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« Vitesse de la lumière » : différence entre les versions

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Par ailleurs, il est nécessaire de définir soigneusement la vitesse dont on parle. En effet, lorsqu'une impulsion lumineuse est émise, la description de sa propagation peut faire intervenir différentes notions comme la [[vitesse d'une onde|vitesse de phase]] (vitesse de propagation d'une composante spectrale monochromatique), la [[vitesse d'une onde|vitesse de groupe]] (vitesse de propagation du maximum de l'impulsion lumineuse, parfois abusivement considérée comme la vitesse de propagation de l'information), la vitesse du [[front d'onde]] (vitesse du point initial de l'onde), etc. En réalité, elle n'a pas toujours un sens physique simple ; elle peut être supérieure à ''{{Formule|§=''c''}}'' ou même négative ; la vitesse de transport de l'énergie n'est pas directement mesurable et pose également des problèmes de sens physique simple.
 
D'après Sylvan C. Bloch<ref>{{article|langue=en|prénom=Sylvan C.|nom=Bloch|titre=''Eight velocities of light''|périodique=[[American Journal of Physics]]|volume=45|numéro=6|mois=juin|année=1976|passage=538-549|doi=10.1119/1.10953|lire en ligne=http://jpkc.fudan.edu.cn/picture/article/90/64657339-a919-423f-b5ff-425cd2983d2d/dc1cd42f-a25d-4a56-8780-a8acb1e174fc.pdf|consulté le=19 août 2014}}</ref>, au moins huit vitesses différentes peuvent être utilisées pour caractériser la propagation de la lumière, à savoir : les vitesses (1) de phase, (2) de groupe, (3) d'énergie, (4) de signal, (5) la constante de [[vitesse relativiste]], (6) la vitesse de rapport d'unités, (7) la centrovitesse et (8) la vitesse de corrélation<ref>{{article|langue=en|prénom=Richard L.|nom=Smith|titre=''The velocities of light''|périodique=[[American Journal of Physics]]|volume=38|numéro=8|mois=août|année=1970|passage=978-984|bibcode=1970AmJPh..38..978S|doi=10.1119/1.1976551|consulté le=19 août 2014}}</ref>. Dans le vide, toutes ces vitesses sont égales à la constante ''{{Formule|§=''c''}}'', mais dans un autre milieu, seule la vitesse du front d'onde conserve cette valeur.
 
En toute rigueur, la question de la constance de la vitesse de la lumière dans le vide, telle qu’observée par quanta d’énergie transportés par les photons, ne peut être totalement tranchée puisqu'il est théoriquement possible que les photons aient une masse non nulle : les mesures ne peuvent que plafonner cette masse hypothétique et non prouver qu'elle est rigoureusement nulle. Toutefois, même s'il était avéré que les photons ont une masse, cela ne remettrait pas en cause le principe de la constante ''{{Formule|§=''c''}}'', mais donnerait plutôt une limite de précision de son observabilité dans les modèles de référence ; on conserverait avec ''c'' une limite absolue de vitesse que les photons observés ne pourraient pas eux-mêmes atteindre dans le vide<ref>[https://www.phys.ens.fr/IMG/pdf/CoursOptique.pdf Cours d'Optique] de l'[[École normale supérieure (France)|École normale supérieure]]</ref>.
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;Bref historique
 
Le symbole {{Formule|§=''V''}} a été utilisé pour la vitesse de la lumière par [[James Clerk Maxwell]] en [[1865 en science|1865]]. En [[1856 en science|1856]], [[Wilhelm Eduard Weber]] et [[Rudolf Kohlrausch]] utilisèrent {{Formule|§=''c''}} pour noter une autre constante égale à la vitesse de la lumière dans le vide multipliée par la [[racine carrée de deux]]. En [[1894 en science|1894]], [[Paul Drude]] redéfinit {{Formule|§=''c''}} comme le symbole pour la vitesse des ondes électromagnétiques. En [[1905 en science|1905]], [[Albert Einstein]] utilise {{Formule|§=''V''}} dans ses publications sur la [[relativité restreinte]]. Mais, en [[1907 en science|1907]], il opte pour {{Formule|§=''c''}}<ref>{{lien web|langue=en|prénom1=Philip|nom1=Gibbs|titre=Why is c the symbol for the speed of light?|url=http://math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/SpeedOfLight/c.html|année=1997|site=Department of Mathematics. University of California. Riverside|consulté le=7 août 2014}}</ref>{{,}}<ref>{{article|langue=anglais|prénom1=Kenneth S.|nom1=Mendelson|titre=''The story of c''|périodique=[[American Journal of Physics]]|volume=74|numéro=11|mois=novembre|année=2006|passage=995-997|bibcode=2006AmJPh..74..995M|doi=10.1119/1.2238887|consulté le=7 août 2014}}</ref>.
 
;Notations alternatives
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|nom2=Leone
|url=http://pec.sagepub.com/content/38/8/1251.full.pdf
|titre=''Galileo, measurement of the velocity of light, and the reaction times''
|journal=Perception
|volume=38
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|nom1=Magalotti
|lien auteur1=Lorenzo Magalotti
|titre=''Saggi di Naturali Esperienze fatte nell' Accademia del Cimento''
|url=http://brunelleschi.imss.fi.it/cimentosite/indice.asp?xmlFile=Indice00.xml
|éditeur=Istituto e Museo di Storia delle Scienze
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| [[1907]] || Bennett Rosa et Noah ''Dorsey'' || Constantes électromagnétiques || {{Unité|299710}} || {{Unité|30}} || <ref name="Essen1948"/>{{,}}<ref name="RosaDorsey"/>
|-
| 1926 || [[Albert A. Michelson]] || Miroir en rotation || {{Unité|299796}} || {{Unité|4}} || <ref>{{article| doi = 10.1086/143021| titre = ''Measurement of the Velocity of Light Between Mount Wilson and Mount San Antonio''| année = 1927| nom = Michelson | prénom = A.A.| journal = The Astrophysical Journal| volume = 65| pages = 1| bibcode=1927ApJ....65....1M}}</ref>
|-
| 1950 || Louis Essen et Albert Gordon-Smith || [[Cavité résonnante]] || {{tri|299792.5|{{unité|299792.5}}}} || {{Unité|3.0}}|| <ref name="Essen1950"/>
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|nom=Ellis |prénom=G.F.R. |nom2=Uzan |prénom2=J.-P.
|année=2005
|titre='' ‘c’ is the speed of light, isn’t it?''
|journal=[[American Journal of Physics]]
|volume=73
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|année=2006
|journal=Thèse
|titre=''Variations of the Fine Structure Constant in Space and Time''
|url=https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0401631.pdf
|arxiv=astro-ph/0401631
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|nom=Uzan |prénom=J.-P.
|année=2003
|titre=''The fundamental constants and their variation: observational status and theoretical motivations''
|journal=[[Reviews of Modern Physics]]
|volume=75
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|nom=Amelino-Camelia |prénom=G.
|année=2008
|titre=''Quantum Gravity Phenomenology''
|class=gr-qc
|arxiv=0806.0339
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Il a en fait été montré que l'information se propage toujours à la vitesse {{Formule|§=''c''}}<ref group=alpha>{{en}} Stenner {{et al.}}, ''Nature'', 425, {{p.|695}} (2003) montrent que dans le cas d'une impulsion lumineuse supraluminique, l'information se propage à ''c'', et Stenner {{et al.}}, ''Phys. Rev. Lett.'', 94, p053902 (2005) montrent que c'est également vrai dans le cas de vitesses de groupe petites.</ref> : les vitesses de la lumière ''infra'' ou supraluminiques peuvent transporter un signal, mais pas de l'information au sens causal.
De manière générale, il est donc important de faire attention à la définition de la vitesse considérée. En plus de la vitesse de l'information (le concept d'information étant parfois difficile à définir), on peut ainsi considérer différentes vitesses qui peuvent prendre des valeurs inférieures ou supérieures à {{Formule|§=''c''}}, voire des valeurs négatives<ref>{{Article |langue=en |auteur1=D. Gauthier |auteur2=R. Boyd |url=http://www.optics.rochester.edu/workgroups/boyd/assets/pdf/publications/Boyd_PhotonicsSpectra_07.pdf |titre=''Fast Light, Slow Light and Optical Precursors: What Does It All Mean?'' |périodique=Photonics Spectra |date=janvier 2007 |format=pdf}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|langue=en|titre=Fast light, slow light, and left-handed light|prénom=Peter W.|nom=Milonni|lieu=Bristol Philadelphia|éditeur=[[Institute of Physics]]|année=2005|pages totales=247|isbn=978-0-750-30926-4|oclc=57283882}}.</ref> :
* [[vitesse de phase]] ;
* [[vitesse de groupe]] ;
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|nom=Boyer |prénom=C.B.
|année=1941
|titre=''Early Estimates of the Velocity of Light''
|journal=[[Isis (revue)|Isis]]
|volume=33 |numéro=1 |page=24
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|nom2=Gordon-Smith |prénom2=A.C.
|année=1948
|titre=''The Velocity of Propagation of Electromagnetic Waves Derived from the Resonant Frequencies of a Cylindrical Cavity Resonator''
|journal=[[Proceedings of the Royal Society|Proceedings of the Royal Society of London A]]
|volume=194 |numéro=1038 |pages=348–361
Ligne 348 :
|nom=Essen |prénom=L.
|année=1950
|titre=''The Velocity of Propagation of Electromagnetic Waves Derived from the Resonant Frequencies of a Cylindrical Cavity Resonator''
|journal=[[Proceedings of the Royal Society|Proceedings of the Royal Society of London A]]
|volume=204 |numéro=1077 |pages=260–277
Ligne 359 :
|nom=Rosa |prénom=E.B. |nom2=Dorsey |prénom2=N.E.
|année=1907
|titre=''The Ratio of the Electromagnetic and Electrostatic Units''|journal=[[Bulletin of the Bureau of Standards]]
|volume=3
|numéro=6 |page=433
Ligne 368 :
{{article|langue=en
|doi=10.1098/rspa.1958.0172
|titre=''A New Determination of the Free-Space Velocity of Electromagnetic Waves''
|prénom=K.D.
|nom=Froome
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{{article|langue=en
|nom1=Evenson |prénom1=K.M. |année=1972
|titre=''Speed of Light from Direct Frequency and Wavelength Measurements of the Methane-Stabilized Laser''
|journal=Physical Review Letters
|volume=29
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