Louis Paschen physicien allemand (série Paschen)
Physicien allemand qui était probablement le spectroscopiste le plus doué de son époque. En 1895, il étudie le spectre de l’hélium et montre qu’il est identique aux raies observées dans le soleil par Janssen et Lockyer . En 1908, il découvre les raies infrarouges dans le spectre de l’hydrogène produites lorsque l’ électron 
tombe au niveau d’énergie n = 3.
Freidrich Paschen (1865-1947)
Friedrich Paschen, un grand spectroscopiste expérimental
Louis Carl Heinrich Friedrich Paschen est né le 22 janvier 1865 à Schwerin, dans l’actuel Land allemand de Mecklenburg-Vorpommern. Au cours de sa longue et productive vie, il a occupé des postes de professeur à l’Université Leibniz de Hanovre ; l’Université de Tübingen ; et l’Université de Berlin, où il a enseigné jusqu’à sa mort en 1947.
Paschen a consacré sa scolarité et sa carrière à l’exploration expérimentale de la physique. Ce que nous appelons la loi de Paschen a émergé de ses recherches doctorales en 1889, après avoir commencé ses études auprès de l’influent professeur de physique August Kundt en 1884. Pour le reste de sa carrière, Paschen s’est consacré à une enquête empirique précise sur le rayonnement, l’électricité, le comportement des gaz et autres phénomènes physiques.
L’engagement de Paschen envers l’expérimentation pourrait être considéré comme assez extrême :
Paschen […] n’a jamais voulu s’éloigner du laboratoire pour découvrir à la bibliothèque ce que les autres avaient fait – ni, en fait, jamais pour écrire un article de synthèse dans aucun des domaines dans lesquels il allait devenir une autorité.
Malgré son désintérêt apparent pour la publication de ses découvertes, les travaux de Paschen ont contribué à une ère de grands progrès à la fois dans notre compréhension de l’électricité et de son application pratique.Tout en poursuivant ses recherches, il a formé et promu de jeunes physiciens prometteurs. Paschen « s’est battu avec imprudence et ténacité » pour la nomination en 1922 d’Alfred Landé à un poste de professeur à l’Université de Tübingen, et a fourni un abri et un soutien au scientifique chinois He Zehui pendant la Seconde Guerre mondiale.
La loi de Paschen et comment le courant saute un écart à travers le gaz
La foudre, l’éclairage fluorescent, le soudage à l’arc et l’allumage par étincelle automobile reposent tous sur le courant électrique traversant un espace à travers le gaz, comme l’a étudié Friedrich Paschen. Image éclair de Brandon Morgan via Unsplash . Image en lumière fluorescente par Adam Kring via Unsplash . Image de soudage à l’arc par l’US Navy et dans le domaine public via Wikimedia Commons . Image d’allumage par étincelle automobile par Ralf Schumacher
La loi de Paschen montre que la tension nécessaire pour sauter un espace entre les électrodes est fonction de la pression du gaz et de la distance entre les électrodes. Cela semble simple, mais les phénomènes décrits peuvent générer des comportements physiques surprenants. La loi de Paschen a établi une équation pour rendre ce comportement plus prévisible, mais pas entièrement ! Pour comprendre la valeur des découvertes de Paschen, il est utile d’en savoir plus sur ce qui permet au courant de circuler dans un gaz qui, dans la plupart des conditions, ne conduit pas l’électricité. Ce flux peut être activé par la présence d’une tension suffisante dans une cathode, qui ionise le gaz environnant pour créer un plasma conducteur. Le plasma agit efficacement comme un pont , à travers lequel les électrons peuvent circuler de la cathode à l’anode.
Ce flux électrique à travers un pont plasma peut produire de la chaleur, de la lumière et du bruit. Il peut éclairer une pièce en faisant traverser le gaz d’une ampoule fluorescente ; propulser une automobile en déclenchant des explosions à l’intérieur d’un moteur ; et effrayez les chats, les chiens et les enfants en envoyant un éclair dans le ciel.
Chemins irréguliers et courbes de Paschen
Comme nous pouvons le voir, la foudre ne suit pas un chemin droit et court vers le sol. Ce n’est pas la seule manière dont les décharges électriques n’agissent pas de manière prévisible et linéaire. De nombreuses expériences de Friedrich Paschen étaient des enquêtes sur le comportement distinctif des étincelles et des arcs électriques.
Rappelez-vous que la loi de Paschen nous dit que la tension nécessaire pour traverser un espace à travers le gaz (ou tension de claquage ) est fonction de la pression du gaz et de la distance entre les électrodes.
Sur la base de l’expérience quotidienne, nous pourrions nous attendre à ce qu’en rapprochant la cathode et l’anode, nous réduisions la quantité de tension nécessaire pour combler l’écart entre elles. Cependant, ce n’est pas toujours le cas. Le rapprochement des électrodes réduit la tension de claquage jusqu’à un certain point, mais au-delà de ce point, la tension nécessaire pour induire une décharge augmentera. Il peut en fait nécessiter une tension plus élevée pour sauter un écart plus petit. Friedrich Paschen, spectroscopiste expérimental diligent qu’il était, a mesuré et tracé l’impact de différentes distances et pressions de gaz sur les niveaux de tension de claquage. Cette recherche a établi des courbes de Paschen de la relation entre la tension de claquage, la pression du gaz et la distance entre les électrodes pour de nombreux gaz. C’est la forme de ces courbes que l’on retrouve grâce aux équations de la loi de Paschen.
L’héritage de Friedrich Paschen et la valeur de la simulation
En plus des nombreuses choses utiles que le courant de saut d’écart peut faire, il peut aussi être extrêmement destructeur. Aujourd’hui, les ingénieurs de nombreux domaines doivent tenir compte des décharges indésirables potentielles – et bien qu’ils puissent être inspirés par le dévouement de Friedrich Paschen aux expériences en direct, les tests avec le courant électrique peuvent être à la fois peu pratiques et dangereux. La simulation peut aider à faire face à ces risques. De la conception de la protection contre la foudre pour les bâtiments à l’ atténuation des décharges d’arc électrique qui pourraient endommager les composants électroniques des satellites , les ingénieurs peuvent utiliser la simulation pour tester et affiner les systèmes de manière sûre et efficace. (Peut-être que même le grand empiriste Friedrich Paschen, un professeur soucieux du bien-être de ses étudiants, aurait approuvé.)
PASCHEN, LOUIS CARL HEINRICH FRIEDRICH ( né à Schwerin, Mecklembourg, le 22 janvier 1865 ; décédé à Potsdam, Allemagne, le 25 février 1947)
Friedrich Paschen, « probablement le plus grand spectroscopiste expérimental de son temps », est né dans une famille luthérienne d’officiers du Mecklembourg, militaires et civils, à tendance scientifique. Son grand-père paternel, HC Friedrich Paschen (1804–1873), était directeur du relevé géodésique du Mecklembourg et astronome renommé. Un oncle, Carl Paschen (1835-1911), qui a atteint le rang d’amiral dans la marine allemande, était un hydrographe bien connu. Paschen lui-même, bien qu’il ait incorporé quelques vertus officielles – et bien que, selon la coutume, il soit devenu lieutenant dans la réserve — semble néanmoins avoir réagi contre la structure autoritaire et les attitudes socio-politiques de la classe des officiers allemands. Apparemment contre la volonté de sa famille et sans revenu indépendant, il a décidé d’accepter les plus grands risques d’une carrière universitaire.
Après avoir terminé ses études secondaires à Schwerin, Paschen commença ses études universitaires en 1884 à Strasbourg, où il rejoignit le groupe de disciples autour d’August Kundt, le professeur de physique le plus charismatique et le plus influent d’Allemagne, lui aussi natif du Mecklembourg et diplômé du Schwerin Gymnasium. Après deux ans à Strasbourg, Paschen a étudié pendant un an à l’Université de Berlin, puis est retourné à Kundt pour la direction de sa recherche doctorale. Le diplôme fut conféré en septembre 1888. La recherche doctorale de Paschen, suggérée par Kundt, établit la « loi de Paschen » : selon laquelle la tension d’étincelle ne dépend que du produit de la pression du gaz et de la distance entre les électrodes, l’une des premières et la plus importante des nombreuses lois d’échelle dans ce domaine.
D’octobre 1888 à avril 1891, Paschen fut le dernier assistant de Wilhelm Hittorf à l’Institut de physique de l’Académie catholique (par la suite Université) de Münster. Conformément aux intérêts d’Hittorf et aux installations expérimentales disponibles en conséquence, Paschen s’est tourné vers les solutions électrolytiques et, donnant les premières preuves de son énorme énergie, a publié en deux ans sept articles sur diverses recherches sur les potentiels électrolytiques. C’est ici, sous Hittorf, que Paschen a appris la valeur et la technique des mesures de précision. Hittorf prit sa retraite en 1890 et, à Pâques 1891, Paschen devint l’assistant d’enseignement de Heinrich Kayser à l’Institut de physique de la Technische Hochschule de Hanovre. Paschen a occupé ce poste jusqu’à Pâques 1901, servant sous Conrad Dieterici après le départ de Kayser pour Bonn à l’été 1894.
Paschen s’était qualifié comme chargé de cours ( habilitiert ) à Hanovre au printemps 1893 ; et en mars 1895, en échange de son refus d’un poste à Aix-la-Chapelle, le gouvernement prussien crée pour lui une chaire permanente ( etatsmässige Dozentur ) de physique et de photographie. Ce poste lui procurait un revenu relativement confortable de 3 300 marks en 1895, passant à environ 4 000 marks en 1900, et un temps relativement important pour la recherche.
À la fin des années 1880, la fonction de Kirchhoff (la dépendance universelle mais inconnue de la température et de la longueur d’onde du rapport de l’énergie rayonnante émise à celle absorbée par un corps en équilibre thermique – et, par conséquent aussi la dépendance de l’énergie rayonnante dans une cavité en équilibre thermique sur ces deux variables) commençait à attirer l’attention des théoriciens à la suite des mesures bolométriques de SP Langley et d’autres. Kayser a proposé que Paschen améliore les résultats de Langley par des mesures plus étendues en utilisant les grilles de réflexion avec lesquelles l’institut avait été bien fourni pour le travail spectroscopique de Kayser et Carl Runge. Les réseaux devraient avoir l’avantage que leurs spectres, contrairement aux spectres prismatiques, peuvent être choisis « normaux » – c’est-à-dire pour disperser des intervalles de longueur d’onde égaux en intervalles angulaires égaux – de sorte que les mesures d’intensité donneront directement la fonction de distribution souhaitée. Ce n’est qu’après un an passé à construire l’appareil nécessaire – y compris le galvanomètre le plus sensible (de type astatique Thomson) construit jusque-là ou pendant des années après – que Paschen découvrit à la fin de 1892 que les grilles étaient inutilisables parce que le métal sur lequel elles étaient réglées montre une réflexion sélective irrégulière dans l’infrarouge.
Mais maintenant engagé sur ce problème, qui absorbera l’essentiel de ses efforts de recherche pendant les dix années passées à Hanovre, Paschen se tourne vers les spectres prismatiques et fait une étude très précise de la dispersion de la fluorite (en corrigeant les mesures de Rubens). En même temps, il détermina l’absorption infrarouge par le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau (obtenant des résultats qui, bien que présumés avoir été remplacés par Rubens, restèrent en 1913 la preuve la plus solide en faveur de la théorie quantique de l’absorption moléculaire de Bjerrum). Paschen a également étudié la question très controversée de savoir si la chaleur seule pouvait faire rayonner les gaz, démontrant – en contradiction avec les résultats d’Ernst Pringsheim – l’existence de raies spectrales infrarouges produites en chauffant simplement le gaz.
Paschen a passé une grande partie de 1894 à observer les déviations de son galvanomètre attaché à un bolomètre très délicat irradié par du platine chauffé avec divers revêtements; mais la réduction de ces données à la puissance émissive en fonction de λ et T , notamment la transformation d’un spectre prismatique en un spectre normal, a nécessité des calculs extrêmement laborieux. À l’été 1894, il avait de fortes indications que λ max · T =constant, « ou : la fréquence des principales vibrations thermiques des parties moléculaires d’un corps absolument noir est proportionnelle à la température absolue. » Paschen, qui n’a jamais voulu s’absenter du laboratoire pour découvrir à la bibliothèque ce que les autres avaient fait – ni, en fait, pour écrire un article de synthèse dans aucun des domaines dans lesquels il allait devenir une autorité – semble avoir ignorait la publication par W. Wien des déductions thermodynamiques de cette « loi de déplacement » en 1893 et 1894. 
Paschen était cependant conscient de la croissance générale de l’intérêt et de l’activité dans ce domaine, en particulier à Berlin (Rubens, Pringsheim, Lummer, parmi autres); et à l’été 1895, devant la concurrence grandissante, Paschen publie son résultat.
Mais pour achever le calcul de toutes ces « centaines de courbes » à partir desquelles Paschen espérait induire la fonction de Kirchhoff, il faudrait encore de nombreux mois. Il ne fut donc pas difficile pour Carl Runge, excité par l’annonce par Ramsay en mars 1895 de la découverte de l’hélium terrestre et privé de son collaborateur expérimental Kayser, de persuader Paschen que l’étude du spectre de ce nouvel élément était bien plus importante pour la science. Comparée aux recherches infrarouges de Paschen, cette spectroscopie optique s’avère être un jeu d’enfant : en une journée il obtient pour Runge la raie jaune D 3 à l’hélium, et en trois mois ils sortent deux articles donnant un inventaire étonnamment précis des raies à l’hélium et une étonnante agencement réussi de ceux-ci en série. Du jour au lendemain Paschen a acquis une réputation internationale ; et accompagnant Runge en Angleterre en septembre 1895, il fut accueilli très chaleureusement par les physiciens britanniques.
À l’automne 1895, Paschen revient au calcul de ses courbes de puissance émissive et, au printemps 1896, il trouve I = c 1 λ -a exp(- c 2 /λ T ) avec α = 5,5, pour un oxyde de fer surface. Les formules de cette courbe précédemment proposées par VA Michelson et HF Weber, impliquant une dépendance exponentielle, avaient sans aucun doute été suggestives ; et la suggestion de Runge que les courbes d’énergie soient tracées sur des échelles logarithmiques a également été utile. Vienne, qui avait évidemment pris contact avec Paschen après la publication de l’annonce préliminaire de Paschen à l’été 1895, fut informée à l’avance de ces résultats par courrier. Wien a répondu qu’il avait déduit exactement cette formule, mais avec α = 5, quelque temps plus tôt. La dérivation de ce qui devint bientôt connu sous le nom de loi de Wien – sans aucun doute précédemment refusée à la publication en raison de son caractère hautement arbitraire – est maintenant apparue immédiatement après l’article de Paschen dans les Annalen.
Au laboratoire, cependant, Paschen avait été obligé, par manque d’espace et de fonds, de renoncer entièrement à ses travaux bolométriques de la mi-1895 à la fin de 1896. Au lieu de cela, il rejoignit Runge dans la quête de séries spectrales, d’abord sans succès avec l’argon, puis avec succès. avec les spectres homologues oxygène-soufre-scandiumtellure. Grâce à cette collaboration, Paschen se familiarisa pleinement avec le domaine qui l’occuperait presque exclusivement après que la question de la formule de rayonnement du corps noir eut finalement été réglée. Cette question ne pourrait certainement pas être tranchée par des mesures sur des surfaces chauffées ; affirmer définitivement que sa formule (et celle de Wien) était la vraie, et fixer la valeur de α, exigerait une réalisation beaucoup plus parfaite du rayonnement idéal du corps noir.
À cette fin, les concurrents de Paschen, bénéficiant des vastes ressources de la Physikalisch-Technische Reichsanstalt de Berlin, avaient commencé en 1895 la construction de « cavités thermostatiques » élaborées. Au printemps 1897, Paschen, avec une subvention de l’Académie de Berlin et avec l’agrandissement de l’Institut de Hanovre, commença à construire un équipement similaire. À l’été 1898, il avait trouvé α = 5 et était « convaincu qu’il ne peut subsister aucun doute quant à l’exactitude de la formule elle-même et de ses constantes ». En effet, il était tellement convaincu que lorsque des écarts entre la théorie et l’expérience ont commencé à apparaître en 1899, il les a pris comme révélateurs de sources non détectées d’ erreur expérimentale.
Ce n’est qu’en 1900, lorsque les expérimentateurs berlinois, travaillant avec des valeurs beaucoup plus grandes de λ · T , ont trouvé des déviations claires par rapport à la loi de Wien, que Paschen (comme Planck) a reconceptualisé ses expériences comme une recherche des limites de la plage de validité de la loi. Paschen a interprété les résultats de manière positive comme une preuve solide de la validité de la formule de Planck dans la région intermédiaire entre les formules de Wien et de Rayleigh. En contraste saisissant et curieux avec les expérimentateurs berlinois, littéralement enragés contre lui, tout au long de son travail sur le problème du rayonnement du corps noir, Paschen l’expérimentateur pur s’est montré plus que prêt à mettre l’expérience au service de la théorie. Cela a continué d’être caractéristique de l’homme, de son travail et de certains de ses plus grands succès.
Au cours de ces années, malgré le volume et l’importance de son travail, il semblait bien que Paschen, comme Runge, resterait coincé à Hanovre. Finalement, cependant, en février 1901, l’Université de Tübingen, après avoir échoué successivement à obtenir Paul Drude, Philipp Lenard et Hermann Ebert, nomma Paschen professeur de physique au salaire de 3 500 marks, y compris un logement dans un institut moyennement bon. Ici, Paschen a amené une femme en septembre 1901; ici, il éleva une fille et l’épousa à son élève Hermann Schüler en août 1920; ici, il a gardé une chambre d’amis « toujours prête pour les physiciens ». En 1908, l’institut a été considérablement agrandi pour accueillir le nombre croissant d’étudiants avancés, dont finalement de nombreux étrangers. En juillet 1915, Paschen refusa d’être appelé à Göttingen en tant que successeur d’Eduard Riecke, gagnant en retour 9 000 marks pour son institut et 3 000 marks par an de complément de salaire. En 1919 on lui a offert et a effectivement accepté la Chaire de Physique de Bonn en succession à Kayser; mais il renonce au début de 1920 parce qu’il est persuadé qu’en raison de la situation politique et surtout économique, cette décision serait au détriment de ses travaux de recherche.
Paschen avait perdu un an ou deux de recherche en transférant à Tübingen, et les diverses ressources de l’institut là-bas ont conduit à des incursions dans d’autres domaines – la radioactivité et la nature des rayons X, les rayons canaux et le mécanisme d’émission de lumière. En 1908, cependant, il se concentrait à nouveau sur le problème des séries spectrales. Des forces importantes ramenant son attention sur ce problème, auquel il se consacrera exclusivement pour le reste de sa carrière, sont, d’une part, la présence de Walther Ritz à Tübingen pendant l’hiver 1907-1908 et, d’autre part d’autre part, la découverte par Arno Bergmann en 1907 de nouvelles séries dans les spectres infrarouges des alcalis (la série dite f).
Paschen disposait alors, comme il n’en avait pas eu à Hanovre au début des années 1890, des installations nécessaires à une recherche bolométrique systématique des raies spectrales infrarouges, surtout les batteries de stockage haute tension de grande capacité pour maintenir des décharges intenses et régulières. Revenant à l’hélium, dans le spectre duquel il avait précédemment détecté bolométriquement (juin 1895) quelques raies prédites par les formules en série de Runge, il trouva au printemps 1908 des raies supplémentaires qui ne rentraient pas dans ce système en série. Paschen cherchait partout l’impureté responsable de ces lignes lorsqu’une lettre est arrivée de Ritz annonçant son principe de combinaison nouvellement inventé et suggérant que des lignes d’hélium pourraient exister précisément à ces longueurs d’onde que Paschen avait observées. Suite à cette confirmation frappante, Ritz suggéra à Paschen de chercher des raies d’hydrogène aux fréquences ν = dans le spectre duquel il avait précédemment détecté bolométriquement (juin 1895) quelques raies prédites par les formules de séries de Runge, il trouva au printemps 1908 des raies supplémentaires qui ne rentraient pas dans ce système de séries. Paschen cherchait partout l’impureté responsable de ces lignes lorsqu’une lettre est arrivée de Ritz annonçant son principe de combinaison nouvellement inventé et suggérant que des lignes d’hélium pourraient exister précisément à ces longueurs d’onde que Paschen avait observées.
Suite à cette confirmation frappante, Ritz suggéra à Paschen de chercher des raies d’hydrogène aux fréquences ν = dans le spectre duquel il avait précédemment détecté bolométriquement (juin 1895) quelques raies prédites par les formules de séries de Runge, il trouva au printemps 1908 des raies supplémentaires qui ne rentraient pas dans ce système de séries. Paschen cherchait partout l’impureté responsable de ces lignes lorsqu’une lettre est arrivée de Ritz annonçant son principe de combinaison nouvellement inventé et suggérant que des lignes d’hélium pourraient exister précisément à ces longueurs d’onde que Paschen avait observées. Suite à cette confirmation frappante, Ritz suggéra à Paschen de chercher des raies d’hydrogène aux fréquences ν = Paschen cherchait partout l’impureté responsable de ces lignes lorsqu’une lettre est arrivée de Ritz annonçant son principe de combinaison nouvellement inventé et suggérant que des lignes d’hélium pourraient exister précisément à ces longueurs d’onde que Paschen avait observées. Suite à cette confirmation frappante, Ritz suggéra à Paschen de chercher des raies d’hydrogène aux fréquences ν = Paschen cherchait partout l’impureté responsable de ces lignes lorsqu’une lettre est arrivée de Ritz annonçant son principe de combinaison nouvellement inventé et suggérant que des lignes d’hélium pourraient exister précisément à ces longueurs d’onde que Paschen avait observées. Suite à cette confirmation frappante, Ritz suggéra à Paschen de chercher des raies d’hydrogène aux fréquences ν =N (1/3 2 –1/ m 2 ), m = 4, 5 …, et cette « série de Paschen » fut bientôt trouvée.
En 1899, Thomas Preston avait présenté la preuve que la division magnétique des raies spectrales ( effet Zeeman ) était caractéristique de la série à laquelle elles appartenaient, et en 1900 Runge et Paschen avaient commencé une enquête très approfondie sur la règle de Preston. Paschen n’avait pu faire que faire les photographies nécessaires avant de partir pour Tübingen ; les résultats quantitatifs frappants publiés sous leurs noms étaient entièrement de Runge. En 1905, cependant, Paschen avait commencé à s’équiper pour poursuivre ce travail ; et à partir de 1907, lui et ses étudiants ont largement utilisé l’ effet Zeeman et avec un grand succès comme aide à l’identification des lignes de série.
En même temps, cependant, ils ont trouvé un grand nombre d’exceptions apparentes à la règle de Preston. Dans le cas le plus simple, il s’agissait de groupes de lignes de doublets ou de triplets très étroits montrant le schéma de division « normal » caractéristique d’une seule ligne plutôt que la superposition anticipée des divisions « anormales » des composants individuels du groupe. Paschen, enquêtant sur cette circonstance générale avec son étudiant Ernst Back, et se basant sur la conception de Ritz d’une raie spectrale comme la combinaison de deux termes subsistant indépendamment, a montré en 1912 que dans des champs magnétiques suffisamment forts – c’est-à-dire; des champs suffisamment forts pour que le dédoublement magnétique soit important par rapport à la séparation des composants du groupe de lignes – tous les motifs de dédoublement se transforment en motif « normal ».
Dans les derniers jours de juillet 1914, l’intense activité de l’institut Paschen cessa brusquement. Les étudiants allemands et le personnel de l’institut se sont précipités vers les couleurs, et les étudiants étrangers ont fui par la frontière suisse ; Paschen lui-même ne semble pas avoir eu la moindre envie de participer à l’effort de guerre.Au cours de l’été 1915, avec l’aide d’un seul technicien rappelé de l’armée, Paschen reprit le problème le plus intéressant sur lequel il avait travaillé en 1914 : les « lignes d’hélium de Bohr », les lignes précédemment interprétées comme la série pointue d’hydrogène mais maintenant attribué par Bohr à l’hélium ionisé. Au cours de ce travail, initialement destiné à vérifier la prédiction de Bohr d’une petite différence entre la constante de Rydberg, N,pour l’hydrogène et l’hélium, et qui était entravée par la diffusion des lignes, Paschen a découvert qu’une couche particulière dans la lueur négative à l’intérieur du tube Geissler à cathode cylindrique commune donnait des spectres particulièrement nets et complets. Suite à cette observation, il a développé le tube à décharge à cathode creuse de Paschen, dans lequel, dans les bonnes conditions, la décharge luminescente se retire entièrement dans l’intérieur largement sans champ d’une cathode en forme de boîte. Cet appareil, qui a été la base d’une grande partie des travaux ultérieurs sur la structure des séries et des multiplets par Paschen et ses étudiants, a montré la structure fine des lignes d’hélium de Bohr avec une clarté et une complétude extraordinaires. (Ici la structure série est la structure fine.)
Paschen avait déjà atteint ce point lorsque, à la fin de 1915, Arnold Sommerfeld écrivit pour s’enquérir des données auxquelles comparer la structure fine relativiste exigée par l’extension de la théorie de Bohr qu’il développait alors. Paschen a été impressionné; s’engageant au service de la théorie de Sommerfeld, il passe tout son temps libre des six mois suivants à en confirmer en détail, dans la mesure du possible, les prédictions. L’unique article présentant ses résultats a été immédiatement reconnu comme l’énorme progrès des connaissances qu’il représentait.
Après la guerre, l’activité spectroscopique à l’institut de Paschen augmenta rapidement. Durant les six années qui précédèrent son départ en 1924, Tübingen fut incontestablement le centre de spectroscopie atomique le plus important d’Allemagne, à une époque où cette technique était de loin la plus importante pour l’avancée de la physique atomique théorique. Les succès remarquables de Paschen ont été la commande du spectre du néon – près de 1 000 lignes – en séries spectrales; l’évocation des combinaisons manquantes entre termes spectraux complexes par des champs magnétiques d’intensité appropriée (violation de la règle de sélection du nombre quantique de moment cinétique total) ; et la première analyse des spectres d’un atome dans ses états doublement ionisés, ainsi que dans ses états neutres et simplement ionisés. Parallèlement, ses associés Ernst Back et Alfred Landé sont à la pointe des recherches sur la structure multiplet et les effets Zeeman.
Paschen a accepté, comme peu d’autres expérimentateurs l’ont fait, les priorités et les conseils des théoriciens de l’atome. En 1922, persuadé que Lané pouvait faire plus pour lui à cet égard que tout autre jeune théoricien disponible, il combattit avec imprudence, ténacité et finalement avec succès contre les préjugés socio-politiques de son université pour la nomination de Landé à la chaire de professeur (Extraordinariat) de Tübingen pour des études théoriques. la physique.
En juillet 1924, Paschen avait hâte de passer cet automne et cet hiver aux États-Unis en tant que deuxième physicien allemand (après Sommerfeld) à recevoir le compliment d’un poste de professeur invité depuis la guerre. Mais septembre a trouvé Paschen à Berlin, et non Ann Arbor , car le mois avant qu’on ne lui propose la présidence de la Physikalisch Technische Reichsanstalt, en tant que successeur de Nernst. Paschen a accepté le poste à la demande des principaux physiciens berlinois et avec l’intention de restaurer la recherche fondamentale comme fonction principale de l’institution. Dans cette entreprise, il n’a eu qu’un succès très limité en raison des contraintes budgétaires, de la résistance bureaucratique et des propres limites de Paschen en tant qu’administrateur et homme politique. Après à peine un an en poste, il faisait savoir qu’il serait heureux de retrouver une chaire universitaire. Il est cependant resté, construisant progressivement un laboratoire de spectroscopie pour poursuivre sa ligne de recherche précédente. En tant que professeur honoraire, Paschen a donné des conférences à l’Université de Berlin sur un sujet en spectroscopie ou en optique physique pendant deux heures par semaine chaque trimestre. En tant que membre de l’Académie de Berlin (à partir de juillet 1925) et de divers comités et commissions, et en tant que président de la Deutsche Physikalische Gesellschaft (1925-1927), il a joué un rôle de premier plan – mais pas un rôle clé – dans la vie scientifique animée. à Berlin à la fin de la période de Weimar.
Le poste de Paschen, le plus élevé auquel puisse aspirer un physicien expérimental allemand, est ipso facto convoité par Johannes Stark ; immédiatement après la prise du pouvoir par les nazis, Stark s’y fit nommer, à compter du 1er mai 193340. Chassé de ses fonctions et prenant sa retraite, Paschen put encore continuer à travailler pendant quelques années dans son laboratoire, au prix de dépenses considérables. difficulté et humiliation personnelle. Enfin, il se retira chez lui à Charlottenburg, où il se borna à l’évaluation de ses spectrographes. En novembre 1943, sa maison et tous ses biens ont pris feu lors d’un bombardement. Paschen s’installe ensuite à Potsdam, où, affaibli par les privations d’après-guerre, il meurt d’une pneumonie au début de 1947.
Louis Paschen (1865-1947)
Louis Carl Heinrich Freidrich Paschen était un physicien allemand qui était un spectroscopiste expérimental exceptionnel. En 1895, dans une étude détaillée de la série spectrale de l’hélium, un élément alors nouvellement découvert sur terre, il a montré la correspondance identique avec les raies spectrales de l’hélium telles que trouvées à l’origine dans le spectre solaire par Janssen et Lockyer près de 40 ans plus tôt. On se souvient de lui pour la série Paschen de raies spectrales de l’hydrogène qu’il a élucidée en 1908.
https://study.com/learn/lesson/arnold-sommerfeld-biography-theory.html
https://www.comsol.fr/blogs/happy-birthday-friedrich-paschen/