Physique: instruments et méthodes

Articles

AÉRODYNAMIQUE

Écrit par :  Hervé CONSIGNY, Jean COUSTEIX, Claude FRANÇOIS, Jean-Jacques THIBERT, Henri VIVIAND

Dans le chapitre Souffleries aérodynamiques et moyens d'essaiLes premières mesures relatives à la résistance de l'air sont effectuées au xvi^e siècle sur des corps en chute libre. Aux siècles suivants apparaissent la méthode du manège et l'utilisation du vent naturel atmosphérique. En 1884 naît un procédé nouveau reposant sur un concept déjà ancien, puisque la paternité en revient selon t ...  Lire la suite

CALORIMÉTRIE & MICROCALORIMÉTRIE

Écrit par :  Paul GLANSDORFF

Du point de vue des phénomènes à notre échelle, la chaleur s'interprète comme la manifestation d'un flux d'énergie échangé entre un corps et son environnement. L'action de ce flux pendant une durée déterminée représente la quantité de chaleur échangée. Elle est définie par sa mesure qui peut être fondée sur la fusion de la glace hydrique ou sur to ...  Lire la suite

DILUTION ISOTOPIQUE

Écrit par :  Georges KAYAS

En essayant de séparer le radioplomb (Ra D) du plomb inactif dans un échantillon de plomb, G. de Hevesy s'aperçut que cette séparation était impossible à réaliser par les méthodes habituelles. Il eut l'idée d'utiliser le Ra D fortement dilué dans le plomb ordinaire comme indicateur radioactif de ce dernier (traceur), dont la présence étai ...  Lire la suite

DIMENSIONNELLES ANALYSE & SIMILITUDE

Écrit par :  Michel CAZIN, Michel KOTCHARIAN

L'analyse dimensionnelle est l'étude de la forme générale des équations physiques. Elle permet d'obtenir des informations sur un phénomène physique en tenant seulement compte du fait qu'il doit être décrit par une équation dimensionnellement correcte par rapport à certaines variables. Les équations scientifiques sont en effet des relations entre d ...  Lire la suite

E.S.R.F. (European Synchrotron Radiation Facility)

Écrit par :  Jean-Louis LACLARE

L'E.S.R.F. (European Synchrotron Radiation Facility), ou Installation européenne de rayonnement synchrotron, est située à l'entrée de Grenoble, au confluent du Drac et de l'Isère. L'idée de la mise en place de ce synchrotron remonte à l'année 1975 : le professeur H. Maier-Leibnitz, alors président de la Fondation européenne de la science, constitu ...  Lire la suite

FILTRE, physique

Écrit par :  Viorel SERGIESCO

Dispositif arrêtant une partie des radiations ou des particules incidentes. Le critère de sélection est généralement la fréquence ν, éventuellement l'énergie, la vitesse, la masse, la direction de propagation ou toute autre caractéristique de l'objet incident. Selon une terminologie utilisée surtout pour les filtres de fréquences, on distingue : l ...  Lire la suite

MAGNÉTISME

Écrit par :  Damien GIGNOUX, Étienne de LACHEISSERIE, Louis NÉEL

Dans le chapitre Les techniques d'étude du magnétismeSans être exhaustif, ce chapitre présente les principales techniques utilisées pour étudier les propriétés magnétiques de la matière. La méthode de base pour étudier les propriétés magnétiques macroscopiques d'un composé consiste à mesurer sa réponse magnétique (son aimantation) lorsqu'il est soumis à un champ magnétique dans des conditions donnée ...  Lire la suite

MICROSCOPIE

Écrit par :  Christian COLLIEX, Jean DAVOUST, Étienne DELAIN, Pierre FLEURY, Georges NOMARSKI, Frank SALVAN, Jean-Paul THIÉRY

La révolution qui consiste, à la fin du xvi^e siècle, à regarder « à la loupe » non plus directement un objet, mais son image agrandie est à l'origine de la microscopie. L'étymologie (du grec mikros, petit, et skopein, examiner) renvoie à l'examen d'objets ou de détails d'objets à peine perceptibles ou invisibl ...  Lire la suite

MICROSONDE ÉLECTRONIQUE

Écrit par :  Françoise BALIBAR

Les microscopes électroniques modernes ont un pouvoir de résolution (distance minimale séparant deux points vus comme distincts dans l'appareil) de l'ordre de quelques dixièmes de nanomètres. Cependant, l'information ainsi recueillie, information de nature morphologique, n'est souvent utilisable que si elle est accompagnée d'une connaissa ...  Lire la suite

MOIRÉ FRANGES DE

Écrit par :  Josette CACHELOU

Une suite de bandes alternativement opaques et transparentes constitue un réseau d'amplitude. Superposons deux réseaux identiques à pas constant. Supposons que l'un de ces réseaux soit fixe et l'autre solidaire d'un élément mobile et que le mouvement ait lieu perpendiculairement à la direction des traits. Si la direction des traits de l'un des rés ...  Lire la suite

MOLÉCULAIRES JETS & FAISCEAUX

Écrit par :  Roger CAMPARGUE

La propagation de particules neutres sous forme de faisceaux a permis de vérifier les bases de la physique moderne au cours d'expériences effectuées surtout de 1920 à 1930 à l'aide de faisceaux de première génération, les faisceaux moléculaires thermiques. Il faut citer d'abord la vérification de la loi de distribution des vitesses de Maxwell-Bolt ...  Lire la suite

NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Faisceaux d'ions lourds

Écrit par :  Marc LEFORT, Bernard PIRE

Les faisceaux d'ions de numéro atomique Z supérieur à 3 (du lithium à l'uranium) constituent des sondes particulièrement intéressantes de la matière nucléaire. Les techniques de préparation de sources ionisées et d'accélération des faisceaux ont permis de fournir aux physiciens les moyens de sonder les multiples formes d'existence du noya ...  Lire la suite

ONDES GRAVITATIONNELLES

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans le chapitre Principe de la détection des ondes gravitationnellesDe même que le passage d'une onde sonore modifie la pression de l'air et que celui d'une onde électromagnétique change les caractéristiques électriques d'un milieu, de même celui d'une onde gravitationnelle fait varier ce que l'on appelle la métrique de l'espace-temps. Cette onde balaie l'espace à la vitesse de la lumière, et la faiblesse de l'int ...  Lire la suite

Dans le chapitre Difficultés techniques de la détectionLa détection interférométrique repose sur le principe suivant : à l'aide d'une lame séparatrice, on partage en deux ondes le faisceau émis par un laser puis on analyse la recombinaison de ces deux ondes après un trajet de l'ordre de la longueur d'onde du signal recherché, soit typiquement une centaine de kilomètres. En pratique (cf. figure), on ob ...  Lire la suite

OPTIQUE CRISTALLINE - Diffraction par les cristaux

Écrit par :  André AUTHIER

Dans le chapitre Applications de la diffractionAinsi qu'il a été vu plus haut, la diffraction des rayons X permet tout d'abord de déterminer le groupe de symétrie d'orientation (avec la méthode de Laue) et les paramètres de la maille cristalline (par les méthodes de Debye-Scherrer et du cristal tournant). Elle permet aussi de déterminer le groupe de symétrie de position, ou groupe d'espace. Il ...  Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Accélérateurs de particules

Écrit par :  Michel CROZON, Jean-Louis LACLARE

Les modèles et théories qui synthétisent notre compréhension actuelle de la matière et de ses constituants élémentaires –  molécules, atomes, particules – ont été confrontés à une multitude d'observations expérimentales. Pour réaliser ces expériences, c'est-à-dire observer l'infiniment petit, on utilise des sondes appropriées capables de pénétrer l ...  Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

Écrit par :  Maurice JACOB, Bernard PIRE

Dans le chapitre Les moyens de rechercheIl s'agit d'accélérer les particules élémentaires (électrons, protons) à des énergies de plus en plus élevées. Les développements technologiques permettent de construire des accélérateurs de plus en plus puissants dans des limites budgétaires acceptables. On est ainsi passé ainsi de 100 MeV (1950) à plusieurs dizaines de gigaélectronvolts (1975) e ...  Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Détecteurs de particules

Écrit par :  Pierre BAREYRE, Jean-Pierre BATON, Georges CHARPAK, Monique NEVEU, Bernard PIRE

L'histoire de la physique subatomique est intimement liée à l'évolution des détecteurs de particules. Ces appareils furent souvent inventés pour répondre à des exigences précises de la physique. Ils furent aussi, parfois, le fruit des retombées du progrès de la technologie. Les deux classes de phénomènes qu'ils permettent d'étudier sont les intera ...  Lire la suite

PHOTOACOUSTIQUE

Écrit par :  Jacques BADOZ

Mis en évidence au xix^e siècle par Graham Bell, utilisé depuis sous des formes diverses à des fins d'analyse de solides, de liquides ou de gaz, l'effet photoacoustique connaît un nouvel intérêt depuis la fin des années 1970. Cet effet est lié à la conversion de l'énergie lumineuse, absorbée par un échantillon, en énergie thermi ...  Lire la suite

PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

Écrit par :  Roland OMNÈS

Dans le chapitre La méthode en physiqueDans la présentation de la méthode par laquelle les lois de la physique sont généralement découvertes et établies, on laissera de côté les aspects méthodologiques qui permettent de la codifier ou de l'appliquer. Les progrès du xx^e siècle, qui ont souvent abouti à construire des théories très éloignées de l'intuition commune, on ...  Lire la suite

PHYSIQUE - Les moyens de l'expérimentation

Écrit par :  Michel SOUTIF

L'observation des phénomènes physiques et de leur modification sous l'action de facteurs appropriés est rendue quantitative grâce à la définition d'une grandeur caractéristique du phénomène étudié et au choix pour celle-ci d'une valeur de référence : l'unité (cf. système d'unités). La comparaison entre cette grandeur et l'unité donne un n ...  Lire la suite

PRESSIONS PHYSIQUE & CHIMIE DES HAUTES

Écrit par :  Bernard LE NEINDRE, Boris OKSENGORN, Jacques ROMAND, Boris VODAR

Dans le chapitre Production des hautes pressionsLes pressions statiques s'obtiennent en exerçant une force sur une surface. Pour atteindre les pressions les plus élevées on se sert de systèmes à enclumes tels que la cellule à enclumes de diamant. Lorsque la substance étudiée a un grand volume, elle peut être enfermée et comprimée dans un appareil de type piston-cylindre. Pour augmenter la résis ...  Lire la suite

SOLEIL SYNCHROTRON

Écrit par :  Marie-Paule LEVEL, Paul MORIN

SOLEIL, opérant à 2,75 GeV (gigaélectronvolts), s'adresse à une large communauté d'utilisateurs dont les besoins vont des photons de basse énergie (infrarouge [IR], vacuum-ultraviolet [VUV, ultraviolet sous vide]) aux rayons X. On a tenu compte également de certaines spécificités des équipes françaises comme l'utilisation de la nature pulsée du fa ...  Lire la suite

SPECTROMÉTRIE DE MASSE

Écrit par :  Michel de SAINT SIMON

La spectrométrie de masse est une technique d'analyse de la matière en fonction de la masse de ses constituants : particules subatomiques, atomes, molécules, macromolécules biologiques ou non, agrégats, etc. Elle offre trois fonctions principales : la séparation des constituants atomiques ou moléculaires, la mesure de leur abondance relative et la ...  Lire la suite

SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE

Écrit par :  Dora GRAND

Spectrophotométrie veut dire « mesure des photons en fonction du spectre ». En physique, les notions de photon – ou grain de lumière – et de spectre sont en effet liées à la nature corpusculaire de toute onde électromagnétique et à la décomposition de la lumière blanche par un milieu dispersif. Cet article concerne les techniques de spectrophotomé ...  Lire la suite

SPECTROSCOPIE

Écrit par :  Michel de SAINT SIMON

Lorsqu'elle traverse les gouttes d'eau de la pluie, la lumière blanche du Soleil ou d'une lampe à incandescence se décompose en ses constituants colorés : c'est l'arc-en-ciel. Cet effet est dû à la réfraction, phénomène par lequel la lumière subit un changement de direction quand elle passe d'un milieu à un autre. La même décomposition s'observe l ...  Lire la suite

STROBOSCOPIE

Écrit par :  Pierre MOYEN

Technique permettant la visualisation de phénomènes périodiques matériels trop rapides pour être suivis par l'œil. Elle utilise une lampe émettant, à la fréquence f voisine de celle du phénomène F, des éclairs de durée beaucoup plus courte que la période du phénomène à étudier (afin que le mouvement observé soit insensible pendant la duré ...  Lire la suite

SYNCHROTRON RAYONNEMENT

Écrit par :  Yves FARGE, Marie-Paule LEVEL, Paul MORIN, Yves PETROFF

Toute particule chargée soumise à une accélération émet des ondes électromagnétiques. L'émission de ce rayonnement ainsi émis s'appelle rayonnement de freinage magnétique ou, plus communément, encore, rayonnement synchrotron. Il a été observé pour la première fois en avril 1947 par Herb Pollock et Robert Langmuir sur le synchotron de 70 millions d ...  Lire la suite

TEMPÉRATURES PHYSICO-CHIMIE DES HAUTES

Écrit par :  François CABANNES

Dans le chapitre Production des hautes températuresPour produire de hautes températures, il faut dissiper une énergie suffisante pour compenser les pertes calorifiques inévitables. On diminue ces pertes par un calorifugeage avec des écrans de rayonnement en matériaux réfractaires et des isolants thermiques tels que des oxydes réfractaires en poudre jusqu'à 1 500 ⁰C, ou du noir ...  Lire la suite

THERMIQUE ANALYSE

Écrit par :  Paul GLANSDORFF

Le terme général d'analyse thermique désigne un ensemble de techniques qui permettent la mesure, en fonction de la température, de grandeurs caractéristiques d'une propriété physique quelconque d'un échantillon. Ces techniques présentent souvent un caractère dynamique, c'est-à-dire que les mesures s'effectuent pendant l'échauffement ou le refroidi ...  Lire la suite