2-61. Pieter Zeeman - Henri Poincaré Papers

1
2-61. Pieter Zeeman
Pieter Zeeman (1865–1943) commence ses études supérieures en 1885 à l’université de
Leyde, où il fait la connaissance de Heike Kammerlingh Onnes et H.A. Lorentz. Il devient l’assistant de ce dernier en 1890, et se met à l’étude de l’effet de Kerr, en vue d’un
concours de l’Académie royale des sciences néerlandaise. Ses recherches emportent le
prix, ainsi que le doctorat en 1893. 1 Il passe un semestre à l’institut de physique de Strasbourg, où il travaille avec Emil Cohn, avant de revenir à Leyde en tant que Privatdozent. A
partir de 1897, Zeeman enseigne la physique à l’université d’Amsterdam ; il devient professeur extraordinaire en 1900, et succède à J.D. van der Waals en 1908 comme directeur
du laboratoire de physique (DSB).
En 1896, avec un réseau de Rowland récemment acquis par le laboratoire de physique,
Zeeman met en évidence d’abord le grossissement des raies d’émission d’un gaz ionisé
sous l’action d’un champ magnétique, puis leur division en un nombre impair ou pair de
composantes, connu bientôt comme l’effet Zeeman normal dans le premier cas, ou anormal dans l’autre cas. L’effet trouve une explication dans la théorie de Lorentz (1895) ;
pour cette découverte Zeeman et Lorentz partageront le prix Nobel de physique en 1902,
avec l’appui de Poincaré et ses collègues (§ 2-62). Suite à la découverte de Zeeman, Joseph Larmor retouche sa propre théorie de l’électron, en faisant l’hypothèse de l’égalité
de la charge électrique entre l’ion d’hydrogène, d’une part, et les électrons responsable de
la production des raies D du sodium, d’autre part. Il montre ensuite que pour un observateur dans un référentiel en rotation uniforme ! D .e=2m/B, l’effet du champ magnétique
sur l’électron est annulé en première approximation. Sa démonstration est à l’origine de
ce qui sera appelé plus tard la fréquence de Larmor. 2
Cite this as : Scott A. Walter et al., eds., Henri Poincaré Papers, Doc. 2-61, http://henripoincarepapers.univ- nantes.fr/chp/pdf/zeeman.pdf.
1. La thèse de Zeeman révèle une faille dans l’explication offerte par Paul Drude des expériences magnétooptiques de Remmelt Sissingh (Buchwald, 1985, 226).
2. À propos de l’interprétation de l’effet Zeeman voir Kox (1997), et Robotti & Pastorino (1998). Sur la
théorie de Larmor voir Buchwald (1985, chap. 20) et Warwick (1993).
Bibliographie
Buchwald, J. Z. From Maxwell to Microphysics. Chicago : University of Chicago Press,
1985.
Kox, A. J. The discovery of the electron II : The Zeeman effect. European Journal of
Physics 18, 1997, 139–144.
Lorentz, H. A. Versuch einen Theorie der elektrischen und optischen Erscheinungen in
bewegten Körpern. Leiden : Brill, 1895.
Robotti, N. et Pastorino, F. Zeeman’s discovery and the mass of the electron. Annals of
Science 55, 2, 1998, 161–183.
Warwick, A. C. Frequency, theorem and formula : remembering Joseph Larmor in electromagnetic theory. Notes and Records of the Royal Society of London 47, 1993, 49–60.