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VITESSE
de la LUMIÈRE ou
(mieux) CÉLÉRITÉ
de la LUMIÈRE (vocable
utilisé pour la vitesse de propagation d'une onde) c = 299 792 458 m/s 300 000 km/s Soit, en une seconde:
300 fois la France du nord au sud ou encore, plus de 7 fois de tour de la Terre. En gros: huit minutes à la lumière du Soleil pour nous atteindre et un bonne seconde pour la
clarté de la Lune. |
Mnémotechnique: la constante
lumineuse restera désormais là, dans votre cervelle.
Sur une navette spatiale
qui voyage à la vitesse de la lumière, quand est-ce que les phares
fonctionnent ? |
Les ondes
électromagnétiques comme la lumière parcourent 7,5
fois le tour de la Terre en une seconde.
Dans ces conditions, il est normal que nous recevions les images de la télévision tous en même temps. |
Voir
Pensées & humour
Pourquoi la vitesse de lumière est
constante ?
Dans le cas d'un passager
dans un train,
pour un observateur extérieur, les vitesses
s'ajoutent. Pourquoi n'en va-t-il pas de même pour la lumière ? Tout simplement parce que la
lumière est de l'énergie pure; la lumière n'a pas
de masse inerte. Or, la matière ne peut être accélérée
que par la force et l'énergie. Mais plus une chose est légère, plus il
est facile de l'accélérer. Il est plus facile d'accélérer le mouvement d'une
fourmi que celui d'une voiture. La lumière est si
"légère" (en fait, sans masse) qu'il
n'est même pas nécessaire de lui donner une pichenette, elle démarre
d'elle-même. Ce faisant, dans le vide,
elle conserve toujours la vitesse maximale,
à savoir la vitesse de la lumière (environ 300 000 km/s ou un milliard de
kilomètres par heure). Rien ne peut se déplacer
plus vite que la lumière, car rien n'est moins inerte (difficile d'avoir une
masse inférieure à zéro !). |
D'après Lumière dans
l'obscurité – Les trous noirs, l'univers et nous – Heino Falcke – page 74
Voir Brève
48-953
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Célérité de la lumière (c)
Voir 299
792 458 Définition du mètre
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Selon la théorie de la relativité
et dans l'espace-temps de Minkowski,
l'intervalle espace-temps d'un corps qui se déplace à la vitesse de la
lumière est égal à zéro. La lumière des étoiles très
lointaines nous apportent ainsi des images de ces étoiles telles qu'elles
étaient au moment de l'émission de cette lumière, même si la lumière a dû
voyager des milliards de nos années. Du point de vue de la lumière elle-même, les images des
étoiles nous sont délivrées instantanément. Elles n'ont pas vieilli! |
Source: E
= mc² de Christophe Galfard
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Quelques
valeurs
1 C'est le cas de la transmission de données
par fibres optiques La vitesse est
divisée par n, l'indice de réfraction du milieu. Cet indice varie
avec la longueur d'onde: le bleu est plus dévié que le rouge, c'est la
dispersion en arc-en-ciel. Dans les autres
milieux que le vide, le photon apparaît donc comme ayant une certaine masse! En réfractant la
lumière, on " l'alourdit ".
Higgs a utilisé ce principe à d'autres particules
(bosons W et Z) pour en révéler les propriétés. |
Voir Vitesse du son / Vide
Postulat de l'invariance de la vitesse de
lumière
On
postule que la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide est la même
dans tout référentiel
galiléen. Albert Einstein est le
premier physicien à l’avoir énoncé. Une
des conséquences est la distinction entre:
Le
temps propre ou durée propre: durée d'un événement mesurée par
une horloge placée dans le référentiel galiléen où se déroule l'événement.
Le
temps ou durée impropre: durée d'un
événement mesurée dans un référentiel autre que celui ou se déroule
l'événement. Voir
calcul de la formule de
la relativité |
Voir Invariance de la vitesse de
la lumière – CEA (Vidéo de 4 min)
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Premières
mesures: Olaüs RÖMER
(1644-1710), danois: Il
travaillait à l'Observatoire de Paris, comme à la même époque, Giovanni
Cassini, naturalisé français et patron de l'Observatoire. La mesure (1676) repose
sur l'observation des
satellites de Jupiter
et de
leur moment d'éclipse
par Jupiter lui-même. Jupiter
est éclairé par le Soleil (comme la Lune). Il y a une ombre derrière cette
planète. Io, l'un des satellites de Jupiter, entre et sort de ce cône à
intervalles réguliers. Römer, à travers son télescope, remarque qu'il fallait
plus de temps à Io pour disparaître et réapparaître quand la Terre
s'éloignait de Jupiter que lorsqu'elle s'en rapprochait. – Christophe
Galfard – E = mc² - Flammarion Selon la période de
l'année, la
Terre se rapproche
de Jupiter ou s'en éloigne et,
la lumière en provenance du phénomène d'éclipse met plus ou moins de temps
pour atteindre la Terre: la
différence étant d'environ plus ou moins 10 min. A la même époque
Cassini à Paris estimait les dimensions du système solaire. En
combinant la distance Terre - Jupiter et
ce décalage des observations des éclipses, Römer
en déduit la vitesse de la lumière. |
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À cette époque
personne ne voulait admettre que la vitesse de la lumière soit finie et qu'un
signal lumineux ne se propageait pas instantanément. Il a fallu attendre
les mesures de Bradley pour être convaincu du fait. James Bradley est un
astronome anglais qui découvrit une aberration de mesure de la position des
étoiles qui conduisit à une nouvelle estimation de la vitesse de la lumière. Du fait que la
Terre tourne pendant une observation, une étoile vue à travers une lunette
d'une certaine longueur se trouve légèrement décalée au moment de
l'observation par l'œil. Le décale se trouve dans un sens en été et dans
l'autre en hiver. Mesure L'étoile qui paraît
être en B se trouve en fait en A. La
lumière de l'étoile est captée en A par la lunette. Du
fait de la rotation de la Terre elle n'est observée par l'œil que lorsque la
lunette est en position B. B
est une image virtuelle de A.
L'angle mesuré par Bradley est de 20 secondes et, la
valeur de la vitesse de la lumière déduite est: 308 300 km/s. |
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61
Soit :
17 |
km / h |
m / s |
Vitesse
minimum de la lumière,
obtenue en laboratoire (1999). Propagation
dans un milieu à haute densité dit de Bose Einstein. Atomes
de sodium refroidis à quelques dizaines de micro kelvins, proche du zéro absolu: -273°C. |
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1,5
Soit :
0,42 |
km / h |
m / s |
24
février 2000 par la même équipe. |
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200
000 |
|
km / s |
Vitesse
de la lumière dans l'eau. |
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300
000 |
|
km / s |
Vitesse
de la lumière dans l'air. |
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Vitesse de la lumière
ralentie (suite) |
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Slow light In 1998, Danish physicist Lene Vestergaard
Hau led a combined team from Harvard University and the Rowland Institute of Science,
which succeeded in slowing a beam of light to about 17 meters per second. Researchers at UC Berkeley slowed the speed
of light traveling through a semiconductor to 9.7 kilometers per second in
2004. Hau later succeeded in stopping light
completely, and developed methods by which it can be stopped and later
restarted. This was in an effort to develop computers
that will use only a fraction of the energy of today's machines. |
Traduction: lumière ralentie En 1998,
la physicienne Lene Vestergaard Hau était à la tête d'une équipe
associant Harvard University et le
Rowland Institute of Science.Ils ont réussi à ralentir un faisceau lumineux à
environ 17 m/s. En 2004,
des chercheurs d'UC Berkeley ont ralenti la vitesse de la lumière à travers
un semiconducteur à 9,7 km/s. Plus
tard, Hau a réussi à stopper la
lumière, et a développé des méthodes permettant de la stopper puis de la
faire repartir. C'était
en vue de développer des ordinateurs
qui utiliseraient seulement une fraction de l'énergie utilisée par les
machines actuelles. |
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Pour en savoir plus Le texte complet (en anglais): Slow
light – Wikipedia Voir la
biographie de Lene Hau (photo) sur Wikipédia. Un peu plus en Lene Hau – Wikipedia avec lien vers condensat de Bose-Einstein
(BEC) Aussi: La lumière stoppée et
recréée – Science et Avenir Et
une vidéo (en anglais) sur YouTube: Using BEC to Slow Down Light |
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Merci à Jean
Denis S
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Si notre vaisseau spatial atteignait 1/10 de la vitesse de la lumière, il
faudrait :
Si
on approchait la vitesse de la lumière,
On pourrait atteindre la galaxie d’Andromède en
quelques minutes, à condition d’abandonner tout espoir de retrouver les siens
au retour : quatre millions d’années se seraient écoulées sur la Terre.
Les tunnels espace-temps, prévus dans les équations de la relativité, (trous de vers) pourraient donner
l’espoir d’un déplacement instantané.
Même faisable, le coût serait tout simplement
prohibitif. |
Suite |
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Voir |
Optique
– Index
Particules – Index |
Livre |
E = mc²,
l'équation de tous les possibles – Christophe Galfard – Flammarion – 2017 |
Sites |
La vitesse de
propagation de la lumière par Serge BERTORELLO (animations) |
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