Chapitre III La propagation de la lumière

I] La vitesse de la lumière

1) Römer base ses calculs sur l’observation de l’éclipse de Io, satellite de Jupiter, pour différentes positions de la Terre sur son orbite autour du Soleil.

2) On appelle immersion l’entrée de Io dans le cône d’ombre de Jupiter et émersion, sa sortie du cône d’ombre.

3) Entre Jupiter et la Terre, la lumière se déplace dans le vide.

4) A la deuxième émersion, la lumière doit parcourir la distance supplémentaire LK pour parvenir jusqu’à la Terre.

5) Pour calculer la vitesse de la lumière, Römer doit connaître la distance LK et la distance Terre-Soleil.

6) Römer calcule la vitesse de la lumière et obtient 212 000 km/s.Cette valeur est bien inférieure à la vitesse connue de la lumière aujourd’hui 300 000 km/s car à l’époque, il s’est appuyé sur des valeurs erronées de la distance Terre-Soleil.

II] La lumière se propage-t-elle dans tous les milieux ?

1) La lumière qui rentre dans la baguette en verre s’y propage jusqu’à son extrémité : la lumière peut se propager dans un solide, à condition qu’il soit transparent.

2) 3) De même, la lumière peut se propager dans les liquides transparents ou peu colorés ainsi que dans les gaz.

4) Veau = 225 563 km/s Vverre = 200 000 km/s Vdioxygène = 299 623 km/sLa lumière se déplace le plus rapidement dans le vide, puis dans les gaz, dans les liquides et le moins rapidement dans les solides : ceci est dû à la disposition plus ou moins compacte de leurs molécules.

III] Les distances dans l’Univers

de la Terre à Neptune.

1) Lorsque la lumière se propage de la Lune à la Terre, elle traverse le vide à 300 000 km/s.

2) La distance de la Lune à la Terre étant de 384 000 km et la durée de propagation étant de 1,28s, on peut retrouver la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide :

v = d/t = 384 000 km / 1,28 s = 300 000 km/s

3) La distance parcourue par la lumière en une année est :

d = v × t avec v = 300 000 km/s et t = 365 × 24 × 60 × 60 = 31536 × 103 s

d = 9,46 × 1012 km = 1 année lumière

4) La durée de propagation de la lumière pour aller de Neptune à la Terre est :

t = d / v avec d = 4,5 × 109 km et v = 300 000 km/s

t = 15 000 s = 250 min = 4h 10 min

5) La distance entre Vénus et la Terre est égale à :d = v × t avec v = 300 000 km/s et t = 5 min = 300 s

d = 9 × 107 km