Thème 2 Chapitre 5 Activité n°1: Propagation de la lumière I- Historique de la mesure de la vitesse de propagation de la lumière Dès le XIème siècle, le savant arabe Alhazen a eu l'intuition que la lumière avait une vitesse finie. Mais comment mesurer cette vitesse? BC1 Observations astronomiques de Roemer En 1676, Pastronome danois Roemer étudie pourquoi les éclipses de lo, un satellite de Jupiter, présentent parfois des décalages de 10 minutes par rapport aux prévisions. Pour lui, c'est la preuve que la propagation de la lumière n'est pas ins tantanée: elle prend ce retard à cause de la distance supplé mentaire qu'elle doit parcourir quand la Terre est à l'opposé du Soleil A partir de ces observations, il estime la vitesse de la lumière à 212 000 km s DOD 3 Roue dentée de Fizeau En 1849, Hippolyte Fizeau installa un dispositif ingénieux au mont Valérien à Suresnes, non loin de Paris. Celui-ci envoyait un rayon lumineux à Montmartre, à 8 633 m de distance, où se trouvait un miroir. Depuis Suresnes, Fizeau observait ainsi le rayon réfléchi provenant de Montmartre. Pour estimer la durée du trajet aller-retour de la lumière, il ajouta, devant le faisceau lumineux une roue dentée (avec 720 dents et 720 creux de tailles identiques), et la fit tourner de plus en plus vite. De temps à autre, une dent venait alors occul- ter le rayon réfléchi. Pour une certaine valeur de rotation de la roue, soit 12,6 tour s, le rayon réfléchi disparaît » complè tement le temps mis par une dent pour remplacer un creux est alors egal au temps de trajet aller-retour de la lumière. mere semi-refléchissante roue dentée tournante miroir 2nd GT Dnc Expérience de Galilée Galilée est le premier a imaginer une expérience pour estimer la vitesse de la lumière: il a l'idée de mesurer un temps de trajet aller retour entre lui et un de ses élèves, placé sur une colline à 1 800 m de distance, en declenchant manuellement un sablier. Galilée répéta en vain l'expérience, sans pouvoir mesurer une durée significative. DOCA Fin de la course à la précision ! • En 1920, Albert Michelson améliore l'expérience dite du miroir tournant, qui consiste à déterminer le temps de trajet de la lumière entre un miroir fixe et un miroir qui tourne à grande vitesse. Pour cela, il installe un jeu de miroirs réfléchissants à 35,4 km de distance, entre le mont Wilson er le mont San Antonio, Il obtient la valeur remar- quable de 299 796 km s: 4 km s En 1905, Albert Einstein pos- tule que la lumière se propage à vitesse constante dans le vide. et ce, quel que soit le référentiel. Dans les décennies qui suivent. alors que les techniques de mesure de cette vitesse se per fectionnent, la précision du mètre-étalon devient peu à peu insuffisante... . En 1983, on décide donc de ne plus définir la vitesse de la lumière par rapport au mètre, mais de faire l'inverse ! La vitesse de la lumière est alors fixée à c-299 792 458 m s. 1) a) Citer la difficulté à laquelle les différents scientifiques ont été confrontés lors de la mesure de la vitesse de la lumière. b) Énoncer alors le paramètre sur lequel ils ont joué pour améliorer la précision de la mesure. 2) Déterminer la vitesse de la lumière à partir de l'expérience de Fizeau. 3) Comparer la valeur mesurée par Michelson à la valeur de référence fixée de nos jours. 4) Placer sur un axe chronologique les différentes étapes historiques de la mesure de la vitesse de la lumière
