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La lumière a-t-elle une vitesse infinie ?
P.416

Activité documentaire


La lumière a-t-elle une vitesse infinie ?




Compétence

Lire et comprendre des documents scientifiques pour en extraire des informations.

Situation de l’activité

Eliot découvre dans une revue scientifique la valeur de la vitesse de la lumière : 300 000 000 m/s. Il la trouve stupéfiante et se dit que ça ne fait pas de réelle différence avec une vitesse vraiment infinie.

Problématique

Comment les scientifiques ont-ils prouvé que la lumière n’a pas une vitesse infinie ?

Doc. 1
Une vitesse vertigineuse.

La lumière met environ 1 milliardième de seconde pour aller de ce texte à votre oeil. À cause de la difficulté à mesurer une durée si courte, les scientiques ont cru pendant des siècles que la lumière se propageait instantanément. Au début du XVIIe siècle, Galilée pense le contraire mais n’arrive pas à le prouver. C’est Ole Römer qui y parviendra en 1676. De nos jours on sait que la vitesse de la lumière vaut exactement 299 792 458 m/s.

Doc. 2
Ole Römer prouve le caractère fini de la vitesse de la lumière.

En 1676, Ole Römer étudie les éclipses d’Io. Ce satellite de Jupiter n’est plus visible lorsqu’il traverse la zone d’ombre de Jupiter. Ces éclipses sont bien connues mais ne respectent bizarrement pas toujours les horaires prévus par les calculs… Römer prouve que ces variations ne peuvent correspondre qu’au temps supplémentaire que met la lumière d’Io pour nous parvenir quand Jupiter et elle sont plus éloignées de la Terre : la lumière a donc une vitesse finie!

Doc. 3
Des dispositions différentes d'une fin d'éclipse à l'autre

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 3</stamp> Des dispositions différentes d'une fin d'éclipse à l'autre

Römer ne connaissait pas précisément les distances indiquées sur ce schéma et préféra donc ne pas calculer la vitesse de la lumière en risquant d’être imprécis.

Vocabulaire

Une éclipse : inobservabilité momentanée d’un astre dans le ciel.

Pour réussir cette activité

  • J’ai compris l’origine des variations d’horaires des éclipes d’Io.
  • J’ai calculé une valeur approximative de la vitesse de la lumière.
Voir les réponses

Exercice 1

Exploration et analyse des documents

1
Qui est le premier scientifique à avoir voulu prouver que la lumière n’a pas une vitesse infinie ?



2
En position 2, la lumière diffusée par Io doit parcourir une distance plus grande pour atteindre la Terre. Calcule la différence par rapport à la position 1.



3
Calcule la vitesse de la lumière qu’aurait obtenu Römer avec les données disponibles sur le schéma.



Synthèse

4
Quel pourcentage d’erreur sur la vitesse de la lumière aurait fait Römer avec de telles données ?



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