la cabane  •  le Livre d'or  •  la boîte à idées
Primtux-release.jpg Actualités, PrimTux et une interview, lisez le numéro 28 de la Gazette de Vikidia ! DessinInterview.png

Vitesse de la lumière

« Vitesse de la lumière » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
Aller à : navigation, rechercher

Modèle:Article à illustrer

La vitesse de la lumière dans le vide vaut 299 792 458 m/s, soit 1 079 252 848,8 km/h. On la note c.

C'est la vitesse des ondes électromagnétiques en général, (comme la lumière ou les micro-ondes), et seulement lorsqu'elles sont dans le vide. Néanmoins le terme le plus approprié pour parler de la vitesse d'une onde est célérité. Donc les ondes radio, les infra-rouges, les ultraviolets (les UV) qui font bronzer ou qui provoquent les coups de soleil, ou les rayons X (qui pénètrent le corps et permettent les radioscopies), voyagent dans le vide avec la même célérité.

La lumière est une onde électromagnétique visible par notre œil.

Par contre le son, c'est-à-dire une onde sonore :

  • va beaucoup moins vite,
  • ne se transmet que dans un matériau comme l'air. Dans le vide, il n'y a pas de son.

Cette vitesse joue donc un rôle particulier : Einstein a dit, et cela est vérifié toujours jusqu'à présent : tout signal (porteur d'information) a une vitesse inférieure à c (la vitesse de la lumière). C'est la base de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein (1905). Il prolongera sa théorie en la théorie de la Relativité générale (1915), qui le conduira à prévoir les ondes gravitationnelles (1916).

Lorsqu'on n'est pas dans le vide, dans un milieu matériel, la lumière est absorbée et réémise par les particules du milieu. Elle peut subir toutes sortes de modifications. La plus courante est celle-ci : si le milieu est transparent (comme le verre des vitres, de l'eau calme et limpide), bien homogène, alors tout se passe comme si la lumière se propageait à une célérité juste un peu réduite, divisée par n, et n s'appelle l'indice de réfraction du milieu par rapport au vide. Exemple : dans l'eau la célérité de la lumière n'est plus que c/1,33. Dans le verre, cela dépend de la qualité du verre, on prend environ c/1,5. On déclare donc que l'indice (de réfraction) de l'eau est n = 1,33 et que l'indice du verre est n = 1,5. Hippolyte Fizeau est le premier à avoir mesuré cette célérité dans l'eau en 1842, vérifiant ainsi qu'elle est inférieure à c, comme l'avait prévu Christian Huygens.

Au passage entre deux matériaux , l'un d'indice n1 et l'autre d'indice n2, la lumière change de vitesse. Par exemple de l'air (n1= 1,0002) à l'eau (n2 = 1,33), la lumière doit ralentir. Comme c'est une onde (et non pas une succession de petites boulettes), cela la fait changer de direction, ce qu'on appelle réfraction, bien décrit par Willebrord Snell et René Descartes (vers 1630), et bien expliqué par Huygens quelques décennies plus tard.

C'est ce phénomène qui est utiliser pour les lentilles optiques, les loupes, les lunettes, etc. C'est l'objet de la science appelée optique. L'œil est lui-même une lentille optique, qui reforme l'image des objets extérieur sur la rétine. (Après la rétine, cette information est transformée en signal électrochimique jusqu'au cerveau et ce signal n'est donc plus de la lumière).

Article à lire Article à lire : Réfraction

Depuis le XVIIe siècle siècle, on n'a cessé de créer et de moderniser les appareils d'optique, en combinant des matériaux d'indice différents. Ce, jusqu'à créer des matériaux bizarres et étonnants : la lumière laser a été créée en 1960. Depuis, l'optique quantique ( qui considère que la lumière est faite d'ondes-corpuscules appelés photons - c'est aussi Einstein qui a inventé cela en 1905 ) n'a cessé de progresser, permettant des expériences étranges.

On peut combiner la lumière avec d'autres ondes existant dans la matière. Par exemple, en 2001, la physicienne danoise Lene Vestergaard Hau a réussi à ralentir un faisceau lumineux en le faisant passer dans un condensat de Bose-Einstein, c'est à dire que l'indice effectif de la lumière a été rendu immense. Réciproquement, peut-on créer une impulsion laser allant plus vite que la lumière ? non, impossible, selon Einstein. Mais il existe des expériences dite de "téléportation",qui simulent un transport d'information : c'est de la téléportation quantique. Rien de magique et il ne s'agit pas de célérité.

Plus vite que la lumière ?[modifier | modifier le wikicode]

Personne n'a contredit sérieusement Einstein : aucun signal ne va plus vite que c. C'est une limite absolue que rien ne peut dépasser.

Même si on jette de la lumière vers l'avant d'une fusée très très rapide, la lumière n'ira pas plus vite. Ce fait (expérimental et bien vérifié), si surprenant, est compris par Einstein : il en tire la théorie de la relativité restreinte. Cela a bouleversé la compréhension profonde de ce qu'est le temps, et la distance.

Comme on est certain que la vitesse de la lumière dans le vide ne changera jamais, qu'elle est universelle partout dans l'Univers, on a même changé la définition du mètre en la définissant avec la vitesse de la lumière (mais faisant en sorte que le mètre avec la nouvelle définition ait la même longueur qu'avant).

Cela fait que la valeur c = 299 792 458 ("mètres") par seconde ne changera plus, car c'est une définition.

Voir aussi[modifier | modifier le wikicode]

Terra- edge blur.png Science de la Terre et de l'Univers - Tous les articles sur la science de la Terre et de l'Univers.