Propagation rectiligne de la lumière et vitesse de Seconde
Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère
À retenir
• Dans un milieu transparent et homogène, la lumière se propage en ligne droite (modèle du rayon lumineux). • Dans le vide (et pratiquement dans l'air) : c = 3,00 10^8\ ms^-1. • Dans un milieu d'indice n : v = c/n, et d = v t. • 1\ al 9,46 10^15\ m : c'est une distance.
Le cours
1. Propagation rectiligne Dans un milieu transparent et homogène (air calme, eau, verre, vide), la lumière se propage en ligne droite. On la modélise par des rayons lumineux : des droites fléchées dans le sens de propagation. Preuves expérimentales : la netteté des ombres, l'alignement de visée, l'image renversée d'une chambre noire. Si le milieu n'est pas homogène (air chaud au-dessus d'une route, eau sucrée non mélangée), les rayons se courbent : c'est l'origine des mirages. 2. Vitesse de la lumière Dans le vide, la lumière se propage à la célérité c, la plus grande vitesse possible ; dans l'air, sa vitesse est pratiquement la même. c = 3,00 10^8\ ms^-1 = 300\,000\ kms^-1 Dans un milieu transparent d'indice de réfraction n, elle est plus lente : v = c/n, avec n 1 (eau : 1,33 ; verre : environ 1,5). La durée de parcours d'une distance d vaut t = d/v. L'année-lumière est une distance : celle parcourue par la lumière dans le vide en une année, soit 1\ al 9,46 10^15\ m. 3. Méthode : calculer une durée ou une distance 1. Convertir la distance en mètres et la durée en secondes. 2. Choisir la vitesse : c dans le vide ou l'air, v = c/n dans un milieu d'indice n. 3. Appliquer d = v t ; pour un écho (aller-retour), diviser la distance parcourue par 2. Mini-exemple : la lumière du Soleil parcourt 1,50 10^11 m en 1,50 10^113,00 10^8 = 500 s, soit 8 min 20 s. 4. Attention Contrairement au son, la lumière n'a pas besoin de milieu matériel : elle traverse le vide spatial. Et l'année-lumière n'est pas une durée.
Dans ce chapitre
- Propagation rectiligne de la lumière et vitesse de Seconde
- Spectre de la lumière blanche et dispersion par un prisme de Seconde
- Spectres d'émission et d'absorption de Seconde
- Le modèle ondulatoire de la lumière : ondes électromagnétiques
- Le spectre électromagnétique global
- Limites du modèle ondulatoire classique : le rayonnement du corps noir
- Le modèle corpusculaire : le photon et quanta d'énergie
- Effet photoélectrique : description et interprétation quantique
- Bilan énergétique de l'effet photoélectrique
- Dualité onde-corpuscule de la lumière
- Niveaux d'énergie atomique et quantification
- Spectres de raies et identification chimique des étoiles
- Applications technologiques des photons : lasers et cellules photovoltaïques
- Bilan : Synthèse et méthode sur Modèle ondulatoire et corpusculaire de la lumière