Mesurer avec la lumière

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Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : Une première présentation de l'Univers
Corpus Corpus 1
Mesurer avec la lumière

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Rappels de cours

1La propagation rectiligne de la lumière

Dans le vide ou dans un milieu homogène et transparent, la lumière se propage en ligne droite. Son trajet est modélisé par une droite appelée rayon lumineux.

2La vitesse de la lumière

 La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (célérité), est une constante physique. Sa valeur a été fixée précisément à en 1983 par le Bureau international des poids et mesures.

 Dans le vide ou dans l’air, la vitesse de la lumière est :

Dans les autres milieux, la lumière se propage moins vite.


Milieu


air


eau


verre


diamant


c (m · s–1)





3L’année de lumière

 Les distances astronomiques étant considérables, on les exprime à l’aide d’une unité plus adaptée, l’année de lumière (ou année-lumière) de symbole a.l.

 L’année de lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année :

attention ! L’année de lumière est une distance et non une durée.

4« Voir loin, c’est voir dans le passé »

Nous ne pouvons pas voir loin « en direct » car il faut une certaine durée à la lumière pour nous parvenir. La lumière émise par des objets très éloignés (étoiles, galaxies) met beaucoup de temps pour traverser l’espace. Nous voyons donc ces objets tels qu’ils étaient dans le passé.

Méthodes

Calculer la valeur d’une année de lumière

Calculer le nombre de mètres dans une année de lumière.

Solution
  • La distance parcourue à vitesse v et pendant une durée est .
  • La vitesse de la lumière dans le vide est :

.

  • Le nombre de secondes dans une année est :

.

  • La valeur d’une année de lumière est donc :

.

Exprimer une distance en année de lumière

Notre Soleil se trouve dans notre Galaxie, la Voie lactée, qui s’étend sur environ . Exprimer cette taille en

Solution

, donc correspondent à :

La lumière met pour traverser notre Galaxie !

Convertir une distance exprimée en année de lumière

L’explosion de l’étoile qui a formé la nébuleuse du Crabe a été observée par les Chinois en . Cette nébuleuse est située à de la Terre.

1. Exprimer cette distance en mètre.

2. En quelle année l’explosion s’est-elle produite ?

Solution

1. Compte tenu de la valeur de l’année-lumière, la nébuleuse du Crabe est située à une distance de la Terre :

.

2. La lumière est arrivée 5 000 ans après l’explosion.

, donc l’explosion a eu lieu environ avant J.-C.

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