Hertz et les ondes électromagnétiques
Publié le 23/09/2011
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En 1864, le Britannique James Clerk Maxwell (1831-1879), parvint à réunir dans une série d'équations les expressions mathématiques à la fois de l'électricité et du magnétisme, montrant que les deux phénomènes étaient étroitement associés et avaient une nature ondulatoire. Plus étrange encore, Maxwell réalisa à travers ses équations que la vitesse de ces ondes «électromagnétiques « était égale à celle de la lumière.
«
! Illustration public ita ire datant de 1908 , a présentant un appareil radio mis au point par l'Italien Guglielmo Marconi (1874-1937),
et vantant les mérites de la télégraphie sans fil.
Ce modèle indiquait la longueur d 'onde du signal envoyé.
En retournant le raisonnement dans l'autre sens,
cela suggérait que la lumière était une forme d'onde électromagnétique.
L'expérience de Hertz
C'est à cette époque riche en découvertes que
grandit le jeune Heinrich Rudolf Hertz , né le 27
février 1857 à Hambourg.
Aussi doué en mathé
matiques qu 'il était habile à dessiner et à
fabriquer
des instruments, le jeune Hertz
s 'o rienta
très tôt yers une carrière d'ingénieur
en construction.
A l'université de Munich, il se
découvrit toutefois un penchant pour la science
pure.
Remarqué par l'éminen t physicien Her
mann von Helmholtz (1821-1894), il ne tarda pas
à intégrer l'université de Berlin où il se pencha,
dès 1878 , à l'âge de vingt et un ans, sur le pro
blème des courants électriques induits.
Depuis plusieurs décennies déjà, on savait,
notamment grâce aux travaux de Michael
Faraday (1791-1867) , qu'une variation de courant
dans un circuit électrique faisait apparaître un
second courant (appelé courant induit) dans
tout autre circuit situé à proximité, sans qu'il y ait
contact entre les deux! Afin de visualiser ce phé
nomène , on dotait le circuit secondaire d'un
court
espace vide que le courant nouvellement
créé était obligé de «sauter>>, dégageant au pas
sage une étincelle.
Dans un laboratoire plongé
dans l'obscurité, on pouvait suivre par étincelles
l'apparition et l'évolution d'un courant induit.
Heinrich Rudolf Hertz était un travailleur ~ acharné qui partageait son temps entre études théoriques , recherches de laboratoire et enseignement universitaire.
Le jeune Hertz eut l'intuition qu'une onde
invisible
devait transiter entre l e circuit principal et le circuit secondaire pour y faire naître ce cou
rant induit.
À l'automne 1887, dans la grande
salle de l'école technique de Karlsruhe où il enseignait désormais, Hertz mit au point, avec
son assistant Julius Amann, une expérience
magistrale pour prouver l'existence de ces ondes.
Au fond de la salle plongée dans l'obscurité, il
confia à Amann le soin d'o pérer un générateur
de courant alternatif, faisant varier à très haute
(réquence un courant principa l dans un circuit.
A
quelques mètres de distance , tenant à la main un grand anneau de cuivre en guise de circuit
secondaire, Hertz mettait en évidence le courant
induit correspondant, étincelles à l'appui.
L:idée de Hertz fut de supposer que , si c'était
bien une onde invisible et d'un nouveau type qui
émanait du circuit principal pour atteindre son
anneau de cuivre et y déclarer le courant induit ,
a l
ors on devait pouvoir détecter cette onde par un
phénomène d 'interférence.
On sait, en effet, que
deux trains d'ondes qui se superposent dans l'es
pace peuvent trahir leur présence en interférant
l'un avec l'autre: si leurs phases se combinent
positivement, leur amp litud e grandit, alors que
dans le cas contraire celle-ci décroît selon le prin
cipe bien connu des ondes stat ionnaires.
Pour obtenir cette interférence dans le cadre
de son expérience, Hertz fixa une plaque métal
lique derrière le générateur de courant qu'opérait
Amann: il espérait que parmi les ondes qui éma
naient du circuit, certaines se réfléchiraient sur la
plaque comme dans un miroir, et viendraient
recouper dans l'espace les ondes directes , non
réfléchies.
L'interférence ainsi obtenue devrait
a l
ors se manifester sous forme d 'o ndes station
naires, à l'amplitude variable dans l'espace.
C'est
bien ce que Hertz observa: à certains endroits de
la salle, le courant induit éta it beaucoup plus fort
dans l'anneau -grosses étince lles à l'appui -qu'à
d'autres endroits où les étincelles étaient, au
contraire, à peine perceptibles.
En notant minu
tieusement les emplacements, Hertz vit se dessiner
la figur e bien connue d'une onde stationnaire, l'in
tensité du courant induit variant cycliquement à
travers l'espace de la salle avec des «nœuds>> et
des «ve ntres >> espacés de quelques mètres.
! Poste de télégraphie mobile, vers 1900.
A Les découvertes de Heinrich Hertz furent exploitées par les ingénieurs du monde entier: à la télégraphie sans fil succédèrent la radio, puis la télévision.
En ce jour du 15 mars 1888 , Heinrich Hertz
venait ainsi de découvrir l'onde radioélectrique .
Quelques calculs lui apprirent, en outre , qu'elle
se déplaçait apparemment à la même vitesse que
la lumière, soit , d 'après ses estimations, 300000
kilomètres par seconde.
La naissance de la TSF
La découverte de Hertz fit grand bruit en Europe.
En Angleterre , elle fut accueillie avec enthou
siasme par les disciples de James Maxwell , les
théories de celui-ci trouvant là une éclatante
confirmation.
En France , la réaction fut plus miti
gée, la guerre toute récente avec l'Allemagne sus
citant une certaine hostilité vis-à-vis des Alle
mands.
Mais l'excellence des travaux de Hertz ,
ainsi que ses talents oratoires lui valurent d'être
rapidement reconnu à sa juste valeur.
Des pro
blèmes de santé à partir de 1892 l'empêchèrent
de poursuivre son œuvre: le découvreur des
ondes électromagnétiques, nommées ondes
"hertziennes>> en son honneur, succomba à une
septicémie , le 1" janvier 1894, à trente-sept ans .
11 ne fallut pas longtemps à ses disciples pour
comprendre le parti qu'ils pouvaient tirer des
ondes électromagnétiques, notamment comme
moyen de té lécommun ication.
En combinant un
anneau à étince lles (l'émetteur), une antenne de
réception , et un détecteur d'ondes mis au point ,..
par le Français Édouard Branly (1844-1940),
~ l'ingénieur russe Aleksandr Popov (1859-1906)
::; démontra , en 1895, la transmi ssion d'un message
~ en morse, par impulsions d'ondes radio entre
~ deux circuits distants de 250 mètres.
Le premier
~ message jamais transmis de cette manière fut:
~ «Heinrich Hertz>>, hommage au grand physicien ii; ::;; qui avait ouvert l'ère des télécommunications..
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