Christiaan Huygens

Influences  Son père, Constantin Huygens, est en contact avec Mersenne et plusieurs autres scientifiques. Descartes est un ami de la famille.  Mersenne dit à Constantin que Christiaan dépasserait un jour Archimède.  Provenant d’une famille aisée, cela lui permet de commencer ses travaux dès l’âge de 20 ans.

Mathématiques  En 1651, il publie un mémoire de géométrie.  Techniques de sommation et d’intégration.  Calcul de probabilités. En1657: Traité complet.  Courbes particulières (cycloïdes).  S’oppose à Leibniz quant au calcul infinitésimal.

1652- Ses premiers travaux  Désaccords avec les règles du choc de Descartes. Huygens  Change le référentiel (principe de relativité). Deux corps de même masse, vitesses échangées lors du choc.  Loi de la conservation de mouvement.  Loi de l’énergie cinétique dans le cas d’un choc élastique.

Théorie ondulatoire de la lumière  La lumière se propage en ligne droite.  Elle n’est pas instantanée.  Elle se propage dans la matière éthérée (formée de petites boules élastiques).

Théorie ondulatoire de la lumière (suite)  Les ondes lumineuses ne s’interrompent pas. On voit la même chose de côtés différents.  L’air transmet le son. Pour lui, ce sont deux milieux différents.  La lumière doit être plus rapide que le son.  S’oppose à Newton (théorie corpusculaire).

Phénomène optique: la réflexion  L’angle d’incidence est égal à l’angle de réflexion sur un corps poli.

Phénomène optique: la réfraction  Démonstration de la proportion des Sinus déjà évoquée.  La lumière passe moins bien dans l’eau et le verre.  Corps transparents versus corps opaques.

Biréfringence  Huygens étudie le phénomène.  Cristal d’Islande.  Double réfraction: Rayon ordinaire: onde propagée dans l’éther. Rayon extraordinaire: onde propagée dans les particules du cristal.

Télescope  Construit par lui-même, lui vaut la découverte de Saturne et de Titan (23 pieds 100x ;12 pieds 50x).  Forme la lentille et la polit avec sa machine. Son frère l’a aidé dans ce domaine.  Certaines lentilles conservées dans les musées et un seul télescope.

Télescope (suite)  Dix ans plus tard, il améliore les lentilles (Huygens eyepiece).  Champ de vision plus large et suppression des aberrations de couleur latérale.

Télescope (suite)  37 m de long.  Installé chez lui, il devait empiéter sur le terrain de son voisin.

Découverte des anneaux de Saturne  Observe la planète et s’interroge sur les anses parfois visibles.  Cassini est son rival. Observations en même temps à l’Observatoire de Paris.

… et de son satellite Titan

Honneurs  Libération de la sonde Huygens (2004) Pour observer le sol et l’atmosphère de Titan.  Astéroïde à son nom.

1656- Nébuleuse d’Orion  Il la sépare en plusieurs étoiles.  La partie la plus lumineuse a été nommée la région de Huygens.  Découvre d’autres nébuleuses et observe des étoiles doubles.

 Pour mesurer la longitude lors des expéditions en mer, il met au point…

Horloge à pendule  Permet plus de précision, car elle bat à la seconde.  La période d’oscillation est constante peu importe l’amplitude (1659- isochronisme cycloïde). Erreur de Galilée.  Quelques secondes de retard par jour.  Le poids sert de moteur, mouvement continu. Pas besoin de le relancer à la main.

1659- Mars  Dessine la surface de Mars.  Calcule son temps de rotation, soit de 24h30.  Zone en V, sombre: Syrtis major.  Calotte polaire.

Faits importants  En 1663, il devient membre de la Royal Society.  En 1666, il siège à l’Académie des sciences.  Horologium oscillatorium (1673) présenté au roi Louis XIV.

1669- Force centrifuge  Provoquée par la rotation de la Terre.  Devrait diminuer des pôles à l’équateur.  En 1672, une expérience avec l’oscillation d’un pendule confirme cette pensée. À Cayenne, les oscillations sont plus lentes de 2 minutes sur 24 heures comparativement à Paris.

X X

Force centrifuge (suite)  S’oppose à Newton pour sa théorie de la gravitation universelle entre autres.  Ensemble, ils calculent l’aplatissement des pôles de la Terre (entre 1/230 et 1/580).  La valeur connue aujourd’hui est de1/298,25.

1673-Moteur à poudre à canon  Tube cylindrique rempli de poudre avec un piston qui monte quand la poudre chauffe et redescend avec la pression atmosphérique.  En 1690, son élève, Denis Papin, remplace la poudre par de la vapeur. Ancêtre de la machine à vapeur.

Moteur à poudre à canon  Pour soulever des charges quand les chevaux ne pouvaient aider.

1675- Montre à ressort spiral  Ajout d’un deuxième ressort: réglant.  Il adoucit la transmission des saccades du balancier aux aiguilles.

Pertinence pour l’enseignement  Faire un bref historique pour introduire la matière.  Montrer aux élèves les premières théories pour voir l’évolution. Secondaires 1-2: Système solaire Gravitation universelle Lumière Secondaire 3: Instruments technologiques (observer) Lentilles (œil) Secondaire 5: Moteur PV=nRT Force centrifuge Période d’oscillation et amplitude (pendule) Lois de Snell-Descartes (réflexion et réfraction) Secondaires 1-2: Système solaire Gravitation universelle Lumière Secondaire 3: Instruments technologiques (observer) Lentilles (œil) Secondaire 5: Moteur PV=nRT Force centrifuge Période d’oscillation et amplitude (pendule) Lois de Snell-Descartes (réflexion et réfraction)

Références  Centre national d’études spatiales. Cassini-Huygens. En ligne: huygens.cnes.fr/ huygens.cnes.fr/  Club d’astronomie quasar 95. (2010). Christiaan Huygens: mathématicien, physicien, astronome. En ligne:  FERRARI, Cécile. (2009). Anneaux et satellite de Saturne: L’héritage de Huygens. En ligne: lyon1.fr/labo/fc/cdroms/cdrom2009/cd_saturne/Textes_et_images/documents/SAF_livre _cferrari.pdf lyon1.fr/labo/fc/cdroms/cdrom2009/cd_saturne/Textes_et_images/documents/SAF_livre _cferrari.pdf  Fondation de la haute horlogerie. Horlogers célèbres: Christiaan Huygens. En ligne:  Histoire de l’observatoire de Paris. Un hollandais à Paris: Christiaan Huygens. En ligne: a-paris-christiaan-huygens a-paris-christiaan-huygens  HUYGENS, Christiaan. (1992). Traité de la lumière.  Les cahiers de science et vie no (2013). La seconde pour mesurer le monde. En ligne:  LOUWMAN, Peter. Christiaan Huygens and his telescopes. En ligne;  PICARD, Émilie. (1929). Cérémonie du troisième centenaire de la naissance de Christiaan Huygens. Académie des sciences, Paris.

Sources des images     cassini-huygens.cnes.fr cassini-huygens.cnes.fr  fr.wikipedia.org fr.wikipedia.org   en.wikipedia.org en.wikipedia.org  p p    magazine.inedit-joaillier.fr magazine.inedit-joaillier.fr  