Opt1-1 - Lampe à arc électrique
Fonction
Source intense de lumière blanche.
Description
On produit un « arc électrique » entre deux « charbons », sortes de crayons de carbone. (On utilisait autrefois le carbone dur qui se déposait sur la paroi des « cornues » dans lesquelles on distillait la houille pour la production du gaz d’éclairage). On prend, pour source brillante, le cratère qui se creuse dans l’anode (charbon réuni au pôle positif du générateur). Aussi cette anode est-elle souvent horizontale. La cathode est verticale (ou inclinée) pour ne pas masquer le cratère anodique. Un dispositif permet de régler manuellement l’intervalle entre les deux électrodes ; celles-ci sont mises en contact pour initier l’arc puis on les écarte l’une de l’autre. Une fenêtre latérale munie d’un verre filtrant permet la surveillance de l’arc. Il faut de temps à autre rapprocher les électrodes pour compenser leur usure. (On a imaginé des dispositifs électromécaniques de compensation automatique). L’arc est placé à l’intérieur d’une cage métallique fortement ventilée (remarquer la cheminée). Un condenseur formé de deux lentilles plan convexe de grand diamètre accolées par leurs parties convexes, permettent de former l’image du cratère sur un diaphragme percé d’un petit trou. L’arc est placé sensiblement au double de la distance focale du condenseur. Un rhéostat convenable doit être placé en série avec l’arc.
Histoire
L’éclairage (par lampe à huile, torches, flambeaux etc.) n’évolue guère jusqu’en 1787 date à laquelle le physicien suisse Ami Argand invente la lanterne à double courant d’air exploitée par Quinquet). Bien que le gaz provenant de la distillation de la houille ait été découvert par Philippe Lebon en 1786, il ne fut utilisé pour l’éclairage que plus tard, d’abord en Angleterre, puis à Paris : seulement en 1817.
Humphry Davy (1778-1829) physicien-chimiste anglais découvrit l’arc électrique en 1813, mais l’arc électrique ne fut utilisé que plus tard (à partir de 1849). Foucault (1819-1868) imagina un mouvement d’horlogerie pour rapprocher les charbons (système perfectionné par Serrin). À peu près en même temps, Henri Archereau régule l’arc à l’aide de solénoïdes (dispositif électromagnétique).
En 1879, apparaît la lampe à incandescence à filament de bambou carbonisé inventée par Thomas Edison (1847-1931). Joseph Swan est considéré par les Anglais comme l’inventeur de la lampe à incandescence, il améliore constamment les filaments.
À cause de sa puissance lumineuse, l’arc électrique fut longtemps utilisé pour les expériences d’optique dans les amphithéâtres, on le trouve de plus en plus rarement, en dimensions réduites, dans les catalogues (par exemple, en 1990) d’appareils didactiques. Il est remplacé par des lampes halogènes, des lampes à vapeur de mercure, des sources laser etc.
À Humphry Davy, on doit également une lampe de mineur (Chi5), l’obtention de métaux alcalins par électrolyse (à partir de 1807), la découverte des propriétés catalytiques du platine, et une conception assez moderne des acides. L’œuvre de Foucault est importante et variée: mesure de la vitesse de la lumière, un télescope (Opt3-3), éclairage d’un réticule, mise en évidence de la rotation de la Terre par le pendule, l’invention du gyroscope (1852), le prisme de Foucault (Opt2-5). À Edison, on doit un téléphone, la découverte de l’effet Edison. À Swan, on doit le papier au bromure d’argent pour la photographie.