Jules-Antoine Lissajous (1822-1880)
En 1844, Jules-Antoine Lissajous entre à l’Ecole Normale Supérieure où il travaille comme préparateur de physique. Il y obtient une agrégation et un doctorat, puis enseigne dans plusieurs collèges et lycées. Il est ensuite nommé recteur d’académie en 1874, d’abord à Chambéry, puis à Besançon de 1875 à 1879. [1]
Son œuvre décisive, Mémoire sur L’Étude Optique des Mouvements Vibratoires, est publiée en 1857. [2] Il y propose une méthode qui « permet d'étudier sans le secours de l'oreille toute espèce de mouvements vibratoires, et par suite toute espèce de sons. ». Le mécanisme est le suivant : un fin rayon de lumière se reflète sur l’une des branches d’un diapason équipée d’un petit miroir. La lumière réfléchie est ensuite observée sur un écran. Le diapason vibre à plus de 500 oscillations par seconde ; or au-delà de 30, l’œil humain est incapable de suivre. Pour visualiser les vibrations de la tache lumineuse, on utilise un miroir en rotation.
Photographie d'un diapason Lissajous, collection du département Optique de FEMTO-ST. © Jeanne Magnin et Morgan Gallois / Université de Franche-Comté
Photographie d'un miroir fabriqué par R.Koenig entre 1875 et 1900, collection du département Optique de FEMTO-ST. © Jeanne Magnin et Morgan Gallois / Université de Franche-Comté
Si le rayon est réfléchi successivement sur deux miroirs fixés à deux diapasons perpendiculaires entre eux, on observe des figures de Lissajous. L’observation peut se faire sur un écran ou à l’aide d’un petit télescope. [3]
Schéma d'un dispositif d'observation pour les figures de Lissajous
Exemples de figures de Lissajous [3]
Pierre-Michel Duffieux (1891-1976)
Pierre-Michel Duffieux étudie à l’ENS durant la Première Guerre Mondiale. Il travaille alors sur la propagation de la chaleur et utilise pour cela l’analyse de Fourier. En 1920, Duffieux devient l’assistant de Charles Fabry (1867-1945) à Marseille et passe une thèse en spectroscopie, un champ de l’optique ; il en fera son sujet d’étude principal. C’est au cours de la Seconde Guerre Mondiale qu’il pose les bases d’une nouvelle méthode d’étude de la lumière : l’optique de Fourier. [4] Il enseignera ensuite à Besançon jusqu’à la fin de sa carrière, de 1946 à 1963.
Vidéo réalisée par le service Sciences, Arts et Culture de l'Université de Franche-Comté : découverte de l'analyseur de Mader-Ott avec Luc Froehly, chercheur CNRS en optique à l'Institut FEMTO-ST
En 1946, le laboratoire compte seulement quatre professeurs et occupe des locaux très modestes en centre-ville ; mais en 1960, le projet de construction d’un nouveau campus, à l’écart de la ville, voit le jour. En plus des salles de cours et de l’administration, on prévoit l’installation de cinq laboratoires de recherche, dont celui de physique générale. Pour son équipe, P.M. Duffieux prévoit deux étages d’un bâtiment, un atelier indépendant et le bâtiment E qu’il conçoit.
Photographie du bâtiment E en cours de construction, 1965, archives du département Optique de FEMTO-ST
Celui-ci sera destiné aux expériences de mesure, et en particulier à l’holographie. Il est conçu pour être isolé des champs magnétiques et des vibrations, avec un contrôle fin de la pression et de l’humidité.
Le projet est accepté, malgré son coût élevé et la modestie du laboratoire qui le demande, car le bâtiment E pourra être utilisé par tous les chercheurs et ouvert à des collaborations avec des industriels.
Cette structure unique jouera un grand rôle dans le développement de l’optique à Besançon depuis les années 60.
Et maintenant ?
Aujourd'hui, l'optique de Fourier est utilisée dans de nombreux travaux, notamment au département Optique de FEMTO-ST.
1 - J.F. Condette, Les recteurs d'académie en France de 1808 à 1940. Tome II
2 - Lissajous, Jean-Antoine, Mémoire sur L’Étude Optique des Mouvements Vibratoires, Annales de Chimie et de Physique 1857
3 - Adventures with Lissajous Figures, Thomas B Greenslade Jr, 2018, Morgan & Claypool Publishers, DOI : 10.1088/978-1-6432-7010-4, ISBN : 978-1-6432-7010-4
4 - Pierre-Michel Duffieux, André Maréchal, Physics Today 29 (1976); doi: 10.1063/1.3024533