Pendant longtemps, les hommes ont cru que la lumière* émise par un corps était vue instantanément par un observateur.

Nous savons aujourd’hui qu’il n’en est rien. À titre d’exemple, rappelons que la lumière solaire met plus de huit minutes pour nous parvenir.

En 1676, O. Römer démontra que la propagation de la lumière n’est pas instantanée, en observant l’occultation des satellites de Jupiter. Il obtint une mesure de vitesse égale à 214 300 km/s. Fizeau*, en 1849, utilisa le système de la roue dentée et mesura la vitesse de la lumière c. Il trouva
c = 315 300 ± 500 km/s.
Cornu améliora la méthode et, en 1874, indiqua
c = 300 020 ± 200 km/s.
En 1902, en utilisant une distance de parcours de 92 km, on trouva la valeur
c = 299 880 ± 84 km/s.

La méthode du miroir tournant de Foucault* et les améliorations de Michelson fournirent la meilleure détermination jusqu’au début de notre siècle.

Mais, en 1860, il apparut avec Maxwell* que la lumière n’était qu’un cas particulier des ondes électromagnétiques et que la vitesse de propagation de ces ondes était indépendante de leur fréquence. La vitesse c fut reliée à la permittivité ε₀ et à la perméabilité magnétique μ₀ du vide par la relation

Le lien entre l’électromagnétisme et la mécanique était établi.

Les physiciens se demandèrent alors si, comme toute vitesse en mécanique rationnelle, la vitesse de la lumière dépendait du système de coordonnées dans lequel on la calculait. Les expériences de Michelson furent sur ce point négatives : la vitesse de la lumière est une constante dans tous les repères en mouvement rectiligne uniforme les uns par rapport aux autres (ce qu’on nomme des « référentiels galiléens »).

Einstein*, en 1905, dans son traité de relativité restreinte, énonça l’équivalence de l’énergie E d’un corps et de sa masse m par la relation
E = mc²,
et il introduisit, en plus des trois coordonnées spatiales x, y et z, repérant la position d’un point dans l’espace, une quatrième coordonnée t, le temps, lui conférant également un caractère relatif.

Ce tournant révolutionnaire, dû à la constance de c, pris au début du siècle, est l’un des fondements de la physique moderne.

De nouvelles méthodes de mesure de c, fondées sur l’interférométrie en ondes radiofréquences de quelques millimètres de longueur d’onde, ont permis, en 1958, d’adopter la valeur de
c = 299 792 500 ± 100 m/s.

Récemment, en 1973, l’utilisation d’un laser à gaz hélium-néon stabilisé en fréquence sur la raie d’absorption du méthane (λ = 3,39 m) a permis de calculer c en mesurant λ et la fréquence ν avec un gain de précision relative de 100.

Il est probable que la future valeur de c sera fixée à
c = 299 792 458 ± 1 m/s.

Partant de la valeur ci-dessus et la considérant dorénavant comme constante, il serait possible de changer la définition actuelle du mètre. En effet, la mesure du temps est plus précise que la mesure de longueur grâce à l’horloge à césium 133 ou au maser à hydrogène. Le mètre, défini comme le parcours de la lumière dans le vide durant 1/c seconde, aurait la précision de la seconde actuelle, soit 10^–12.

L’importance de la mesure de c tant sur le plan théorique que sur celui des applications est immense. Citons par exemple les mesures très précises des distances intercontinentales, permettant d’étudier une éventuelle dérive des continents, la mesure des distances astronomiques avec une base de triangulation faible (1 km), mais connue avec grande précision.

S. H.

Composition décorative translucide, formée de pièces de verre maintenues dans un réseau de plomb et destinée à clore une fenêtre.

Presque toujours, une opération de peinture s’ajoute au coloris des verres. Ainsi défini, le vitrail s’est développé en Europe occidentale, surtout dans les églises, où il illustre, avec une iconographie complexe, les deux Testaments et la Vie des saints, constituant ainsi la « Bible des pauvres ». Il fut aussi utilisé dans les édifices civils, mais relativement peu d’exemplaires en sont conservés.

Technique

La fabrication d’un vitrail a lieu dans l’atelier du peintre verrier. La matière première essentielle en est le verre, incolore ou teinté dans la masse, fabriqué à la verrerie.

À partir d’une esquisse qu’il dessine lui-même ou que lui fournit un autre artiste, le peintre verrier établit à la taille de la fenêtre un carton où tous les détails sont indiqués (réseau de plomb, couleur de chaque pièce, dessin). Il choisit les verres et y découpe des pièces à la forme voulue, qu’il assemble pour les peindre. En l’occurrence, peindre le verre, c’est préciser le détail (visages, drapé des vêtements) des formes, dont le contour est défini par le plomb, en modifiant la translucidité, la couleur étant fournie par le verre lui-même. Pour cela, on utilise un émail noirâtre, appelé grisaille, que la cuisson vitrifiera à la surface du verre. La grisaille est utilisée soit épaisse, pour dessiner les traits, soit en lavis plus ou moins dilué, pour obtenir le modelé. Le traitement du modelé varie d’une époque à l’autre et contribue à caractériser les différents styles de peinture. L’invention du jaune d’argent (v. 1300), puis de la sanguine (xv^e s.) apporta de nouvelles ressources : le jaune d’argent est un sel d’argent qui, à la cuisson, colorie le verre blanc en jaune, teint les chevelures en blond et dore les orfrois des vêtements ; la sanguine, à base de fer, donne un ton chair qui réchauffe les carnations. Les émaux colorés, qui permettent de placer plusieurs couleurs sur un même verre, furent introduits vers 1540, mais peu utilisés dans la peinture monumentale.