LA VITESSE DE LA LUMIERE

Chapitre 4 :LA VITESSE DE LA LUMIEREI-La lumière et sa propagation1-La vitesse de propagation de la lumière dans le vide.●La lumière est une onde électromagnétique et comme toute ondeélectromagnétique elle se propage à environ 300 000 km/s dans le vide.2-Variation de la vitesse de la lumière en fonction du milieu depropagation.● Voici un tableau récapitulant la vitesse de la lumière en fonction du milieu depropagation.Milieu Vide Air Eau Verre diamantVitesse (km/s) 300 000 300 000 225 000 195 000 125 000● Ainsi la vitesse de la lumière se propage plus rapidement dans le vide ou dansl’air que dans l’eau, le verre.3-Conclusion :● La vitesse de la lumière dans le vide ou dans l’air vaut environ 300 000km/s soit 3.10 8 m/s.● La vitesse de la lumière dépend du milieu de propagation et est plus petitedans la matière que dans le vide.II-Notion de vitesse et des calculs de distances d’astres1-Définition d’une vitesse de la lumière.La lumière se propage à la vitesse v parcourt une distance d pendant une durée t,telle que :v = d / t d = v . t t = d / v

Unités :-si d est en mètre et t en seconde (s), alors v est en mètre par seconde (m/s)-si d est en kilomètre (km) et t en seconde (s), alors v est en kilomètre parseconde (km/s).2-Calculs d’une vitesse.Dans un cristal, la lumière parcourt une distance de 3 cm en une durée de 5x10 -11s. Calculer alors la vitesse de la lumière dans ce cristal.3-Calculs d’une distance.Afin de déterminer avec précision la distance Terre-Lune, un miroir a été placésur La Lune. Un rayon LASER est alors envoyé depuis la Lune sur ce miroir. Onmesure avec un chronomètre la temps que met la lumière pour parcourir l’allerpuis le retour de la distance Terre-Lune.Le chronomètre affiche alors t=2,43 s.Déterminer alors la distance Terre-Lune.4-Calcul d’une durée.Pourquoi a-t-on longtemps cru que la lumière se propageait instantanément ?Galilée fut le premier à vouloir tenter de mesurer la vitesse de la lumière. Lesexpériences ne donnèrent pas de résultats probants.Sachant que la distance entre les deux hommes fut de 1800 m et la vitesse de lalumière est de 300 000 km/s, calculer le temps mis par la lumière pour parcourircette distance. Conclure sur la pertinence de l’expérience de Galilée.III-L’année lumière« A 1000 année lumière, 1000 ans plus tard »1-Quelle type de grandeur physique est une « année lumière » (une distance, unedurée, une vitesse, une masse …) ?ATTENTION : L’ANNEE LUMIERE EST UNE DISTANCE ET NON UNEDUREE !!!

2-Quelle est la durée mise par les ondes radiométriques (lumière non visible)pour atteindre la planète des extraterrestres ?Les ondes ont mis 1000 ans pour atteindre cette planète.3-Quelle est la distance parcourue par les ondes radiométriques (lumière nonvisible) lors de ce voyage ?La distance parcourue est de 1 000 années lumières.4-Tenter d’expliquer la phrase « A 1000 année lumière, 1000 ans plus tard ».La lumière se déplace à 300 000 km/s dans le vide et met 1000 ans pour arriversur la planète extraterrestre en partant de la Terre.5-Donner une définition de l’année lumière.●Définition de l’année lumière :L’année lumière (symbole a.l.) est la DISTANCE parcourue par la lumière,dans le vide, en une année.6-Sachant que la vitesse de la lumière est de 300 000 km/s, déterminer la valeurd’une année lumière.a-Convertir une année en seconde.●Aide :1 année = 365,25 jours 1 jour = 24 heures1 heure = 60 minutes 1 minute = 60 secondes1 année = 365,25 x 24 x 60 x 60 secondes.= 31 557 600 sb-Utiliser la relation d = v x t, pour déterminer une année lumière à partir de lavitesse et d’une durée.●Relation : d = v x t●Calcul : d = 300 000 x 31 557 600d ≈ 9,5 x 10 12 km●Conclusion : Une année lumière correspond à une distance d’environ 9,5 x 10 12km7-Calcul alors la distance entre la Terre et la planète extraterrestre enkilomètres.

1 a.l. = 9,5 x 10 12 km1 000 a.l = 1 000 x 9,5 x 10 12 km8-Pourquoi utiliser l’année lumière comme unité en Astronomie ?Les distances utilisées en Astronomie sont très grandes. Le mètre et lekilomètre sont des unités trop petites en Astronomie. On utilise l’année lumière.IV-Voir loin…c’est voir dans le passéPour des événements terrestres, la vitesse de la lumière nous parait instantanée.Mais pour des objets très éloignés, comme les galaxies, la lumière émise voyagependant des milliards d’années avant de nous parvenir : les événements que nousobservons se sont déroulés dans un lointain passé.Voir un événement lointain dans le ciel, c’est le voir tel qu’il était dans lepassé. Ainsi voir loin dans l’espace, c’est voir loin dans le passé.