Mesure vitesse lumière - construction appareil

[dimi]

Salut à tout le monde,

 

Avec mes élèves, on aimerait reconstruire un appareil permettant de calculer la vitesse de la lumière, comme Fizeau l'a fait à l'époque.

 

Voir ici, pour celles/ceux qui ne connaissent pas, c'est tout à fait génial !

 

Qqu'un parmi vous connait-il un projet de ce genre aui aurait déjà été réalisé ?

 

Merci par avance !

[noreply]

Il y a ça :

 

http://sfpprovence.org/

[noreply]

Autre lien :

 

http://irh.unice.fr/IMG/pdf/VdS_OCA-SFP-Fiche_inscription_FdS-2010_c-a-Nice-2.pdf

Modifié 18 février 2012 par noreply

[julien563]

Très intéressante comme vidéo. Cela m'étonne que ces deux physiciens soient des autodidactes.

 

Comme quoi avec la volonté on peut arriver à tout.

[salviati]

Avec un appareillage minimum : un four micro-ondes, des barres de chocolat et un peu de math :

 

http://www.vie2science.com/article-mesurer-la-vitesse-de-la-lumiere-dans-sa-cuisine-75171290.html

 

Très intéressante comme vidéo.

C'est toujours le cas avec l'équipe de "c'est pas sorcier" ; je trouve que ces gens font un travail de vulgarisation épatant et rarement approximatif.(même avec leur maquettes en carton)

Modifié 31 janvier 2012 par salviati

[julien563]

http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/images/exp_fizeau.jpg

 

Tiens, regardes ça. Ça pourra peut-être t'aider à construire la machine.

 

Roue dentée : 720 dents et 720 creux ayant le même écart.

 

Je trouve très intéressant comme projet. Mais il va prendre du temps sur tes heures de cours en tant que professeur. Ça demande beaucoup d’investigations.

 

En te souhaitant bon courage.

 

PS: Tiens moi au courant de tes avancées, ça m'intéresse comme projet. J'aimerais bien voir comment ça avance.

[salviati]

PS: Tiens moi au courant de tes avancées, ça m'intéresse comme projet. J'aimerais bien voir comment ça avance.

Moi aussi, je suivrai ce fil avec intérêt.

[Ygogo]

(...) Qqu'un parmi vous connait-il un projet de ce genre aui aurait déjà été réalisé ? (...)

 

Bonsoir

 

Il y a quelques années, j'avais vu à l'observatoire de Paris un montage "moderne" reprenant le principe de la mesure de Foucault (miroir tournant).

La manip utilisait un laser rouge assez banal, l'astuce principale était l'emploi d'une fraise de dentiste pour faire un minuscule miroir tournant ! L'engin se trouve facilement "tout fait" et tourne très vite, YAKA tailler une facette plane et polie sur un axe de fraise usagée... A part ça, il faut quand même des pièces d'optique avec des spécifications bien précises, dont un miroir sphérique de longue focale.

Je n'ai pas retrouvé le schéma exact.

 

Peut-être est-il possible de contacter les gens de l'observatoire qui ont travaillé le sujet... Voir http://expositions.obspm.fr/ et

http://expositions.obspm.fr/L.Foucault/page09.pdf

 

J'avais envisagé de monter une manip en utilisant un oscilloscope pour chronométrer la durée d'un aller-retour de la lumière sur une base de 150 mètres. Une microseconde, ça se mesure à 5% près avec un oscillo 2 voies 20 MHz et des photodiodes au départ et à l'arrivée... Il n'y avait pas trop de problèmes pour l'optique (lunette astro, miroir plan...) mais il aurait fallu "hacher" un faisceau de façon assez abrupte et répétitive, je n'avais pas trouvé de bonne solution.

Est-ce qu'une diode laser alimentée par un signal carré aurait un "temps de montée" assez bref ? Je n'avais pas pu faire de test, le vieux laser modulable du lycée était mort... Il faudrait demander à Evreux les caractéristiques exactes de celui-ci : http://www.jeulin.fr/fr/a-a1041580-edc1000003/article/20100284-Diode-laser-modulable.html

 

Bonnes recherches !

[noreply]

Pas évident quand même... (je parle de l'expérience de Fizeau ; pas de celle de Foucault mentionnée par Ygogo ci-dessus).

Il faut d'abord un laser de puissance suffisante ...en évitant de se le prendre dans l'oeil ...et en évitant de l'envoyer dans l'oeil des passants !

Prudence !

 

Quant à la roue dentée, il y a du travail...

En prenant une base géométrique du même ordre que Fizeau (2 x 8.600 m), il faut réaliser un intervalle de transition ouvert/fermé de +/- 60 microsecondes (17 km/300.000 km/s)*; soit une période ouvert/ouvert de 120 microsecondes ; donc une fréquence de +/- 8 kHz.

Pour éviter le travail fastidieux de taille de roue dentée, Il serait intéressant de voir si on peut trouver un oscillateur mécanique à une telle fréquence (par exemple un diapaso

Modifié 19 février 2012 par noreply

[Ygogo]

(...) une fréquence de +/- 8 kHz.

Pour éviter le travail fastidieux de taille de roue dentée, Il serait intéressant de voir si on peut trouver un oscillateur mécanique à une telle fréquence (par exemple un diapason).

 

Un diapason (ou plus simplement un haut-parleur alimenté par un générateur de signaux, dont la fréquence sera variable) peut avoir cette fréquence... mais avec une amplitude de déplacement extrêmement petite

 

A Paris en 2005 ils utilisaient un "modulateur optique" basé sur les propriétés très particulières de certains matériaux, ça ne se trouve pas chez le quincailler... (voir document 7 de http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/docupedago.html )

[Mamé-rêve]

http://videosphysique.blogspot.com/2011/03/la-vitesse-de-la-lumiere-dans-un-four.html

 

Petite expérience gourmande.

[noreply]

Un diapason (ou plus simplement un haut-parleur alimenté par un générateur de signaux, dont la fréquence sera variable) peut avoir cette fréquence... mais avec une amplitude de déplacement extrêmement petite

 

A Paris en 2005 ils utilisaient un "modulateur optique" basé sur les propriétés très particulières de certains matériaux, ça ne se trouve pas chez le quincailler... (voir document 7 de http://expositions.obspm.fr/lumiere2005/docupedago.html )

En effet, on est vite tenté de quitter le domaine de la mécanique.

[gleek]

Salut à tout le monde,

 

Avec mes élèves, on aimerait reconstruire un appareil permettant de calculer la vitesse de la lumière, comme Fizeau l'a fait à l'époque.

 

Voir ici, pour celles/ceux qui ne connaissent pas, c'est tout à fait génial !

 

Qqu'un parmi vous connait-il un projet de ce genre aui aurait déjà été réalisé ?

 

Merci par avance !

 

"En 1848, il découvre le décalage de fréquence d'une onde lorsque la source et le récepteur sont en mouvement l'un par rapport à l'autre1 (effet Doppler-Fizeau). C'est ainsi qu'il prédit le décalage vers le rouge des ondes lumineuses2."

 

et moi qui expliquait a ma copine africaine comment les "scientist" pouvait savoir de telles choses ... c'est justement l'effet doppler que je lui ai imagé, pour lui expliquer comment ils savaient que l'univers gonflait....

 

donc c'est hyppolyte fizeau , et bien, merci à toi mon gars , je te salut bien haut, aussi haut que la oû t'es ...

[jgricourt]

Je préfère celle avec la tablette de chocolat dans le micro-onde je pense que c'est plus parlant

Modifié 1 février 2012 par jgricourt

[noreply]

Je préfère celle avec tablette de chocolat dans le micro-onde je pense que c'est plus parlant

C'est curieux ; je me disais justement le contraire.

C'est une belle expérience ; elle est originale et intéressante.

Mais elle dépend d'une donnée du fabriquant -la fréquence du générateur d'ondes-, que l'on doit croire sur parole, alors que, dans les expériences de Fizeau et Foucault, l'expérimentateur maîtrise lui-même toutes les données.

Et elle dépend en outre d'une propriété particulière des ondes EM : l'interférence, qu'il faut interpréter aussi correctement avant d'en tirer les conclusions.

Bref, par rapport à la mesure de la vitesse, c'est moins complet et moins clair.

Mais cela n'enlève rien à ses qualités appétissantes.

Modifié 19 février 2012 par noreply

[noreply]

J'avais envisagé de monter une manip en utilisant un oscilloscope pour chronométrer la durée d'un aller-retour de la lumière sur une base de 150 mètres. Une microseconde, ça se mesure à 5% près avec un oscillo 2 voies 20 MHz et des photodiodes au départ et à l'arrivée... [/Quote]Bien qu'il s'agisse toujours de mesurer un aller-retour, on s'écarte là assez bien de la technique de Fizeau. La question étant de savoir à quoi dimi s'intéresse le plus : mesurer la vitesse de la lumière ou reproduire fidèlement la méthode de Fizeau. Mais la méthode que tu envisages correspond sans doute mieux aux moyens d'aujourd'hui, sans nécessiter un matériel très sophistiqué.

Modifié 3 février 2012 par noreply

[jgricourt]

C'est curieux ; je me disais justement le contraire.

C'est une belle expérience ; elle est originale et intéressante.

Mais elle dépend d'une donnée du fabriquant -la fréquence du générateur d'ondes-, que l'on doit croire sur parole, alors que, dans les expériences de Fizeau et Foucault, l'expérimentateur maîtrise lui-même toutes les données.

Et elle dépend en outre d'une propriété particulière des ondes EM : l'interférence, qu'il faut interpréter aussi correctement avant d'en tirer les conclusions.

Bref, par rapport à la mesure de la vitesse, c'est moins complet et moins clair.

Mais cela n'enlève rien à ses qualités appétissantes.

 

Effectivement dans l'optique de construire un appareil de mesure c'est pas la bonne expérience mais pour un brief exposé dans un TP je pense que c'est pas trop long à mettre en oeuvre.

[Bison]

On peut aussi imaginer de combiner les deux expériences, un peu dans l'esprit de NoReply (saint Thomas quoi..; celui ne croyait en rien qu'il n'ait vu par lui-même) :

- celle de Fizeau pour mesurer la vitesse de la lumière : intérêt historique et même pas de présupposition sur la nature ondulatoire de la lumière

- celle du chocolat dans le micro-onde, pour vérifier l'étiquette du fabricant en calculant la fréquence !!!

@Dimi : ils sont en quelle classe tes élèves?

[Mamé-rêve]

Étaler ton chocolat sur tes crêpes, après, donc double utilités scientifiques et pratiques.

[jgricourt]

Et après les mômes ne vous diront plus qu'ils aiment pas la physique

[dimi]

Merci déjà à tous pour votre excellente participation !

 

Alors :

- mes élèves sont en 3è secondaires (en Belgique) : ils ont 15 ans, et ont 5h de sciences + 3h de labo

- j'aimais bien l'idée de reconstruire l'expérience de Fizeau pour la démarche : qu'ils comprennent bien le génie de l'idée (enfin je trouve !)

- j'avais pensé à l'expérience du four à micro-ondes, mais en effet, il faut déjà compter sur la technologie du four, déjà faire confiance aux formules, etc.

 

Je pensais essayer dans la cour de l'école (il n'y a que 100m utiles, on est en ville) et du matos simple, comme une foreuse, ou un moteur de récup, mais j'ai peur qu'il doive tourner trop vite pour avoir le résultat escompté (je n'ai pas encore fait de calcul)...

En fonction du calcul, il faudra trouver un terrain plus 'aéré' :-)

Mais je trouve que les essais-erreurs peuvent être expérimentés, ils font partie de la remise en question & démarche du scientifique !

[noreply]

Je pensais essayer dans la cour de l'école (il n'y a que 100m utiles, on est en ville) [/Quote]Tu es à un ordre de grandeur de près de 100 fois sous celui de Fizeau (8,6 km). La durée d'aller-retour tombe donc vers 1 microseconde. Faire un commutateur mécanique à cette vitesse (fût-il à commande électrique) ne me semble pas évident du tout. Difficile d'éviter alors l'électronique.

Eh oui. N'est pas Fizeau qui veut...

 

Noter que l'expérience du miroir tournant de Foucault reproduite par l'Observatoire de Paris -et dont Ygogo parlait plus haut, en début du post 8- était réalisée aussi sur une très grande base géométrique (+/- 4 km, selon mon estimation ; sous réserve)

Modifié 1 février 2012 par noreply

[julien563]

Edit.

 

J'ai vu la vidéo avec le chocolat, pas vraiment précis mais très efficace pour démontrer approximativement la vitesse de la lumière avec un chocolat et un micro-ondes.

Très intéressant comme expérience à faire pour mesurer la vitesse de la lumière.

 

Comme ça pas de problème d'espèce en grand air il suffit juste de ta classe du micro-onde et une barre de chocolat + quelques minutes pour faire le calcul ça te prends maximum une 20 aine de minutes.

 

Sachant que tu le fais réchauffer pendant 1min30...

Modifié 1 février 2012 par julien563

[dimi]

Faire un commutateur mécanique à cette vitesse (fût-il à commande électrique) ne me semble pas évident du tout. Difficile d'éviter alors l'électronique.

 

Dans l'expérience de Fizeau, c'est la lumière qui disparait quand le disque atteint une certaine vitesse : je pensais qu'en augmentant 'simplement' la vitesse de plus en plus, le retour du laser disparaitrait ?

 

Suis-je ds l'erreur ou bien ??

[dimi]

Autre lien :

 

http://irh.unice.fr/IMG/pdf/VdS_OCA-SFP-Fiche_inscription_FdS-2010_c-a-Nice-2.pdf

 

Aujourd'hui, nous avons l'avantage de disposer de lasers.

En 1848, compte tenu de l'énorme base géométrique nécessaire (de chez ses parents à Suresnes à Montmartre, soit 8.600 mètres) et de l'atténuation résultante, Fizeau avait dû utiliser la lampe la plus brillante imaginable à son époque ((il s’agissait d’un morceau de craie porté à l’incandescence par un chalumeau oxhydrique ; procédé inventé par Thomas Drummond vers 1820 et qui avait enthousiasmé les scientifiques anglais lors de sa première démonstration à la Tour de Londres).

 

Ah oui ! j'avais vu un compte-rendu sur youtube :

 

La journaliste rame un peu :-)

[noreply]

Dans l'expérience de Fizeau, c'est la lumière qui disparait quand le disque atteint une certaine vitesse : je pensais qu'en augmentant 'simplement' la vitesse de plus en plus, le retour du laser disparaitrait ?

 

Suis-je ds l'erreur ou bien ??

Dans l'expérience de Fizeau, la lumière passe par un espace entre les dents au départ ; une dent de la roue vient remplacer un espace entre dents pendant que la lumière effectue son aller-retour. La lumière se trouve ainsi bloquée par la dent.

Le miroir tournant n'est qu'une variante.

Dans les deux cas, il faut que le dispositif d'occultation ou de déviation ait bougé de l'angle approprié choisi pour la détection pendant la durée de l'aller-retour.

En l'occurrence, dans ton cas, cet intervalle est de + /- 2/3 de microseconde.

A dispositif identique, il te faut donc atteindre une vitesse de rotation presque 100 fois plus grande que Fizeau.

C'est tout de même une fameuse augmentation.

Ou bien je ne comprends pas le sens de ta question.

[dimi]

Dans l'expérience de Fizeau, la lumière passe par un espace entre les dents au départ ; une dent de la roue vient remplacer un espace entre dents pendant que la lumière effectue son aller-retour. La lumière se trouve ainsi bloquée par la dent.

Le miroir tournant n'est qu'une variante.

Dans les deux cas, il faut que le dispositif d'occultation ou de déviation ait bougé de l'angle approprié choisi pour la détection pendant la durée de l'aller-retour.

En l'occurrence, dans ton cas, cet intervalle est de + /- 2/3 de microseconde.

A dispositif identique, il te faut donc atteindre une vitesse de rotation presque 100 fois plus grande que Fizeau.

C'est tout de même une fameuse augmentation.

Ou bien je ne comprends pas le sens de ta question.

 

Non non, on est bien sur la même longueur d'onde (le cas de le dire).

Si je me souviens bien la roue tournait à 12 tours/sec.

C'est vrai que passer de 8.000 à 100m, l'augmentation va être solide...

[iksarfighter]

Et avec une bobine de fibre optique ?

 

Ou une ligne à retard comme celles que l'on utilisait pour les décodeurs Canal+ pirates ? (bon là ça serait la vitesse du champ électrique).

 

J'adore le cours magistral sur ardoise de cuisine collée au frigo dans la vidéo sur le chocolat

Modifié 1 février 2012 par iksarfighter

[noreply]

Ah oui ! j'avais vu un compte-rendu sur youtube :

[/Quote]

 

J'ai trouvé ici une description un peu plus complète :

http://lasersurmarseille.blogspot.com/

 

Voir notamment :

http://lasersurmarseille.blogspot.com/2010/05/tests-roue-dentee.html

En cliquant sur l'image de la perceuse, on obtient un agrandissement de la roue perforée.

Les liens de droite permettent de suivre l'évolution du test.

 

Un des noeuds du sujet est la réalisation de la roue perforée.

Modifié 19 février 2012 par noreply

[julien563]

Voici tous les sites trouvés à ce sujet: -http://www.obspm.fr/~expositions/lumiere2005/experiencefizeau.html

 

 

-http://www.universcience-vod.fr/media/1535/vitesse-de-la-lumiere--2.html

 

-http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9thode_de_Fizeau

 

 

En espérant t'avoir aidé...