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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.

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3 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

4 Dans un passé très lointain … 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 3e siècle avant J.-C., les Euclide et Pythagore parlaient de rayons lumineux qui étaient émis par l'œil et qui se propageaient en ligne droite.

5 au XVIIème siècle, deux scientifiques avaient des visons différentes sur la nature de la lumière…… Isaac Newton La lumière est une particule Christian Huygens Non! La lumière est une onde 4

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8 Isaac Newton Au XVII e siècle, Descartes et Newton envisageaient la lumière comme un flux de particules. Réfraction: attraction ; Réflexion : collision élastique;

9 Christian Huygens Tandis que Huygens soutenait quil sagissait dune perturbation dans un milieu que lon nommait « éther ». Réflexion et réfraction : changement de vitesse de la lumière;

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11 Galilée tenta, sans succès de mesurer la vitesse de la lumière en demandant à son assistant situé une colline voisine douvrir sa lanterne à linstant où il ouvrirait la sienne. La lumière ne prend que 30 microsecondes pour parcourir la distance de 10 km séparant les deux montagnes!

12 Variation de la période de Io (lune de Jupiter). 11

13 Terre Jupiter Soleil Variation de la période de Io (lune de Jupiter). Lorsque la Terre séloigne de Jupiter, la période est plus longue, que lorsque la Terre se rapproche de Jupiter (15s). Ainsi, la variation de 22 minutes mesurée par Römer dans la prédiction du début de léclipse est causée par la distance supplémentaire que doit parcourir la lumière. Résultats: c = x / t = 2,27 x 10 8 m/s. 12

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

15 On peut décomposer la lumière blanche avec laide dun prisme. La longueur donde de la lumière visible se situe entre 400 nm (bleu) et 700 nm (rouge).

16 La vitesse de la lumière est la même pour toutes les ondes électromagnétiques. La longue donde est la distance entre deux crêtes ou deux creux consécutifs. La fréquence représente le nombre doscillations par seconde.

17 Ondes lumineuse Longueur donde ( ) Lumière rouge – Lumière rouge – grande longueur donde, basse énergie Lumière bleue – Lumière bleue – courte longueur donde, haute énergieCouleur Longueur donde

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23 Définition: Variation de la fréquence observée lorsquil y a un mouvement relatif entre la source et lobservateur. J.C. Doppler

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25 Leffet Doppler est un changement de fréquence dû à un mouvement relatif entre la source et lobservateur.

26 Aucune vitesse relative? V = 80 km/h Je mapproche du bus avec une vitesse relative de 20 km/h Je méloigne de lambulance avec une vitesse relative de 20 km/h V = 40 km/h V = 60 km/h Je mapproche avec une vitesse relative de 160 km/h V = 80 km/h V = 60 km/h V = 40 km/h

27 Terre Étoile éloignée Laboratoire – Aucune vitesse radiale Vitesse radiale = 0 Vitesse radiale - Vitesse radiale + Spectre de référence (labo) Blueshift Redshift o

28 Décalage vers le rouge: La distance entre lobservateur et la source augmente. Décalage vers le bleu: La distance entre lobservateur et la source diminue. = variation de longueur donde, f = variation de fréquence = variation de longueur donde, f = variation de fréquence o = longueur donde (source au repos) o = longueur donde (source au repos) v = vitesse de la source c = vitesse de la lumière

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32 Une sonde spatiale qui se dirige vers Mars émet un signal à une fréquence de 100 MHz (1 MHz = 10 6 Hz). Le récepteur terrestre capte le signal à la fréquence de MHz. Calculez la vitesse et la direction de la sonde spatiale? Puisque la fréquence diminue, la sonde spatiale séloigne de la Terre.

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