Ch 13 La vitesse de la lumière
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Ch 13 La vitesse de la lumière
Ch 13 La vitesse de la lumière 1. Propagation de la lumière La lumière peut se propager dans le vide et dans des milieux transparents comme l’air, l’eau, le verre. 2. Vitesse de la lumière a. Vitesse de la lumière dans le vide Définition du mètre : Le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une 1 durée de 299 792 458 de seconde. d 1 Par définition, la vitesse v = t avec d = 1 m et t = 299 792 458 s, la vitesse (ou célérité) c de la lumière dans 1 le vide est : c = = 299 792 458 m/s 1 299 792 458 D’où : La vitesse de la lumière dans le vide et dans l’air est de 3,00 108 m/s = 300 000 km/s b. Détermination de la vitesse de la lumière dans une fibre optique : Avec un oscilloscope, on observe que 9 m de fibre optique sont parcourus en 4,4 × 0,01 × 10-6 = 4,4 × 10-8 s 9 La vitesse de la lumière dans la fibre optique est donc v = 4,4 × 10-8 = 2,0 × 108 m/s c. Détermination de la vitesse de la lumière dans une matière transparente : L1 air Milieu transparent L2 Soient c la vitesse de la lumière dans l’air et v la vitesse de la lumière dans le milieu transparent. La lumière prend le chemin le plus rapide, elle fait d’autant plus de chemin dans l’air que v est plus faible. Si la distance c L1 L2 parcourue est la même dans chaque milieu alors = Soit v = c v L2 L1 Exemple Pour 5,0 cm dans l’air on trouve L1 = 3,6 cm et pour 5 cm dans le plastique on trouve L2 = 2,5 cm 2,5 La vitesse de la lumière dans le plastique est donc vplastique = 3,00 108 3,6 = 2,1 108 m/s d. Vitesse de la lumière dans un liquide Pour connaître la vitesse de la lumière dans un liquide, on remplace le bloc de plastique par une cuve contenant le liquide. Exemple pour l’eau Pour 5,0 cm dans l’air on trouve L1 = 3,6 cm et pour 5,0 cm dans l’eau on trouve L2 = 2,7 cm 2,7 La vitesse de la lumière dans l’eau est donc veau = 3,00 108 3,6 = 2,3 108 m/s 3. Distances dans l’univers Le Soleil est à 150 millions de km de la Terre, pour nous parvenir la lumière qui vient du Soleil met : distance 150 000 000 Temps = vitesse = 300 000 = 500 s = 8 min 20 s L’étoile la plus proche de notre Soleil est Proxima du Centaure, la lumière met 4,4 ans à nous parvenir, on dit que cette étoile est à 4,4 a.l. (année lumière) de la Terre. 1 a.l. = 365,25 24 60 60 3,00 108 = 9,5 1015 m = 9,5 1012 km