7. L’expérience fondamentale de Michelson.
La théorie mécanique de la lumière conduit à la conclusion que pour les expériences optiques dites du premier ordre, c’est-à-dire pour les observations dont la précision est de l’ordre de grandeur du rapport tout se passe dans chaque système de référence comme si celui-ci était immobile par rapport à l’éther.
Mais la théorie prévoit un effet du second ordre : pour un observateur en mouvement par rapport à l’éther, la vitesse apparente de la lumière devrait varier avec la direction : cette variation aurait pour conséquence un effet du second ordre que Michelson a tenté de mettre en évidence par une expérience d’une extrême délicatesse.
Imaginons que d’un point dans l’éther immobile parte un signal lumineux instantané. Une seconde plus tard, l’ébranlement
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formera une surface d’onde sphérique de rayon ayant pour centre le point Un observateur parti de en même temps que le signal, dans la direction et avec la vitesse sera à la distance au bout d’une seconde ; il ne se trouvera donc plus au centre de la sphère et, pour lui, la lumière ne se propagera pas avec la même vitesse dans toutes les directions : la vitesse de la lumière, relativement à cet observateur, devra être dans la direction de la vitesse dans la direction opposée et dans la direction perpendiculaire. L’observateur devra pouvoir constater et mesurer cet effet. Voici comment Michelson a réalisé l’expérience.
