nature de la lumière la lumière est une particule (newton) la lumière est une onde (huygens)...

Nature de la lumière• La lumière est une particule (Newton)• La lumière est une onde (Huygens)

Mesure de la vitesse de la lumière• Galilée• Römer

Effet Doppler• Mesure de la vitesse orbitale de la Terre

• La loi de Hubble

Mais, comment se fait-il que nous ne puissions pas voir dans le noir; l'œil pourrait pourtant encore émettre des rayons?

Pythagore Euclide 3

au XVIIème siècle, deux scientifiques avaient des visons différentes sur la nature de la lumière……

Isaac Newton1643 - 1727

La lumière est une

particule

Christian Huygens1629 - 1695

Non! La lumière est une onde

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Isaac Newton

Au XVIIe siècle, Descartes et Newton envisageaient la lumière comme un flux de particules.

Réfraction: attraction ;

Réflexion : collision élastique;

Christian Huygens

Tandis que Huygens soutenait qu’il s’agissait d’une perturbation dans un milieu que l’on nommait « éther ».

Réflexion et réfraction : changement de vitesse de la lumière;

Galilée tenta, sans succès de mesurer la vitesse de la lumière en demandant à son assistant situé une colline voisine d’ouvrir sa lanterne à l’instant où il ouvrirait la sienne.

La lumière ne prend que 30 microsecondes pour parcourir la distance de 10 km séparant les deux montagnes!

Variation de la période de Io (lune de Jupiter).

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Terre

TerreJupiter

Jupiter

Soleil

Variation de la période de Io (lune de Jupiter).Lorsque la Terre s’éloigne de Jupiter, la périodeest plus longue, que lorsque la Terre se rapproche de Jupiter (15s).

Ainsi, la variation de 22 minutes mesurée par Römer dans la prédictiondu début de l’éclipse est causée par la distance supplémentaire que doitparcourir la lumière.

Résultats: c = x / t = 2,27 x 108 m/s.

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La première mesure terrestre de la vitesse de la lumière fut réalisée à Paris en 1849 par A. Fizeau.

On peut décomposer la lumière blanche avec l’aide d’un prisme.

La longueur d’onde de la lumière visible se situe entre

400 nm (bleu) et 700 nm (rouge).

La vitesse de la lumière est la même pour toutes les ondes électromagnétiques.

La longue d’onde est la distance entre deux crêtes ou deux creux consécutifs.

La fréquence représente le nombre d’oscillations par seconde.

c =300,000 km/ s

Ondes lumineuseOndes lumineuse

Longueur d’onde (Longueur d’onde ())

Lumière rougeLumière rouge – – grande longueur d’onde, basse énergie

Lumière bleueLumière bleue – – courte longueur d’onde, haute énergie

CouleurCouleur Longueur d’ondeLongueur d’onde

Définition:

Variation de la fréquence observée lorsqu’il y a un mouvement relatif entre la source et l’observateur.

J.C. Doppler

L’effet Doppler est un changement de fréquence dû à un mouvement relatif entre la source et l’observateur.

Aucune vitesse relative?

V = 80 km/h V = 80 km/h

Je m’approche du bus avec une vitesse relative

de 20 km/h

Je m’éloigne de l’ambulance

avec une vitesse relative de 20

km/h

V = 40 km/h V = 60 km/h

Je m’approche avec une vitesse relative de 160

km/h

V = 80 km/h V = 80 km/h

V = 60 km/h V = 40 km/h

Terre Étoile éloignée

Laboratoire – Aucune vitesse radiale

Vitesse radiale = 0

Vitesse radiale -

Vitesse radiale +

Spectre de référence (labo)

Blueshift

Redshift

o

or

cv

⋅

=

Décalage vers le rougeDécalage vers le rouge: La distance entre : La distance entre l’observateur et la source l’observateur et la source augmente.augmente.Décalage vers le bleuDécalage vers le bleu: La distance entre : La distance entre l’observateur et la source l’observateur et la source diminue.diminue.

= variation de longueur d’onde, = variation de longueur d’onde, f f = variation de fréquence= variation de fréquence

oo = longueur d’onde (source au repos) = longueur d’onde (source au repos)

v = vitesse de la sourcev = vitesse de la sourcecc = vitesse de la lumière = vitesse de la lumière

= v

c ou

Δf

f =

v

c

Une sonde spatiale qui se dirige vers Mars émet un Une sonde spatiale qui se dirige vers Mars émet un signal à une fréquence de 100 MHz (1 MHz = 10signal à une fréquence de 100 MHz (1 MHz = 1066 Hz). Hz). Le récepteur terrestre capte le signal à la fréquence de Le récepteur terrestre capte le signal à la fréquence de 99.99 MHz. Calculez la vitesse et la direction de la 99.99 MHz. Calculez la vitesse et la direction de la sonde spatiale?sonde spatiale?

8

4

45

8

100 10 ,

100 99.99 0.01 10

103 10 / 30 /

10

f V

f c

f MHz Hz

f MHz Hz

fV c km s km s

f

=

= =

= − = =

= ⋅ = ⋅ ⋅ =

Puisque la fréquence diminue, la sonde spatiale s’éloigne de la Terre.

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