Aujourd’hui, nous allons tenter de mesurer la vitesse de la lumière. Pour ce faire, nous allons utiliser des chocolats de Saint-Valentin rescapés du week-end dernier (vous pouvez probablement toujours vous en procurer à moindre prix si vous n’en avez pas encore) et un four à micro-ondes.
En effet, notre mesure va reposer sur le fait que les fours à micro-ondes utilisent des ondes électromagnétiques stationnaires d’une fréquence proche de 2.5 GHz. La lumière étant elle-même une onde électromagnétique (de fréquences toutefois différentes), la vitesse des ondes mesurées dans le micro-onde sera égale à la vitesse de la lumière.
Il vous faudra quelques petits chocolats, par exemple des restes de Saint-Valentin
Le fait que les ondes dans le micro-onde soient stationnaires signifie que dans la cavité du four on rencontre alternativement des ventres et des nœuds. L’échauffement sera dès lors maximum au niveau des ventres et minimum au niveau des nœuds. En plaçant plusieurs petits chocolats côte à côte dans le micro-onde, on pourra alors déterminer l’emplacement de ces ventres et nœuds. La distance entre deux ventres étant égale à la longueur d’onde et connaissant la fréquence de fonctionnement du micro-onde, on obtient par v = λ f la vitesse de l’onde électromagnétique, donc de la lumière !
En pratique, il suffit donc de
- Retirer du four à micro-onde le plateau tournant,
- Y poser quelques chocolats côte à côté sur un plat retourné (pour éviter d’accrocher l’axe de rotation du plateau qu’on a retiré).
- Faire chauffer pendant 20 secondes
- Sortir les chocolats du four à micro-ondes et chercher des points plus chauds
- Mesurer la distance entre 2 points chauds
Finalement, la vitesse de la lumière pourra être obtenue en multipliant cette distance par 2 500 000 000 (la fréquence) si la distance est exprimée en centimètres.
vitesse de la lumière = 2 500 000 000 x distance (cm)
Dans notre expérience, une distance de 12 cm a été trouvée, ce qui correspond à 300 000 000 m/s, soit une valeur extrêmement proche de la vraie vitesse de 299 792 458 m/s. Un résultat plutôt concluant pour de simples chocolats dans un four à micro-ondes !
Remarque: la valeur de 2.5 GHz est une approximation, la valeur réelle étant probablement plus proche de 2.45 GHz. La valeur obtenue reste cependant extraordinairement proche de la valeur exacte.