La propagation de la lumière (Chap2) I. Visualisation d’un faisceau de lumière Un faisceau de lumière ne se voit pas. On peut le visualiser si des poussières ou autres particules se trouvent sur sa route. Ces poussières diffusent une partie de la lumière reçue vers nos yeux. Pas de poussières Le faisceau est invisible Poussières Le faisceau est visible La lumière qui atteint un grain de poussière est diffusée dans toutes les directions. On peut voir le grain de poussière dans toutes les directions. II. Propagation rectiligne de la lumière Expérience N°1 Expérience N°2 Expérience de la chambre noire Expériences : mise en évidence de la propagation rectiligne de la lumière. Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite de la source vers le détecteur de lumière ou l’objet éclairé. (voir rayons laser) REMARQUE Quand la propagation de la lumière ne se fait plus dans un seul milieu homogène, son trajet n’est plus rectiligne : c’est le phénomène de réfraction. Réfraction dans l’eau Mirages Mirage inférieur Mirage supérieur Fibres optiques La fibre optique est un media (un fil de verre, entouré d'une gaine "réfléchissante" pour faire circuler de la lumière) qui permet de transférer des données numériques à très haut débit : video, son, communications téléphoniques. Elle utilise les propriétés de la lumière produites par des lasers aux extrémités. La fibre optique offre des débits très élevé de l'ordre de la centaine de Mbits/s jusqu'au Gbits/s voir le Tbits/s. Sortie de la lumière Réflexion de la lumière Fibre optique Arrivée de la lumière Fontaines lumineuses III. Représentation des rayons et faisceaux lumineux Un faisceau lumineux est un ensemble de rayons lumineux qui ne se voient pas. Par convention, on matérialise sur un schéma un faisceau en représentant les deux rayons extrêmes qui limitent ce faisceau. Une flèche indiquera le sens de propagation à partir de la source. Exemple Matérialisons le faisceau de lumière qui se propage à travers un écran percé d’un trou. Écran opaque Écran percé Source Rayon Faisceau Pinceau La lumière change d’épaisseur lorsqu’elle traverse une fente et ce, peu importe la grosseur de celle-ci. IV. Vitesse de propagation de la lumière Qu'appelle-t-on vitesse ? La vitesse est le rapport de la distance parcourue pendant un temps donné : Vitesse distance temps Exemple : On parcourt une distance de 80 km en une heure à la vitesse de : vitesse distance 80 80km/h temps 1 Quelle est la vitesse de la lumière ? La lumière se déplace à une vitesse de 300 000 km/s = 300 000 000 m/s = 3. 108 m/s En 1 seconde, la lumière parcourt donc 300 000 km TOUS SUR ORBITE, L’été, semaine 34 (chapitre 11), 1:08:00 (1min 30s) La longueur de l'équateur est de 40 000 km. Combien de fois la lumière pourrait-elle parcourir cette distance en 1s ? La lumière pourrait parcourir : 300 000 3.10 40 000 4.10 5 4 30 4 7,5 fois le tour de la terre La lumière met 1,28 s pour nous parvenir de la Lune. ’’ 8 min 20s ’’ du Soleil. ’’ 4,3 ans ’’ de l’étoile Proxima. Les distances en Astronomie sont très grandes et on les exprime dans une unité de longueur qui s’appelle l’annéelumière (symbole a.l.) L'année lumière est la distance parcourue par la lumière en une année. Ainsi l’étoile Proxima du Centaure qui est la plus proche de nous, se trouve à 4,3 a.l. de la Terre. Distance(km) = vitesse(km/s) x temps(s) Il y a 365,25 jours par an, 24 heures par jour et 3600 s dans une heure. 1 a.l. = 300 000 x 365,25 x 24 x 3600 (en km) = 9,5 x 1012 km (9 500 milliards de km !) V. Quelques notions d’Astronomie Le Soleil appartient à un ensemble de 100 milliards d’étoiles qu’on appelle la Galaxie. Il existe des milliards de galaxies semblables à la nôtre, situées à des millions d’années-lumière.() Les objets les plus lointains que les astronomes ont pu observer se trouvent aux confins de l'univers observable : environ 10 milliards d‘années-lumière. TOUS SUR ORBITE, L’été, semaine 31 (chapitre 8), 0:45:00 (5min 48s)