Becquerel, Alexandre-Edmond (1820-1891)

Edmond Becquerel faisait partie d’une famille de scientifiques. Son père, Antoine-César, était professeur de physique au Muséum d’Histoire Naturelle, et son fils, Henri Becquerel, également physicien, a découvert le phénomène de la radioactivité (ce qui lui a valu le prix Nobel en 1903).

L’œuvre scientifique d’Edmond commence en 1838, à l’âge très précoce de dix-huit ans. Lorsque la chaire de professeur de physique appliquée à l’histoire naturelle fut créée pour son père au Muséum d’Histoire Naturelle, Edmond eut le dilemme de choisir de fréquenter l’Ecole Normale, l’Ecole Polytechnique, ou de devenir l’assistant de son père pour le cours qui accompagnait la chaire. Il a choisi d’assister son père, et leur collaboration s’est poursuivie pendant des décennies. Ainsi, son titre sur la page de titre du livre publié en 1855-1856 avec son père est donné comme suit :  » Professeur au Conservatoire impérial des Arts et Métiers, Aide-naturaliste au Muséum d’Histoire Naturelle, etc. « . Après une courte période comme assistant à la Sorbonne, puis comme professeur à l’Institut Agronomique de Versailles, il devient professeur au Conservatoire des Arts et Métiers en 1852, où il travaille pendant près de quarante ans. A la mort de son père en 1878, Edmond lui succède comme directeur du Muséum en plus de sa charge de professeur. Il reçut un diplôme de docteur ès sciences de l’Université de Paris en 1840, et fut élu membre de l’Académie des Sciences en 1863.

Il publia un grand nombre d’articles scientifiques et plusieurs ouvrages : le Traité d’électricité et de magnétisme, et des applications de ces sciences á la chimie, á la physiologie et aux arts, en trois volumes. (1855-1856 avec son père) ; Recherches sur divers effets lumineux qui résultent de l’action de la lumière sur les corps(1859) ; et La lumière, ses causes et ses effets1867, en deux volumes.

L’électricité, le magnétisme et la lumière étaient les principaux sujets de son travail. À l’époque, ces sujets étaient des sujets « chauds ». Hans Christian Ørsted avait fait sa découverte qu’un courant électrique avait un effet sur un aimant l’année de la naissance d’Edmond. Michael Faraday venait juste (en 1831) de découvrir l’effet de l’induction, et Louis Daguerre a inventé la plaque photographique en 1837, l’année précédant le début des travaux scientifiques d’Edmond. Edmond entreprend d’étudier l’effet chimique de la lumière, et en 1839 il découvre un effet remarquable : de l’électricité est émise suite aux actions chimiques dues à la lumière – l’effet photoélectrique. Il est ainsi conduit à la construction de l' »actinomètre », qui permet de mesurer les intensités lumineuses en mesurant le courant électrique généré par la lumière. À l’aide de plaques photographiques, il examine le spectre de la lumière solaire et découvre que les lignes sombres, observées par Fraunhofer dans la partie visible, se poursuivent dans la région violette et ultraviolette, et que les plaques, lorsqu’elles sont brièvement exposées aux rayons ultraviolets, deviennent également sensibles à la partie rouge, et peuvent effectivement acquérir une image sans développement des plaques.

Parallèlement à ces recherches, il continue (avec son père) à étudier l’électricité. Il utilisa la méthode de compensation pour mesurer la résistivité d’un grand nombre de matériaux, y compris des solutions liquides. L’effet des électrodes était, dans ce dernier cas, pris en compte en utilisant des tubes dans lesquels il était possible de modifier la distance entre les électrodes. Les effets électrochimiques et leurs applications pratiques ont également été au centre des préoccupations. Le deuxième volume du « Traité … » est principalement consacré à la faisabilité de l’extraction de l’argent des minéraux au Mexique par des méthodes électrochimiques, par opposition aux méthodes utilisées à l’époque, qui faisaient appel au charbon de bois ou au mercure. Le mercure était cher et le charbon de bois devenait de plus en plus cher en raison de la pénurie de bois. Dans l’introduction du « Traité … », il mentionne que si la consommation de bois au Mexique se poursuivait au rythme actuel, cela aurait de graves conséquences et que le gouvernement mexicain devrait s’en inquiéter. (Il convient à ce stade de noter que le Mexique avait obtenu son indépendance en 1821, et que le sujet de l’intervention française dans les guerres internes qui ont suivi était une question politique majeure). Il étudia longuement la force électromotrice et la résistance interne d’un grand nombre de piles. Lui et son père utilisèrent l’effet thermoélectrique pour construire des thermomètres capables de mesurer des températures autrement difficiles à mesurer et à des endroits difficilement accessibles par d’autres moyens. La température du sol était, par exemple, mesurée tout au long de l’année.

Une autre étude a été entreprise, en 1839, avec Jean-Baptiste Biot (qui avait mesuré quantitativement la force que produit un courant électrique sur un aimant, effet qu’Ørsted avait découvert qualitativement), à savoir sur la phosphorescence, la fluorescence et la luminescence. Pour étudier le phénomène selon lequel certaines substances émettent de la lumière après avoir été exposées à la lumière, Becquerel a conçu un appareil ingénieux. L’idée principale était de faire tourner deux disques percés de trous autour d’un axe parallèle au faisceau de lumière éclairant l’échantillon placé entre les disques. L’échantillon ne reçoit de la lumière que lorsqu’un trou passe devant lui ; sinon, le disque bloque le trajet de la lumière. De même, la lumière émise n’est observée que lorsqu’un trou de l’autre disque passe devant l’échantillon et peut être examinée à différents moments après l’exposition en modifiant soit la position relative des trous, soit la vitesse de rotation. En outre, un prisme peut être inséré dans le trajet de la lumière émise et une analyse spectrale peut être effectuée. Avec cet appareil simple, il a pu réduire à 1/40.000 de seconde le temps séparant l’excitation lumineuse et l’observation. Un certain nombre de résultats importants ont été obtenus ; par exemple, que la fluorescence ne diffère de la phosphorescence que par sa très courte durée, et que le spectre de la lumière fluorescente est caractéristique de chaque substance (un des premiers cas de contrôle non destructif).

La découverte et les investigations détaillées du phénomène de fluorescence sont généralement considérées comme la principale contribution d’Edmond Becquerel. Il a eu l’impact supplémentaire de conduire plus tard à la découverte de la radioactivité par son fils Henri, comme Henri a poursuivi ces études, y compris parmi les substances examinées sels d’uranium.

Edmond Becquerel était intéressé et dédié à la science en général. Il était un expérimentateur très prudent et imaginatif avec un sens aigu des aspects pratiques de la science. Il a déployé beaucoup d’efforts et de perspicacité pour explorer les utilisations pratiques de la physique, en particulier les nouveaux phénomènes de l’électricité et du magnétisme ou, lorsqu’ils sont combinés, l’électromagnétisme.

Stig Steenstrup

BIBLIOGRAPHIE

Becquerel, H. (1892). « La chaire de physique du Muséum ». Revue Scientifique 49:674-678.

Harvey, E. N. (1957). Une histoire de la luminescence depuis les temps les plus anciens jusqu’à 1900. Philadelphie : American Philosophical Society.

Violle, J. (1892). « L’œuvre scientifique de M. Edmond Becquerel ». Revue Scientifique 49:353-360.