Vitesse de la lumière #5 - De la vitesse à la célérité

dans le film que vous allez voir des images de synthèse vont être utilisée pour représenter le trajet de la lumière or si la lumière se voit deux faces lorsque la source lumineuse est devant vous et ne se voit pas de profil alors nous avons choisi de représenter la lumière de profil de cette façon et comme la lumière n'est pas instantané mais qu'elles se déplacent nous la ferons avancer de cette manière bien sûr garder en tête qu'ils si la vitesse est considérablement ralentie bon film [Musique] durant des milliers d'années l'homme à penser que la lumière était

instantanée il y en avait où il n'y en avait pas certes à la zone un savant arabe et plus tard et galilée avait bien pensé que la lumière avec une vitesse de propagation mais ils n'avaient rien pu prouver en fait il a fallu attendre la fin du xviie siècle avec les observations de la us rumeurs à l'astronome danois et 50 ans plus tard les travaux de james bradley un astronome anglais pour que le monde soit enfin persuadé que la lumière avait une vitesse de propagation une vitesse de propagation fini qu'on estimait à l'époque proche de

300 mille kilomètres par seconde bien que satisfaite du résultat la communauté scientifiques savaient pertinemment que les valeurs obtenues manqué de précision or plus que jamais les savants avait besoin de précisions le 19e siècle va donc être le théâtre d'une course à la précision les savants vont mettre au point détonnant dispositifs et des machines époustouflant tout plus ingénieuses les unes que les autres permettant de mesurer la vitesse de la lumière non plus en observant les astres mais sur terre en laboratoire des dispositifs libérant les scientifiques des contingences liées à la mécanique céleste et leur permettant de

faire de plus en plus de mesures au moment où il le souhaitait il y eut d'abord hippolyte fizeau et sa machine à roue dentée avec laquelle il estime à la vitesse de la lumière à 315 mille trois cents kilomètres par seconde puis léon foucault et son miroir tournant qui propose à 298 1000 kilomètres par seconde ces machines furent modifiées perfectionner chaque intervention réduisant l'incertitude quand et si bien qu'au début du 20e siècle l'américain mikkelson parvenait à ce résultat 299 1796 kilomètres par seconde avec une incertitude de quatre kilomètres par seconde c'est cet ordre de précision

qui est important alors tous les dispositifs mis en place par ces physiciens avait au moins un point commun pour calculer la vitesse de la lumière il faut d'abord déterminer une distance puis mesurer le temps que met la lumière pour parcourir cette distance en effet vous connaissez la formule v égale des sûretés la vitesse est égale à la distance sur le temps mais plus les scientifiques voulaient être précis plus cette distance augmenté avec fiso la lumière parcours est déjà à 17 km avec mikkelson soixante dix et encore il y avait toujours une incertitude jusqu'où aller t-il

falloir aller et oui on en voit pas le bout à la fin du 19e siècle de nouvelles avancées sur la nature de la lumière vont révolutionner la mesure de sa vitesse on comprend alors qu'elle se propage commune un peu comme le monde qui se forment à la surface de l'eau quand on y jette un caillou attention ce n'est pas l'eau qui avance un c'est l'énergie produite par la chute du caillou qui se déplace et qui met l'eau en mouvement la lumière c'est la même chose c'est de l'énergie qui se propage à ceci près qu'elle ne

met pas l'air qui nous entourent un mouvement l'air non d'ulp à quand la lumière le traversent la lumière c'est la propagation d'un champ électromagnétique ce sont les valeurs de ce champ électromagnétique qui ondule et qui forme une vague cela dit puisque la lumière forme une ombre et bien que l'on possède toutes les caractéristiques la fréquence on note f et la longueur d'onde qu'on note lambda la fréquence c'est le nombre d'oscillations qui se forme en une seconde cette fréquence se mesure en hertz ici regardez une deux trois 3 oscillations d'une seconde ça fait trois alertes la

longueur d'onde maintenant eh bien c'est la distance qui sépare deux crêtes elle se mesure en maître alors qu'est ce que ça nous apporte de plus et bien vous allez voir jusqu'à présent la vitesse était la distance sur le temps v égale des sûretés comme une onde se caractérise par une longueur autrement dit une distance entre les deux crêtes d'une oxydation et une fréquence à un nombre d'oscillations en une seconde est bien la vitesse de l'undd c'est cette longueur x la fréquence soit v égale lambda par f et ce n'est pas tout au début du 20e

siècle on comprend aussi que la lumière visible ne représentent qu'une toute petite partie des ondes électromagnétiques il y a aussi les ondes radio les rayons x les rayons ultra violet les rayons infrarouges ces ombres n'ont ni la même longueur d'onde mis la même fréquence mais elles se déplacent toutes à la même vitesse celle de la lumière et heureusement pour nous c'est ce qui nous permet de suivre des matchs de foot en direct à la radio ou la télévision de téléphoner ou de jouer en réseau avec des consoles sans fil après la seconde guerre mondiale ces

ondes électromagnétiques deviennent des supports très intéressant pour les télécommunications notamment des scientifiques mettent au point des outils pour mesurer la longueur d'onde et la fréquence des ondes utilisées longueur d'onde et fréquence qu'il suffit ensuite de multiplier pour obtenir la vitesse de la lumière en un peu moins de 30 ans on a obtenu plus d'une trentaine de mesures de la vitesse de la lumière tout de plus en plus précises tenez en 1973 l'américain evenson en mesurant avec une grande précision la fréquence et la longueur d'onde nazaire elio mené on obtient une vitesse de 299 1792 km

4 158 m et 70 centimètres par seconde avec une incertitude d'un mètre dix par seconde là les scientifiques vont faire une pause où il aurait pu continuer à mesurer avec une plus grande précision encore des longueurs d'ondés des fréquences puis à les multiplier pousser encore plus loin derrière la virgule mais à quoi bon à quoi bon obtenir des dixièmes des centièmes des millièmes de m quand la valeur du mètre donc elle-même de précision au j'entends déjà les critiques commencent à le mettre imprécis oui la définition du maître avant 1960 étaient données par le maître étalon

déposé à sèvres à côté tu as il se présentait sous la forme d'une barre de platine le maître était la distance encadré par deux traits à 0 celsius le problème de ce maître étalon et qu'il se déforme et qu'ils s'usent et puis où commence et où finit réellement le mettre au bord extérieur ou au bord intérieur du trait à moins que ce ne soit au milieu vous me direz le problème vous le voyez ce maître étalon n'était pas à la hauteur de la précision des calculs de la vitesse de la lumière il fallait donc redéfinir

la notion de mètres et la rendre universel la délocaliser en quelque sorte afin que ce maître puissent être consultées en tout point du globe et que sa valeur ne dépendent ni de l'observateur ni des conditions de l'observation sacha d'après la théorie de la relativité restreinte d'albert einstein que la lumière à une vitesse constante dans le vide que l'on appelle désormais ses vérités les scientifiques décidèrent alors d'inverser le problème plus question de mesurer la vitesse de la lumière avec ce maître étalon en revanche ils vont définir le m grâce à la vitesse de la lumière en

1983 la 17e conférence générale des poids et mesures stop la course à la précision et fixe la vitesse de la lumière à 299 1792 km et 458 mètres par seconde exactement par la même occasion on donne donc omettre une valeur universelle le maître est la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant 1 299 792 458 millionièmes de seconde la vitesse de la lumière devenait par conséquent il le constante connu une des constantes universelle qui n'avait désormais plus besoin d'être mesurés touchent là à mine de rien à des applications très concrètes dans notre vie

de tous les jours tenait le gps par exemple le global positionning system qui dans la voiture nous indique où il faut tourner pour rejoindre le terrain de camping le plus proche comment fonctionne-t-il le principe est assez simple en connaissant la distance séparant le récepteur gps de 3d 24 satellites gps placé en orbite autour de la planète et bien on connaît la position du récepteur gps sur la terre en fait les satellites émettent des ondes radio qui sont captés par les récepteurs ces récepteurs grâce à une horloge très précises connaissent le temps mis par saison de

radio pour aller du satellite au récepteur connaissant la vitesse de la lumière à laquelle se propagent ces ondes radio eh bien on en déduit la distance séparant le satellite du récepteur est oui la distance est égale à la célérité que multiplie le temps on obtient une distance précise au centimètre près bien sûr vous l'aurez sûrement remarqué la précision d'un gps dépend de la définition de la vitesse de la lumière on l'a vu mais aussi de celle du temps donc de la seconde qu'est ce qu'une seconde certes ce n'est pas très long mais malheureusement nous n'avons

plus le temps alors rendez vous pour une autre histoire [Musique] [Applaudissements] [Musique] [Musique] oh