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Pr&#233;sentationCe s&#233;minaire a pour objet de r&#233;fl&#233;chir autour de questions relatives &#224; l&#8217;optique th&#233;orique et l&#8217;optique instrumentale, &#224; leurs modes d&#8217;interaction, ainsi qu&#8217;&#224; leurs liens avec d&#8217;autres domaines, telle l&#8217;astronomie. Il s&#8217;agit donc d&#8217;explorer &#224; la fois les champs th&#233;oriques et instrumentaux dans le domaine de la lumi&#232;re. Les questions qui seront &#224; examiner concerneront ainsi les instruments, les modes d&#8217;interpr&#233;tation th&#233;orique, les liens entre exp&#233;rience et th&#233;orie et enfin les conditions et possibilit&#233;s de r&#233;investissement de ces diff&#233;rents domaines dans le cadre de l&#8217;enseignement.(CAPHES-ENS, SPHERE-Univ Paris-Diderot, GHDSO-Univ Paris-Sud)Programme 2013/2014S&#233;ance du Mercredi 27 novembre 2013, 14h30-17h30Arnaud MAYRARGUE et Danielle FAUQUE : Pr&#233;sentation g&#233;n&#233;rale du s&#233;minaire. Objectifs, contenus et perspectivesMichel BLAY (CNRS, CAPHES, Paris) : Conf&#233;rence introductive du s&#233;minaire : Historique des th&#233;ories de la lumi&#232;re et des couleurs. Questions sur le sens de cette histoire et de ses contenus th&#233;oriquesS&#233;ance du Mercredi 15 janvier 2014, 14h30-17h30Les instruments d&#8217;optique et leur fabricationPaolo BRENNI (CNR, Fondazione Scienza e Tecnica, Museo Galileo, Florence) : Le verre optique : histoire, fabrication, utilisationAu sens commun, le verre est un solide non-cristallin, dur, fragile et g&#233;n&#233;ralement transparent &#224; la lumi&#232;re visible, le plus souvent constitu&#233; principalement par de l&#8217;oxyde de silicium (composant principal du sable). Pour ses propri&#233;t&#233;s physiques particuli&#232;res depuis des si&#232;cles, il est utilis&#233; dans un grand nombre d&#8217;instruments scientifiques. Gr&#226;ce &#224; son inalt&#233;rabilit&#233;, il est indispensable en chimie pour la r&#233;alisation de toute la verrerie de laboratoire. Pendant longtemps, il a &#233;t&#233; le meilleur isolant pour les appareils &#233;lectriques.Mais c&#8217;est surtout en optique que le verre joue et a jou&#233; un r&#244;le indispensable dans la fabrication de lentilles, prismes et miroirs qui sont les &#233;l&#233;ments essentiels d&#8217;innombrables instruments. &#192; partir du XVIIe si&#232;cle, avec l&#8217;introduction des lunettes et des microscopes, l&#8217;art de produire et de travailler le verre se d&#233;veloppe constamment gr&#226;ce aux efforts des savants, des opticiens, des constructeurs d&#8217;instruments et des verriers. Au XVIIIe si&#232;cle, la production de verre au plomb (flint glass) permet, surtout en Angleterre, la r&#233;alisation des premi&#232;res lentilles achromatiques qui, en &#233;liminant une bonne partie des aberrations chromatiques, augmentent remarquablement les performances des instruments astronomiques et contribuent aussi au succ&#232;s des constructeurs d&#8217;instruments anglais. Au d&#233;but du XIXe si&#232;cle, gr&#226;ce aux travaux de Fraunhofer et de Guinand en Bavi&#232;re, les techniques pour la fabrication du verre optique s&#8217;am&#233;liorent remarquablement. Mais la production de diff&#233;rents types de verre avec des caract&#233;ristiques physiques bien pr&#233;cises et constantes se d&#233;veloppe surtout pendant la seconde moiti&#233; du si&#232;cle, pouss&#233;e aussi par la diffusion d&#8217;instruments de plus en plus sophistiqu&#233;s.Le verre d&#8217;optique devient alors un mat&#233;riel essentiel et strat&#233;gique dont la fabrication reste difficile et dont les proc&#233;d&#233;s sont souvent jalousement maintenus secrets par les verriers. Pendant la Premi&#232;re Guerre Mondiale, les pays alli&#233;s, qui, avant le conflit, avaient largement profit&#233; de l&#8217;industrie verri&#232;re allemande, se trouvent soudainement dans la n&#233;cessit&#233; de d&#233;velopper rapidement leur production de verre optique, indispensable pour fabriquer les centaines de milliers d&#8217;instruments utilis&#233;s sur les champs de bataille (lunettes, binoculaires, th&#233;odolites, etc.).Malgr&#233; l&#8217;introduction d&#8217;autres mat&#233;riaux transparents, le verre optique reste toujours indispensable, encore aujourd&#8217;hui, dans presque tous les domaines scientifiques et dans un grand nombre d&#8217;applications technologiques.Jim BENNETT (Museum of History of Science, Oxford University) : Robert Hooke and practical optics: the case of the telescopeHooke is better known for his microscopy but he also had great ambitions for the telescope. If that seems an obvious position for a practical mathematician and astronomer in the 17th century, we must be careful not to make such assumptions. To many it seemed that almost everything in telescopic astronomy had been claimed by Galileo and all that was left was to clear up a few anomalies. Not so Hooke, but he had so many different approaches - as a theoretician on the nature of light, an observing astronomer, a designer of instruments and a close associate of the instrument makers of London - that it is interesting to consider how he set about fulfilling his ambitions and whether the various aspects of his optical interests worked together.S&#233;ance du Mercredi 12 mars 2014, 14h30-17h30Approche th&#233;orique de l&#8217;optique au tournant XIXe-XXe si&#232;clesOlivier DARRIGOL (Laboratoire SPHERE, CNRS) : Fizeau, Gouy, Poincar&#233; et la nature de la lumi&#232;re blancheL'id&#233;e centrale de l'optique newtonienne, celle de l'h&#233;t&#233;rog&#233;n&#233;it&#233; de la lumi&#232;re blanche, resta longtemps incontest&#233;e et r&#233;sista m&#234;me &#224; l'av&#232;nement de l'optique ondulatoire. Cela ne se fit pas sans quelque ambigu&#239;t&#233; : s'agissait-il d'une succession de trains d'ondes de fr&#233;quences diverses mais bien d&#233;finies, ou d'une seule onde p&#233;riodique de fr&#233;quence variable? En 1845, Hippolyte Fizeau et L&#233;on Foucault crurent pouvoir trancher en faveur de la premi&#232;re hypoth&#232;se. Vingt ans plus tard, Louis Georges Gouy rejeta toute possibilit&#233; d'une exp&#233;rience cruciale car selon lui les deux hypoth&#232;ses &#233;taient th&#233;oriquement &#233;quivalentes ; il n'&#233;tait m&#234;me pas n&#233;cessaire de supposer que la lumi&#232;re blanche e&#251;t une quelconque p&#233;riodicit&#233;. Henri Poincar&#233; prit la d&#233;fense de Fizeau en 1895. Mais l'invalidit&#233; du raisonnement de Poincar&#233; fut bient&#244;t reconnue, et raison fut donn&#233;e &#224; Gouy contre Fizeau et contre Newton. Bien avant les d&#233;bats d'interpr&#233;tation de la m&#233;canique quantique, cette histoire pose la question philosophique de la d&#233;finition d'une quantit&#233; mesur&#233;e pr&#233;alablement &#224; la mesure ainsi que la question de la r&#233;ification d'abstractions math&#233;matiques.Michel PATY (Laboratoire SPHERE, CNRS et Universit&#233; Paris-7 Diderot) : Sur le cheminement d'Einstein vers une th&#233;orie quantique de la lumi&#232;re et du rayonnementBien que les travaux de Planck sur les &#233;changes d&#8217;&#233;nergie entre mati&#232;re et lumi&#232;re et ceux d&#8217;Einstein sur les propri&#233;t&#233;s d&#8217;un &#171; gaz de rayonnement &#187; remontent respectivement &#224; 1900 et 1905, ce n&#8217;est qu&#8217;une vingtaine d&#8217;ann&#233;es apr&#232;s que les propri&#233;t&#233;s corpusculaires de la lumi&#232;re furent admises par la plupart des physiciens, lorsqu&#8217;il fut acquis que le rayonnement lumineux (et plus g&#233;n&#233;ralement &#233;lectromagn&#233;tique) poss&#232;de, outre une &#233;nergie quantifi&#233;e, une impulsion &#233;galement quantifi&#233;e. Cette propri&#233;t&#233;, d&#233;montr&#233;e th&#233;oriquement par Einstein en 1917, fut constat&#233;e dans les exp&#233;riences de diffusion de rayons X sur des &#233;lectrons atomiques effectu&#233;es respectivement par Compton (en 1923) et par Bothe et Becker (en 1925). Elle &#233;tait difficile &#224; admettre dans la cadre de la physique classique, qui avait ant&#233;rieurement rejet&#233; la conception corpusculaire newtonienne de la lumi&#232;re en faveur de son caract&#232;re ondulatoire, av&#233;r&#233; par tous les ph&#233;nom&#232;nes connus en optique classique, dont les th&#233;ories de Fresnel, puis de Maxwell (modifi&#233;e par la th&#233;orie de Lorentz puis par la relativit&#233; restreinte d&#8217;Einstein) rendaient remarquablement compte. Comment concilier les deux caract&#232;res, ondulatoire et corpusculaire, effectifs et pourtant contradictoires ? Et comment la pens&#233;e rationnelle de la physique fut-elle amen&#233;e &#224; les prendre ensemble en consid&#233;ration, avant m&#234;me de disposer d&#8217;une perspective th&#233;orique capable de les l&#233;gitimer ? (La th&#233;orie quantique ne fut &#233;tablie qu&#8217;ensuite, d&#8217;ailleurs en partie sur cette base, en 1925-1927).On se propose de suivre la m&#233;thode d'exploration du domaine des quanta, d&#8217;abord de lumi&#232;re, puis de mati&#232;re, qu&#8217;Einstein mit en &#339;uvre en l'absence de th&#233;orie satisfaisante des ph&#233;nom&#232;nes quantiques, et qu'il pratiqua de 1905 &#224; 1925, mettant ainsi en &#233;vidence des propri&#233;t&#233;s nouvelles et inhabituelles des ph&#233;nom&#232;nes quantiques, parmi lesquelles le double caract&#232;re corpusculaire et ondulatoire de la lumi&#232;re (et de la mati&#232;re) ; on tentera, ce faisant, d'expliciter le but qu'il poursuivait dans ce domaine, d&#8217;y caract&#233;riser son &#171; style &#187; de recherche, et de mieux comprendre ainsi sa pens&#233;e des quanta, &#224; la fois constructive et critique.S&#233;ance du Mercredi 11 juin 2014, 14h30-17h30VariaSuzanne DEBARBAT (Observatoire de Paris) : L&#8217;optique &#224; l&#8217;Observatoire de ParisApr&#232;s l'invention des "lunettes de vue", Galil&#233;e semble &#234;tre le premier &#224; voir tent&#233; d'en faire des "lunettes d'approche" qu'il a orient&#233;es vers le ciel, avec les d&#233;couvertes que l'on sait. Les "artistes", comme on les a bient&#244;t appel&#233;s, se sont heurt&#233;s, pour aller plus loin en diam&#232;tre, aux difficult&#233;s d'obtenir un verre homog&#232;ne. C'est seulement &#224; la fin du XVIIe si&#232;cle, que certains pourront r&#233;aliser des "lunettes astronomiques" de diam&#232;tres de plus en plus grand, pouvant atteindre une vingtaine de centim&#232;tres. En parall&#232;le, et dans la ligne de propositions de Newton, Herschel sera le premier &#224; passer avec succ&#232;s de la r&#233;fraction &#224; la r&#233;flexion avec des miroirs en bronze poli de grand diam&#232;tre. Malgr&#233; les tentatives faites pour obtenir des miroirs en verre argent&#233;, comme on savait le faire pour les glaces de Versailles &#224; Tourlaville, il faudra attendre Liebig, Foucault et Steinheil pour parvenir &#224; l'argenture en surface.Des tentatives d'ateliers &#224; l'Observatoire de Paris, par Cassini IV, demeureront sans lendemain, du fait qu'il quittera l'Observatoire en 1793. Il faudra attendre le XXe si&#232;cle pour voir la cr&#233;ation d&#8217;un laboratoire d&#8217;optique &#224; l&#8217;Observatoire. Cr&#233;&#233; en 1924 gr&#226;ce au m&#233;c&#232;ne Dina, il est confi&#233; &#224; l&#8217;opticien am&#233;ricain George Ritchey. En 1926, il est plac&#233; sous la responsabilit&#233; d'un jeune opticien de renom Andr&#233; Couder. Selon les propositions de l&#8217;ing&#233;nieur-opticien fran&#231;ais Henri Chr&#233;tien, Ritchey r&#233;alise dans cet atelier un t&#233;lescope g&#233;ant &#224; grand champ dit Ritchey-Chr&#233;tien.Pratiquement toutes les pi&#232;ces optiques des instruments fran&#231;ais y seront r&#233;alis&#233;es jusqu'au miroir de 1,93 m&#232;tre de diam&#232;tre qui &#233;quipe le grand t&#233;lescope de l'observatoire de Haute-Provence et dont la finition du polissage sera ex&#233;cut&#233;e dans la salle, alors dite de "La M&#233;ridienne", du deuxi&#232;me &#233;tage de l'Observatoire. Aller plus loin en diam&#232;tre, ne permet pas de travailler dans cette salle qui, en 1983, sera enti&#232;rement vid&#233;e de son contenu, devenant alors Salle Cassini.Dans ce domaine, comme dans d'autres, la technique a pris le pas sur les souhaits des observateurs, mais elle a aiguillonn&#233; ces derniers...Arnaud MAYRARGUE et Danielle FAUQUE : Bilan et perspectives