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La lumière

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Objectif

Nous voyons les objets qui nous entourent grâce à nos yeux et grâce à la lumière. Comment peut-on modéliser la lumière, comment se propage-t-elle ?

1. La propagation rectiligne de la lumière

La lumière se propage en ligne droite dans le vide ainsi que dans les milieux transparents et homogènes.
Un milieu homogène est un milieu dont les propriétés physiques sont les mêmes en chacun de ses points. La lumière ne se propage pas dans un milieu opaque.

Le trajet de la lumière est représenté par des segments de droites orientés dans le sens de la propagation. Ces segments sont appelés rayons lumineux.

2. La vitesse de la lumière

La vitesse de la lumière dans le vide, notée c, est une constante universelle.
Sa valeur est : c = 299792458 m.s^-1.
C'est une vitesse limite : aucun objet ne peut aller plus vite que la lumière dans le vide.
On utilise généralement pour la vitesse de la lumière dans le vide et dans l'air la valeur voisine :
C = 3,00.10⁸ m.s^-1.

3. L'année-lumière

Connaissant la vitesse de la lumière dans le vide, on peut déterminer la distance parcourue par la lumière dans ce vide en une année. Cette distance est appelée année-lumière.
C'est une unité de longueur notée : a.l.

Sachant qu'il y a 3,15.10⁷ secondes dans une année ; on peut calculer la valeur de 1 a.l. :
c = 1 a.l./1 an soit :
1 a.l.= c x 1 an
= 3.10⁸ x 3,15.10⁷ = 9,45.10¹⁵ m.

On en déduit que : 1 année-lumière est égale à environ 1.10¹⁶m.

L'étoile la plus proche du Soleil est Proxima du Centaure. Elle est située à 4,3.10¹⁶m du Soleil, soit 4,3 a.l. Cela signifie que la lumière émise par cette étoile parvient sur Terre après environ 4,3 années.

Du point de vue de l'astronomie, les événements que nous observons se situent donc dans le passé, c'est la raison pour laquelle on peut dire que « voir loin, c'est voir dans le passé » !

L'essentiel

Dans le vide et dans les milieux homogènes et transparents comme l'air, la lumière se propage en ligne droite à la vitesse c = 3,00.10⁸m.s^-1.
L'année-lumière (a.l.) est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année, cette distance est environ égale à 1.10¹⁶ m.

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