2-29-1. Camille Gutton to H. Poincaré

29 9^bre 99¹¹ 1 Lettre du 29 novembre 1899.

Cher Monsieur,

Lorsque j’ai reçu la lettre que vous m’avez fait l’honneur de m’écrire, j’avais, en effet, remarqué les expériences de M. Turpain et j’avais été très étonné des résultats inattendus de ses dernières expériences.²² 2 Albert Turpain (1867–1952), physicien formé par Pierre Duhem. Les expériences de Turpain, qui donnent lieu à une thèse soutenue à la faculté des sciences de Bordeaux (Turpain 1899a), portent sur le mode de propagation des ondes électromagnétiques. Turpain leur attribue le sens d’expériences cruciales permettant de décider de la validité des théories de J.C. Maxwell et de H. Helmholtz. C’est la nature des ondes (transversales et/ou longitudinales) qui est en cause; à ce propos voir aussi la correspondance avec René Blondlot et le rapport de Poincaré sur la thèse de V. Crémieu (§ 2-62-7).

Je dois vous avouer que la lecture du mémoire de M. Turpain et des résultats de ses expériences ne m’ont pas complètement persuadé de l’exactitude de ses conclusions. Je vais essayer de répéter les expériences de M. Turpain et tenter de revoir les phénomènes qu’il décrit.

M. Blondlot, à qui j’ai montré votre lettre a bien voulu relire avec moi le mémoire de M. Turpain et son article de l’Éclairage électrique de 7 o^ctbre.³³ 3 La lettre de Poincaré n’a pas été retrouvée. Turpain publie plusieurs fois dans les Comptes rendus de Paris et les Procès-verbaux de Bordeaux sur la propagation des ondes électromagnétique en 1898–1899. Le mémoire de Turpain en question est peut-être un brouillon de sa thèse de doctorat (Turpain 1899a). Turpain (1899b) compare les expériences de Leo Arons et Heinrich Rubens, d’Emil Cohn et Pieter Zeeman, et de Blondlot entre 1891 et 1893 sur la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques. Il affirme que ces résultats confirment la théorie de Helmholtz–Duhem. L’opinion de M. Blondlot est que le grand nombre de confusions ou d’inexactitudes qu’on relève dans ce mémoire ne permet pas d’être absolument convaincu des conclusions.

Il semble qu’on ne peut, comme M. Turpain le fait, comparer à un résonateur les petites bouteilles de Leyde que M. Cohn reliait à son bolomètre.⁴⁴ 4 Cohn (1896); le bolomètre qui mesure l’intensité des courants hautes fréquences s’appuie à l’origine sur la variation de résistance d’un fil de platine recevant un rayonnement lumineux. Ici, le dispositif est intégré dans un pont de Wheatstone et l’échauffement du conducteur est provoqué par le courant de haute fréquence. Les bouteilles de Leyde utilisées par Cohn étaient des systèmes de sécurité avant le bolomètre, mais n’étaient pas nécessaires au montage, ce que les résultats des expériences montrent. Je ne comprends pas très bien les contradictions qu’il trouve entre les expériences de Cohn et celles de M. Blondlot. Est-ce parce que M. Turpain veut absolument supposer que la période d’un résonateur est indépendante du milieu qui le baigne et qu’il se préoccupe uniquement du milieu où se trouvent les fils de transmission ? Cette hypothèse n’est aucunement vérifiée par les expériences de M. Turpain mais semble bien au contraire inadmissible, d’après toutes les expériences et toutes les théories antérieures.⁵⁵ 5 Poincaré (1894, 288–289) explique à partir des travaux de Blondlot le comportement des ondes dans un fil, et la modification de leur longueur d’onde quand on plonge le résonateur dans le diélectrique ou non, alors que le fil est lui-même plongé dans le diélectrique ou non. La position du résonateur est importante car le milieu conditionne sa capacité; si le résonateur et le fil sont tous deux dans le même milieu, la longueur d’onde observée sera identique.

Les expériences faites dans l’huile ne peuvent, d’après l’aveu même de l’auteur, permettre de conclure à l’existence d’ondes longitudinales et d’ondes transversales se propageant avec des vitesses différentes.

Les expériences faites dans l’eau sont plus difficiles à interpréter. M. Turpain n’a pas pris les précautions que Cohn déclare indispensables. Il n’a pas laissé un pont à l’endroit où les fils entrent dans l’eau, ce qui d’après Cohn est nécessaire pour pouvoir observer des interférences dans l’eau.⁶⁶ 6 Turpain 1898. Le dessin est la reproduction partielle du schéma de Turpain. Le pont $p$ est cependant dans l’eau où Turpain le déplace pour déterminer les minima et maxima des ondes stationnaires. Dans les expériences de Cohn, ce pont reste bien à l’interface eau-air, mais Cohn utilise un autre pont $c$ qu’il déplace dans l’eau.

Il n’a non plus aucunement tenu compte de ce qu’il se produit une réflexion non négligeable à la séparation de l’air et de l’eau ; cette réflexion, d’après les expériences de Waitz doit être très considérable.⁷⁷ 7 Waitz (1890) développe, dans un premier temps, le problème de la résonance multiple, puis aborde celui de l’influence du milieu sur les ondes dans un fil et étend le résultat, par analogie avec les ondes lumineuses, à la réfraction des ondes électriques. Voir aussi le commentaire de Sarasin (1890).

D’autre part l’existence d’un pont $\Pi$ entre l’excitateur et le résonateur ne semble pas nécessaire. Si les phénomènes sont tels que M. Turpain les envisage, ce pont loin de rendre les interférences plus nettes devrait, au contraire, diminuer considérablement l’intensité des phénomènes.

Lorsque le résonateur est dans la position I de M. Sarasin et de la Rive, M. Turpain place le résonateur à $\lambda/4$ de la cuve à eau ; de sorte que l’étincelle est maximum quand un pont $p$ est placé contre la cuve. Quand ensuite M. Turpain renverse le résonateur pour le placer dans le plan des fils, il laisse la cuve à la même place de sorte que le pont étant en $p$ les étincelles s’éteignent.⁸⁸ 8 La distance entre les deux ponts correspond à la demi-longueur d’onde. Le résonateur placé à la position indiquée, c’est à dire au milieu, est sensible dans la première position (dite de Sarasin et de la Rive) au champ électrique et décèle donc un ventre, alors que dans la deuxième position (de Blondlot), il est sensible au champ magnétique, qui présente un nœud à cet endroit. Il me semble qu’il vaudrait mieux dans les deux expériences changer la position de la cuve, et s’arranger de façon à ce que dans les deux cas les étincelles soient ou maxima, ou minima lorsque le pont est à l’entrée de la cuve. Un fait semble extraordinaire à M. Blondlot c’est que le résonateur étant dans le plan des fils et dans l’air, M. Turpain ait pu trouver la même longueur d’onde lorsque la propagation se fait dans l’eau et lorsqu’elle se fait dans l’air.

Je tâcherai, si c’est possible d’éclaircir ce fait, mais je crains que les expériences étant faites dans l’eau, les phénomènes soient infiniment plus compliqués que ne l’explique M. Turpain.⁹⁹ 9 Voir Gutton (1901), selon lequel l’égalité des longueurs d’onde n’est pas satisfaite lorsque le milieu est magnétique ou conducteur, ou absorbe notablement les ondes hertziennes. Je chercherai comme vous me l’indiquez à faire des expériences sur différents diélectriques autres que l’eau.¹⁰¹⁰ 10 Voir Gutton (1900, 894–897), où il s’agit d’expériences avec le bitume.

On m’a dit que M. Turpain avait été atteint de folie, et était guéri; mais je ne puis en rien vous assurer que tout cela est exact.

Mes parents et M. Blondlot me chargent de les rappeler à votre bon souvenir et je vous prie de recevoir, avec mes remerciements pour votre lettre l’expression des sentiments respectueux de votre bien dévoué

C. Gutton

ALS 4p. Collection particulière, Paris 75017.

Time-stamp: "19.03.2015 01:56"

Références

E. Cohn and P. Zeeman (1896) Beobachtungen über Ausbreitung elektrischer Wellen im Wasser. Annalen der Physik und Chemie 293 (1), pp. 15–23. External Links: Link Cited by: footnote 4.
C. Gutton (1900) Vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le bitume et le long de fils noyés dans le bitume. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences de Paris 130, pp. 894–897. External Links: Link Cited by: footnote 10.
C. Gutton (1901) Sur la propagation des oscillations hertziennes dans l’eau. Comptes rendus hebdomadaires des séances de l’Académie des sciences de Paris 132, pp. 543–545. External Links: Link Cited by: footnote 9.
H. Poincaré (1894) Les oscillations électriques. Carré et Naud, Paris. External Links: Link Cited by: footnote 5.
É. Sarasin (1890) K. Waitz: Sur les longueurs d’onde des ondulations électriques. Archives des sciences physiques et naturelles 24, pp. 651–653. External Links: Link Cited by: footnote 7.
A. Turpain (1898) Sur la propagation des oscillations électriques dans l’eau. Procès-verbaux des séances de la société des sciences physiques et naturelles de Bordeaux, pp. 103–108. Cited by: footnote 6.
A. Turpain (1899a) Recherches expérimentales sur les oscillations électriques. Ph.D. Thesis, Faculté des sciences de Bordeaux, Bordeaux. Cited by: footnote 2, footnote 3.
A. Turpain (1899b) Sur les applications possibles de la télégraphie dite sans fils. Éclairage électrique 20, pp. 357–358. Cited by: footnote 3.
K. Waitz (1890) Über die Wellenlängen elektrischer Schwingungen. Annalen der Physik und Chemie 41, pp. 435–447. External Links: Link Cited by: footnote 7.