un document sur les expériences

L'observation d'Olaf Römer en 1676:
Olaf Römer effectue la première mesure de la vitesse de la lumière par une méthode
astronomique. Il réalise cette mesure après avoir étudier Io, satellite de Jupiter.
A partir de la durée de l'éclipse Römer détermine la période de
révolution du satellite autour de Jupiter. Il constata que cette période
(voisine de 42,5 h) varie en fonction de la position de la Terre quand
on effectue la mesure.Ce résultat était en contradiction avec les lois
de Kepler qui stipulent que la période de révolution du satellite était
constante.
Römer comprend alors qu'il faut tenir compte du temps de parcours
de la lumière pour aller de Io à la Terre. Il trouve une vitesse égale à
212 000 km/s au lieu de 300 000 km/s, soit une erreur de 29% ce qui
est déjà très bon vu l'imprécision, à l'époque, sur la mesure des
distances entre les corps célestes.
(Source: Journal des Sçavans du lundi 7 décembre 1676, pp. 223-236.)
L'expérience de Fizeau en 1849:
Hippolyte Fizeau réalise en 1849
la première mesure terrestre de
la vitesse de la lumière. Pour
cela il fabrique un ingénieux
système comportant une roue
dentée et deux miroirs, dont un
semi-réfléchissant.
Le principe de cette expérience
est le suivant: une roue dentée
est mise en rotation, une source
de lumière est réfléchie par le
premier miroir, franchit une
échancrure de la roue, se
réfléchit sur le second miroir et
parvient à l'observateur après avoir parcouru une distance égale à deux fois la distance entre le
miroir et la roue dentée à la vitesse c.
Fizeau réalise son expérience entre Montmartre et le mont Valérien à Suresnes distants de
8633m. Il détermine alors la vitesse de rotation de la roue qui permet à la lumière de traverser
la roue puis d'y être occultée au retour. En reliant la vitesse de rotation du miroir aux distances
parcourues par la lumière, Fizeau mesure une vitesse de la lumière égale à 313 000 km/s.
L'expérience de Foucault en 1862:
Léon Foucault détermina la vitesse de la lumière en septembre 1862 à l'observatoire de Paris à
l'aide d'un miroir tournant
à grande vitesse (24 000
tours/min), d'une lentille
et de quatre miroirs
sphériques.
expérience de Foucault (Source: Musée des Arts et Métiers, 75 Paris)
L'intérêt d'une telle méthode est que la mesure se fait avec des longueurs relativement courtes:
le parcourt total du faisceau lumineux est d'une vingtaine de mètres.
L’estimation de la vitesse de la lumière par Foucault est de 298 000 000 m/s. La méthode de
Foucault a été utilisée par la suite par de nombreux scientifiques dont Albert Michelson.
En 1927, Michelson utilise un miroir rotatif octogonal pour mesurer le temps que met la
lumière pour aller du Mont Wilson au Mont San Antonio en Californie (~35 km). La vitesse
de rotation du miroir est de 528 révolutions par secondes. La mesure plus précise que
précédemment nous donne une vitesse de la lumière de 299 796 000 m/s.