre et Marie Curie pour leurs travaux sur la radioactivité. Son nom reste attaché à l’unité d’activité nucléaire, le Becquerel.
– Jean Becquerel (1878-1953) succède à son père Henri Becquerel à la chaire de physique appliquée du Muséum national d’histoire naturelle. Poursuivant les travaux de son père, il porte ses recherches sur l’étude des propriétés optiques et magnétiques des cristaux à très basse température.
La bibliothèque de la famille s’est enrichie au cours des générations. Elle a été dispersée dans les années 1980 par la librairie Brieux et j’ai eu l’opportunité d’acheter quelques ouvrages importants dont la collection des Annales de chimie et de physique en reliure quasi uniforme (le dernier volume date de 1908, année du décès d’Henri Becquerel). Je vous présente quelques ouvrages de ces illustres physiciens.
DIVERS MÉMOIRES LUS À L’ACADÉMIE DES SCIENCES.Paris, 1829 à 1860. 1 volume in-4 ; (2), 40 pp. – 22 pp. – pp (23) à 34 – pp (35) à 49 – pp (50) à 56 – 19 pp. – 44 pp. – pp 49 à 57, 1 pl. – 34 pp. – 12 pp. – 16 pp. – 18 pp. – 4 pp. – 5 pp. – 4 pp. – 24 pp. – 12 pp. – 21 pp. – 9 pp. – pp (835) à 850.
Réunion exceptionnelle de vingt tirés à part de textes d’Antoine César Becquerel portant sur l’électrochimie et publiés dans les Mémoires de l’Académie des Sciences ou dans les Comptes Rendus. Ce volume provient de sa bibliothèque.
TRAITÉ EXPÉRIMENTAL DE L’ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME ET DE LEURS RAPPORTS AVEC LES PHÉNOMÈNES NATURELS.Paris, F. Didot. 1834, 1835, 1836, 1837, 1840.7 tomes reliés en 4 volumes in-8 ; 1er volume : (4), 563, (1) pp. – (4), 517, (3) pp, 6 pl. – 2ème volume : (4), XVI, 450 pp, 6 pl. – (4), XXV, 333, (3) pp, 3 pl – . 3ème volume : (4), 316 pp, 2 pl. – (4), IV, 288 pp, 5 pl. – (4), 440 pp, 5 pl – . 4ème volume : (4), 547 pp, 18 pl.
Ce traité d’Antoine César Becquerel est le premier grand traité français sur l’électricité et le magnétisme.
TRAITÉ D’ÉLECTRICITÉ ET DE MAGNÉTISME ET DES APPLICATIONS DE CES SCIENCES À LA CHIMIE, À LA PHYSIOLOGIE ET AUX ARTS.Paris, F. Didot. 1855-1856.. 3 volumes in-8 ; XVI, 456 pp, 3 pl. – (4), 475, (1) pp. – (4), 412 pp, 14 pl.
Cet ouvrage résume les leçons qu’Antoine César Becquerel et son fils Edmond donnaient, l’un au Muséum d’Histoire Naturelle, l’autre au Conservatoire des Arts et Métiers.
SUR LES RADIATIONS ÉMISES PAR PHOSPHORESCENCE. Paris, Gauthier-Villars. 1896. 1 volume in-4 ; pp (417) à 496.
Ce volume contient le cahier des Comptes Rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des Sciences du 24 février 1896 (n° 8, tome 122). Dans ce cahier, dont la couverture rose imprimée a été conservée, Henri Becquerel annonce la découverte de la radioactivité naturelle. L’article occupe les pages 420 et 421. Becquerel pense alors que l’exposition préalable des sels d’uranium à la lumière est nécessaire à l’émission du rayonnement. Le 2 mars 1896 Becquerel annonce que l’excitation préalable à la lumière est inutile : les sels d’uranium émettent naturellement des radiations pénétrantes. Rapidement Becquerel montre que le phénomène est dû à l’uranium seul. Deux ans plus tard Pierre et Marie Curie annoncent la découverte de deux éléments radioactifs nouveaux, le radium et le polonium.
RECHERCHES SUR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE.Paris, F. Didot. 1903.1 volume in-4 ; (4), 360, (4) pp, 13 pl.
Ce volume constitue le tome 46 des Mémoires de l’Académie des Sciences. Dans l’avant-propos Henri Becquerel indique : « Le présent Mémoire est divisé en deux parties. La première comprend les recherches faites en 1896 et 1897 dans lesquelles, après avoir découvert les propriétés radiantes de l’uranium, j’ai étudié les caractères physiques du rayonnement nouveau. La seconde renferme mes travaux depuis 1898, époque à laquelle les nouveaux produits découverts par Mr. et Mme Curie donnèrent à la question une extension considérable en révélant des phénomènes que le faible rayonnement de l’uranium eût été, sinon impuissant, du moins beaucoup plus long à manifester ».
LE PRINCIPE DE RELATIVITÉ ET LA THÉORIE DE LA GRAVITATION.Paris, Gauthier-Villars. 1922. 1 volume in-8 ; X, 342 pp.Publication des leçons donnée par Jean Becquerel à l’Ecole Polytechnique en 1921 et 1922. L’ouvrage est divisé en deux parties : 1ère : La relativité restreinte. 2ème : La relativité généralisée – Gravitation et électricité.
Vous trouverez l’histoire de cette lignée exceptionnelle sur le net. On en rencontre quelquefois en sciences : les Cassini, les Curie, les Friedel … Leur bibliothèque était une bibliothèque de travail. Les livres étaient bien et solidement reliés, sans ostentation, comme je les aime.
Une indication pour les cristallographes : la librairie Brieux disperse actuellement la bibliothèque de la famille Friedel.
Merci Bernard,

H

À lire ensuite

Bibliophilie et Sciences: Foucault, son pendule, son gyroscope et ses miroirs

Amis Bibliophiles bonsoir,
J’avais 13 ans et mes parents insistèrent pour que nous assistions à une démonstration dans l’un des refroidisseurs d’une centrale nucléaire française en construction: le plus grand Pendule de Foucault du monde jamais installé allait nous prouver de visu que la terre tourne. Je me souviens qu’il faisait tomber des sortes de quilles disposées les unes à côté des autres.
Quelques années plus tard, nouveau rendez-vous avec le Pendule, pour ma première rencontre avec Eco, tiens, un bibliophile.
Quelques années encore et nous sommes en 2010, et un autre bibliophile, Bernard, m’envoie un texte sur Foucault, pour qu’enfin la boucle se boucle. Je, nous, allons enfin tout savoir.
Léon Foucault (1819-1868), est un physicien et astronome français. Véritable autodidacte, il s’emploie, après avoir commencé des études de médecine, à perfectionner les procédés photographiques de Daguerre. Il rédige le feuilleton scientifique du Journal des Débats à partir de 1845. Physicien de l’Observatoire en 1855, il est élu membre du Bureau des Longitudes en 1862 et de l’Académie des Sciences en 1865. En janvier 1851, pour montrer expérimentalement la rotation journalière de la terre autour de l’axe des pôles, Foucault installe dans sa cave de la rue d’Assas un pendule constitué d’un fil métallique de 2 m de long qui supporte une lourde sphère de 5 kg. Il constate que le plan d’oscillation du pendule tourne lentement par rapport aux murs de la cave. Les lois de la mécanique en déduisent que c’est la cave qui tourne autour du pendule. Au mois de février il renouvelle son expérience avec un pendule de 11 m à l’observatoire de Paris. Les oscillations du pendule durent plus longtemps et la déviation est nettement visible.
Louis Napoléon Bonaparte ayant eu connaissance des travaux de Foucault lui demande de réaliser son expérience dans un lieu prestigieux : ce sera le Panthéon. L’expérience a lieu le 31 mars 1851. La sphère pesait 28 kg et le fil avait 67 m de long. Vous pouvez voir ce pendule au Musée des Arts et métiers à Paris ainsi qu’une démonstration.
Cependant Foucault ne comprenait pas pourquoi la rotation du pendule s’effectuait plus lentement que la rotation de la Terre d’un facteur 1/sin λ. Foucault, à qui Poinsot en avait demandé une démonstration plus frappante encore pour les sens, présenta en 1852 à l’Académie des Sciences l’appareil qu’il venait d’inventer et qu’il nommait gyroscope. Il est constitué d’une masse lourde, appelée rotor, en mouvement de rotation rapide (150 à 200 rotations par minute) et pendant assez longtemps (une dizaine de minutes) autour d’un axe restant fixe dans un référentiel galiléen.Foucault se rendit aussi compte que son appareil pouvait servir à indiquer le Nord. En effet, en bloquant certaines pièces, le gyroscope s’aligne sur le méridien. Le compas gyroscopique était né.
J’ai réuni en un volume les Comptes Rendus des séances de l’Académie des Sciences du 3 février 1851 et du 27 septembre 1852 ; il contient les textes fondamentaux de Léon Foucault sur le mouvement de la terre.
Démonstration physique du mouvement de rotation de la terre au moyen du pendule – sur une nouvelle démonstration expérimentale du mouvement de la terre… Sur les phénomènes d’orientation des corps tournants entraînés par un axe fixe à la surface de la terre… [Paris, Mallet-Bachelier. 1851-1852].1 volume in-4 ; (2) pp, pp 121 à 148, pp 409 à 447.
La revue l’Illustration du 5 avril 1851 consacre un important article illustré sur l’expérience du Panthéon. Cet article est extrait de celui que Foucault avait écrit pour le Journal des Débats du 31 mars 1851.
Un autre problème du moment était celui de la vitesse de la lumière. La théorie corpusculaire supposait une accélération de la lumière lors de son passage de l’air dans l’eau. La théorie ondulatoire supposait l’inverse. Avec Hippolyte Fizeau, Foucault entreprit une série d’expériences sur la lumière et la chaleur. Grâce à un dispositif composé d’un miroir rotatif, de deux miroirs concaves et d’une source lumineuse, Foucault montre en 1850 que la lumière se meut plus rapidement dans l’air que dans l’eau, faisant ainsi définitivement pencher la balance du côté de la théorie ondulatoire. La même année, il effectue une mesure particulièrement précise de la vitesse de la lumière, à 1% près de la valeur exacte.Foucault présente ses travaux dans sa thèse soutenue le 25 avril 1853. Cette thèse est ici dans le tome 41 des Annales de Chimie et de Physique, 3ème série.
Sur les vitesses relatives de la lumière dans l’air et dans l’eau.Paris, Masson. 1854.1 volume in-8 ; pp 129 à 163, 1 pl.Il y a quelques années, René a déniché une sirène de Cagniard de La Tour destinée à réaliser l’expérience de Foucault, dans ce but elle a été modifiée par l’adjonction d’un miroir.Comme son nom l’indique la sirène émet un son dont la fréquence varie avec la vitesse de rotation d’un tambour percé de trous. La sirène classique comporte un totalisateur, elle a constitué le premier fréquencemètre.Une petite précision : son nom de Sirène vient de ce qu’elle peut chanter sous l’eau.

Foucault meurt jeune et ses travaux sont éparpillés dans différentes revues scientifiques peu accessibles. Ce n’est qu’en 1878 que Charles-Marie Gariel (1841-1924), ingénieur des Ponts et chaussées et professeur de physique à l’Ecole de médecine de Paris publie un recueil de ses travaux scientifiques. Les planches sont des exemples de finesse et de précision.
Recueil des travaux scientifiques.Paris, Gauthier-Villars. 1878. 2 volumes in-4 ; (4), portrait, XXVIII, 592 pp. – Atlas: (4), 18 pp, 19 pl.
Merci Bernard!
Hugues