Quand j’étais petite, je croyais vraiment que si j’étais assez rapide, je pourrais éteindre l’interrupteur et sauter dans mon lit avant que la lumière s’éteigne. Sans surprise, je n’ai jamais réussi.  Mais dans le noir, dans ma petite tête d’enfant, je me demandais : à quelle vitesse va la lumière ?

La lumière visible n’est qu’une toute petite partie du spectre de la lumière : le spectre électromagnétique. La lumière ultra violette et infrarouge en fait partie aussi, tout comme les rayons-x et les ondes radio.

Nous avons aussi un appareil qui se sert d’une partie du spectre électromagnétique pour réchauffer notre diner ! Le four à micro-ondes.

Puisque tous les rayonnements du spectre électromagnétique se déplacent à la même vitesse, nous pouvons utiliser notre humble micro-ondes pour connaitre la vitesse de la lumière.

Pour cette expérience, il ne nous faut rien d’autre qu’un micro-ondes, une tablette de chocolat[1], une règle et une formule simple : vitesse de la lumière = longueur d’onde x fréquence.

Les rayonnements du spectre électromagnétique (lumière visible, rayons-x, microondes…), se déplacent comme sur des vagues de l’océan.

C’est aux crêtes et aux creux que l’onde (le terme pour ‘vague’ en physique) est le plus énergique. Dans le micro-ondes, c’est à ces endroits que les aliments chauffent (ou fondent !) le plus. Pour que les aliments cuisent uniformément, les micro-ondes sont équipés d’un plateau tournant.

Alors comment utiliser le micro-ondes pour mesurer la vitesse de la lumière ?

1/ Tout d’abord, enlevez le plateau tournant du micro-ondes, il faut que le chocolat reste immobile.

2/ Mettez la plaque de chocolat sur une assiette et puis dans le micro-ondes.

3/ Faites chauffer suffisamment pour que le chocolat commence à fondre. Cela devrait prendre environ 20 secondes.

4/ Sortez le chocolat du micro-ondes – avec précaution ! Vous allez voir que le chocolat à commencer à fondre à deux ou trois endroits.

5/ Mesurez la distance entre 2 points fondus (la crête et le creux de l’onde) : ça vous donne une demi-longueur d’onde.

6/ Pour avoir la longueur d’onde entière, multipliez la distance entre 2 points par 2.

7/ Maintenant que vous connaissez la longueur d’onde, vous devez trouver la fréquence de l’onde. La fréquence des ondes est le nombre de fois qu’une onde rebondit de haut en bas en une seconde. C’est 2,45 gigahertz dans la plupart des micro-ondes[2]. Cela signifie qu’une onde montera et descendra 2 450 000 000 (2,45 gigahertz exprimés en hertz) fois par seconde.

8/ Il ne reste plus qu’à calculer !   

La vitesse de la lumière 

=

la longueur d’onde (‘Distance entre deux points de chocolat fondu’ x 2) x fréquence (2450000000)

La vitesse de la lumière est de 299 792 458m/s. Est-ce que votre réponse s’y rapproche[3] ?

Maintenant que vous avez découvert pour vous-même cette constante physique, vous pouvez manger le chocolat. Une récompense bien méritée pour votre travail scientifique acharné.



[1] Cette expérience fonctionne aussi avec un blanc d’œuf, du fromage ou des chamallows, enfin, tout solide qui fond au microonde.. mais pour une fois on peut manger l’expérience, autant choisir son aliment préféré…

[2] Vérifiez dans le manuel ou sur le dos de votre four à micro-ondes si vous n’êtes pas sûr de la fréquence.

[3] Si vous avez mesuré la distance entre les points fondus en centimètres, z sera en centimètres par seconde. Pour obtenir une réponse en mètres par seconde, divisez la réponse par 100