Comment calculer la vitesse de la lumière ?
       

       
         
         

soumvaff@hotmail.com

      Bonjour Professeur,

Je voudrais savoir comment se calculent la vitesse de la lumière et du son et quelles sont leurs valeurs.
Merci.

 

       
         

Albert Einstein

      Cher ami,

Vitesse de la lumière

La valeur exacte de la vitesse lumière est de : 299 792 458 m/s.

Cependant, il serait dommage que je me limite à vous donner cette valeur sans en profiter pour faire un peu d'histoire.

On a cru pendant longtemps que la lumière se transmettait avec une vitesse infinie, ce qui est faux, bien entendu.

Au XVIIème siècle, deux savants, Galilée et Descartes, avaient deux pensées différentes sur la lumière. L'idée de Descartes était que la propagation de la lumière était instantanée et qu'elle avait une vitesse infinie. Mais Galilée voulut prouver que l'on pouvait calculer sa vitesse. Il demanda à un assistant de se placer à 3 km de distance par rapport à lui. Galilée lui envoie un signal lumineux et son assistant doit faire de même. Galilée voulait connaître la vitesse en divisant simplement la distance totale parcourue par le temps, mais cela n'a pas marché puisque la distance était trop courte et la lumière arrivait trop vite.

C'est au Danois Roemer que l'on doit la première détermination approchée de la vitesse de la lumière. Après de longues observations, il remarque, en 1676, que l'occultation des satellites de la planète Jupiter ne se produit pas exactement aux moments prévus par les tables astronomiques de Cassini (français d'origine italienne). Selon la position de la Terre par rapport à Jupiter et au Soleil (Terre en conjonction ou en opposition ), l'occultation du satellite le plus proche se produit avec un décalage de 16 minutes 26 secondes. Un premier calcul annonce une vitesse de 214 300 km/s. Pas mal, pour un calcul effectué en 1676!

Puis, en 1849, le français Fizeau étudie la marche d'un faisceau lumineux entre deux maisons distantes de 8633 mètres et passant entre les dents d'une roue dentée. Le calcul de la vitesse de la lumière fait intervenir le temps entre différentes extinctions du faisceau. Fizeau a trouvé 315 364 kilomètres par seconde.

A partir de 1850, Foucault cherche à déterminer la vitesse de la lumière en utilisant un miroir tournant. Il est informé des travaux des physiciens Arago (français) et Wheastone (anglais). En 1865, grâce à un miroir tournant à vitesse élevée, Foucault parvint à mesurer la vitesse de la lumière sur une distance de quelques mètres, à l'intérieur même de l'Observatoire de Paris.

Voici quelques mesures de la vitesse de la lumière.

Année  Scientifiques Expérience Vitesse trouvée
1874 A. Cornu Expérience de Fizeau 300 400 km/s
1879  Michelson & Newcomb Expérience de Foucault  299 910 km/s
1882  Michelson & Newcomb Expérience de Foucault  299 853 km/s
1931  Michelson  Michelson 299 774 km/s
1957 Essen, Froome, Florman & Wadley Méthodes interférométriques 299 793 km/s


Vitesse du son

La vitesse du son varie selon le milieu dans lequel il se déplace. Sa valeur dans l'air est d'environ 1200 km/h, ce que nous appelons également Mach 1.

Voici également quelques dates en rapport avec la vitesse du son:

1636 : première mesure de la vitesse du son par l'abbé Marin Mersenne qui détermine la relation entre les fréquences et les notes de la gamme grâce au phénomène de l'écho. 

1660 :expérience de Robert Boyle sur le rayonnement sonore avec une petite horloge enfermée dans une cloche de verre où il fit un vide partiel. 

1827 : mesure directe de la vitesse du son dans l'eau par le géomètre français Sturm et l'ingénieur suisse Colladon sur le lac de Genève. 

1 Merci Dialogus

Albert Einstein