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
durée de 1
299 792 458 de seconde.
Par définition, la vitesse v = d
t avec d = 1 m et t = 1
299 792 458 s, la vitesse (ou célérité) c de la lumière dans
le vide est : c = 1
1
299 792 458 = 299 792 458 m/s
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
La vitesse de la lumière dans la fibre optique est donc v = 9
4,4 × 10-8 = 2,0 × 108 m/s
c. Détermination de la vitesse de la lumière dans une matière transparente :
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
parcourue est la même dans chaque milieu alors c
v = L1
L2 Soit v = c 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
La vitesse de la lumière dans le plastique est donc vplastique = 3,00 108 2,5
3,6 = 2,1 108 m/s