Propagation et vitesse de la lumière - Maxicours

Propagation et vitesse de la lumière

Objectifs
  • Savoir que la lumière se propage en ligne droite.
  • Citer la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide ou dans l’air.
  • Savoir comparer la vitesse de la lumière à d’autres valeurs de vitesses couramment rencontrées.
Points clés
  • La lumière se propage en ligne droite dans les milieux homogènes et transparents.
  • On appelle rayon lumineux un étroit faisceau lumineux.
  • Dans le vide et dans les milieux homogènes et transparents comme l'air, la lumière se propage en ligne droite à la vitesse  = 3,00 × 108 m·s1. Aucun objet ne peut atteindre cette vitesse.
Pour bien comprendre
  • Les sources
  • La propagation
  • La vitesse de propagation
  • Conversion entre les km·h1 et les m·s1
  • Le modèle du rayon lumineux
1. La propagation rectiligne de la lumière
La lumière se propage en ligne droite dans le vide et dans les milieux transparents et homogènes : ce phénomène est appelé la propagation rectiligne de la lumière.

Un milieu homogène est un milieu dont les propriétés physiques sont les mêmes en chacun de ses points. La lumière ne se propage pas dans un milieu opaque.


Schéma d’un rayon lumineux

Le trajet suivi par la lumière n’est pas visible, on modélise ce trajet par un rayon lumineux qui est constitué par des segments de droites qui partent toujours de la source et qui sont orientés dans le sens de la propagation.

Un rayon lumineux est donc un étroit faisceau lumineux.

2. La vitesse de la lumière dans le vide
La vitesse de propagation de la lumière dans le vide, appelée célérité et notée c, est une constante universelle.
Sa valeur est :  = 299 792 458 m·s1, soit environ  = 3,00 × 108 m·s1.

Dans l’air, la vitesse de propagation de la lumière a quasiment la même valeur.

Pour calculer la vitesse de propagation de la lumière dans le vide, on fait le rapport de la distance parcourue d et de la durée Δt pour la parcourir.

avec :
  •  la vitesse de la lumière dans le vide, en m·s1
  • d la distance parcourue, en m
  • Δt la durée pour parcourir cette distance, en s
Exemple
La lumière du Soleil met 8 min et 20 secondes à nous parvenir (elle voyage dans le vide).
Soit 8 × 60 + 20 = 500 s.

La distance Terre – Soleil est égale à 150 millions de kilomètres.

Soit 1,5 × 1011 m. On trouve donc  m·s1.
3. La vitesse de la lumière et les autres vitesses

La vitesse de la lumière dans le vide  est une vitesse limite : aucun objet ne peut aller plus vite que la lumière dans le vide.

Voici quelques vitesses courantes, en m·s1.

Lumière
dans le vide
ou dans l’air
Son dans l’air TGV sur les rails Voiture sur l’autoroute Fusée au décollage
3,00 × 108 343 100 36 1000

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