Charles Wheatstone - Charles Wheatstone


Charles Wheatstone
Wheatstone Charles dessin 1868.jpg
Wheatstone,
dessiné par Samuel Laurence en 1868
Née ( 1802-02-06 )6 février 1802
Barnwood , Gloucestershire , Angleterre
Décédés 19 octobre 1875 (1875-10-19)(73 ans)
Paris , France
Connu pour Pont de
Wheatstone Chiffre de Wheatstone–Playfair
Système de
Wheatstone Télégraphe ABC de Wheatstone Télégraphe
Cooke et Wheatstone
Kaléidophone
Potentiomètre
Pseudoscope
Stéréoscope
Premières contributions à la spectroscopie
Récompenses Médaille royale (1840, 1843)
Médaille Albert (1867)
Médaille Copley (1868)
Carrière scientifique
Des champs La physique
Établissements King's College de Londres

Sir Charles Wheatstone / w Ï t s t ə n / FRS FRSE DCL LLD (6 Février 1802-1819 Octobre 1875), était un savant anglais et inventeur de nombreuses percées scientifiques de l' époque victorienne , y compris le concertina anglais , le stéréoscope ( un dispositif pour afficher des images en trois dimensions), et le chiffrement Playfair (une technique de cryptage ). Cependant, Wheatstone est surtout connu pour ses contributions au développement du pont de Wheatstone , inventé à l'origine par Samuel Hunter Christie , qui est utilisé pour mesurer une résistance électrique inconnue, et en tant que figure majeure du développement de la télégraphie .

La vie

Charles Wheatstone est né à Barnwood , Gloucestershire . Son père, W. Wheatstone, était un vendeur de musique dans la ville, qui a déménagé au 128 Pall Mall, à Londres, quatre ans plus tard, devenant professeur de flûte. Charles, le deuxième fils, est allé dans une école de village, près de Gloucester, puis dans plusieurs institutions à Londres. L'un d'eux était à Kennington , et tenu par une Mme Castlemaine, qui était étonnée de ses progrès rapides. D'un autre il s'enfuit, mais fut capturé à Windsor , non loin du théâtre de son télégraphe pratique. Enfant, il était très timide et sensible, aimant se retirer dans un grenier, sans autre compagnie que ses propres pensées.

Wheatstone Anglais concertina

Quand il avait environ quatorze ans, il était apprenti chez son oncle et homonyme, fabricant et vendeur d'instruments de musique au 436 Strand, Londres ; mais il montrait peu de goût pour l'artisanat ou les affaires, et aimait mieux étudier les livres. Son père l'encouragea dans cette voie et le sortit finalement de la garde de l'oncle.

À l'âge de quinze ans, Wheatstone traduisit de la poésie française et écrivit deux chansons, dont l'une fut donnée à son oncle, qui la publia sans le savoir comme étant la composition de son neveu. Certaines de ses lignes sur la lyre sont devenues la devise d'une gravure de Bartolozzi . Il visitait souvent une vieille librairie à proximité de Pall Mall , qui était alors une artère délabrée et non pavée. La plus grande partie de son argent de poche était dépensée pour acheter les livres qui lui avaient plu, qu'il s'agisse de contes de fées, d'histoire ou de science.

Un jour, à la surprise du libraire, il convoitait un volume sur les découvertes de Volta en électricité, mais n'en ayant pas le prix, il économisa ses sous et sécurisa le volume. Il était écrit en français, et il fut donc obligé d'économiser à nouveau, jusqu'à ce qu'il puisse acheter un dictionnaire. Puis il se mit à lire le volume et, avec l'aide de son frère aîné, Guillaume, à répéter les expériences qui y étaient décrites, avec une batterie artisanale, dans l'arrière-cuisine derrière la maison de son père. En construisant la batterie, les jeunes philosophes manquèrent d'argent pour se procurer les plaques de cuivre nécessaires. Il ne leur restait que quelques pièces de cuivre. Une pensée heureuse vint à Charles, qui était l'esprit principal de ces recherches : « Nous devons utiliser les sous eux-mêmes », dit-il, et la batterie fut bientôt complète.

À Christchurch, Marylebone , le 12 février 1847, Wheatstone était marié à Emma West. Elle était la fille d'un commerçant de Taunton , et de belle apparence. Elle mourut en 1866, laissant à sa charge une famille de cinq jeunes enfants. Sa vie domestique était calme et sans histoire.

Bien que silencieux et réservé en public, Wheatstone était un causeur clair et volubile en privé, si pris sur ses études préférées, et sa personne petite mais active, son visage simple mais intelligent, était plein d'animation. Sir Henry Taylor nous dit qu'il a observé une fois Wheatstone lors d'une soirée à Oxford, s'adressant sérieusement à Lord Palmerston sur les capacités de son télégraphe. « Vous ne le dites pas ! s'exclama l'homme d'État. « Je dois vous faire dire cela au lord chancelier. Et en disant cela, il attacha l'électricien à Lord Westbury et s'enfuit. Un souvenir de cette interview a peut-être incité Palmerston à remarquer qu'un temps viendrait où un ministre pourrait être demandé au Parlement si la guerre avait éclaté en Inde, et répondrait : « Attendez une minute ; Je vais juste télégraphier au gouverneur général, et je vous le ferai savoir.

Wheatstone dans les années suivantes

Wheatstone a été fait chevalier en 1868, après l'achèvement du télégraphe automatique. Il avait auparavant été fait chevalier de la Légion d'honneur . Quelque trente-quatre distinctions et diplômes de sociétés nationales ou étrangères témoignent de sa réputation scientifique. Depuis 1836, il était membre de la Royal Society, et en 1859, il fut élu membre étranger de l' Académie royale suédoise des sciences et, en 1873, associé étranger de l' Académie française des sciences . La même année, il reçoit la médaille Ampère de la Société française pour l'encouragement de l'industrie nationale. En 1875, il est nommé membre honoraire de l'Institution of Civil Engineers. Il était un DCL d'Oxford et un LL.D. de Cambridge.

Lors d'un séjour à Paris à l'automne 1875, et occupé à perfectionner son instrument récepteur pour câbles sous-marins, il attrapa un rhume, qui produisit une inflammation des poumons , maladie dont il mourut à Paris, le 19 octobre 1875. A service commémoratif a eu lieu dans la chapelle anglicane, Paris, et assisté par une députation de l'Académie. Ses restes ont été emmenés à son domicile à Park Crescent, Londres, (marqué par une plaque bleue aujourd'hui) et enterré dans le cimetière de Kensal Green .

Instruments de musique et acoustique

En septembre 1821, Wheatstone se fait connaître du public en exposant la « Lyre enchantée » ou « Acoucryptophone » dans un magasin de musique de Pall Mall et à la Adelaide Gallery. Il se composait d'une lyre mimique suspendue au plafond par une corde et émettant les sons de plusieurs instruments - le piano, la harpe et le dulcimer . En réalité, c'était une simple caisse de résonance, et la corde était une tige d'acier qui transmettait les vibrations de la musique de plusieurs instruments qui étaient joués à l'abri des regards et des oreilles. A cette époque, Wheatstone fit de nombreuses expériences sur le son et sa transmission. Certains de ses résultats sont conservés dans les Annals of Philosophy de Thomson pour 1823.

Il a reconnu que le son se propage par les ondes ou les oscillations de l'atmosphère, comme la lumière était alors supposée l'être par les ondulations de l' éther luminifère . L'eau et les corps solides, tels que le verre, le métal ou le bois sonore, transmettent les modulations à grande vitesse, et il a conçu le plan de transmettre des signaux sonores, de la musique ou de la parole à de longues distances par ce moyen. Il a estimé que le son parcourrait 200 miles par seconde (320  km/s ) à travers des tiges solides, et a proposé de télégraphier de Londres à Edimbourg de cette manière. Il a même appelé son arrangement un « téléphone ». ( Robert Hooke , dans son Micrographia , publié en 1667, écrit : "Je peux assurer le lecteur que j'ai, à l'aide d'un fil distendu, propagé le son à une distance très considérable en un instant, ou avec un aussi rapide apparemment mouvement comme celui de la lumière." Il n'était pas non plus essentiel que le fil soit droit ; il pouvait être plié en angles. Cette propriété est la base de la mécanique ou du téléphone de l'amant, qui aurait été connue des Chinois il y a plusieurs siècles. Hooke a également envisagé la possibilité de trouver un moyen d'accélérer nos facultés auditives.)

Un écrivain du Repository of Arts du 1er septembre 1821, se référant à la "lyre enchantée", envisage la perspective d'un opéra joué au King's Theatre et apprécié au Hanover Square Rooms , ou même au Horns Tavern, Kennington . Les vibrations doivent voyager à travers des conducteurs souterrains, comme du gaz dans des tuyaux.

Et si la musique peut être ainsi conduite, observe-t-il, peut-être les paroles de la parole seront-elles susceptibles des mêmes moyens de propagation. L'éloquence des conseils, les débats du Parlement, au lieu d'être lus le lendemain seulement, – Mais nous nous perdrons dans la poursuite de ce curieux sujet.

En plus de transmettre des sons à distance, Wheatstone a conçu un instrument simple pour augmenter les sons faibles, auquel il a donné le nom de « Microphone ». Il se composait de deux tiges minces, qui transmettaient les vibrations mécaniques aux deux oreilles, et est assez différent du microphone électrique du professeur Hughes.

En 1823, son oncle, le facteur d'instruments de musique, décède et Wheatstone, avec son frère aîné, William, reprend l'affaire. Charles n'aimait pas beaucoup la partie commerciale, mais son ingéniosité trouva un moyen d'améliorer les instruments existants et de concevoir des jouets philosophiques. Il a également inventé ses propres instruments. L'un des plus célèbres était le concertina de Wheatstone . C'était un instrument à six faces avec 64 touches. Ces touches prévoyaient des doigtés chromatiques simples. Le Concertina anglais est devenu de plus en plus célèbre tout au long de sa vie, mais il n'a atteint son apogée qu'au début du 20e siècle.

En 1827, Wheatstone introduisit son « kaléidophone », un appareil permettant de rendre apparentes à l'œil les vibrations d'un corps sonore. Il se compose d'une tige de métal, portant à son extrémité une perle argentée, qui réfléchit un « point » de lumière. Lorsque la tige vibre, le point décrit des figures compliquées dans l'air, comme une étincelle tourbillonnant dans l'obscurité. Son photomètre a probablement été suggéré par cet appareil. Il permet de comparer deux lumières par l'éclat relatif de leurs reflets dans une perle argentée, qui décrit une ellipse étroite, de manière à dessiner les taches en lignes parallèles.

En 1828, Wheatstone a amélioré l'instrument à vent allemand, appelé Mundharmonika , jusqu'à ce qu'il devienne le concertina populaire, breveté le 19 décembre 1829. L' harmonium portable est une autre de ses inventions, qui a remporté une médaille à l' Exposition Universelle de 1851. Il a également amélioré la machine parlante de De Kempelen , et a approuvé l'opinion de Sir David Brewster , qu'avant la fin de ce siècle un appareil chantant et parlant serait parmi les conquêtes de la science.

En 1834, Wheatstone, qui s'était fait un nom, fut nommé à la chaire de physique expérimentale du King's College de Londres . Son premier cours sur le son a été un échec complet, en raison de son horreur de parler en public. À la tribune, il était muet et incapable, tournant parfois le dos au public et marmonnant aux schémas accrochés au mur. Dans le laboratoire, il se sentait chez lui et, depuis, confinait surtout ses tâches à la démonstration.

Vitesse de l'électricité

Il s'est fait connaître par une grande expérience réalisée en 1834 : la mesure de la vitesse de l'électricité dans un fil. Il coupa le fil par le milieu, pour former une brèche qu'une étincelle pouvait franchir, et relia ses extrémités aux pôles d'une jarre de Leyde remplie d'électricité. Trois étincelles se sont ainsi produites, une à chaque extrémité du fil et une autre au milieu. Il monta un petit miroir sur les pièces d'une montre, de sorte qu'il tournait à grande vitesse, et y observa les reflets de ses trois étincelles. Les pointes du fil étaient disposées de telle sorte que si les étincelles étaient instantanées, leurs reflets apparaîtraient en une ligne droite ; mais celui du milieu était en retard sur les autres, parce que c'était un instant plus tard. L'électricité avait mis un certain temps à voyager des extrémités du fil au milieu. Ce temps a été trouvé en mesurant la quantité de décalage et en la comparant à la vitesse connue du miroir. Ayant eu le temps, il n'avait qu'à comparer cela avec la longueur de la moitié du fil, et il pouvait trouver la vitesse de l'électricité. Ses résultats ont donné une vitesse calculée de 288 000 miles par seconde, c'est-à-dire plus rapide que ce que nous savons maintenant être la vitesse de la lumière (299 792,458 kilomètres par seconde (186 000 mi/s)), mais n'en étaient pas moins une approximation intéressante.

Certains scientifiques savaient déjà que la « vitesse » de l'électricité dépendait des propriétés du conducteur et de son environnement. Francis Ronalds avait observé un retard de signal dans son câble télégraphique électrique enterré (mais pas sa ligne aérienne) en 1816 et a décrit sa cause comme étant l'induction. Wheatstone a été témoin de ces expériences dans sa jeunesse, qui étaient apparemment un stimulus pour ses propres recherches en télégraphie. Des décennies plus tard, après la commercialisation du télégraphe, Michael Faraday a décrit comment la vitesse d'un champ électrique dans un fil sous-marin, recouvert d'un isolant et entouré d'eau, n'est que de 144 000 milles par seconde (232 000 km/s), voire moins.

Le dispositif de Wheatstone du miroir tournant a ensuite été utilisé par Léon Foucault et Hippolyte Fizeau pour mesurer la vitesse de la lumière .

Spectroscopie

Wheatstone et d'autres ont également contribué à la spectroscopie précoce par la découverte et l'exploitation des raies d'émission spectrale.

Comme l'écrivait John Munro en 1891 : « En 1835, lors de la réunion de Dublin de la British Association, Wheatstone montra que lorsque les métaux se volatilisent dans l'étincelle électrique, leur lumière, examinée à travers un prisme, révélait certains rayons qui les caractéristiques. le type de métaux qui ont formé les points d'étincelle pourrait être déterminé en analysant la lumière de l'étincelle. Cette suggestion a été d'un grand service dans l'analyse du spectre, et appliquée par Robert Bunsen , Gustav Robert Kirchhoff , et d'autres, a conduit à la découverte de plusieurs nouveaux éléments, tels que le rubidium et le thallium , ainsi que l'augmentation de notre connaissance des corps célestes."

Télégraphe

Wheatstone a abandonné son idée de transmettre l'intelligence par la vibration mécanique de tiges et a adopté le télégraphe électrique . En 1835, il donna une conférence sur le système du baron Schilling et déclara que les moyens étaient déjà connus par lesquels un télégraphe électrique pourrait être rendu d'un grand service au monde. Il fit des expériences avec son propre plan et proposa non seulement de poser une ligne expérimentale à travers la Tamise, mais de l'établir sur le chemin de fer de Londres et de Birmingham. Avant que ces plans ne soient exécutés, cependant, il reçut une visite de M. William Fothergill Cooke dans sa maison de Conduit Street le 27 février 1837, ce qui eut une influence importante sur son avenir.

Coopération avec Cooke

Michael Faraday , TH Huxley , Wheatstone, David Brewster et John Tyndall (à droite)

M. Cooke était un officier de l'armée de Madras, qui, étant chez lui en permission, suivait des cours d'anatomie à l' université de Heidelberg , où, le 6 mars 1836, il assista à une manifestation avec le télégraphe du professeur Georg Wilhelm Munke , et a été si impressionné par son importance, qu'il a abandonné ses études médicales et a consacré tous ses efforts au travail d'introduire le télégraphe. Il retourna à Londres peu de temps après et put exposer un télégraphe à trois aiguilles en janvier 1837. Sentant son manque de connaissances scientifiques, il consulta Michael Faraday et Peter Mark Roget (alors secrétaire de la Royal Society), dont ce dernier envoya lui à Wheatstone.

Lors d'un deuxième entretien, M. Cooke fit part à Wheatstone de son intention de sortir un télégraphe fonctionnel et expliqua sa méthode. Wheatstone, selon sa propre déclaration, fit remarquer à Cooke que la méthode n'agirait pas et produisit son propre télégraphe expérimental. Enfin, Cooke a proposé qu'ils devraient conclure un partenariat, mais Wheatstone était d'abord réticent à se conformer. C'était un homme de science bien connu, et il avait eu l'intention de publier ses résultats sans chercher à en tirer profit. Cooke, d'autre part, a déclaré que son seul but était de faire fortune avec le projet. En mai, ils ont accepté d'unir leurs forces, Wheatstone apportant le talent scientifique et Cooke le talent administratif. L'acte de société a été daté du 19 novembre 1837. Un brevet commun a été pris pour leurs inventions, y compris le télégraphe à cinq aiguilles de Wheatstone, et une alarme a fonctionné par un relais, dans lequel le courant, en plongeant une aiguille dans le mercure, terminé un circuit local, et a libéré le cran d'un mouvement d'horlogerie.

Le télégraphe à cinq aiguilles, qui était principalement, sinon entièrement, dû à Wheatstone, était semblable à celui de Schilling, et basé sur le principe énoncé par André-Marie Ampère , c'est-à-dire que le courant était envoyé dans la ligne par complétant le circuit de la pile avec une clé de fermeture et de fermeture, et à l'autre extrémité elle passait à travers une bobine de fil entourant une aiguille magnétique libre de tourner autour de son centre. Selon qu'un pôle de la pile ou l'autre était appliqué à la ligne au moyen de la clef, le courant déviait l'aiguille d'un côté ou de l'autre. Il y avait cinq circuits séparés actionnant cinq aiguilles différentes. Ces derniers pivotaient en rangées au milieu d'un cadran en forme de diamant et sur lesquels étaient disposées les lettres de l'alphabet de telle sorte qu'une lettre était littéralement indiquée par le courant déviant deux des aiguilles vers elle.

Premières installations

Un instrument télégraphique à double aiguille du type utilisé sur le Great Western Railway

Une ligne expérimentale, avec un sixième fil de retour, a été exécuté entre le terminus Euston et la gare de Camden Town de la London and North Western Railway le 25 juillet 1837. La distance réelle n'était que d'un mile et demi (2,4 km), mais de rechange fil avait été inséré dans le circuit pour augmenter sa longueur. Il était tard dans la soirée avant que le procès n'ait lieu. M. Cooke était responsable à Camden Town, sous le regard de M. Robert Stephenson et d'autres messieurs ; et Wheatstone s'est assis à son instrument dans une petite pièce sombre, éclairée par une bougie de suif, près du bureau de réservation à Euston. Wheatstone a envoyé le premier message, auquel Cooke a répondu, et "jamais" a dit Wheatstone, "j'ai ressenti une sensation aussi tumultueuse auparavant, comme lorsque, tout seul dans la pièce immobile, j'ai entendu les aiguilles claquer, et alors que j'épelais les mots , j'ai senti toute l'ampleur de l'invention déclarée réalisable au-delà de la chicane ou de la dispute.'

Malgré ce procès, cependant, les directeurs du chemin de fer ont traité avec indifférence l'invention « nouvelle » et ont demandé sa suppression. En juillet 1839, cependant, il a été favorisé par le Great Western Railway et une ligne érigée du terminus de la gare de Paddington à la gare de West Drayton , sur une distance de treize milles (21 km). Une partie du fil a été posée sous terre au début, mais par la suite tout a été levé sur des poteaux le long de la ligne. Leur circuit a finalement été étendu à Slough en 1841 et a été exposé publiquement à Paddington comme une merveille de la science, qui pouvait transmettre cinquante signaux à une distance de 280 000 miles par minute (7 500 km/s). Le prix d'entrée était d'un shilling (0,05 £), et en 1844, un observateur fasciné a enregistré ce qui suit :

"C'est parfait depuis le terminus du Great Western jusqu'à Slough - c'est-à-dire dix-huit milles; les fils étant en certains endroits souterrains dans des tubes, et en d'autres hauts dans les airs, ce qui, dit-il, est de loin le meilleur plan. Nous avons demandé si le temps n'affectait pas les fils, mais il a dit non ; un violent orage pourrait sonner une cloche, mais pas plus. Nous avons été emmenés dans une petite pièce (nous étant Mme Drummond, Mlle Philips, Harry Codrington et moi-même - et plus tard les Milman et M. Rich) où se trouvaient plusieurs caisses en bois contenant différentes sortes de télégraphes. Dans une sorte, chaque mot était épelé, et comme chaque lettre était placée à tour de rôle dans une position particulière, la machine faisait passer le fluide électrique courir en bas de la ligne, où il a fait la lettre se montrer à Slough, par ce que les machines qu'il ne pouvait pas entreprendre d'expliquer. Après chaque mot est venu un signe de Slough, ce qui signifie « je comprends », venant certainement en moins d'une seconde de la fin du mot......Un autre imprime les messages qu'il br ings, de sorte que si personne ne s'occupait de la cloche, .... le message ne serait pas perdu. Ceci est effectué par le fluide électrique faisant frapper un petit marteau sur la lettre qui se présente, la lettre qui est soulevée heurte du papier à lettres multiple (une nouvelle invention, le papier noir qui, s'il est pressé, laisse une marque noire indélébile), par laquelle signifie que l'impression est laissée sur du papier blanc en dessous. C'était le plus ingénieux de tous, et apparemment le préféré de M. Wheatstone ; il était très bon à expliquer, mais le comprend si bien lui-même qu'il ne peut sentir combien nous en savons peu, et va trop vite pour que des gens aussi ignorants le suivent en tout. Mrs Drummond m'a dit qu'il est merveilleux pour la rapidité avec laquelle il pense et sa puissance d'invention ; il invente tant de choses qu'il ne peut pas mettre la moitié de ses idées à exécution, mais les laisse ramasser et utiliser par d'autres, qui en tirent le mérite."

Attention et succès du public

Le public a adopté la nouvelle invention après la capture du meurtrier John Tawell , qui, en 1845, était devenu la première personne à être arrêtée grâce à la technologie des télécommunications. La même année, Wheatstone introduisit deux formes améliorées de l'appareil, à savoir les instruments à aiguilles «simples» et «doubles», dans lesquels les signaux étaient émis par les déviations successives des aiguilles. Parmi ceux-ci, l'instrument à aiguille unique, ne nécessitant qu'un seul fil, est toujours utilisé.

Le développement du télégraphe peut être déduit de deux faits. En 1855, la mort de l' empereur Nicolas à Saint-Pétersbourg , vers une heure de l'après-midi, est annoncée à la Chambre des lords quelques heures plus tard. Le résultat de The Oaks de 1890 fut reçu à New York quinze secondes après que les chevaux eurent passé le poteau gagnant.

Différences avec Cooke

En 1841, une différence s'éleva entre Cooke et Wheatstone quant à la part de chacun dans l'honneur d'inventer le télégraphe. La question fut soumise à l'arbitrage du célèbre ingénieur, Marc Isambard Brunel , au nom de Cooke, et du professeur Daniell, du King's College, l'inventeur de la batterie Daniell, de la part de Wheatstone. Ils accordèrent à Cooke le mérite d'avoir présenté le télégraphe comme une entreprise utile qui promettait d'être d'importance nationale, et à Wheatstone celui d'avoir, par ses recherches, préparé le public à le recevoir. Ils concluaient par ces mots : « C'est aux travaux réunis de deux messieurs si bien qualifiés pour s'entraider qu'il faut attribuer les progrès rapides que cette importante invention a faits depuis cinq ans qu'ils ont été associés. La décision, pourtant vague, prononce le télégraphe à aiguilles une production commune. S'il avait été principalement inventé par Wheatstone, il a été principalement introduit par Cooke. Leurs parts respectives dans l'entreprise pourraient être comparées à celles d'un auteur et de son éditeur, n'eut été du fait que Cooke lui-même avait une part dans l'œuvre même de l'invention.

Poursuite des travaux sur les télégraphes

De 1836 à 1877, Wheatstone avait beaucoup réfléchi aux télégraphes sous-marins et, en 1840, il témoigna devant le Comité des chemins de fer de la Chambre des communes sur la faisabilité de la ligne proposée de Douvres à Calais . Il avait même conçu les machines de fabrication et de pose du câble. À l'automne de 1844, avec l'aide de MJD Llewellyn, il a submergé une longueur de fil isolé dans la baie de Swansea et a fait passer un signal d'un bateau au phare de Mumbles. L'année suivante, il a suggéré l'utilisation de gutta-percha pour le revêtement du fil prévu à travers la Manche .

En 1840, Wheatstone avait breveté un télégraphe alphabétique, ou « instrument ABC de Wheatstone », qui se déplaçait pas à pas et montrait les lettres du message sur un cadran. Le même principe a été utilisé dans son télégraphe d'impression de caractères, breveté en 1841. Ce fut le premier appareil qui a imprimé un télégramme en caractères. Il fonctionnait par deux circuits, et pendant que le type tournait, un marteau, actionné par le courant, appuyait sur la lettre requise sur le papier.

L'introduction du télégraphe était si avancée que, le 2 septembre 1845, l' Electric Telegraph Company fut enregistrée et Wheatstone, par son acte de partenariat avec Cooke, reçut une somme de 33 000 £ pour l'utilisation de leurs inventions communes.

En 1859, Wheatstone fut nommé par le Board of Trade pour faire rapport sur le sujet des câbles de l'Atlantique, et en 1864, il fut l'un des experts qui conseillèrent l' Atlantic Telegraph Company sur la construction des lignes réussies de 1865 et 1866.

En 1870, les lignes télégraphiques électriques du Royaume-Uni, exploitées par différentes sociétés, ont été transférées à la Poste et placées sous le contrôle du gouvernement.

Wheatstone a en outre inventé l' émetteur automatique , dans lequel les signaux du message sont d'abord perforés sur une bande de papier, qui est ensuite passée à travers la clé d'envoi, et contrôle les courants de signal. En substituant un mécanisme à la main dans l'envoi du message, il était capable de télégraphier environ 100 mots par minute, soit cinq fois le taux ordinaire. Dans le service Postal Telegraph, cet appareil est utilisé pour envoyer des télégrammes de presse, et il a été récemment tellement amélioré, que les messages sont maintenant envoyés de Londres à Bristol à une vitesse de 600 mots par minute, et même de 400 mots par minute entre Londres et Aberdeen. Dans la nuit du 8 avril 1886, lorsque M. Gladstone a présenté son Bill for Home Rule en Irlande, pas moins de 1 500 000 mots ont été envoyés depuis la gare centrale de St. Martin's-le-Grand par 100 émetteurs de Wheatstone. Le plan d'envoi de messages par une bande de papier qui actionne la clé a été à l'origine breveté par Bain en 1846; mais Wheatstone, aidé de M. Augustus Stroh, un mécanicien accompli et un expérimentateur habile, fut le premier à mettre l'idée en œuvre avec succès. Ce système est souvent appelé le Wheatstone Perforator et est le précurseur du téléscripteur boursier .

Optique

Stéréoscope miroir Charles Wheatstone

La stéréopsie a été décrite pour la première fois par Wheatstone en 1838. En 1840, il a reçu la Médaille royale de la Royal Society pour son explication de la vision binoculaire , une recherche qui l'a amené à faire des dessins stéréoscopiques et à construire le stéréoscope . Il a montré que notre impression de solidité est acquise par la combinaison dans l'esprit de deux images distinctes d'un objet prises par nos deux yeux à partir de points de vue différents. Ainsi, dans le stéréoscope, agencement de lentilles ou de miroirs, deux photographies d'un même objet prises à partir de points différents sont combinées de manière à faire ressortir l'objet avec un aspect solide. Sir David Brewster a amélioré le stéréoscope en se passant des miroirs et en lui donnant sa forme actuelle avec des lentilles.

Le « pseudoscope » (Wheatstone a inventé le terme du grec ψευδίς σκοπειν) a été introduit en 1852, et est en quelque sorte l'inverse du stéréoscope, puisqu'il fait paraître un objet solide creux et un objet plus proche plus éloigné ; ainsi, un buste semble être un masque, et un arbre qui pousse à l'extérieur d'une fenêtre semble pousser à l'intérieur de la pièce. Son but était de tester sa théorie de la vision stéréo et d'enquêter sur ce qu'on appellerait maintenant la psychologie expérimentale.

Entrain de mesurer le temps

En 1840, Wheatstone introduisit son chronoscope, pour mesurer des intervalles de temps infimes, qui servait à déterminer la vitesse d'une balle ou le passage d'une étoile. Dans cet appareil, un courant électrique actionnait un électro-aimant, qui notait l'instant d'un événement au moyen d'un crayon sur un papier en mouvement. Il aurait été capable de distinguer 1/7300 partie de seconde (137 microsecondes) et le temps qu'un corps a mis pour tomber d'une hauteur d'un pouce (25 mm).

Le 26 novembre 1840, il expose son horloge électromagnétique à la bibliothèque de la Royal Society et propose un plan pour distribuer l'heure correcte d'une horloge standard à un certain nombre de garde-temps locaux. Les circuits de ceux-ci devaient être électrifiés par une clé ou un contacteur actionné par l'axe de l'étalon, et leurs aiguilles corrigées par électro-magnétisme. En janvier suivant, Alexander Bain déposa un brevet pour une horloge électromagnétique et chargea par la suite Wheatstone de s'approprier ses idées. Il semble que Bain ait travaillé comme mécanicien à Wheatstone d'août à décembre 1840, et il a affirmé qu'il avait communiqué l'idée d'une horloge électrique à Wheatstone pendant cette période ; mais Wheatstone a soutenu qu'il avait expérimenté dans cette direction pendant le mois de mai. Bain a en outre accusé Wheatstone d'avoir volé son idée du télégraphe à impression électromagnétique ; mais Wheatstone montra que l'instrument n'était qu'une modification de son propre télégraphe électromagnétique.

En 1840, Alexander Bain mentionne au rédacteur en chef du Mechanics Magazine ses problèmes financiers. L'éditeur le présenta à Sir Charles Wheatstone. Bain a présenté ses modèles à Wheatstone, qui, lorsqu'on lui a demandé son avis, a déclaré : « Oh, je ne devrais pas prendre la peine de développer davantage ces choses ! Il n'y a pas d'avenir en elles. » Trois mois plus tard, Wheatstone a présenté une horloge électrique à la Royal Society, affirmant qu'il s'agissait de sa propre invention. Cependant, Bain avait déjà déposé une demande de brevet pour cela. Wheatstone a essayé de bloquer les brevets de Bain, mais a échoué. Lorsque Wheatstone a organisé une loi du Parlement pour créer l'Electric Telegraph Company, la Chambre des Lords a convoqué Bain pour témoigner et a finalement contraint l'entreprise à payer 10 000 £ à Bain et à lui donner un poste de directeur, provoquant la démission de Wheatstone.

Horloge polaire

L'un des appareils les plus ingénieux de Wheatstone était l'horloge polaire, exposée lors de la réunion de la British Association en 1848. Elle est basée sur le fait découvert par Sir David Brewster , que la lumière du ciel est polarisée dans un plan à un angle de quatre-vingt-dix degrés de la position du soleil. Il s'ensuit qu'en découvrant ce plan de polarisation et en mesurant son azimut par rapport au nord, la position du soleil, bien que sous l'horizon, a pu être déterminée, et le temps solaire apparent obtenu.

L'horloge se composait d'une longue-vue, ayant un prisme Nicol (double image) pour un oculaire, et une fine plaque de sélénite pour un objet-verre. Lorsque le tube était dirigé vers le pôle Nord, c'est-à-dire parallèle à l'axe de la Terre, et que le prisme de l'oculaire tournait jusqu'à ce qu'aucune couleur ne soit visible, l'angle de rotation, comme indiqué par un index se déplaçant avec le prisme sur une branche graduée , a donné l'heure du jour. L'appareil est de peu de service dans un pays où les montres sont fiables ; mais il faisait partie de l'équipement de l' expédition polaire nord de 1875-1876 commandée par le capitaine Nares.

Pont de Wheatstone

En 1843, Wheatstone a communiqué un document important à la Royal Society, intitulé « Un compte rendu de plusieurs nouveaux procédés pour déterminer les constantes d'un circuit voltaïque ». Il contenait une exposition de la balance bien connue pour mesurer la résistance électrique d'un conducteur, qui porte toujours le nom de pont ou balance de Wheatstone , bien qu'elle ait été conçue pour la première fois par Samuel Hunter Christie , de la Royal Military Academy, Woolwich, qui a publié dans les Philosophical Transactions de 1833. La méthode a été négligée jusqu'à ce que Wheatstone l'ait signalée.

Son article regorge de formules simples et pratiques pour le calcul des courants et des résistances par la loi d' Ohm . Il introduisit une unité de résistance, à savoir un pied de fil de cuivre pesant cent grains (6,5 g), et montra comment elle pouvait être appliquée pour mesurer la longueur du fil par sa résistance. Il a reçu une médaille pour son article par la Société. La même année, il invente un appareil qui permet d'enregistrer à distance la lecture d'un thermomètre ou d'un baromètre au moyen d'un contact électrique fait par le mercure. Un télégraphe sonore, dans lequel les signaux étaient donnés par les coups de cloche, a également été breveté par Cooke et Wheatstone en mai de la même année.

Cryptographie

L'ingéniosité remarquable de Wheatstone s'est également manifestée dans l'invention des chiffrements. Il était à l'origine du chiffrement inhabituel de Playfair , du nom de son ami Lord Playfair . Il a été utilisé par les militaires de plusieurs nations pendant au moins la Première Guerre mondiale et est connu pour avoir été utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale par les services de renseignement britanniques.

Il était initialement résistant à la cryptanalyse, mais des méthodes ont finalement été développées pour le casser. Il s'est également impliqué dans l'interprétation des manuscrits chiffrés du British Museum. Il a conçu un cryptographe ou une machine pour transformer un message en chiffre qui ne pouvait être interprété qu'en mettant le chiffre dans une machine correspondante ajustée pour le déchiffrer.

En tant que mathématicien amateur , Wheatstone publia une preuve mathématique en 1854 (voir Cube (algèbre) ).

Générateurs électriques

En 1840, Wheatstone sort sa machine magnéto-électrique pour générer des courants continus.

Le 4 février 1867, il publia le principe de la réaction dans la machine dynamo-électrique par un article à la Royal Society ; mais MCW Siemens avait communiqué la même découverte dix jours plus tôt, et les deux papiers furent lus le même jour.

Il est apparu par la suite que Werner von Siemens , Samuel Alfred Varley et Wheatstone étaient indépendamment parvenus au principe à quelques mois d'intervalle. Varley l'a breveté le 24 décembre 1866 ; Siemens l'a signalé le 17 janvier 1867 ; et Wheatstone l'a exposé en action à la Royal Society à la date ci-dessus.

Les différends sur l'invention

Wheatstone a été impliqué dans divers différends avec d'autres scientifiques tout au long de sa vie concernant son rôle dans différentes technologies et a parfois semblé s'en attribuer plus qu'il n'était dû. Outre William Fothergill Cooke , Alexander Bain et David Brewster , mentionnés ci-dessus, figuraient également Francis Ronalds à l' observatoire de Kew . Beaucoup pensaient à tort que Wheatstone avait créé l' appareil d'observation de l' électricité atmosphérique que Ronalds avait inventé et développé à l'observatoire dans les années 1840 et y avait également installé les premiers instruments météorologiques d'enregistrement automatique (voir par exemple, Howarth, p158).

Vie privée

Église du Christ, Marylebone

Wheatstone a épousé Emma West, vieille fille, fille de John Hooke West, décédé, à Christ Church, Marylebone , le 12 février 1847. Le mariage était sous licence.

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

Liens externes