Les grandeurs optiques et leur mesure

S’il est vrai que l’astronomie est la plus ancienne des sciences, alors l’optique a fourni les premiers de tous les instruments de mesure : gnomons, astrolabes, quadrants et autres appareils permettant de repérer les positions des étoiles sont les ancêtres d’une longue lignée d’appareils, dont le champ d’action s’est progressivement élargi à la quasi-totalité des activités humaines.

Nous verrons plus en détail, dans les paragraphes suivants, le rôle joué par la métrologie optique tant en recherche que dans l’industrie, mais nous rappelons, dès à présent, en quelques exemples l’influence exercée par l’optique sur le développement de nos connaissances, ainsi que les liens étroits qu’elle a toujours entretenus avec les autres sciences.

À tout seigneur tout honneur : l’étude de la lumière nous provenant des astres a longtemps constitué notre seule source de renseignements, tant sur leur mouvement que sur leur constitution. De ces premières observations découlent directement nos premières mesures du temps et, en particulier, nos calendriers. De nos jours encore, nos théories cosmogoniques évoluent au rythme des observations optiques, puisque l’exploration par l’homme – ou ses robots – ne dépasse pas les astres les plus proches de la Terre. C’est encore à l’optique que nous devrons, si la nouvelle est confirmée, la découverte de la première planète d’un système extra-solaire.

Dans un domaine voisin, c’est l’étude de la lumière qui a ouvert la porte aux deux théories majeures de la physique : relativité et mécanique quantique.

L’échec de toutes les tentatives de mise en évidence des variations de vitesse de la lumière liées au mouvement de la Terre a conduit Lorentz, Poincaré, puis Einstein à donner une nouvelle expression du vieux principe de relativité formulé par Galilée.

La notion de quantum, introduite à son corps défendant par Planck pour expliquer comment est répartie l’énergie dans le spectre de la lumière émise par un corps incandescent, se révèle grosse de toutes nos conceptions actuelles sur la structure et le comportement de la matière.

Devons-nous aussi rappeler l’apport décisif fourni par la mise au point du microscope – contemporain de la lunette astronomique – à la révolution scientifique du XVII ^e siècle ? Les observations de Leuwenhoek et de Boyle révèlent l’existence d’« animalcules » inconnus parce qu’invisibles à l’œil nu. Elles ouvrent la porte à l’immense domaine de la biologie et des sciences de la Terre. Pendant près de quatre siècles, biologistes, médecins mais aussi géologues et métallurgistes n’auront pas d’autre aide pour améliorer leur connaissance de l’infiniment petit. Par un curieux retour des choses, la recherche de performances toujours plus élaborées va affiner nos idées sur l’un des concepts fondamentaux de l’optique, la formation des...