1851年5月8日、ランスのノートルダム大聖堂で振り子の実験が行われた。イタリアでは、アンジェロ・セッキがローマの聖イグナチオ教会のドームで振り子の実験を行った。また同じ年に、イギリスのオックスフォード大学ラドクリフ・カメラ、ドイツのケルン大聖堂、ジュネーヴ、ダブリン、ニューヨークでも実験が行われた。1851年の9月から10月にかけて、南半球のリオデジャネイロで再現実験が行われた。振り子は弦の長さが4.37m、錘の質量が10.5kgで約2ヶ月間行われた。この実験結果はフランス科学アカデミーに報告された。1855年、フランスで初めて開催されたパリ万国博覧会の産業館において、フーコーの振り子の実験が行われた。この振り子はフーコー自身が準備し、新たに振り子の振動の減衰に対して、電磁石によるブースト装置を加えたものであった。
フランスの大統領であったルイ・ナポレオン（のちに皇帝ナポレオン3世）はパリ天文台でのフーコーの実験を耳にし、パンテオンでの公開実験を命じた。フーコーは、新たに振り子を準備し、錘は真鍮製で28kg、直径38cmの球体のものを作らせた。弦は、パンテオンのホールの天井の高さに合わせて、長さ67mのものを用意した。また錘の下部には鉄筆状のものが取り付けられた。この工夫により、振り子の可動域の端に砂を盛った土手を設け、鉄筆が土手をかすめることで振り子の位置の変位を示すようにした。1851年3月27日、ルイ・ナポレオンの臨席のもと、パリ市民の前で、パンテオンでの公開実験が行われた。振り子の実験は完璧ではなく、時間経過すると軌道が8の字運動になり振幅も減衰を始めたが、数時間経過すると、目に見えて振動面が変化が観察できた。ルイ・ナポレオンは実験に満足し、1854年にフーコーをパリ天文台付きの物理学者に任命した。その後、パンテオンでの実験は毎週木曜日に実施された。しかし、1851年12月1日、ルイ・ナポレオンは「パンテオンでの実験をただちに終了し、パンテオンを教会としての役目に戻せ」という大統領令を出し、公開実験は終了した。
フーコーは、パリ天文台の台長であったフランソワ・アラゴに公開実験を申し出た。アラゴは申し出を受けいれ、フーコーはただちに準備に取りかかった。実験場所はパリ天文台の中央ホールである「子午線ホール」となった。錘は自宅での実験と同じもの（5kg）を、弦は長さ11mのワイヤーに変更した。フーコーはパリ在住の科学者に以下の内容の招待状を送った。Vous êtes invités à venir voir tourner la Terre, dans la salle méridienne de l Observatoire de Paris.（地球の自転を見に来られたし、パリ天文台の子午線ホールにて。）1851年2月3日、多くの科学者たちがパリ天文台に集まり、実験に立ち会った。またフーコーは同日、科学アカデミーに対して、自宅の地下室で行った実験の結果と地球の自転の証明に関する論文を報告した。この中で「フーコーの正弦則」を使い、振り子のある緯度と振り子の振動面の関係について明らかにした。フーコーの実験は驚きをもって迎えられた一方で、招かれた科学者たちには「フーコーの正弦則」に目新しい点は無いという考え方が多数派であった。例えば、1851年3月16日、ジョヴァンニ・プラーナは「（フーコーの正弦則は）1837年にシメオン・ドニ・ポアソンが発表した論文「投射物の運動について」において、「（フーコーの振り子の現象は）すでに予測された範囲である」との論文を投稿した。ポアソンは大砲から打ち出された弾は、地球の自転により、わずかに横にずれるはずだと考え理論式を構築していた。またポワソンは地球の自転が振り子にも影響を及ぼすが、観察することは困難だと考えていた。
車体はビードプレス処理の軽量ステンレス製幅広車体であり、片側3箇所に両開き客用扉が設置されている。乗降扉には扉数を表す数字が記されている事が特徴である。停車中は扉の選択開閉（ドアカット）が可能である。窓配置は811系と同じく扉間3枚であるが、開閉可能な窓（下降式）は扉間の中央にある窓と車端部の窓のみで、その他は固定窓である。車体の大部分は無塗装であるが、側面に飾り帯を配していたこれまでのステンレス製車両とは異なり、飾り帯を廃してJR九州のロゴマーク（英社名）を配置した。側扉は室内・室外とも赤色に塗装されている。また、ドーンデザイン研究所がデザインしたJR九州車両に共通的な特徴であるが、車体側面にロゴ文字が入り、車両番号表記は1文字ずつ正方形の枠で囲っているスタイルである。前頭部は普通鋼製で、窓下にもガラスを取り付けている。縁と幌枠及び歩み板は側面扉と同じ赤色に塗装されている。貫通扉は黒色で、前述の英社名ロゴおよび、国鉄時代から続くつばめマークをステッカーで張り付けている。前頭部の他の部分は黒色が配されている。福北ゆたか線用車両は前面部が黒、前頭部が銀色、貫通扉のステッカーはCTロゴとなっている。前面には貫通扉が設けられている。非常用の位置づけであった811系と異なり貫通扉を常用する構造になっており、貫通幌および幌枠、歩み板などを装備している。分割併結時の作業性向上のために811系で搭載された自動解結装置のほか、新たに半自動式の幌装置が取り付けられた。装置の使用は1995年4月20日に行われたダイヤ改正時より使用されている。貫通扉を常用とする815系や817系と連結する際には各編成間の貫通が可能であるが、非常用の811系編成と連結する際は貫通とはならない。前照灯（電球）・および尾灯（LED）は811系同様にコンパートメント化されている。特筆事項として、JR九州の近郊型・通勤型電車では唯一フォグランプを装備している。フォグランプは前照灯の内側に設置され、前照灯とは独立してオンオフが可能である。しかし、フォグランプの使用頻度が少ないため、200番台以降ではフォグランプは廃止された。200番台以降ではプラスチック板のみのダミーに置き換えられている。フォグランプの形状変化および、ダミーランプについては後述を参照のこと。