PHYSIQUE Cours - Classe de seconde

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Univers - seconde
Chapitre 1: Description de l'univers

La lumière

Propagation de la lumière dans le vide
Dans le vide la lumière se propage toujours en ligne droite. Sa vitesse, aussi appelée célérité, se note c avec:
c = 3,00 x 108 m.s-1 ou c = 3,00 x 105 km.s-1

Propagation de la lumière dans la matière
La lumière peut également se propager dans les milieux transparents mais avec une vitesse inférieur à celle qu'elle possède dans le vide.
Cependant, dans certains milieux comme l'air, la différence est tellement faible que l'on peut considérer que sa vitesse ne change pas.
La propagation est également rectiligne dans un milieu transparent à condition que ce dernier soit homogène c'est à dire qu'il possède en tous points les même propriétés physiques ( température et pression ) et la même composition chimique.

Le temps de propagation de la lumière
A l'échelle humaine la propagation de la lumière est si rapide qu'elle nous semble instantanée. En effet, pour parcourir trois mètres il faut à la lumière un temps t =     3    
                3 x 108      
Soit t  = 10-8 s ce qui correspond à 10 milliardièmes de seconde.
Cependant à l'échelle astronomique le temps de propagation est plus important car les distances parcourues sont beaucoup plus grande.
Par exemple le Soleil étant à une distance de 1,5 x 108 km de la terre la propagation de la lumière dure: t = 1,5 108    
                                                                                                                                                                         3 x 105    
            t = 500 s
Il faut donc à la lumière du Soleil plus de 8 minutes pour nous parvenir. Nous n'observons donc pas le Soleil tel qu'il existe mais tel qu'il était il y a huit minutes. Pour les étoiles qui sont beaucoup plus lointaines la durée est encore plus importante et se chiffre au minimum en années. Ainsi la lumière qui provient de Proxima du Centaure ( la plus proche du Soleil ) met plus de quatre ans pour nous parvenir.
Ainsi la lumière que nous recevons des étoiles nous les montre telles qu'elles étaient il y a des années voir des siècles, des millénaires ou des millions d'années et non telles qu'elles sont actuellements.
Plus les astres que nous observons sont lointains plus l'image que nous en recevons est ancienne.
Dans l'univers observer loins dans l'espace revient à observer loins dans le passé.

L'année de lumière
A l'échelle astronomique le kilomètre est une unité de longueur qui devient peu adaptée et l'on utilise souvent une autre unité: l'année de lumière ( symbole a.l )
Définition: l'année de lumière correspond à la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année.
Valeur de l'année de lumière en kilomètre
Il suffit d'utiliser la définition de l'année de lumière et la relation d = v x t
Ici :
V = 3 x 105 km.s-1    
t = 1 ans
Le temps doit être converti en seconde
t = 365,25 x 24 x 60 x 60
t = 3,1558 x 107 s
d = 3 x 105  x 3,1558 x 107         
d = 9,47 x 1012 km
Donc 1 a.l = 9,47 x1012 km

Voir aussi:
- fiche "La vitesse de la lumière"
- fiche "L'année de lumière"

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