« A modern Fizeau experiment for education and outreach purposes »

Publié dans European Journal of Physics, vol. 32, n°1, p.161-168.

Auteurs : O. Morizot, A. Sellé, S. Ferri, D. Guyomarc'h, J.-M. Laugier and M. Knoop

Résumé : En 1849, Hippolyte Fizeau réalisait une expérience de mesure de vitesse de la lumière parcourant un aller-retour entre Montmartre et le mont Valérien à Suresnes, séparés d’une distance d’environ 8,6 km. A l’époque, Fizeau modulait la lumière émise par une lampe puissante à l’aide d’une roue dentée. La lumière transmise parcourait alors la distance d la séparant du second site où elle se réfléchissait sur un miroir. Fizeau, placé derrière la roue (du côté de la lampe source), n’observait ainsi plus de signal retour dès lors que la roue tournait à une vitesse telle que la lumière qu’une échancrure de la roue avait laissé passer à l’aller, se trouvait bloquée par la dent qui suivait lors de son retour, le temps de la rotation d’une échancrure à la dent suivante étant alors égal au temps d’aller-retour de la lumière. Fizeau pouvait en déduire ainsi la vitesse v = 2d.f.2n de la lumière dans l’air, où f était la fréquence de rotation de la roue dentée et n le nombre de dents de la roue. Cet article décrit le principe de l’expérience et la manière dont nous l’avions implémentée dans le ciel de Marseille en 2010 à l’occasion d’une mission de diffusion scientifique, dans une version modernisée impliquant un laser puissant en guise de lampe, un modulateur acousto-optique en guise de roue dentée et un coin de cube en guise de miroir.