Vitesse de la lumière en km/h : comment mesurer sa célérité ?

La lumière est une constante fondamentale de l’Univers. Et l’Année internationale de la lumière offre de nombreuses opportunités. Par exemple, comprendre notre monde. Voici un résumé du phénomène lumineux qui a le plus de conséquence dans notre vie quotidienne. Il est illustré avec un tir Laser pour mesurer la vitesse de la lumière en km/h pour les vingt bougies du Planétarium de Vaulx-en-Velin. A quelle célérité ?

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Lumière : relation espace-temps dans l’Univers

La lumière est centrale dans la relation entre espace et temps. Sa vitesse est une constante fondamentale de l’Univers. Elle représente la vitesse maximale pour toute information et énergie. Dans le vide, cette vitesse atteint environ 299 792 458 m/s. C’est un pilier de référence de la physique moderne !

La découverte de la vitesse révolutionné notre compréhension de l’espace-temps. La relativité d’Albert Einstein repose sur cette constance de la lumière. Elle redéfinit les concepts traditionnels de temps, espace et mouvement. De plus, cette vitesse limite les interactions et événements dans l’univers.

De nombreux domaines de la physique moderne dépendent de cette constante. Par exemple : l’optique, la cosmologie et la mécanique quantique. Depuis la nuit des temps, l’étude de la lumière stimule des recherches scientifiques avancées.

Vitesse de la lumière : environ 299 792 km/s

La vitesse de la lumière est une constante universelle. Elle est d’environ 299 792 458 m/s. Aucune information ou objet ne peut dépasser cette vitesse. Cette valeur a été fixée en 1983 par le Bureau des poids et des mesures. En km/h, la vitesse équivaut à environ 1 079 252 848,8 km/h.

Pour des calculs courants, une approximation de 300 000 000 m/s est souvent utilisée. Cette approximation convient à la majorité des applications. De plus, sa vitesse est invariante dans le vide. Qu’ils soient immobiles ou en mouvement, elle est la même pour tous les observateurs.

En 1964, un test a validé cette invariance au CERN. Il a mesuré la vitesse de rayons gamma issus de désintégrations de pions. Cette invariance est un pilier de la relativité restreinte d’Einstein. Ainsi, indépendamment de son référentiel, la lumière se propage toujours à la même vitesse.

Vitesse de la lumière ou célérité : quelle différence ?

Le terme « célérité » désigne la vitesse de propagation des ondes. Il inclut l’éclairage comme onde électromagnétique. La lettre « c » symbolise la vitesse de la lumière.

La « vitesse » concerne plutôt le déplacement de la matière. Pour la lumière, il est donc préférable d’utiliser le mot « célérité ». Cependant, « vitesse » est plus courant dans l’usage quotidien…

La vitesse de la lumière (c) est le rapport entre la distance parcourue et la durée. Cette relation est : c = d / Δt. Bien que c soit déjà connue, cette formule aide à exprimer la distance ou la durée. Elle intervient dans plusieurs relations importantes :

• Équivalence masse-énergie d’Einstein.
• Relation entre fréquence (ν) et longueur d’onde (λ).
• Relation entre durée mesurée (ΔTm) et durée propre (ΔT0).

Hippolyte Fizeau réalisa la première mesure à Paris

La mesure du temps nécessaire pour que le faisceau lumineux fasse l’aller/retour permet de l’estimer avec une assez bonne précision. Cette expérience reproduit en la modernisant, celle menée par Hippolyte Fizeau, qui réalisa la première mesure terrestre de la vitesse de la lumière en 1849 entre Suresnes et la butte Montmartre.

Mesurer la vitesse de la lumière en km/h

C’est dans ce cadre que le Planétarium de Vaulx-en-Velin et l’Institut Lumière Matière (ILM, CNRS – Université Claude Bernard Lyon 1), laboratoire de recherche en physique et physico-chimie, ont réalisé une expérience de tir Laser grandeur nature. C’était du jeudi 24 au dimanche 27 septembre 2015, de 20h et minuit.

Objectif : mesurer la vitesse de la lumière en km/h entre les sites de la Basilique de Fourvière et de l’Hôtel-de-Ville de Vaulx-en-Velin. En 2006, le Planétarium avait réalisé la même expérience sur la célérité de la lumière avec succès.

Tir Laser Lyon – Vaulx-en-Velin à 300 000 000 m/s

L‘éclairage Laser a été émis depuis l’esplanade de la basilique de Fourvière. Dirigé vers l’hôtel-de-Ville de Vaulx-en-Velin, il est protégé dans une casemate sécurisée. Des personnes de l’ILM était là pour expliquer la vitesse de la lumière et le processus technique mis en oeuvre.

Ensuite, la terrasse du toit de l’Hôtel-de-Ville de Vaulx-en-Velin accueille un miroir secondaire. Il réfléchi le Laser émis et le redirige vers Fourvière. C’était les 24, 25, 26 et 27 septembre 2015 entre 20h et minuit. Plusieurs tirs ont été effectués. Et le public a alors fait ses propres mesures.

Expérience tous public pour les 20 ans du planétarium

L’Année internationale de la Lumière et des technologies fondées sur l’éclairage est aussi celle d’un anniversaire, celui des 20 ans du Planétarium de Vaulx-en-Velin. Le rayon Laser s’étend symboliquement depuis le berceau historique de Lyon, la colline de Fourvière, jusqu’à la mairie de Vaulx-en-Velin, ville qui a donné naissance au Planétarium en 1995.

Ainsi, le choix de cette expérience, outre son intérêt pédagogique, scientifique et historique, a valeur de symbole. En effet, elle matérialise et en renforce la dimension d’agglomération du Planétarium de Vaulx-en-Velin. C’est un équipement ouvert à tous les habitants de la Métropole de Lyon et de la région. Alors, la célérité de la lumière du Laser est un véritable fil d’Ariane reliant physiquement Vaulx-en-Velin et le centre historique de Lyon.

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