Ch 2 premiere mesure vitesse lumiere

Document 1 : La vitesse de la lumière.
L'astronome danois Ole Römer effectue à Paris la première mesure de la vitesse de la
lumière en 1676. Il observe l'éclipse de Io satellite de Jupiter.
Sur la figure ci-dessous, on voit l'orbite d'Io qui entre dans le cône d'ombre de Jupiter
(immersion) et en sort (émersion) ; on voit aussi le soleil et l'orbite de la Terre.
Entre deux émersions successives de Io, la Terre se déplace de L à K sur son orbite.
Lorsque la Terre est en K, Römer observe alors la deuxième émersion de Io en retard de
plusieurs minutes : en effet la lumière issue de Io a parcouru la distance supplémentaire
LK. Il en déduit que la propagation de la lumière n'est pas instantanée, et il calcule la
vitesse de celle-ci : environ 212 000 kilomètre par seconde.
Les positions relatives du Soleil, de la Terre et de Jupiter
Le schéma de Römer
Questions :
1) Sur quelle observation astronomique Römer base-t-il ses calculs ?
2) Qu'appelle-t-on émersion et immersion ?
3) Quelle distance supplémentaire doit parcourir la lumière émise par Io lors de la
deuxième émersion ?
4) Que doit connaître Römer pour calculer la vitesse de la lumière ?
5) Comparer la valeur de la vitesse de la lumière qu'il trouve avec la valeur admise
actuellement :
c ≈ 300 000 000 = 3 × 10 8 m/s
6) Dans quel milieu se propage la lumière entre Jupiter et la Terre ?
Document 1 : La vitesse de la lumière. Correction.
Réponses aux questions :
1) Römer base ses calculs sur l’observation de l’orbite de Io, un des
satellites naturels de Jupiter.
2) En astronomie, l’émersion c’est la sortie d’un satellite du cône d’ombre
de la planète autour de laquelle il gravite. C’est à ce moment qu’il
redevient visible.
L’immersion c’est l’entrée du satellite dans le cône d’ombre.
3) Lors de la deuxième émersion, la lumière qui provient du satellite Io doit
parcourir la distance supplémentaire LK avant d’arriver dans la lunette
astronomique de Römer.
4) Pour pouvoir calculer la vitesse de la lumière, Römer doit connaître la
distance LK et aussi le temps de retard de la seconde émersion par
rapport à la première.
5) Pour comparer deux vitesses il faut les exprimer avec les mêmes unités :
Vitesse de la lumière calculée par
Römer :
Vitesse actuellement admise pour la
VR = 212 000 km/s
lumière :
Convertissons cette vitesse en mètre par
c ≈ 3 × 10 8 m/s
seconde (m/s) :
Soit : c ≈ 3 ×100 000 000 m/s donc,
1 km = 1000 m donc,
c ≈ 300 000 000 m/s
VR =212 000 km/s = 212 000 000 m/s
VR = 212 000 000 m/s
On voit donc que la valeur de la vitesse de la lumière calculée par Römer
est légèrement plus petite que la valeur admise actuellement. (Römer fait
une erreur de 30 % environ.)
6) Entre Jupiter et la Terre, la lumière se propage dans le vide.