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PHYSIQUE Les moyens de l'expérimentation

Perception de la mesure

La manière la plus simple de « lire » le résultat d'une mesure est d'observer le déplacement d'un repère devant une graduation. Ce repère peut être situé dans le même plan que la graduation (pied à coulisse par exemple) ou revêtir la forme d'une aiguille se déplaçant au-dessus de l'échelle graduée (balance, ampèremètre). La valeur lue dépend alors de la position de l'œil et l'on doit, si l'appareil prétend à une précision suffisante, éliminer l'erreur dite de parallaxe en adjoignant une bande réfléchissante à la graduation. L'expérimentateur place alors son œil de manière à voir confondues l'aiguille et son image ; sa visée est normale au plan de la graduation. Dans le cas de déplacements inférieurs au pouvoir séparateur de l'œil, l'usage d'instruments d'optique (loupe, lunette et microscope) permet d'améliorer le système oculaire de perception sans en modifier le principe, qui conserve un côté subjectif d'appréciation humaine et des limitations dues aux qualités physiologiques de l'observateur (acuité, fatigue).

Un progrès important a été fait par l'emploi, comme récepteur, de la plaque photographique qui permet de conserver la trace de la mesure et de stocker en très peu de temps un grand nombre d'informations. Ainsi, au lieu de pointer successivement, avec une lunette, toutes les raies spectrales données par un spectromètre optique, il devient possible de fixer toutes les raies à la fois sur un seul cliché photographique. Cette grande capacité d'enregistrement conduit encore à préférer ce procédé à des systèmes plus récents. Cependant, la photographie ne correspond qu'à une transposition des résultats : il faut ensuite lire la plaque, la « dépouiller ». On utilise pour cela des visées optiques ou des enregistrements photoélectriques comme ceux qui sont décrits ci-dessous. Mais il faut tenir compte, si l'on pointe la position d'images, des variations de dimensions de la plaque avec son degré d'humidité, et, si l'on mesure des intensités lumineuses, de la courbe de noircissement photographique qui est loin d'être linéaire. Il faut donc effectuer toute une série de corrections, dont la technique est à présent bien connue. Une autre propriété intéressante de la plaque photographique est la suivante : supposons qu'un spot de galvanomètre apparaisse sur une échelle animée d'un tremblement erratique autour de sa position de mesure, du fait du bruit de fond ou de diverses instabilités. Il est difficile, à l'œil nu, de trouver sa position moyenne et l'on doit accepter toute une plage d'incertitude. Si l'on photographie ce spot avec un temps de pose convenable, la plage d'incertitude ne sera pas également noircie et la position la plus fréquente sera facile à pointer. La plaque effectue d'elle-même la moyenne des observations pendant la durée de la pose. Ce caractère d' intégration se révèle souvent précieux.

À côté des caractères précédents, il convient de rappeler le rôle détecteur de la plaque photographique vis-à-vis des radiations ionisantes (rayons X, rayons γ, particules chargées). Dans ces cas-là, la plaque peut jouer à elle seule le rôle de l'appareil de mesure et de l'enregistreur : c'est ainsi que l'on étudie des réactions de particules à très grande énergie (particules cosmiques) en expédiant en altitude, par ballons, de gros cubes de gélatine photographique, à l'intérieur desquels les trajectoires et les chocs apparaissent après développement.

Il est cependant certain que le véhicule le plus commode pour l'information est l'électricité. Dans la plupart des cas, c'est maintenant sous forme d'une grandeur électrique que l'appareil de mesure délivre son résultat. Les développements[...]

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Écrit par

  • : professeur à la faculté des sciences de Grenoble, président du groupe d'évaluation et de prospective en instrumentation du ministère de l'Industrie et de la Recherche

Classification

Pour citer cet article

Michel SOUTIF. PHYSIQUE - Les moyens de l'expérimentation [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Autres références

  • PARTICULES ÉLÉMENTAIRES

    • Écrit par Maurice JACOB, Bernard PIRE
    • 8 172 mots
    • 12 médias

    Les physiciens poursuivent l'étude de la structure de la matière dans le but de trouver plus d'unité et de simplicité dans un monde qui nous frappe par sa diversité et son apparente complexité. N'est-il pas remarquable de pouvoir ramener la variété quasi infinie des objets qui nous entourent...

  • ACTION & RÉACTION, physique

    • Écrit par Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
    • 1 498 mots

    C'est avec la troisième loi de Newton (1642-1727) que le mot « action » entre dans le vocabulaire scientifique, avec un sens à vrai dire assez ambigu. Il s'applique à la dénomination de la force exercée par un corps sur un autre, la loi en question affirmant alors qu'elle est toujours égale à la force...

  • ANTIMATIÈRE

    • Écrit par Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD
    • 6 931 mots
    • 4 médias

    L'antimatière exerce une certaine fascination : le grand public, les lecteurs de revues scientifiques et même les spécialistes ont un peu le vertige à l'énoncé de ses propriétés. En effet, si 1 gramme d'antimatière était mis en contact avec 1 gramme de matière ordinaire, il se produirait une annihilation...

  • ARISTOTÉLISME

    • Écrit par Hervé BARREAU
    • 2 242 mots
    • 1 média
    ...d'Elée sur l'impossibilité du mouvement. Cette réfutation était importante dans la perspective d'Aristote qui voulait accorder un statut scientifique à la physique, dont il faisait une science plus haute que les mathématiques puisqu'elle portait sur la substance mobile, et non, comme ces dernières, sur la...
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