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- La vitesse de la lumière dans le vide, communément notée c pour « célérité », est une constante physique universelle et un invariant relativiste (vitesse limite des théories relativistes), importante dans de nombreux domaines de la physique. Sa valeur exacte est 299 792 458 m/s (environ 3 × 108 m/s ou 300 000 km/s). Selon la relativité restreinte, la vitesse de la lumière dans le vide est la vitesse maximale que peuvent atteindre toutes formes de matière ou d'information dans l'univers. Si cette vitesse est le plus souvent associée avec la lumière, elle définit plus largement la vitesse de toutes les particules sans masse et des variations de leurs champs associés dans le vide (y compris les rayonnements électromagnétiques et les ondes gravitationnelles). Ces particules et ondes voyagent à la vitesse c quel que soit le mouvement de la source émettrice ou le référentiel de l'observateur. Dans la théorie de la relativité, c permet de lier l'espace et le temps, et apparaît également dans la célèbre équation d'équivalence masse-énergie E = m c2. La vitesse de la lumière n'est pas la même dans tous les milieux et se propage dans les matériaux transparents (tels que le verre, l'air, l'eau) à une vitesse inférieure à c. Le rapport de c sur v (vitesse dans un milieu) correspond à l'indice de réfraction n du milieu (n = c/v). Par exemple le verre a un indice de réfraction proche de 1,5, ce qui signifie que la lumière dans le verre se déplace à c/1,5 ≈ 200 000 km/s ; l'indice de réfraction de l'air pour la lumière visible est d'environ 1,0003, de sorte que la vitesse de la lumière dans l'air est d'environ 299 700 km/s. Dans la vie de tous les jours, la lumière (et les autres ondes électromagnétiques) semble se propager instantanément, mais dans les calculs sur de longues distances sa vitesse entraîne des effets notables. Dans les communications avec des sondes spatiales par exemple, un message peut prendre de quelques minutes à quelques heures pour atteindre la sonde. De même, la lumière des étoiles a quitté ces astres depuis fort longtemps, de sorte que l'on peut étudier l'histoire de l'univers par l'observation de ces objets distants : « plus l'on regarde loin, plus l'on regarde dans le passé ». La vitesse finie de la lumière limite également la vitesse théorique maximale des ordinateurs, car l'information envoyée de puce à puce prend un temps fini incompressible. En 1676, Ole Rømer est le premier à démontrer que la lumière voyage à une vitesse finie en observant le mouvement apparent et les émersions de la lune de Jupiter, Io. Malgré la rigueur de ses observations, de nombreux savants restent sceptiques quant à ce résultat. Par l'observation du phénomène d'aberration stellaire, dont on rend compte en tenant compte respectivement de la vitesse de la lumière d'une étoile observée et de la vitesse de rotation de la Terre autour du Soleil, James Bradley confirma néanmoins en 1729 le résultat de Rømer et parvint à en donner une valeur acceptable. En 1810, l'expérience du Français Arago démontre que la vitesse de la lumière est constante (toujours la même). En 1865, James Clerk Maxwell définit la lumière comme une onde électromagnétique, et sa vitesse de déplacement comme c (notation présente en premier dans sa théorie sur l'électromagnétisme). En 1905, Albert Einstein postule que la vitesse de la lumière, c, est, dans tout référentiel, une constante, et est indépendante du mouvement de la source de lumière. Il explore les conséquences de ce postulat en décrivant la théorie de la relativité et, ce faisant, montre que le paramètre c est pertinent même en dehors des contextes de lumière et d'électromagnétisme. Après des siècles d'amélioration des mesures, en 1975, la vitesse de la lumière est estimée à 299 792 458 m/s avec une incertitude de mesure d'environ 1 m/s. En 1983, le mètre est redéfini dans le Système international d'unités (SI) comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde ; en conséquence, la valeur numérique de c en mètres par seconde est maintenant exacte, comme résultant de la définition du mètre. (fr)
- La vitesse de la lumière dans le vide, communément notée c pour « célérité », est une constante physique universelle et un invariant relativiste (vitesse limite des théories relativistes), importante dans de nombreux domaines de la physique. Sa valeur exacte est 299 792 458 m/s (environ 3 × 108 m/s ou 300 000 km/s). Selon la relativité restreinte, la vitesse de la lumière dans le vide est la vitesse maximale que peuvent atteindre toutes formes de matière ou d'information dans l'univers. Si cette vitesse est le plus souvent associée avec la lumière, elle définit plus largement la vitesse de toutes les particules sans masse et des variations de leurs champs associés dans le vide (y compris les rayonnements électromagnétiques et les ondes gravitationnelles). Ces particules et ondes voyagent à la vitesse c quel que soit le mouvement de la source émettrice ou le référentiel de l'observateur. Dans la théorie de la relativité, c permet de lier l'espace et le temps, et apparaît également dans la célèbre équation d'équivalence masse-énergie E = m c2. La vitesse de la lumière n'est pas la même dans tous les milieux et se propage dans les matériaux transparents (tels que le verre, l'air, l'eau) à une vitesse inférieure à c. Le rapport de c sur v (vitesse dans un milieu) correspond à l'indice de réfraction n du milieu (n = c/v). Par exemple le verre a un indice de réfraction proche de 1,5, ce qui signifie que la lumière dans le verre se déplace à c/1,5 ≈ 200 000 km/s ; l'indice de réfraction de l'air pour la lumière visible est d'environ 1,0003, de sorte que la vitesse de la lumière dans l'air est d'environ 299 700 km/s. Dans la vie de tous les jours, la lumière (et les autres ondes électromagnétiques) semble se propager instantanément, mais dans les calculs sur de longues distances sa vitesse entraîne des effets notables. Dans les communications avec des sondes spatiales par exemple, un message peut prendre de quelques minutes à quelques heures pour atteindre la sonde. De même, la lumière des étoiles a quitté ces astres depuis fort longtemps, de sorte que l'on peut étudier l'histoire de l'univers par l'observation de ces objets distants : « plus l'on regarde loin, plus l'on regarde dans le passé ». La vitesse finie de la lumière limite également la vitesse théorique maximale des ordinateurs, car l'information envoyée de puce à puce prend un temps fini incompressible. En 1676, Ole Rømer est le premier à démontrer que la lumière voyage à une vitesse finie en observant le mouvement apparent et les émersions de la lune de Jupiter, Io. Malgré la rigueur de ses observations, de nombreux savants restent sceptiques quant à ce résultat. Par l'observation du phénomène d'aberration stellaire, dont on rend compte en tenant compte respectivement de la vitesse de la lumière d'une étoile observée et de la vitesse de rotation de la Terre autour du Soleil, James Bradley confirma néanmoins en 1729 le résultat de Rømer et parvint à en donner une valeur acceptable. En 1810, l'expérience du Français Arago démontre que la vitesse de la lumière est constante (toujours la même). En 1865, James Clerk Maxwell définit la lumière comme une onde électromagnétique, et sa vitesse de déplacement comme c (notation présente en premier dans sa théorie sur l'électromagnétisme). En 1905, Albert Einstein postule que la vitesse de la lumière, c, est, dans tout référentiel, une constante, et est indépendante du mouvement de la source de lumière. Il explore les conséquences de ce postulat en décrivant la théorie de la relativité et, ce faisant, montre que le paramètre c est pertinent même en dehors des contextes de lumière et d'électromagnétisme. Après des siècles d'amélioration des mesures, en 1975, la vitesse de la lumière est estimée à 299 792 458 m/s avec une incertitude de mesure d'environ 1 m/s. En 1983, le mètre est redéfini dans le Système international d'unités (SI) comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde ; en conséquence, la valeur numérique de c en mètres par seconde est maintenant exacte, comme résultant de la définition du mètre. (fr)
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