Comment mesure-t-on ? - Contributions [fr]

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2016-07-08T15:01:55Z

Isabelle.ramade : /* Bibliographie/Webographie */

== <strong>Comment mesure-t-on … ?</strong> ==
<div align="justify">
L'objectif de ce site est de vous permettre d'en savoir plus sur les méthodes de mesure. En effet, nous sommes confrontés à des résultats de mesures dans la vie quotidienne : lors d’une analyse sanguine, dans
la presse, dans l’actualité scientifique, les chiffres sont partout. Or, nous ne savons pas, la plupart du temps, d’où viennent ces chiffres, comment ils sont obtenus, et encore moins qu’ils sont entâchés d’[[incertitudes de mesure]].

Pour chaque page, une première partie intitulée "En bref" est destinée au grand public. Puis le sujet est développé dans la partie suivante, à destination d'un public plus averti, de niveau début de licence scientifique, ou des curieux.

Vous retrouverez à la fin de chaque page une bibliographie/webographie pour en savoir plus, ainsi que, si le sujet s'y prête, des liens vers des vidéos explicatives.

==Pages déjà existantes (pas forcément terminées)==
===[[:Catégorie:SI|Système International d'unités]]===
*[[Mètre|Mètre (longueur)]]
*[[Seconde|Seconde (temps)]]
*[[Kilogramme|Kilogramme (masse)]]
*[[Kelvin|Kelvin (température)]]
*[[Ampère|Ampère (intensité du courant électrique)]]
*[[Mole|Mole (quantité de matière)]]
*[[Candela|Candela (intensité lumineuse)]]

===[[:Catégorie:Physique|Physique]]===
*[[Vitesse de la lumière]]
*[[Longueur d'onde]]
*[[Fréquence et période]]

===[[:Catégorie:Santé|Santé]]===
*[[Globules blancs]]
*[[Analyse sanguine]]

===[[:Catégorie:Terre|Terre]]===
*[[Taille de la Terre]]
*[[Âge des roches]]
*[[Distances sur Terre]]

==Bibliographie/Webographie==
LANGEVIN-JOLIOT, Hélène ; HAÏSSINSKI, Jacques. ''Science et culture: Repères pour une culture scientifique commune''. Éd.
Apogée, 2015, 160 p. ISBN 978-2-84398-473-0

voir aussi la bibliographie citée dans la page Discussion.

</div>

Fichier:Emission.png

2016-07-05T20:26:56Z

Isabelle.ramade : Principe de l'émission d'un photon lors d'une transition de désexcitation entre 2 niveaux d'énergie discrets Ej et Ei d'un atome ou ion

Principe de l'émission d'un photon lors d'une transition de désexcitation entre 2 niveaux d'énergie discrets Ej et Ei d'un atome ou ion

Discussion:Accueil

2016-07-05T19:49:29Z

Isabelle.ramade :

En introduction du site, je pensais parler des différents systèmes d'unités qui existent (système impérial, système métrique et SI) et expliquer pourquoi nous utilisons aujourd'hui le SI (avec comme anecdote l'histoire de la NASA qui a perdu des millions à cause d'une conversion entre mètres et pieds). Il faudrait également définir les différentes unités de base (ainsi que le terme "unité", pour commencer). Pour aller plus loin, on pourrait aussi parler des unités naturelles, mais à voir plus tard. Je pensais déjà créer une page pour chacune des grandeurs de base du SI, avec leur histoire, leur unité...

Après cela, commencer à expliquer concrètement comment on mesure différentes choses (en astronomie, en géographie, en biologie...) J'ai déjà effectué des recherches sur la définition du [[mètre]] et son histoire, ainsi que sur l'histoire de la mesure de la vitesse de la lumière, car ces deux grandeurs sont liées.

Voilà déjà les sites/livres que j'ai trouvé:

http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/triangulation_plus.html (Triangulation)

http://www.metrologie-francaise.fr/fr/histoire/histoire-mesure.asp

http://www.entreprises.gouv.fr/metrologie/histoire-metre (histoire du mètre)

http://thomas-corneille-lyc.spip.ac-rouen.fr/IMG/pdf/triangulation.pdf (triangulation lycéens)

''L’aventure du mètre'', CNAM, 1989 (Je vais essayer de me procurer ce livre)

''Physique'', Hecht, Traduction de la 1ère édition américaine par T. Becharrawy, Révision par Joël Martin (1999)

Livres trouvés à la BU de Paris Diderot:
*''La mesure'', Jean Perdijon, Vuibert, 2012
*''Le Mètre du Monde'', Denis Guedj, Seuil, 2000
*''La Méridienne'', Denis Huedj, Seghers, 1987
*''The Measure of Reality'', Alfred W. Crosby, Cambridge University Press, 1997
*''Mesurer le monde'', Ken Alder, Flammarion, 2005 (traduction française)

Informations trouvées dans '' La mesure'':

Il existe trois types de mesures: (exemple: la température)
*la mesure avec instrument, (thermomètre) mesure la plus "scientifique"
*la mesure par indicateur, (fonte de la neige, transpiration...)
*la mesure après enquête ("il fait chaud!") opinion, sondage

===Comment mesure-t-on…?===
Ne pas oublier d'évoquer en le déplorant le fait que les incertitudes sont rarement données, surtout dans la presse ou les sites "grand public"
--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:49 (CEST)

Discussion:Accueil

2016-07-05T19:49:11Z

Isabelle.ramade : incertitudes à mentionner

Accueil

2016-07-05T19:46:53Z

Isabelle.ramade : /* Comment mesure-t-on ? */ ajouter de …

== <strong>Comment mesure-t-on … ?</strong> ==
<div align="justify">
Ce site vous dira bientôt tout sur les méthodes de mesures. Il a pour vocation d'être destiné au grand public, avec quelques sections "pour aller plus loin" à l'intention des élèves de niveau lycée/début de licence, ou des curieux.

A l'école, dans les journaux ou sur internet, on lit constamment des chiffres concernant des mesures de grandeurs diverses. A de rares exceptions près, la manière dont ces grandeurs sont mesurées n'est jamais exposée, de même concernant l'histoire de ces mesures. Le but de ce site est de combler ce manque. La manière de mesurer est liée à la démarche scientifique et revêt donc une grande importance tant pour le progrès de celle-ci que pour le progrès de l'industrie. C'est à ce titre une thématique digne de figurer dans la culture scientifique, technique et industrielle des citoyens.

==Pages déjà existantes (pas forcément terminées)==
===[[:Catégorie:SI|Système International d'unités]]===
*[[Mètre|Mètre (longueur)]]
*[[Seconde|Seconde (temps)]]
*[[Kilogramme|Kilogramme (masse)]]
*[[Kelvin|Kelvin (température)]]
*[[Ampère|Ampère (intensité du courant électrique)]]
*[[Mole|Mole (quantité de matière)]]
*[[Candela|Candela (intensité lumineuse)]]

===[[:Catégorie:Physique|Physique]]===
*[[Vitesse de la lumière]]
*[[Longueur d'onde]]
*[[Fréquence et période]]

===[[:Catégorie:Santé|Santé]]===
*[[Globules blancs]]
*[[Analyse sanguine]]

===[[:Catégorie:Terre|Terre]]===
*[[Taille de la Terre]]
*[[Âge des roches]]
*[[Distances sur Terre]]

</div>

Discussion:Seconde

2016-07-05T19:45:55Z

Isabelle.ramade : horloge atomique : schema transition

===En Bref===
je pense qu'il faudrait quand même expliciter le lien entre le spectre du césium 133 et la seconde. Le grand public ne va pas comprendre la raison d'inclure ce spectre sinon. Juste dire pour le spectre que c'est un ensemble de raies de lumière de diverses couleurs émises par un atome ici le césium 133, en fonction des niveaux d'énergie de cet atome (ça suffit)

et la seconde est une fraction de temps lié à deux niveaux d'énergie de cet atome.

ou mettre la définition officielle de la seconde dans le "En bref" (je vais voir comment c'est fait pour les autres unités SI) mais l'expliciter un peu.

mais je sais que c'est un défi !

===L'horloge atomique===
Dans l'encadré en jaune je pense utile d'ajouter un schéma d'une transition. J'avais dit que je te le fournirai, je l'inclus donc via "importer un fichier", si tu veux je l'ajouterai à l'encadré

--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:40 (CEST)

Discussion:Seconde

2016-07-05T19:43:04Z

Isabelle.ramade :

===En Bref===
je pense qu'il faudrait quand même expliciter le lien entre le spectre du césium 133 et la seconde. Le grand public ne va pas comprendre la raison d'inclure ce spectre sinon. Juste dire pour le spectre que c'est un ensemble de raies de lumière de diverses couleurs émises par un atome ici le césium 133, en fonction des niveaux d'énergie de cet atome (ça suffit)

et la seconde est une fraction de temps lié à deux niveaux d'énergie de cet atome.

ou mettre la définition officielle de la seconde dans le "En bref" (je vais voir comment c'est fait pour les autres unités SI) mais l'expliciter un peu.

mais je sais que c'est un défi !

--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:40 (CEST)

Discussion:Seconde

2016-07-05T19:40:31Z

Isabelle.ramade : lien entre la définition et le spectre du césium

===En Bref===
je pense qu'il faudrait quand même expliciter le lien entre le spectre du césium 133 et la seconde. Le grand public ne va pas comprendre la raison d'inclure ce spectre sinon. Juste dire pour le spectre que c'est un ensemble de raies de lumière de diverses couleurs émises par un atome ici le césium 133, en fonction des niveaux d'énergie de cet atome (ça suffit)

et la seconde est une fraction de temps lié à deux niveaux d'énergie de cet atome.

ou mettre la définition officielle de la seconde dans le "En bref" (je vais voir comment c'est fait pour les autres unités SI) mais l'expliciter un peu.

mais je sais que c'est un défi !

--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:40 (CEST)

Discussion:Vitesse de la lumière

2016-07-05T19:33:35Z

Isabelle.ramade :

Webographie:

http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/15/2/

http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/exp_foucault.html

http://visite.artsetmetiers.free.fr/foucault_lumiere.html

http://www.canal-u.tv/video/cerimes/histoire_des_mesures_de_la_vitesse_de_la_lumiere.9182

Démonstration touchant le mouvement de la lumière (https://cral.univ-lyon1.fr/labo/fc/ama09/pages_jdsc/pages/jdsc_1676_lumiere.pdf)

''Histoire de l'astronomie au dix-huitième siècle'', p. 413 (edited by Claude-Louis Mathieu, and published by Bachelier, Paris, 1827). https://books.google.fr/books?id=ps1WS1-5_dYC&pg=PA413&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

=== Lanterne de Galilée ===
Il manque une image pour illustrer l'expérience, je vais la réaliser moi même car je n'en trouve pas qui soit libre ou du domaine public.

Dans la note, j'ai écrit v:d/t. Il faut comprendre v=d/t. Si je met le signe "=" dans la note, elle ne s'affiche pas correctement. J'attends de pouvoir intégrer des formules mathématiques au site pour corriger ça.

=== Aberration de la lumière ===
je n'ai pas encore tout à fait compris le phénomène, je dois encore travailler dessus pour mieux l'expliquer et expliquer pourquoi il a permis de prouver le mouvement de la Terre.

=== Niveau de lecture===
La partie en bref reste un peu difficile et longue pour le niveau visé = grand public/college lycée, tenter d'alléger/résumer/simplifier encore ?

Le point important à comprendre et retenir est que pendant des siècles on a tenté de mesurer la vitesse de la lumiere (les grandeurs de référence étaient le mètre-étalon et la seconde) puis on a fixé la valeur de c (et on en a déduit la valeur du mètre)

--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:18 (CEST)

===Webographie : suggestion===
à inclure dans l'article lui-même, dans paragraphe/encadré à part (ceci est général pour le modèle des pages)
--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:18 (CEST)

===Vidéos===
les références à des vidéos peuvent tout à fait être citées dans la biblio, il y a des normes de citation aussi :
actuellement elles sont dans un paragraphe "pour en savoir plus", mais le reste de la biblio est aussi dans l'ensemble "pour en savoir plus" (ex la thèse de Foucault !!!)

Discussion:Vitesse de la lumière

2016-07-05T19:21:40Z

Isabelle.ramade :

Discussion:Vitesse de la lumière

2016-07-05T19:18:16Z

Isabelle.ramade : /* =Webographie : suggestion */

Webographie:

http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/15/2/

http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/exp_foucault.html

http://visite.artsetmetiers.free.fr/foucault_lumiere.html

http://www.canal-u.tv/video/cerimes/histoire_des_mesures_de_la_vitesse_de_la_lumiere.9182

Démonstration touchant le mouvement de la lumière (https://cral.univ-lyon1.fr/labo/fc/ama09/pages_jdsc/pages/jdsc_1676_lumiere.pdf)

''Histoire de l'astronomie au dix-huitième siècle'', p. 413 (edited by Claude-Louis Mathieu, and published by Bachelier, Paris, 1827). https://books.google.fr/books?id=ps1WS1-5_dYC&pg=PA413&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

=== Lanterne de Galilée ===
Il manque une image pour illustrer l'expérience, je vais la réaliser moi même car je n'en trouve pas qui soit libre ou du domaine public.

Dans la note, j'ai écrit v:d/t. Il faut comprendre v=d/t. Si je met le signe "=" dans la note, elle ne s'affiche pas correctement. J'attend de pouvoir intégrer des formules mathématiques au site pour corriger ça.

=== Aberration de la lumière ===
je n'ai pas encore tout à fait compris le phénomène, je dois encore travailler dessus pour mieux l'expliquer et expliquer pourquoi il a permis de prouver le mouvement de la Terre.

=== Niveau de lecture===
La partie en bref reste un peu difficile et longue pour le niveau visé = grand public/college lycée, tenter d' alléger/résumer/simplifier encore ?
--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:18 (CEST)

===Webographie : suggestion===
à inclure dans l'article lui-même, dans paragraphe/encadré à part (ceci est général pour le modèle des pages)
--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:18 (CEST)

Discussion:Vitesse de la lumière

2016-07-05T19:18:03Z

Isabelle.ramade :

Webographie:

http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/15/2/

http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/exp_foucault.html

http://visite.artsetmetiers.free.fr/foucault_lumiere.html

http://www.canal-u.tv/video/cerimes/histoire_des_mesures_de_la_vitesse_de_la_lumiere.9182

Démonstration touchant le mouvement de la lumière (https://cral.univ-lyon1.fr/labo/fc/ama09/pages_jdsc/pages/jdsc_1676_lumiere.pdf)

''Histoire de l'astronomie au dix-huitième siècle'', p. 413 (edited by Claude-Louis Mathieu, and published by Bachelier, Paris, 1827). https://books.google.fr/books?id=ps1WS1-5_dYC&pg=PA413&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false

=== Lanterne de Galilée ===
Il manque une image pour illustrer l'expérience, je vais la réaliser moi même car je n'en trouve pas qui soit libre ou du domaine public.

Dans la note, j'ai écrit v:d/t. Il faut comprendre v=d/t. Si je met le signe "=" dans la note, elle ne s'affiche pas correctement. J'attend de pouvoir intégrer des formules mathématiques au site pour corriger ça.

=== Aberration de la lumière ===
je n'ai pas encore tout à fait compris le phénomène, je dois encore travailler dessus pour mieux l'expliquer et expliquer pourquoi il a permis de prouver le mouvement de la Terre.

=== Niveau de lecture===
La partie en bref reste un peu difficile et longue pour le niveau visé = grand public/college lycée, tenter d' alléger/résumer/simplifier encore ?
--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:18 (CEST)

====Webographie : suggestion===
à inclure dans l'article lui-même, dans paragraphe/encadré à part (ceci est général pour le modèle des pages)
--[[Utilisateur:Isabelle.ramade|Isabelle.ramade]] ([[Discussion utilisateur:Isabelle.ramade|discussion]]) 5 juillet 2016 à 21:18 (CEST)

Discussion:Vitesse de la lumière

2016-07-05T19:16:33Z

Isabelle.ramade : /* = Niveau de lecture */

Discussion:Vitesse de la lumière

2016-07-05T19:16:19Z

Isabelle.ramade : niveau de lecture, en bref un peu dur

Vitesse de la lumière

2016-07-05T19:14:13Z

Isabelle.ramade :

<div align="justify">
[[Catégorie:Physique]]
{{En bref| On a cru pendant longtemps que la lumière se propageait de manière instantanée. Nous savons aujourd'hui que ce n'est pas le cas, et la vitesse de la lumière vaut '''299 792 458 mètres par seconde''', ce qui vaut environ '''un milliard de kilomètres par heure'''. Cette valeur a été fixée lors de la 15e Conférence Générale des poids et mesures, en 1975. <br> Entre les premières intuitions d'Alhazen, mathématicien perse du moyen-âge, et la définition de la vitesse de la lumière comme une constante universelle, de nombreuses mesures ont été effectuées, avec des méthodes de plus en plus précises. <br> [[#Galilée, les collines et les lanternes|Galilée]], au 17e siècle, a tenté pour la première fois de prouver que la vitesse de la lumière était finie. Mais cette vitesse est tellement élevée que ses expériences ne seront pas concluantes. <br> Peu après, Cassini et Roemer vont [[#Observation des éclipses de Io|observer les éclipses de Io]], un satellite de Jupiter. Ils vont effectuer des prédictions sur les horaires des éclipses, mais vont se rendre compte que les éclipses ont parfois du retard, parfois de l'avance. Roemer explique ces retards par le fait que la lumière a une vitesse finie, et qu'elle ne met donc pas le même temps pour atteindre la Terre suivant l'éloignement de la Terre par rapport à Jupiter. <br> Au 19e siècle, Fizeau réalise son expérience de la [[#Roue dentée de Fizeau | roue dentée]] entre Suresnes et Montmartre. Il surestime alors la vitesse de la lumière. Léon Foucault va effectuer une expérience similaire à l'aide de miroirs tournant, en laboratoire. <br> Dès la fin du 19e siècle, la communauté scientifique admet que la lumière se comporte [[#Fréquence et longueur d'onde | comme une onde]]. En 1905, Einstein publie sa théorie de la relativité restreinte, qui énonce en particulier le fait que la vitesse de la lumière dans le vide est constante et ne dépend ni du mouvement de la source lumineuse ni de l'observateur. Il est alors possible de déterminer cette vitesse, que l'on va maintenant nommer ''célérité'', avec de plus en plus de précision, jusqu'en 1983 où elle a été [[#Une constante universelle | fixée]] à 299 792 458 m/s. }}

== Galilée, les collines et les lanternes ==
C’est Alhazen, un mathématicien perse du moyen-âge, qui a eu en premier l’intuition que la vitesse de la lumière était finie, même s’il n’a rien pu prouver. Au 17e siècle, Galilée a la même intuition, et il pense que si on ne peut pas s’en rendre compte à l’oeil nu, c’est parce que la lumière se propage très rapidement. Il va chercher à mesurer cette vitesse de propagation.

Son expérience est simple: deux observateurs se placent chacun au sommet d’une colline, les deux collines étant séparées d’environ 1800m. Ils ont chacun une lanterne, masquée au départ. Le premier observateur possède aussi une clepsydre, un instrument à eau qui fonctionne sur le même principe qu’un sablier et qui permet de mesurer le temps. Il va démasquer sa lanterne et déclencher la clepsydre au même moment. Le deuxième observateur va démasquer sa lanterne dès qu’il aperçoit la lumière de la première lanterne. Au moment où le premier observateur voit la lanterne de son compagnon, il arrête la clepsydre. Avant tout cela, les deux observateurs, proches l'un de l'autre, vont s'entrainer à démasquer leur lanterne le plus rapidement possible dès qu'ils voient la lueur de l'autre lanterne. Ainsi ils réduisent leur temps de réaction et peuvent le mesurer. Ils étalonnent en quelque sorte leurs mesures.

En théorie, cette expérience donne le temps que met la lumière pour parcourir environ 3600m. En pratique, la lumière semble instantanée. Ceci est dû au fait que la distance qui sépare les deux hommes est trop faible, la lumière met seulement quelques dizaines de millionièmes de secondes pour faire l’aller-retour entre les deux hommes. {{ Note|La vitesse d'un objet s'exprime par la relation <math>v=\frac{d}{t}</math> avec <math>v</math> la vitesse, <math>d</math> la distance parcourue et <math>t</math> le temps mis par l'objet pour parcourir cette distance. Dans le système international d'unités ([[SI]]), la vitesse s'exprime en m/s. Dans la vie de tous les jours, on utilise le plus souvent des km/h (par exemple pour exprimer la vitesse d'une voiture). Pour convertir des m/s en km/h, il suffit de multiplier par 3,6 et pour convertir des km/h en m/s, il faut diviser par 3,6. Par exemple, une voiture qui roule à 90km/h roule à 25m/s.}}

[[File:Io_roemer.jpg|right|thumb| 150px|Olaf (Ole) Roemer, "Demonstration tovchant le mouvement de la lumiere trouvé par M. Römer de l' Academie Royale des Sciences," December 7, 1676.]]

== Observation des éclipses de Io ==

Toujours au 17e siècle, Jean-Dominique Cassini observe les éclipses de Io, un des satellites naturels de Jupiter. Il va utiliser les lois de Kepler, qui décrivent la mécanique céleste, pour effectuer des prévisions sur les horaires auxquels ces éclipses ont lieu. Mais il se rend compte que ses observations ne collent pas à ses prévisions: à certains moments de l'année, les éclipses ont du retard, à d'autres, elles ont de l'avance.

Ole Römer, un astronome danois qui travaille avec Cassini, explique ce phénomène par le fait que la distance entre la Terre et Jupiter n'est pas toujours la même. En effet, si on regarde l'image ci-contre, la Terre est plus éloignée de Jupiter lorsqu'elle se trouve au point F que lorsqu'elle se trouve au point G. Le point B représente Jupiter, les points C et D représentent les positions où Io disparait et apparait derrière Jupiter tandis que les points E, F, G, H, L et K représentent les différentes positions de la Terre autour du Soleil. Si la lumière a une vitesse finie, alors elle met plus de temps pour parcourir une distance plus grande, ce qui explique le retard des éclipses. Il va ainsi calculer que la lumière met 22 minutes pour parcourir une distance égale au diamètre de l'orbite de la Terre. Toutefois cette orbite n'est pas connue à cette époque. Römer à donc montré que la vitesse de la lumière était finie, mais cette idée ne sera pas totalement acceptée jusqu'à ce que James Bradley, un astronome anglais, prouve que la Terre tourne autour du Soleil une cinquantaine d'années plus tard en découvrant et comprenant le phénomène d'aberration de la lumière.

{{ Note|'''Aberration de la lumière''': Imaginons que nous sommes en voiture, qu'il pleut, et qu'il n'y a pas de vent. Si nous sommes à l'arrêt, la pluie semble venir d'au-dessus de nos têtes (et c'est effectivement le cas). Mais si nous roulons à une certaine vitesse, la pluie semble venir de devant nous. Il se produit le même phénomène avec la lumière des étoiles, puisque la Terre tourne autour du Soleil et a donc une vitesse non nulle par rapport aux étoiles. James Bradley a découvert ce phénomène en 1725, apportant ainsi une preuve que la Terre tourne autour du Soleil.}}

== Roue dentée de Fizeau ==
[[File:Fizeau.jpg|left|thumb| 250px|Roue dentée de Fizeau]]
Au milieu du 19e siècle, il est admis par la communauté scientifique que la lumière a une vitesse finie. En 1849, Hippolyte Fizeau s'inspire de Galilée et améliore son dispositif. Il effectue ses mesures entre son balcon, à Suresnes, et la butte Montmartre, à exactement 8633m de distance.

Une source de lumière est placée à Suresnes. Le rayon lumineux va passer à travers un miroir semi-réfléchissant, puis à travers une roue dentée. Il va ensuite continuer jusqu'à un miroir réfléchissent, à Montmartre, où il va être renvoyé vers Suresnes, en passant à nouveau par la roue dentée. Là, l'observateur va pouvoir l'observer.

Si la roue dentée est au repos, le rayon lumineux va passer à travers un creux entre de dents à l'aller, et par le même creux au retour. Mais dès qu'un moteur fait tourner la roue, le rayon passe à travers un creux à l'aller, mais se retrouve bloqué par une dent au retour. C'est seulement à partir d'une certaine vitesse de rotation de la roue que le rayon va pouvoir passer par le creux suivant au retour. En mesurant cette vitesse de rotation, on peut déterminer le temps qu'a mis le rayon lumineux pour effectuer l'aller-retour entre la roue et le miroir, et donc on peut calculer la vitesse de la lumière.

[[File:Roue_dentée.png|right|thumb| 250px|L'angle <math> \theta </math> est l'angle entre deux creux ou deux dents.<math> \omega </math> représente la vitesse de rotation de la roue. ]]
'''Explication plus détaillée:'''

On note:
*<math>d</math> la distance qui sépare la roue dentée du miroir réfléchissant,
*<math>t</math> le temps mis par la lumière pour parcourir deux fois la distance <math>d</math> (pour l'aller-retour),
*<math> \theta </math> l'angle représenté par une dent ou un creux, exprimé en degrés (voir dessin ci-contre),
*<math> \omega </math> la vitesse de rotation de la roue dentée, que l'on exprimera ici en degré par seconde.

On note <math>c</math> la vitesse de la lumière.

On sait que <math>c=\frac{2d}{t}</math>. On peut également dire que <math>t=\frac{\theta }{\omega }</math>: on a en effet degrés sur des degrés par seconde, ce qui nous donne bien des secondes.

On peut donc écrire: <math>c=\frac{2d\omega }{\theta }</math>.

La roue dentée possède 720 dents et 720 creux de tailles égales. Une dent (ou un creux) couvre donc un angle de 0,25°. Fizeau a mesuré une vitesse de rotation d'environ 12,6 tours par seconde pour que la lumière passe à l'aller par un creux et au retour par le creux suivant, ce qui équivaut à environ 4536 degrés par seconde. La distance <math> d </math> vaut 8633m. Avec ces paramètres, on obtient une valeur de <math> c </math> autour de 313 000km/s. (incertitude?)

Peu après, Léon Foucault réalise une autre expérience, en laboratoire cette fois. Il fait parcourir une grande distance à la lumière en la faisant se réfléchir sur des miroirs. Il va également utiliser un miroir tournant.

== Fréquence et longueur d'onde ==
A la fin du 19e siècle, il est admis que la lumière se comporte comme une onde. Or, une onde est définie par deux caractéristiques: sa [[longueur d'onde]], et sa [[fréquence]].
{{ Note|[[File:longueurdonde.png|right|250px]] Représentons une onde comme une vague. La longueur d'onde, notée <math>\lambda</math>, est la distance qui sépare deux crêtes de cette vague. La fréquence, notée <math>\nu</math> (prononcer "nu"), est, si on se place en un point donné, le nombre de crêtes qui passent par ce point pendant une seconde. Elle s'exprime en Hertz (Hz). On appelle <math>T</math> la période de la vague, c'est à dire, en un point fixe, le temps entre deux crêtes successives. La fréquence est alors l'inverse de la période. On a <math> f=\frac{1}{T}</math>. }}

On peut maintenant écrire que la vitesse d'une onde, appelée ''célérité'', est égale à sa fréquence multipliée par sa longueur d'onde. Soit: <math>c=\lambda\times f</math>.
Mais comment mesure-t-on la fréquence et la longueur d'onde de la lumière? (Vous le saurez bientôt!)

[[File:Spectre_em.png|center|thumb|800px|Spectre électromagnétique]]
On découvre également à cette époque que la lumière n'est qu'une infime partie du spectre électromagnétique. Il existe donc une multitude d'ondes électromagnétiques avec des longueurs d'ondes et des fréquences variées, mais qui se déplacent toutes à la vitesse de la lumière!

On pense également que les ondes électromagnétiques ont besoin d'un milieu pour se propager, comme les ondes mécaniques (par exemple, le son se propage dans l'air). On appelle ce milieu ''éther''. De nombreux scientifiques vont chercher à observer et comprendre comment fonctionne ce milieu, sans grand succès.

En 1905, Einstein publie sa théorie de la relativité restreinte. Il annonce tout d'abord que l'éther n'existe pas. Les postulats de la relativité restreinte sont les suivants:
*les lois de la physique sont les mêmes dans tous les référentiels galiléens
*la vitesse de la lumière dans le vide est la même dans tous les référentiels galiléens, c'est-à-dire qu'elle ne dépend pas du mouvement de la source lumineuse ni de l'observateur.
{{ Note| Un '''référentiel galiléen''' est un référentiel dans lequel le principe d'inertie s'applique. On peut résumer ce principe par le fait qu'un objet qui n'est soumis à aucune force est soit immobile, soit en mouvement rectiligne uniforme (il se déplace en ligne droite à vitesse constante). Pour la plupart des expériences réalisées sur Terre, le référentiel terrestre peut être considéré comme un référentiel galiléen. }}

A partir de ce moment, la vitesse de la lumière est définie comme constante.

== Une constante universelle ==
Après la seconde guerre mondiale, les ondes électromagnétiques sont de plus en plus utilisées pour communiquer et sont donc de mieux en mieux comprises. Les mesures de la vitesse de la lumière sont alors de plus en plus précises. Mais l'étalon du [[mètre]], en platine iridié, est imprécis face à ces mesures. Or, la vitesse s'exprime en mètres par seconde. Elle dépend donc de la définition du mètre. Il a alors été décidé, en 1983, de fixer la vitesse de la lumière comme constante et de faire dépendre la définition du mètre de cette constante. Ainsi, le mètre ne dépend plus que de la seconde.

Nous avons trois unités, qui sont liées entre elles: le mètre, la [[seconde]] et la vitesse de la lumière. Il suffit d'en fixer deux, pour connaitre la troisième. Il a été décidé de fixer la seconde et la vitesse de la lumière.

La vitesse de la lumière dans le vide est donc: <math>c</math>=299 792 458 m/s.

== Pour en savoir plus ==
De nombreuses autres méthodes ont été utilisées au fil des siècles pour déterminer la vitesse de la lumière. Voici quelques vidéos à propos des méthodes dont nous avons déjà parlé, mais aussi à propos des autres méthodes:

*[http://www.canal-u.tv/video/scavo/les_magiciens_de_la_lumiere.18096 Les magiciens de la lumière]: un docu-fiction produit par le Service de Création AudioVisuelle de la Faculté des Sciences d'Orsay (61min)

*[http://www.canal-u.tv/video/scavo/comment_ont_ils_su_que_la_lumiere_avait_une_vitesse.19408 Comment ont-ils su que la lumière avait une vitesse?] Témoignage de Pierre Lauginie (7min)

*[http://www.canal-u.tv/video/cerimes/histoire_des_mesures_de_la_vitesse_de_la_lumiere.9182 L'histoire des mesures de la vitesse de la lumière] racontée par Jamy (54min)

== Bibliographie/Webographie ==

BIPM: Résolution 2 de la 15e CGPM, 1975 [en ligne, consulté le 4 juillet 2016]. Disponible sur internet: <http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/15/2/>

OBSPM: « c » à Paris, Vitesse de la lumière : histoires et expériences [en ligne] Exposition de l'Observatoire de Paris et de l'Université Paris VI - Pierre et Marie Curie réalisée en 2005. [consulté le 4 juillet 2016]. Disponible sur internet: <http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/exp_foucault.html>

[http://visite.artsetmetiers.free.fr/foucault_lumiere.html Visite du Musée des Arts et Métiers par des élèves de Terminale S]

Journal des Savants du lundi 7 décembre 1676.: ''Démonstration touchant le mouvement de la lumière''. [en ligne, consulté le 4 juillet 2016]. Disponible sur internet: <https://cral.univ-lyon1.fr/labo/fc/ama09/pages_jdsc/pages/jdsc_1676_lumiere.pdf>

DELAMBRE, Jean-Baptiste. ''Histoire de l'astronomie au dix-huitième siècle''. 1827 [en ligne]. p. 413-429. Gallica, bibliothèque numérique de la Bibliothèque nationale de France. [consulté le 4 juillet 2016]. Disponible sur internet: <http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k61990q/f471.item.r=delambre>

FOUCAULT, Léon. ''Thèse de physique sur les vitesses relatives de la lumière dans l'air et dans l'eau''. [en ligne]. Faculté des Sciences de Paris, 1853, 36 p. [consulté le 4 juillet 2016]. Disponible sur internet: <https://www.bibnum.education.fr/sites/default/files/foucault-texte.pdf>

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