En 1886, Heinrich Hertz mena des expériences célèbres dans un amphithéâtre de l’université de Kiel. Il réussit ainsi pour la première fois à envoyer et à recevoir des ondes électromagnétiques à l’aide de ses propres réalisations. Hertz se servit d’un « radiomicromètre » pour détecter les ondes, dont il souhaitait également déterminer la vitesse de propagation. En 1888, il exposa les conditions opératoires de son expérience sur les ondes électrodynamiques.

Les ondes électrodynamiques

Récemment, j’ai essayé de démontrer, par le biais d’expériences, que les ondes engendrées par effet d’induction se propageaient à une vitesse finie à travers l’espace aérien. Les conclusions sur lesquelles cette démonstration était fondée me semblent à présent parfaitement concises, mais elles sont confusément dérivées de faits complexes et, par conséquent, ne sont probablement pas convaincantes pour celui qui n’a pas, d’emblée, un jugement favorable quant à leur principe général. Ainsi, il est utile d’expliciter cette preuve par la considération des phénomènes relatés plus loin, qui rendent la propagation des ondes induites dans l’air presque tangible et visible. En outre, ces nouveaux phénomènes permettent de mesurer directement les longueurs d’onde dans l’air. La proximité des résultats obtenus, en utilisant le même appareil, entre la longueur d’onde mesurée directement et celle déterminée indirectement au préalable, confirmera que ladite démonstration était substantiellement correcte.

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Plusieurs fois, au cours des expériences où j’étudiais l’effet d’une oscillation rectiligne sur un conducteur secondaire, j’avais observé des phénomènes qui semblaient indiquer une réflexion des ondes induites sur les parois du bâtiment. En effet, de faibles ondes radio apparaissaient fréquemment en des points du circuit secondaire auxquels ces manifestations ne pouvaient pas se produire par effet direct pour des raisons géométriques de symétrie et ce, préférentiellement à proximité de parois solides. En particulier, je rencontrais fréquemment le phénomène suivant lorsque j’étudiais les ondes radio dans le conducteur secondaire à de grandes distances du conducteur primaire : alors qu’à ces distances les ondes radio étaient déjà extrêmement faibles, je remarquais que, dans les principales couches du conducteur secondaire, les ondes radio augmentaient très clairement lorsque je m’approchais d’un mur, pour disparaître ensuite presque instantanément à proximité immédiate. L’explication la plus simple, semblait-il, était de supposer que les ondes induites étaient réfléchies par les murs, et que celles-ci renforçaient ou affaiblissaient les ondes incidentes à des distances déterminées, par interférences constructives ou destructives des deux types d’ondes dans l’air. Plus les conditions d’une réflexion étaient favorables, plus le phénomène se produisait avec force, et plus l’interprétation était vraisemblable. Je ne m’attarderai cependant pas sur les expériences imparfaites, mais passerai directement à la description des expériences principales.

L’amphithéâtre de physique, dans lequel ces expériences ont été présentées, mesure pratiquement 15 m de long, 14 m de large et 6 m de hauteur. Parallèlement aux deux murs, dans la longueur du bâtiment, sont disposées deux séries de colonnes en fer, dont l’ensemble se comporte, en ce qui concerne l’effet électrodynamique, aussi bien — sinon mieux — qu’un mur, si bien que les éléments situés à l’extérieur de celles-ci ne peuvent entrer en ligne de compte. Ainsi, les dimensions de la pièce centrale réservée aux expériences étaient réduites à 15 m de longueur, 8,5 m de largeur et 6 m de hauteur. J’ai fait évacuer de cette pièce les parties suspendues — les conduites de gaz et les lustres en métal — de telle sorte qu’elle ne contienne plus que les tables et les bancs en bois, qui ne pouvaient être déménagés, mais dont l’influence avait été négligée. L’un des murs frontaux de la pièce sur lequel la réflexion devait se produire était constitué en grès massif, percé de deux ouvertures de porte ; de nombreuses conduites de gaz y couraient. Aussi, pour renforcer les propriétés de surface conductrice du mur, une tôle de zinc de 4 m de hauteur et de 2 m de large fut fixée à celui-ci : la plaque fut reliée par des fils aux conduites de gaz et à une canalisation d’eau proche, en veillant tout particulièrement à ce que l’électricité susceptible de s’accumuler aux extrémités supérieure et inférieure de la tôle puisse s’écouler le plus librement possible. […]

J’ai décrit les expériences de cet article comme les premières expériences sur la propagation des ondes induites, sans prendre en compte de théorie quelconque en ce qui concerne leurs principaux points, puisque, dans les faits, le caractère probant des expériences ne dépend pas d’une théorie particulière. Cependant, il est clair que les expériences sont autant de fondements pour la théorie des phénomènes électrodynamiques, qui a d’abord été élaborée par Maxwell sur les phénomènes de Faraday. Il me semble que l’hypothèse liée à cette théorie de la nature de la lumière s’impose actuellement à l’esprit avec plus de force encore qu’auparavant. Le fait que les phénomènes aériens que nous avons étudiés représentent, pour nous, les mêmes processus, mais grossis des millions de fois, que ceux qui se déroulent entre les plaques de verre coloré de Newton ou à proximité d’un miroir de Fresnel, est certainement un concept intéressant.

Le fait que la propagation d’ondes électromagnétiques à travers des fils de fer, bons conducteurs, ne se produit pas à une vitesse proche de celle de la propagation dans l’air, démontre bien, s’il le fallait, que la théorie de Maxwell, en dépit de toute probabilité interne, ne peut se passer de toute confirmation dans le passé ou dans l’avenir. Jusqu’ici, toutes les théories, même celle de Maxwell, concluent que l’électricité se propage dans des fils de fer à la vitesse de la lumière. Avec le temps, j’espère avoir la possibilité de rendre compte d’expériences visant à déterminer les causes de cette divergence entre théorie et expérience.

Source : Hertz (Gustav), Über sehr schnelle elektrische Schwingungen [les Oscillations électriques très rapides], Leipzig, H. Wußing, 1971. Traduction par L&H Mendez France.

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électromagnétiques, ondes ; Hertz, Heinrich Rudolf ; électromagnétisme ; radio