+Une tablette de chocolat et un four à micro-ondes, c’est tout ce qu’il vous faut pour estimer la vitesse de la lumière dans l’air. © Davizro Photography, Shutterstock

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Mesurez la vitesse de la lumière avec du chocolat et un micro-ondes…

Question/RéponseClassé sous :physique , vitesse de la lumière , tablette de chocolat

Saviez-vous qu'il était possible de mesurer, approximativement, la vitesse de la lumière dans l'air avec des objets du quotidien tels qu'une tablette de chocolat et un four à micro-ondes ? Voici la marche à suivre.

Il faut tout d'abord surélever le plateau tournant du four à micro-ondes au-dessus du mécanisme, par exemple à l'aide de petits pots en verre. Puis posez-y une tablette de chocolat. Faites chauffer suffisamment pour que le chocolat commence à fondre mais pas trop pour éviter que la tablette ne fonde entièrement.

Zones fondues et longueur d’onde

En sortant la tablette de chocolat du four à micro-ondes, vous verrez apparaître des zones fondues et d'autres encore dures. D'un four à l'autre, les mesures peuvent être légèrement différentes mais, en moyenne, les zones fondues sont espacées de quelque 6,5 centimètres.

Or, ce qui permet de chauffer les aliments à l'intérieur d'un four à micro-ondes, c'est l'énergie transportée par les ondes électromagnétiques qui circulent dans la cavité du four. La répartition de cette énergie selon une certaine direction présente une période égale à une demi-longueur d'onde. Selon la théorie donc, la distance entre deux régions fondues de la tablette de chocolat est égale à la longueur de l'onde électromagnétique divisée par deux.

Tablette de chocolat et vitesse de la lumière

L'expression qui relie la longueur d'onde à la vitesse de la lumière et à sa fréquence est la suivante :

λ = c/f

où λ est la longueur d’onde (m)
c est la vitesse de la lumière (m/s)
f est la fréquence (Hz)

Donc la vitesse de la lumière - qui est aussi la vitesse à laquelle se propagent les ondes électromagnétiques - est donnée par la relation suivante :

c = λ x f

La fréquence est donnée sur l'étiquette collée à l'arrière du four à micro-ondes et la longueur d'onde a été mesurée plus haut comme deux fois la distance entre deux portions fondues.

Avec f = 2,45.109 Hz et λ = 2 x 0,065 m, on obtient pour la vitesse de la lumière dans l'air :

cair = 3,185.108 m/s

La valeur ainsi déterminée est assez proche de la réalité (environ 3.108 m/s).

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