Un jour de 1800, un astronome a posé un thermomètre là où il n’y avait rien à voir. Le mercure s’est mis à monter.1
C’est l’une des expériences les plus simples de l’histoire des sciences. L’histoire qu’on en raconte d’ordinaire est un peu trop propre.
Comment cela a commencé
William Herschel observait les taches solaires au télescope. Regarder le Soleil exige de filtrer très fortement sa lumière, sous peine de détruire l’instrument — et l’œil de l’observateur.2
En essayant diverses combinaisons de verres colorés, il remarque un phénomène étrange, et il l’écrit lui-même : avec certains, il ressentait de la chaleur alors qu’il avait peu de lumière ; avec d’autres, beaucoup de lumière et presque aucune sensation de chaleur.3
Ce qu’il en tire est un modèle de raisonnement. Puisque l’image du Soleil était aussi colorée différemment selon les verres, il lui vient à l’esprit que le pouvoir de chauffer pourrait être réparti très inégalement entre les couleurs.4
Puis il fait un pas de plus, et c’est celui qui compte : ayant jugé bon de douter sur ce point, il lui paraît tout aussi juste de douter de même à propos de la lumière. Si certaines couleurs chauffent mieux, d’autres éclairent peut-être mieux.5
Il conclut ainsi : de toute façon, il convenait d’en appeler à l’expérience pour trancher.6
L’expérience
Herschel décompose donc la lumière du Soleil à l’aide d’un prisme, puis mesure la température de chaque couleur en y plaçant des thermomètres à mercure. Il constate que le pouvoir chauffant est en effet très inégalement réparti, et que le rouge l’emporte de loin.7
Il fait ensuite la deuxième expérience, celle qu’il avait annoncée : il cherche où l’éclairement est maximal, en observant de petits objets au microscope sous chaque couleur. Réponse : dans le jaune vif, ou le vert le plus pâle — pas au même endroit que la chaleur.8
Les deux maximums ne coïncident pas. Puis, poursuivant, il place un thermomètre au-delà du rouge, là où l’œil ne perçoit plus rien.9
Règle de sécurité absolue : on ne regarde jamais le Soleil, ni à l’œil nu, ni à travers un instrument, ni à travers un filtre. Le prisme projette le spectre sur une surface neutre — une feuille blanche — et c’est cette surface qu’on observe. C’est exactement ainsi que Herschel plaçait ses thermomètres.
Le mercure monte. Plus haut encore que dans la zone rouge du spectre visible.
Herschel vient de mesurer un rayonnement invisible : ce que nous appelons aujourd’hui l’infrarouge.
La version simplifiée (et ce qu’elle escamote)
On raconte souvent cette expérience ainsi : Herschel aurait placé ce thermomètre hors du spectre par pur hasard ou comme simple témoin, afin de vérifier qu’il ne se passait rien dans l’obscurité. La découverte serait née d’une pure coïncidence.
Cette version romancée est séduisante, mais elle escamote le véritable moteur de la démarche scientifique.
Herschel ne cherchait pas à l’aveugle. Il avait une raison précise de soupçonner que la chaleur ne suivait pas la répartition des couleurs : ses verres colorés l’en avaient averti, et il l’a écrit noir sur blanc avant de commencer.
Cela ne diminue en rien la portée de sa découverte. Cela la rend compréhensible — et démontre que les expériences décisives naissent d’une anomalie qu’un esprit attentif refuse d’ignorer.
La version simplifiée passe aussi sous silence un second point capital. Affirmer qu’« il vient de découvrir une lumière invisible » est notre façon moderne de formuler l’événement. Herschel, lui, a d’abord cru que chaleur et lumière étaient une seule et même chose. La même année, dans la seconde partie d’un long mémoire, il conclut l’inverse : ce sont deux entités distinctes. Son observation était rigoureusement exacte ; l’interprétation qu’il en tirait différait profondément de la nôtre. Il a conclu — à tort — que ce rayonnement n’était probablement pas de la lumière. C’est le cas le plus fréquent de l’histoire des sciences.10
Ce que cette découverte a réellement produit
On enseigne souvent cette expérience comme la preuve que nos sens ne bornent pas le monde : il existe des réalités physiques que nous ne percevons pas directement. C’est vrai, et c’est le sens que nous lui donnons aujourd’hui.
Pourtant, sur le moment, elle a servi à soutenir une tout autre thèse.
À cette époque, la communauté scientifique considérait la chaleur comme un fluide invisible : le calorique (voir notre page 4.9 sur la chaleur). On croyait alors la lumière composée de corpuscules. Découvrir que la chaleur voyage dans l’espace de la même façon laissait donc penser qu’elle aussi était faite de particules : des particules de calorique traversant le vide.
L’expérience de Herschel devint ainsi un argument en faveur de la théorie du calorique.11
Dans les années 1820, lorsque les physiciens ont fini par adopter la nature ondulatoire de la lumière (grâce aux travaux menés durant les deux décennies précédentes), cet argument s’est effondré. Mais la théorie du calorique, elle, survécut encore une vingtaine d’années.12
Au-delà du rouge, et bien plus loin encore
Depuis la découverte de Herschel, les physiciens ont établi que la lumière visible n’est qu’une infime fraction d’une vaste famille de rayonnements. Tous partagent la même nature — des ondes électromagnétiques se propageant à la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s dans le vide) — et ne se distinguent que par leur longueur d’onde (ou leur fréquence).13
Du rayonnement le plus long au plus court :
- Ondes radio — Utilisées pour les télécommunications, la radio et la téléphonie mobile.
- Micro-ondes — Exploitées par les fours domestiques, les radars et le Wi-Fi.
- Infrarouge — Le rayonnement thermique découvert par Herschel, utilisé notamment par les télécommandes et les caméras thermiques.
- Lumière visible — La seule bande perçue par l’œil humain, du rouge au violet.
- Ultraviolet (UV) — Rayonnement plus énergétique, responsable du bronzage et des coups de soleil.
- Rayons X — Capables de traverser les tissus mous, très utilisés en imagerie médicale.
- Rayons gamma — Rayonnements extrêmement énergétiques émis par la désintégration des noyaux atomiques et les événements cosmiques violents.
Nous baignons au quotidien dans plusieurs de ces rayonnements sans en percevoir la quasi-totalité. La bande visible ne représente qu’une tranche dérisoire de l’ensemble : à elle seule, la plage de l’infrarouge est des centaines de fois plus étendue.
La leçon est identique à celle du domaine acoustique : nous n’entendons qu’une étroite bande de vibrations (voir page 4.11). Même principe, deux sens différents : nos organes de perception ne définissent pas les limites de la réalité.
Ce que cela explique dans le reste du site
Cette page apporte une réponse directe aux interrogations qui émergent lors de la lecture de nos chapitres consacrés à l’astronomie :
- Pourquoi les images des observatoires astronomiques sont-elles qualifiées de traductions (1.13) ?
- Pourquoi la couleur attribuée à la première image d’un trou noir résulte-t-elle d’un choix délibéré (1.10) ?
- Pourquoi les photographies de Neptune doivent-elles être rehaussées en traitement d’image (1.8) ?
Parce que la majeure partie des signaux captés par les télescopes modernes est totalement invisible. Ce sont des ondes radio, des infrarouges, des ultraviolets ou des rayons X.
Pour rendre ces données accessibles à la vision humaine, les scientifiques attribuent des couleurs visibles à ces rayonnements invisibles. Il ne s’agit pas d’une falsification, mais d’une traduction visuelle — et comme toute traduction, elle doit être explicitement documentée.14
Note 1
Read April 24, 1800. […] went on to the next experiment, by withdrawing the stand, till the whole ball of No. 1 was completely out of the sun's visible rays
Lu le 24 avril 1800. […] je suis passé à l’expérience suivante, en retirant le support, jusqu’à ce que toute la boule du [thermomètre] n° 1 soit complètement hors des rayons visibles du Soleil
Herschel, William, « Experiments on the Refrangibility of the Invisible Rays of the Sun », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 284-292
Note 2
During years of solar observations, he had used pieces of colored glass to reduce the amount of light and heat coming through the telescope.
Pendant des années d’observation du Soleil, il avait utilisé des morceaux de verre coloré pour réduire la quantité de lumière et de chaleur traversant le télescope.
American Physical Society, « Herschel Proposes the Existence of Invisible Light »
Note 3
What appeared remarkable was, that when I used some of them, I felt a sensation of heat, though I had but little light; while others gave me much light, with scarce any sensation of heat.
Ce qui me parut remarquable, c’est qu’avec certains d’entre eux je ressentais une sensation de chaleur, alors que j’avais peu de lumière ; tandis que d’autres me donnaient beaucoup de lumière, avec à peine une sensation de chaleur.
Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283
Note 4
it occurred to me, that the prismatic rays might have the power of heating bodies very unequally distributed among them
il me vint à l’esprit que les rayons prismatiques pourraient avoir le pouvoir d’échauffer les corps, réparti très inégalement entre eux
Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283
Note 5
as I judged it right in this respect to entertain a doubt, it appeared equally proper to admit the same with regard to light
comme j’estimais juste d’avoir un doute à cet égard, il me parut également convenable de l’admettre pour la lumière
Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283
Note 6
At all events, it would be proper to recur to experiments for a decision.
En tout cas, il conviendrait de recourir à des expériences pour trancher.
Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283
Note 7
the heating power of the prismatic colours, is very far from being equally divided, and that the red rays are chiefly eminent in that respect
le pouvoir calorifique des couleurs prismatiques est très loin d’être également réparti, et les rayons rouges s’y distinguent surtout
Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283
Note 8
The microscope offered itself as the most convenient instrument for this investigation; and I thought it expedient to view only opaque objects […] I placed an object that had very minute parts, under a double microscope
Le microscope s’offrait comme l’instrument le plus commode pour cette recherche ; et j’ai jugé utile de n’observer que des objets opaques […] J’ai placé un objet qui avait de très petites parties sous un microscope double
Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283
The maximum of illumination lies in the brightest yellow, or palest green.
Le maximum d’éclairement se trouve dans le jaune le plus vif, ou le vert le plus pâle.
Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283
Note 9
Here the thermometer No. 1 rose […] degrees, in 10 minutes, when its centre was placed […] inch beyond visible light. […] It being now evident that there was a refraction of rays coming from the sun, which, though not fit for vision, were yet highly invested with a power of occasioning heat, I proceeded to examine its extent as follows. […] They are invested with a high power of heating bodies, but with none of illuminating objects
Ici, le thermomètre n° 1 est monté de […] degrés en 10 minutes, quand son centre était placé à […] pouce au-delà de la lumière visible. […] Comme il était désormais évident qu’il existait une réfraction de rayons venant du Soleil qui, bien qu’impropres à la vision, avaient pourtant un fort pouvoir de produire de la chaleur, j’ai entrepris d’en examiner l’étendue comme suit. […] Ils ont un fort pouvoir d’échauffer les corps, mais aucun d’éclairer les objets
Herschel, William, « Experiments on the Refrangibility of the Invisible Rays of the Sun », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 284-292
Note 10
it does not appear that nature is in the habit of using one and the same mechanism with any two of our senses […] Heat is evidently less refrangible than light; whether we take a mean refrangible ray of each, or, which I believe to be the better way of proceeding, whether we take the maximum of heat and light separately.
il ne semble pas que la nature ait l’habitude d’employer un seul et même mécanisme pour deux de nos sens […] La chaleur est évidemment moins réfrangible que la lumière, que l’on prenne un rayon de réfrangibilité moyenne de chacune ou, ce qui me semble la meilleure façon de procéder, que l’on prenne séparément le maximum de chaleur et de lumière.
Herschel, William, « Experiments on the Solar, and on the Terrestrial Rays that Occasion Heat », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800
he would experimentally investigate the question, rapidly produce three papers, and conclude — incorrectly — that the answer was probably no
il allait étudier la question par l’expérience, produire rapidement trois articles et conclure, à tort, que la réponse était probablement non
American Physical Society, « Herschel Proposes the Existence of Invisible Light »
Note 11
Around 1800, Herschel discovered that on passing sunlight through a prism, and detecting the heat corresponding to the different colors, in fact there was heat transmitted beyond the red. This suggested that radiant heat was caloric particles streaming through space, and no doubt very similar in character to light.
Vers 1800, Herschel découvrit qu’en faisant passer la lumière du soleil à travers un prisme et en détectant la chaleur correspondant aux différentes couleurs, il y avait en fait de la chaleur transmise au-delà du rouge. Cela laissait penser que la chaleur rayonnante était faite de particules de calorique filant à travers l’espace, et sans doute de nature très semblable à la lumière.
Fowler, Michael, « Teaching Heat: The Rise and Fall of the Caloric Theory », notes de cours, University of Virginia
Note 12
Before the 1820's, almost everyone believed, following Newton, that light was a stream of particles. […] But in the 1820's it was unambiguously established that light was really a wave.
Avant les années 1820, presque tout le monde croyait, à la suite de Newton, que la lumière était un flux de particules. […] Mais dans les années 1820, il fut établi sans ambiguïté que la lumière était bel et bien une onde.
Fowler, Michael, « Teaching Heat: The Rise and Fall of the Caloric Theory », notes de cours, University of Virginia
Note 13
For example, radio waves from a mobile phone, X-rays used by dentists, the energy used to cook food in your microwave, the radiant heat from red-hot objects, and the light from your television screen are forms of electromagnetic radiation that all exhibit wavelike behavior. […] As Maxwell showed, electromagnetic waves consist of an electric field oscillating in step with a perpendicular magnetic field, both of which are perpendicular to the direction of travel. These waves can travel through a vacuum at a constant speed of 2.998 × 10⁸ m/s, the speed of light (denoted by c).
Par exemple, les ondes radio d’un téléphone portable, les rayons X des dentistes, l’énergie qui cuit les aliments dans un four à micro-ondes, la chaleur rayonnée par les objets chauffés au rouge et la lumière d’un écran de télévision sont des formes de rayonnement électromagnétique qui ont toutes un comportement ondulatoire. […] Comme l’a montré Maxwell, les ondes électromagnétiques sont formées d’un champ électrique oscillant en phase avec un champ magnétique perpendiculaire, tous deux perpendiculaires à la direction de propagation. Ces ondes peuvent se propager dans le vide à une vitesse constante de 2,998 × 10⁸ m/s, la vitesse de la lumière (notée c).
Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 6.1 « Electromagnetic Energy »
However, radio waves, visible light, X-rays, and all the other parts of the electromagnetic spectrum are fundamentally the same. […] It is important to remember that the various kinds of electromagnetic radiation differ only in their wavelength and frequency. They are alike in all other respects.
Pourtant, les ondes radio, la lumière visible, les rayons X et toutes les autres parties du spectre électromagnétique sont fondamentalement de même nature. […] Il importe de se rappeler que les divers types de rayonnement électromagnétique ne diffèrent que par leur longueur d’onde et leur fréquence. Ils sont semblables à tous autres égards.
NOAA Global Monitoring Laboratory, « Critical Thinking Activity: The Electromagnetic Spectrum », fiches de l’élève, ressources éducatives (Louise Belnay)
For example, radio waves from a mobile phone, X-rays used by dentists, the energy used to cook food in your microwave, the radiant heat from red-hot objects, and the light from your television screen are forms of electromagnetic radiation that all exhibit wavelike behavior. […] As Maxwell showed, electromagnetic waves consist of an electric field oscillating in step with a perpendicular magnetic field, both of which are perpendicular to the direction of travel. These waves can travel through a vacuum at a constant speed of 2.998 × 10⁸ m/s, the speed of light (denoted by c). […] Each of the various colors of visible light has specific frequencies and wavelengths associated with them, and you can see that visible light makes up only a small portion of the electromagnetic spectrum.
Par exemple, les ondes radio d’un téléphone portable, les rayons X des dentistes, l’énergie qui cuit les aliments dans un four à micro-ondes, la chaleur rayonnée par les objets chauffés au rouge et la lumière d’un écran de télévision sont des formes de rayonnement électromagnétique qui ont toutes un comportement ondulatoire. […] Comme l’a montré Maxwell, les ondes électromagnétiques sont formées d’un champ électrique oscillant en phase avec un champ magnétique perpendiculaire, tous deux perpendiculaires à la direction de propagation. Ces ondes peuvent se propager dans le vide à une vitesse constante de 2,998 × 10⁸ m/s, la vitesse de la lumière (notée c). […] Chacune des couleurs de la lumière visible a des fréquences et des longueurs d’onde propres, et l’on voit que la lumière visible ne représente qu’une petite portion du spectre électromagnétique.
Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 6.1 « Electromagnetic Energy »
Note 14
Exposures made with different narrow filters, as in this case, are translated to a visible color where shorter wavelengths are assigned bluer and longer wavelengths assigned redder colors. This color scheme represents a "chromatically ordered" way of presenting the data rather than a natural color image.
Les poses faites avec différents filtres étroits, comme ici, sont traduites en une couleur visible : on attribue aux longueurs d’onde plus courtes des couleurs plus bleues et aux plus longues des couleurs plus rouges. Ce code couleur est une façon « ordonnée chromatiquement » de présenter les données, et non une image en couleurs naturelles.
NASA, Astronomy Picture of the Day, « Colorful Clouds of Carina », 3 février 2000
Notes et sources
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Passage Un jour de 1800, un astronome a posé un thermomètre là où il n’y avait rien à voir
Read April 24, 1800. […] went on to the next experiment, by withdrawing the stand, till the whole ball of No. 1 was completely out of the sun's visible rays
Traduction de la rédaction Lu le 24 avril 1800. […] je suis passé à l’expérience suivante, en retirant le support, jusqu’à ce que toute la boule du [thermomètre] n° 1 soit complètement hors des rayons visibles du Soleil
Source Herschel, William, « Experiments on the Refrangibility of the Invisible Rays of the Sun », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 284-292, p. 284 (date de lecture) et récit des expériences, p. 284-292.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 25 octobre 2026
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Passage William Herschel observait les taches solaires au télescope […] En essayant diverses combinaisons de verres colorés
During years of solar observations, he had used pieces of colored glass to reduce the amount of light and heat coming through the telescope.
Traduction de la rédaction Pendant des années d’observation du Soleil, il avait utilisé des morceaux de verre coloré pour réduire la quantité de lumière et de chaleur traversant le télescope.
Source American Physical Society, « Herschel Proposes the Existence of Invisible Light », présentation de l’expérience.
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage avec certains, il ressentait de la chaleur alors qu’il avait peu de lumière ; avec d’autres, beaucoup de lumière et presque aucune sensation de chaleur
What appeared remarkable was, that when I used some of them, I felt a sensation of heat, though I had but little light; while others gave me much light, with scarce any sensation of heat.
Traduction de la rédaction Ce qui me parut remarquable, c’est qu’avec certains d’entre eux je ressentais une sensation de chaleur, alors que j’avais peu de lumière ; tandis que d’autres me donnaient beaucoup de lumière, avec à peine une sensation de chaleur.
Source Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage le pouvoir de chauffer pourrait être réparti très inégalement entre les couleurs
it occurred to me, that the prismatic rays might have the power of heating bodies very unequally distributed among them
Traduction de la rédaction il me vint à l’esprit que les rayons prismatiques pourraient avoir le pouvoir d’échauffer les corps, réparti très inégalement entre eux
Source Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage ayant jugé bon de douter sur ce point, il lui paraît tout aussi juste de douter de même à propos de la lumière
as I judged it right in this respect to entertain a doubt, it appeared equally proper to admit the same with regard to light
Traduction de la rédaction comme j’estimais juste d’avoir un doute à cet égard, il me parut également convenable de l’admettre pour la lumière
Source Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage il convenait d’en appeler à l’expérience pour trancher
At all events, it would be proper to recur to experiments for a decision.
Traduction de la rédaction En tout cas, il conviendrait de recourir à des expériences pour trancher.
Source Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283, p. 256.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage mesure la température de chaque couleur en y plaçant des thermomètres à mercure […] le rouge l’emporte de loin
the heating power of the prismatic colours, is very far from being equally divided, and that the red rays are chiefly eminent in that respect
Traduction de la rédaction le pouvoir calorifique des couleurs prismatiques est très loin d’être également réparti, et les rayons rouges s’y distinguent surtout
Source Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage il cherche où l’éclairement est maximal, en observant de petits objets au microscope sous chaque couleur
The microscope offered itself as the most convenient instrument for this investigation; and I thought it expedient to view only opaque objects […] I placed an object that had very minute parts, under a double microscope
Traduction de la rédaction Le microscope s’offrait comme l’instrument le plus commode pour cette recherche ; et j’ai jugé utile de n’observer que des objets opaques […] J’ai placé un objet qui avait de très petites parties sous un microscope double
Source Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283, p. 262.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
Passage dans le jaune vif, ou le vert le plus pâle
The maximum of illumination lies in the brightest yellow, or palest green.
Traduction de la rédaction Le maximum d’éclairement se trouve dans le jaune le plus vif, ou le vert le plus pâle.
Source Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage il place un thermomètre au-delà du rouge, là où l’œil ne perçoit plus rien […] Le mercure monte.
Here the thermometer No. 1 rose […] degrees, in 10 minutes, when its centre was placed […] inch beyond visible light. […] It being now evident that there was a refraction of rays coming from the sun, which, though not fit for vision, were yet highly invested with a power of occasioning heat, I proceeded to examine its extent as follows. […] They are invested with a high power of heating bodies, but with none of illuminating objects
Traduction de la rédaction Ici, le thermomètre n° 1 est monté de […] degrés en 10 minutes, quand son centre était placé à […] pouce au-delà de la lumière visible. […] Comme il était désormais évident qu’il existait une réfraction de rayons venant du Soleil qui, bien qu’impropres à la vision, avaient pourtant un fort pouvoir de produire de la chaleur, j’ai entrepris d’en examiner l’étendue comme suit. […] Ils ont un fort pouvoir d’échauffer les corps, mais aucun d’éclairer les objets
Source Herschel, William, « Experiments on the Refrangibility of the Invisible Rays of the Sun », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 284-292, p. 285 (thermomètre placé au-delà de la lumière visible), p. 286 (suite des expériences) et p. 290 (conclusion des quatre premières expériences).
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 25 octobre 2026
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Passage La même année, dans la seconde partie d’un long mémoire, il conclut l’inverse : ce sont deux entités distinctes.
it does not appear that nature is in the habit of using one and the same mechanism with any two of our senses […] Heat is evidently less refrangible than light; whether we take a mean refrangible ray of each, or, which I believe to be the better way of proceeding, whether we take the maximum of heat and light separately.
Traduction de la rédaction il ne semble pas que la nature ait l’habitude d’employer un seul et même mécanisme pour deux de nos sens […] La chaleur est évidemment moins réfrangible que la lumière, que l’on prenne un rayon de réfrangibilité moyenne de chacune ou, ce qui me semble la meilleure façon de procéder, que l’on prenne séparément le maximum de chaleur et de lumière.
Source Herschel, William, « Experiments on the Solar, and on the Terrestrial Rays that Occasion Heat », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, Part II (vol. 90, p. 437-538), article VII « Whether Light and Heat be occasioned by the same, or by different Rays », p. 507 puis p. 509.
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 24 octobre 2026
Passage Il a conclu — à tort — que ce rayonnement n’était probablement pas de la lumière.
he would experimentally investigate the question, rapidly produce three papers, and conclude — incorrectly — that the answer was probably no
Traduction de la rédaction il allait étudier la question par l’expérience, produire rapidement trois articles et conclure, à tort, que la réponse était probablement non
Source American Physical Society, « Herschel Proposes the Existence of Invisible Light », présentation de l’expérience.
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage L’expérience de Herschel devint ainsi un argument en faveur de la théorie du calorique.
Around 1800, Herschel discovered that on passing sunlight through a prism, and detecting the heat corresponding to the different colors, in fact there was heat transmitted beyond the red. This suggested that radiant heat was caloric particles streaming through space, and no doubt very similar in character to light.
Traduction de la rédaction Vers 1800, Herschel découvrit qu’en faisant passer la lumière du soleil à travers un prisme et en détectant la chaleur correspondant aux différentes couleurs, il y avait en fait de la chaleur transmise au-delà du rouge. Cela laissait penser que la chaleur rayonnante était faite de particules de calorique filant à travers l’espace, et sans doute de nature très semblable à la lumière.
Source Fowler, Michael, « Teaching Heat: The Rise and Fall of the Caloric Theory », notes de cours, University of Virginia, paragraphe commençant par « In fact, by this time », 3ᵉ et 4ᵉ phrases.
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage Dans les années 1820, lorsque les physiciens ont fini par adopter la nature ondulatoire de la lumière
Before the 1820's, almost everyone believed, following Newton, that light was a stream of particles. […] But in the 1820's it was unambiguously established that light was really a wave.
Traduction de la rédaction Avant les années 1820, presque tout le monde croyait, à la suite de Newton, que la lumière était un flux de particules. […] Mais dans les années 1820, il fut établi sans ambiguïté que la lumière était bel et bien une onde.
Source Fowler, Michael, « Teaching Heat: The Rise and Fall of the Caloric Theory », notes de cours, University of Virginia, paragraphe commençant par « In fact, by this time », 2ᵉ et 5ᵉ phrases.
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage Tous partagent la même nature — des ondes électromagnétiques se propageant à la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s dans le vide)
For example, radio waves from a mobile phone, X-rays used by dentists, the energy used to cook food in your microwave, the radiant heat from red-hot objects, and the light from your television screen are forms of electromagnetic radiation that all exhibit wavelike behavior. […] As Maxwell showed, electromagnetic waves consist of an electric field oscillating in step with a perpendicular magnetic field, both of which are perpendicular to the direction of travel. These waves can travel through a vacuum at a constant speed of 2.998 × 10⁸ m/s, the speed of light (denoted by c).
Traduction de la rédaction Par exemple, les ondes radio d’un téléphone portable, les rayons X des dentistes, l’énergie qui cuit les aliments dans un four à micro-ondes, la chaleur rayonnée par les objets chauffés au rouge et la lumière d’un écran de télévision sont des formes de rayonnement électromagnétique qui ont toutes un comportement ondulatoire. […] Comme l’a montré Maxwell, les ondes électromagnétiques sont formées d’un champ électrique oscillant en phase avec un champ magnétique perpendiculaire, tous deux perpendiculaires à la direction de propagation. Ces ondes peuvent se propager dans le vide à une vitesse constante de 2,998 × 10⁸ m/s, la vitesse de la lumière (notée c).
Source Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 6.1 « Electromagnetic Energy », section 6.1, introduction (2ᵉ paragraphe) et rubrique « Waves » (2ᵉ paragraphe).
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
Passage et ne se distinguent que par leur longueur d’onde (ou leur fréquence)
However, radio waves, visible light, X-rays, and all the other parts of the electromagnetic spectrum are fundamentally the same. […] It is important to remember that the various kinds of electromagnetic radiation differ only in their wavelength and frequency. They are alike in all other respects.
Traduction de la rédaction Pourtant, les ondes radio, la lumière visible, les rayons X et toutes les autres parties du spectre électromagnétique sont fondamentalement de même nature. […] Il importe de se rappeler que les divers types de rayonnement électromagnétique ne diffèrent que par leur longueur d’onde et leur fréquence. Ils sont semblables à tous autres égards.
Source NOAA Global Monitoring Laboratory, « Critical Thinking Activity: The Electromagnetic Spectrum », fiches de l’élève, ressources éducatives (Louise Belnay), fiche de l’élève n° 2 (« Student Sheet 2 »), p. 2 du PDF.
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Passage la lumière visible n’est qu’une infime fraction d’une vaste famille de rayonnements. Tous partagent la même nature — des ondes électromagnétiques se propageant à la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s dans le vide)
For example, radio waves from a mobile phone, X-rays used by dentists, the energy used to cook food in your microwave, the radiant heat from red-hot objects, and the light from your television screen are forms of electromagnetic radiation that all exhibit wavelike behavior. […] As Maxwell showed, electromagnetic waves consist of an electric field oscillating in step with a perpendicular magnetic field, both of which are perpendicular to the direction of travel. These waves can travel through a vacuum at a constant speed of 2.998 × 10⁸ m/s, the speed of light (denoted by c). […] Each of the various colors of visible light has specific frequencies and wavelengths associated with them, and you can see that visible light makes up only a small portion of the electromagnetic spectrum.
Traduction de la rédaction Par exemple, les ondes radio d’un téléphone portable, les rayons X des dentistes, l’énergie qui cuit les aliments dans un four à micro-ondes, la chaleur rayonnée par les objets chauffés au rouge et la lumière d’un écran de télévision sont des formes de rayonnement électromagnétique qui ont toutes un comportement ondulatoire. […] Comme l’a montré Maxwell, les ondes électromagnétiques sont formées d’un champ électrique oscillant en phase avec un champ magnétique perpendiculaire, tous deux perpendiculaires à la direction de propagation. Ces ondes peuvent se propager dans le vide à une vitesse constante de 2,998 × 10⁸ m/s, la vitesse de la lumière (notée c). […] Chacune des couleurs de la lumière visible a des fréquences et des longueurs d’onde propres, et l’on voit que la lumière visible ne représente qu’une petite portion du spectre électromagnétique.
Source Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 6.1 « Electromagnetic Energy », section 6.1, introduction (2ᵉ paragraphe) et rubrique « Waves » (2ᵉ et 5ᵉ paragraphes).
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Passage les scientifiques attribuent des couleurs visibles à ces rayonnements invisibles […] une traduction visuelle
Exposures made with different narrow filters, as in this case, are translated to a visible color where shorter wavelengths are assigned bluer and longer wavelengths assigned redder colors. This color scheme represents a "chromatically ordered" way of presenting the data rather than a natural color image.
Traduction de la rédaction Les poses faites avec différents filtres étroits, comme ici, sont traduites en une couleur visible : on attribue aux longueurs d’onde plus courtes des couleurs plus bleues et aux plus longues des couleurs plus rouges. Ce code couleur est une façon « ordonnée chromatiquement » de présenter les données, et non une image en couleurs naturelles.
Source NASA, Astronomy Picture of the Day, « Colorful Clouds of Carina », 3 février 2000, texte de la planche du 3 février 2000.
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Références bibliographiques
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- American Physical Society, « Herschel Proposes the Existence of Invisible Light », en accès libre (le contexte des filtres solaires, la suite des trois mémoires, et la conclusion erronée que Herschel en tira). https://www.aps.org/apsnews/2024/02/william-herschel-invisible-light
- Buchwald, Jed Z., The Rise of the Wave Theory of Light, University of Chicago Press, 1989, en bibliothèque (le passage à l’optique ondulatoire au début du XIXᵉ siècle).
- Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 6.1 « Electromagnetic Energy », en accès libre (ondes radio, rayons X, micro-ondes, rayonnement thermique et lumière visible, formes d’un même rayonnement électromagnétique ; leur vitesse dans le vide, 2,998 × 10⁸ m/s ; la lumière visible, petite portion du spectre). https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/6-1-electromagnetic-energy
- Fowler, Michael, « Teaching Heat: The Rise and Fall of the Caloric Theory », notes de cours, University of Virginia, en accès libre (la chaleur rayonnante découverte par Herschel interprétée comme un flux de particules de calorique ; la nature ondulatoire de la lumière établie dans les années 1820). https://galileoandeinstein.phys.virginia.edu/more_stuff/TeachingHeat.htm
- Fox, Robert, The Caloric Theory of Gases from Lavoisier to Regnault, Clarendon Press, 1971, en bibliothèque (comment la découverte de Herschel a renforcé la théorie du calorique, et la chute de cet argument).
- Hecht, Eugene, Optique, Pearson, 2005, en bibliothèque (le spectre électromagnétique, des ondes radio aux rayons gamma).
- Herschel, William, « Investigation of the Powers of the Prismatic Colours to Heat and Illuminate Objects », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 255-283, domaine public (les verres colorés et la sensation de chaleur sans lumière ; le doute étendu à la lumière ; le recours à l’expérience ; le maximum de chaleur dans le rouge et le maximum d’éclairement dans le jaune-vert). https://royalsocietypublishing.org/rstl/article/doi/10.1098/rstl.1800.0014/121216/
- Herschel, William, « Experiments on the Refrangibility of the Invisible Rays of the Sun », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, p. 284-292, domaine public (le thermomètre placé au-delà du rouge, hors de la lumière visible, et la chaleur qu’il y mesure). https://archive.org/details/jstor-107057
- Herschel, William, « Experiments on the Solar, and on the Terrestrial Rays that Occasion Heat », Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 90, 1800, domaine public (le revirement : chaleur et lumière tenues pour distinctes).
- Lovell, D. J., « Herschel’s Dilemma in the Interpretation of Thermal Radiation », Isis, vol. 59, n° 1, 1968, p. 46-60, accès payant.
- NASA, Astronomy Picture of the Day, « Colorful Clouds of Carina », 3 février 2000, en accès libre (les filtres étroits traduits en couleurs visibles, du plus court au plus long : une présentation ordonnée des données et non une image en couleurs naturelles ; voir l’entrée 1.13). https://apod.nasa.gov/apod/ap000203.html
- NOAA Global Monitoring Laboratory, « Critical Thinking Activity: The Electromagnetic Spectrum », fiches de l’élève, ressources éducatives (Louise Belnay), en accès libre (ondes radio, lumière visible et rayons X, fondamentalement de même nature, ne différant que par la longueur d’onde et la fréquence). https://gml.noaa.gov/education/info_activities/pdfs/CTA_EMS.pdf
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