Vitesse de la lumière

Vitesse de la lumière

Sunlight prend environ 8 minutes 19 secondes pour atteindre la Terre (sur la base de la distance moyenne).
Les valeurs exactes
Mètres par seconde	299792458
Unités de Planck	1
kilomètres par seconde	299,792.458
Approximatives
kilomètres par heure	1080 millions
miles par seconde	186000
miles par heure	671000000
unités astronomiques par jour	173
Temps de trajet du signal lumineux approximatif
Distance	Temps
une pied	1.0 ns
une mètre	3,3 ns
à partir de orbite géostationnaire à la Terre	119 mlle
la longueur de la Terre de l'équateur	134 ms
de la Lune à la Terre	1.3 s
de Sun à la Terre (une UA)	8.3 min
d' étoile la plus proche à Sun (1,3 pc)	4,2 années
de la galaxie la plus proche (la Canis Major de galaxie naine) sur Terre	25000 années
à travers la Voie Lactée	100000 années
de la galaxie d'Andromède à la Terre	2.500.000 années

La vitesse de la lumière dans vide, c couramment notée, est un universel constante physique important dans de nombreux domaines de la physique . Sa valeur est 299792458 mètres par seconde, ce qui est un chiffre exact car la longueur de l'appareil de mesure est défini à partir de cette constante et la norme internationale pour le temps. En unités impériales cette vitesse est d'environ 186,282 miles par seconde. Selon la relativité restreinte , c est la vitesse maximale à laquelle toute l'énergie, la matière et informations dans le univers peut voyager. Ce est la vitesse à laquelle toutes particules sans masse et associé domaines (y compris le rayonnement électromagnétique , comme la lumière ) voyagent dans le vide. Ce est aussi le vitesse de gravité (par exemple de ondes gravitationnelles) prédites par les théories actuelles. Ces particules et des ondes se déplacent à c quel que soit le mouvement de la source ou de la repère inertiel de l'observateur. Dans la théorie de la relativité , c interrelie espace et le temps, et apparaissent également dans la célèbre équation d' l'équivalence masse-énergie E = mc ^2.

La vitesse à laquelle la lumière se propage à travers matériaux transparents tels que le verre ou l'air, est inférieure à c. Le rapport entre c et la vitesse v à laquelle la lumière se propage dans un matériau est appelé le indice de réfraction n du matériau (n = c / v). Par exemple, pour la lumière visible l'indice de réfraction du verre est généralement autour de 1,5, ce qui signifie que la lumière dans le verre se déplace à c / 1,5 ≈ 200000 km / s; l' indice de réfraction de l'air pour la lumière visible est d'environ 1,0003, de sorte que la vitesse de la lumière dans l'air est d'environ 90 km / s plus lent que c.

Dans les cas les plus pratiques, la lumière peut être considéré comme mobile "instantanément", mais pour les longues distances et des mesures très sensibles de la vitesse finie de la lumière a des effets notables. Par exemple, dans les vidéos d'un orage intense sur la surface de la Terre prises depuis la Station spatiale internationale, l'expansion de fronts d'onde lumière provenant de bouffées individuelles de la foudre est clairement visible, et permet des estimations de la vitesse de la lumière à être fabriqués à partir trame à -frame analyse de la position du front d'onde de la lumière. Ce ne est pas surprenant, étant donné le temps pour que la lumière se propage tout autour de la Terre est de l'ordre de 140 millisecondes. Ce temps de transit est ce qui provoque la Résonance de Schumann. En communiquant avec lointaine sondes spatiales, il peut prendre quelques minutes à quelques heures d'un message pour obtenir de la Terre à l'engin spatial, ou vice versa. La lumière que nous voyons des étoiles les a quitté il ya de nombreuses années, ce qui nous permet d'étudier l'histoire de l'univers en regardant les objets éloignés. La vitesse finie de la lumière limite également la vitesse maximale théorique de l'informatique , puisque l'information doit être envoyé dans l'ordinateur de puce à puce. Enfin, la vitesse de la lumière peut être utilisé avec temps des mesures de vol pour mesurer de grandes distances à haute précision.

Ole Rømer abord démontré en 1676 que la lumière voyage à une vitesse finie (par opposition à instantanément) en étudiant le mouvement apparent de Jupiter moon s ' Io. En 1865, James Clerk Maxwell a proposé que la lumière était une onde électromagnétique, et donc voyagé à la vitesse c apparaissant dans sa théorie de l'électromagnétisme. En 1905, Albert Einstein a postulé que la vitesse de la lumière par rapport à ne importe quel référentiel inertiel est indépendante du mouvement de la source lumineuse, et a exploré les conséquences de ce postulat en dérivant la théorie de la relativité et de montrer que le paramètre c était pertinente l'extérieur le contexte de la lumière et de l'électromagnétisme. Après des siècles de mesures de plus en plus précises, en 1975 la vitesse de la lumière a été connu pour être 299 792 458 m / s avec un l'incertitude de mesure de 4 parties par milliard. En 1983, le mètre a été redéfini dans le Système international d'unités (SI) comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1 / 299.792.458 d'un secondes. En conséquence, la valeur numérique de c en mètres par seconde est corrigé de façon précise par la définition du mètre.

Valeur numérique, la notation, et des unités

La vitesse de la lumière dans le vide est notée c. Le symbole c est un "c onstant" dans physique systèmes d'unités, et c est également synonyme de " celeritas ", latin pour" la rapidité ". (Capital C est la Unité SI coulomb de charge électrique .) À l'origine, le symbole V a été utilisé pour la vitesse de la lumière, introduite par James Clerk Maxwell en 1865. En 1856, Wilhelm Eduard Weber et Rudolf Kohlrausch avait utilisé c pour une constante différente montré plus tard pour égaler √ 2 fois la vitesse de la lumière dans le vide. En 1894, Paul Drude redéfini c avec son sens moderne. Einstein utilisé V dans son originaux, des documents en langue allemande sur la relativité restreinte en 1905, mais en 1907 il est passé à c, qui avait alors devenu le symbole standard.

Parfois, c est utilisée pour la vitesse des ondes sur tout support matériel, et c ₀ de la vitesse de la lumière dans le vide. Cette notation indicée, qui est approuvé dans la littérature officielle de SI, a la même forme que les autres constantes connexes: à savoir, μ ₀ pour le perméabilité du vide ou de la constante magnétique, ε ₀ pour le permittivité du vide ou la constante électrique, et Z ₀ pour la impédance de l'espace libre. Cet article utilise exclusivement pour c la vitesse de la lumière dans le vide.

Dans le Système international d'unités (SI), le compteur est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 de seconde. Cette définition fixe la vitesse de la lumière dans le vide à exactement 299 792 458 m / s. Comme un dimensionnelle constante physique, la valeur numérique de c est différente pour différents systèmes d'unités. Dans branches de la physique dans lequel c apparaît souvent, comme en relativité, il est courant d'utiliser des systèmes de unités naturelles ou de la mesure Système d'unités géométriques où c = 1. L'utilisation de ces unités, c ne apparaît pas explicitement car la multiplication ou division par 1 ne affecte pas le résultat.

Rôle fondamental en physique

La vitesse à laquelle les ondes lumineuses se propagent dans le vide est indépendante à la fois du mouvement de la source d'onde et de la repère inertiel de l'observateur. Cette invariance de la vitesse de la lumière a été postulé par Einstein en 1905, après avoir été motivée par la théorie de Maxwell de l'électromagnétisme et l'absence de preuve de l' éther luminifère ; il a depuis été constamment confirmé par de nombreuses expériences. Il est seulement possible de vérifier expérimentalement que la vitesse dans les deux sens de la lumière (par exemple, à partir d'une source et un miroir de retour) est indépendante de trame, car il est impossible de mesurer la Vitesse de la lumière dans un seul sens (par exemple, provenant d'une source à un détecteur à distance) sans une convention sur la manière dont les horloges à la source et au détecteur doivent être synchronisés. Cependant, en adoptant Einstein pour la synchronisation des horloges, la vitesse d'un chemin de lumière devient égale à la vitesse dans les deux sens de la lumière par définition. La théorie de la relativité explore les conséquences de cette invariance de c avec l'hypothèse que les lois de la physique sont les mêmes dans tous les référentiels inertiels. Une conséquence est que c est la vitesse à laquelle toutes particules et des ondes sans masse, y compris la lumière, doivent voyager dans le vide.

Le facteur de Lorentz γ en fonction de la vitesse. Il commence à 1 et tend vers l'infini comme v approche c.

La relativité spéciale a de nombreuses implications contre-intuitifs et vérifiés expérimentalement. Ceux-ci comprennent le équivalence de la masse et de l'énergie (E = mc ^2), la contraction des longueurs (objets en mouvement raccourcir), et dilatation du temps (horloges mobiles exécutent plus lentement). La γ de facteur par lequel longueurs contrat et parfois dilater est connu sous le nom Facteur de Lorentz et est donnée par γ = (1 - v ² / c ^{2) -1/2,} où v est la vitesse de l'objet. La différence de γ de 1 est négligeable pour des vitesses beaucoup plus lent que c, comme la plupart des vitesses dans la vie quotidienne auquel cas la relativité restreinte est étroitement approchée par Relativité galiléenne, mais elle augmente à des vitesses relativistes et diverge à l'infini comme v approche c.

Les résultats de la relativité restreinte peuvent être résumées en traitant l'espace et le temps comme une structure unifiée connu sous le nom l'espace-temps (avec c concernant les unités de temps et l'espace), et en exigeant que les théories physiques satisfaire une spéciale symétrie appelé Invariance de Lorentz, dont la formulation mathématique contient le paramètre c. Invariance de Lorentz est une hypothèse presque universelle pour les théories physiques modernes, tels que électrodynamique quantique, chromodynamique quantique, le modèle standard de la physique des particules , et la relativité générale . En tant que tel, le paramètre c est omniprésent dans la physique moderne, apparaissant dans de nombreux contextes qui ne sont pas liés à la lumière. Par exemple, la relativité générale prédit que c est aussi le vitesse de la gravité et de ondes gravitationnelles. En cadres non-inertiels de référence (l'espace courbe ou gravitationnellement accélérée des cadres de référence), la vitesse locale de la lumière est constante et égale à c, mais le vitesse de la lumière le long d'une trajectoire de longueur finie peuvent différer c, en fonction de la distance et du temps sont définis.

Il est généralement supposé que constantes fondamentales telles que c ont la même valeur à travers l'espace-temps, ce qui signifie qu'ils ne dépendent pas de l'emplacement et ne varient pas avec le temps. Cependant, il a été proposé dans diverses théories qui la vitesse de la lumière peut avoir changé au fil du temps. Aucune preuve concluante de tels changements a été trouvé, mais ils restent l'objet de recherches en cours.

Il est également généralement admis que la vitesse de la lumière est isotrope, ce qui signifie qu'il a la même valeur quel que soit le sens dans lequel elle est mesurée. Observations des émissions de nucléaire les niveaux d'énergie en fonction de l'orientation des émetteurs noyaux dans un champ magnétique (voir Hughes-Drever expérience), et de rotation résonateurs optiques (voir expériences à résonateur) ont mis des limites strictes sur la possible anisotropie bidirectionnelle.

Limite supérieure sur les vitesses

Selon la relativité restreinte, l'énergie d'un objet avec reste masse m et la vitesse v est donnée par γmc ^2, où γ est le facteur de Lorentz défini ci-dessus. Lorsque v est zéro, γ est égal à un, donnant lieu à la célèbre E = mc ² formule pour équivalence masse-énergie. Le facteur de γ tend vers l'infini comme approche v c, et il faudrait une quantité infinie d'énergie pour accélérer un objet de masse à la vitesse de la lumière. La vitesse de la lumière est la limite supérieure pour les vitesses des objets dont la masse reste positive. Ce est établie expérimentalement dans de nombreux les tests de l'énergie relativiste et l'élan.

Un événement précède B dans le cadre rouge, est simultanée avec B dans le cadre vert, et suit B dans le cadre bleu.

Plus généralement, il est normalement impossible pour obtenir des informations ou de l'énergie de se déplacer plus vite que c. Un argument en faveur de cette découle de l'implication de contre-intuitif de la relativité spéciale connue sous le nom relativité de la simultanéité. Si la distance spatiale entre deux événements A et B est supérieure à l'intervalle de temps entre eux, multiplié par c puis il ya des cadres de référence dans laquelle A, B précède autres dans lesquels B précède A, et d'autres où elles sont simultanées. En conséquence, si quelque chose se déplaçaient plus vite que c par rapport à un référentiel inertiel, il serait voyageant à reculons dans le temps par rapport à un autre cadre, et causalité serait violé. Dans un tel cadre de référence, un «effet» a pu être observée avant sa «cause». Une telle violation de la causalité n'a jamais été enregistrée, et conduirait à paradoxes comme le antitelephone tachyonique.

Plus rapide que la lumière des observations et des expériences

Il ya des situations dans lesquelles il peut sembler que la matière, l'énergie ou l'information circule à des vitesses supérieures à c, mais ils ne le font pas. Par exemple, comme on le verra dans la propagation de la lumière dans un milieu section ci-dessous, de nombreuses vitesses des ondes peuvent dépasser c. Par exemple, le vitesse de phase de rayons X à travers la plupart des verres peuvent régulièrement excéder c, mais ces ondes ne transmettre aucune information.

Si un faisceau laser est balayé rapidement à travers un objet éloigné, la tache lumineuse peut aller plus vite que c, bien que le mouvement initial de la tache est retardé en raison du temps que met la lumière pour se rendre à l'objet distant à la vitesse c. Toutefois, les seules entités physiques qui se déplacent sont le laser et sa lumière émise, qui se déplace à la vitesse c du laser pour les différentes positions de la place. De même, une ombre projetée sur un objet distant peut être amené à se déplacer plus vite que c, après un retard dans le temps. Dans les deux cas ne importe quel matière, l'énergie, ou des informations touristiques vite que la lumière.

Le taux de variation de la distance entre deux objets dans un cadre de référence par rapport à laquelle les deux sont mobiles (leur vitesse de fermeture) peut avoir une valeur supérieure à c. Toutefois, cela ne représente pas la vitesse d'un objet unique, telle que mesurée dans un référentiel inertiel unique.

Certains effets quantiques semblent être transmise instantanément et donc plus rapide que c, comme dans le Paradoxe EPR. Un exemple consiste à deux états quantiques de particules qui peuvent être empêtré. Jusqu'à ce que l'une des particules est observée, ils existent dans un superposition de deux états quantiques. Si les particules sont séparées et l'état quantique de une particule est observée, l'état quantique de l'autre particule est déterminé instantanément (ce est à dire, plus vite que la lumière peut voyager d'une particule à l'autre). Toutefois, il est impossible de contrôler les état quantique la première particule prendra quand elle est observée, afin que l'information ne peut être transmise de cette manière.

Un autre effet quantique qui prédit l'apparition de plus rapide que la lumière vitesses est appelé Effet Hartman; sous certaines conditions, le temps nécessaire pour un particule virtuelle à à travers une barrière tunnel est constante, indépendamment de l'épaisseur de la barrière. Il pourrait en résulter une particule virtuelle traversant un grand écart plus rapidement que la lumière. Cependant, aucune information ne peut être envoyée en utilisant cet effet.

Soi-disant supraluminique mouvement est considéré dans certains objets astronomiques, comme le jets relativistes de galaxies de radio et de quasars. Cependant, ces jets ne se déplacent pas à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière: le mouvement supraluminique apparente est un effet de projection causé par des objets en mouvement près de la vitesse de la lumière et se approchant de la Terre à un petit angle avec la ligne de visée: car la lumière qui a été émise lorsque le jet a été plus loin pris plus de temps pour atteindre la Terre, le temps entre deux observations successives correspond pour un temps plus long entre les instants où les rayons lumineux sont émis.

Dans les modèles de l'univers en expansion, les galaxies plus lointaines sont de l'autre, plus vite ils se séparent. Ce recul ne est pas dû au mouvement à travers l'espace, mais plutôt à la expansion de l'espace lui-même. Par exemple, les galaxies loin de la terre semblent se éloigner de la Terre avec une vitesse proportionnelle à leur distance. Au-delà d'une limite appelée Sphère Hubble, la vitesse à laquelle leur distance de l'augmentation de la Terre devient supérieure à la vitesse de la lumière.

En Septembre 2011, les physiciens travaillant sur le OPERA a publié des résultats qui suggéraient de poutres neutrinos avait voyagé de CERN (Genève, Suisse) à LNGS (au Gran Sasso, Italie) plus rapide que la vitesse de la lumière. Ces résultats, parfois dénommé plus vite que la lumière anomalie des neutrinos, ont ensuite été déterminée-sous réserve de confirmation à être le résultat d'une erreur de mesure.

Propagation de la lumière

En la physique classique, la lumière est décrit comme un type de onde électromagnétique . Le comportement classique de la champ électromagnétique est décrit par les équations de Maxwell , qui prédisent que la vitesse avec laquelle c ondes électromagnétiques (comme la lumière) se propagent à travers le vide est liée à la ε constante électrique ₀ et le μ magnétique constant ₀ par l'équation c = 1 / √ ε ₀ μ _0. Dans moderne physique quantique , le champ électromagnétique est décrite par la théorie de électrodynamique quantique (QED). Dans cette théorie, la lumière est décrit par les excitations fondamentales (ou quanta) du champ électromagnétique, appelés photons . Dans QED, les photons sont particules sans masse et ainsi, selon la relativité restreinte, ils se déplacent à la vitesse de la lumière dans le vide.

Extensions de QED dans lequel le photon a une masse ont été considérés. Dans une telle théorie, sa vitesse dépendrait de sa fréquence, et la vitesse c invariant de la relativité restreinte serait alors la limite supérieure de la vitesse de la lumière dans le vide. Aucune variation de la vitesse de la lumière avec une fréquence a été observée dans des tests rigoureux, mettre des limites strictes sur la masse du photon. La limite obtenue dépend du modèle utilisé: si le photon massif est décrit par Proca théorie, l'expérimentale limite supérieure pour sa masse est d'environ 10 ^-57 g; si la masse de photons est produite par un Mécanisme de Higgs, la limite supérieure expérimental est moins nette, m ≤ 10 ^-14 eV / c ² (environ 2 × 10 ^-47 g).

Une autre raison de la vitesse de la lumière à varier avec sa fréquence serait l'échec de la relativité restreinte d'appliquer arbitrairement petites échelles, comme prédit par certaines théories proposées la gravité quantique. En 2009, l'observation du spectre sursaut gamma GRB 090510 n'a trouvé aucune différence dans les vitesses de photons de différentes énergies, confirmant que l'invariance de Lorentz est vérifiée au moins jusqu'à l'échelle de la Longueur de Planck (l _P = √ ± G / c ³ ≈ 1,6163 x 10 ^-35 m) divisée par 1,2.

Dans un milieu

Dans un milieu, habituellement la lumière ne se propage pas à une vitesse égale à c; en outre, différents types d'ondes de lumière se rendront à des vitesses différentes. La vitesse à laquelle les crêtes et les creux individuels d'un onde plane (une onde de remplissage de l'espace entier, avec seulement une fréquence) se propagent est appelé le vitesse de phase v _p. Un signal physique réelle avec une étendue finie (une impulsion de lumière) se déplace à une vitesse différente. La plus grande partie de l'impulsion se déplace à la vitesse de groupe v _g, et sa première partie se déplace à la avant vitesse v _f.

Le point bleu se déplace à la vitesse des ondulations, la vitesse de phase; le point vert se déplace avec la vitesse de l'enveloppe, la vitesse de groupe; et le point rouge se déplace avec la vitesse de la partie avant de l'impulsion, la vitesse du front

La vitesse de phase est importante pour déterminer comment une onde lumineuse se déplace dans un matériau ou d'un matériau à un autre. Il est souvent représenté en termes d'un indice de réfraction. L'indice de réfraction d'un matériau est définie comme le rapport de c à la vitesse de phase v _p dans le matériau: indices de réfraction plus grands indiquent des vitesses inférieures. L'indice de réfraction d'un matériau peut dépendre de la fréquence, l'intensité de la lumière, polarisation ou de la direction de propagation; dans de nombreux cas, cependant, il peut être considéré comme une constante dépendant du matériau. L' indice de réfraction de l'air est d'environ 1,0003. Milieux les plus denses, tels que l'eau, le verre et diamants , ont des indices de réfraction de l'ordre de 1,3, 1,5 et 2,4, respectivement, pour la lumière visible. Dans les matériaux exotiques comme Condensats de Bose-Einstein proche du zéro absolu, la vitesse efficace de la lumière peut être à seulement quelques mètres par seconde. Cependant, cela représente absorption et re-rayonnement délai entre les atomes, comme le font toutes les vitesses plus lente que c dans les substances matérielles. Comme un exemple extrême de cette lumière "ralentir" dans la matière, deux équipes indépendantes de physiciens prétendent apporter la lumière à un "arrêt complet" en le faisant passer à travers un condensat de Bose-Einstein de l'élément de rubidium , une équipe de Université de Harvard et le Rowland Institut pour la science dans Cambridge, Mass., Et l'autre à la Centre Harvard-Smithsonian pour l'astrophysique, également à Cambridge. Toutefois, la description populaire de l'être de lumière "arrêté" dans ces expériences se réfère uniquement à la lumière étant stockée dans les états excités d'atomes, puis ré-émise à un moment arbitraire plus tard, stimulée par une seconde impulsion laser. Pendant le temps qu'il avait "arrêté", il avait cessé d'être la lumière. Ce type de comportement est généralement microscope vrai de tous les milieux transparents qui "ralentir" la vitesse de la lumière.

Dans les matériaux transparents, l'indice de réfraction est généralement supérieure à 1, ce qui signifie que la vitesse de phase est inférieure à c. En d'autres matériaux, il est possible de l'indice de réfraction de devenir inférieure à 1 pour certaines fréquences; dans certains matériaux exotiques, il est même possible de l'indice de réfraction de devenir négative. L'exigence que la causalité ne est pas violée implique que les parties réelles et imaginaires de la constante diélectrique d'un matériau, correspondant respectivement à l'indice de réfraction et à la coefficient d'atténuation, sont liés par le Relations de Kramers-Kronig. En termes pratiques, cela signifie que dans un matériau à indice de réfraction inférieur à 1, l'absorption de l'onde est si rapide qu'aucun signal ne peut être envoyé plus rapide que c.

Une impulsion avec différentes vitesses de groupe et de phase (ce qui se produit si la vitesse de phase ne est pas la même pour toutes les fréquences de l'impulsion frottis) dans le temps, un processus connu sous le nom dispersion. Certains matériaux ont une vitesse exceptionnellement faible (voire nulle) groupe pour les ondes lumineuses, un phénomène appelé lumière lente, qui a été confirmé dans diverses expériences. Les vitesses de groupe, opposées dépassant c, a également été montré dans l'expérience. Il devrait même être possible pour la vitesse de groupe de devenir infinie ou négative, avec des impulsions voyager instantanément ou en arrière dans le temps.

Aucune de ces options, cependant, permettre la transmission des informations plus vite que c. Il est impossible de transmettre des informations avec une lumière d'impulsion plus vite que la vitesse de la première partie de l'impulsion (la vitesse avant). On peut montrer que ce est (sous certaines hypothèses) toujours égale à c.

Il est possible pour une particule de se déplacer à travers un milieu plus rapide que la vitesse de phase de la lumière dans ce milieu (mais toujours plus lentement que c). Lorsqu'un particules chargées fait que, dans un un matériau diélectrique, soit l'équivalent d'une électromagnétique onde de choc, connu sous le nom Rayonnement Tcherenkov, est émis.

Effets pratiques de la finitude

La vitesse de la lumière est de l'intérêt pour les communications : l'aller simple et aller-retour temps de retard sont supérieurs à zéro. Cela se applique de la petite à échelles astronomiques. D'autre part, certaines techniques dépendent de la vitesse finie de la lumière, par exemple dans les mesures de distance.

Petites échelles

En supercalculateurs, la vitesse de la lumière impose une limite sur combien rapidement les données peuvent être envoyées entre processeurs . Si un processeur fonctionne à une gigahertz, un signal ne peut voyager un maximum d'environ 30 centimètres (1 pi) en un seul cycle. Les transformateurs doivent donc être placés à proximité les uns des autres pour minimiser la latence de communication; cela peut causer des difficultés avec refroidissement. Si des fréquences d'horloge continuent d'augmenter, la vitesse de la lumière finira par devenir un facteur limitant pour la conception interne de simples puces .

De grandes distances sur Terre

Par exemple, compte tenu de la circonférence équatorial de la Terre est d'environ 40075 km et c environ 300.000 km / s, le plus bref délai théorique d'un élément d'information à parcourir la moitié du globe long de la surface est d'environ 67 millisecondes. Lorsque la lumière se déplace dans le monde entier dans une fibre optique , le temps de transit est plus réelle, en partie parce que la vitesse de la lumière est plus lente d'environ 35% dans une fibre optique, en fonction de son indice de réfraction n. En outre, les lignes droites se produisent rarement dans des situations de communication mondiaux, et les retards sont créés lorsque le signal passe par un commutateur ou un signal régénérateur électronique.

Vols spatiaux et l'astronomie

Un faisceau de lumière est représenté voyageait entre la Terre et la Lune dans le temps qu'il faut une impulsion de lumière se déplacer entre eux: 1,255 secondes à leur distance orbitale moyenne (surface-surface). Les tailles relatives et la séparation du système Terre-Lune sont représentés à l'échelle.

De même, les communications entre la Terre et spatiaux ne sont pas instantanés. Il ya un bref délai de la source au récepteur, qui devient plus perceptible que les distances augmentent. Ce retard était importante pour les communications entre contrôle au sol et Apollo 8 quand il est devenu le premier vaisseau spatial habité en orbite autour de la Lune: pour chaque question, la station de contrôle au sol a dû attendre au moins trois secondes pour la réponse à arriver. Le délai de communication entre la Terre et Mars peut varier entre cinq et vingt minutes en fonction des positions relatives des deux planètes. En conséquence de cela, si un robot sur la surface de Mars devait rencontrer un problème, ses contrôleurs humains ne seraient pas au courant jusqu'à ce que au moins cinq minutes plus tard, et peut-être jusqu'à vingt minutes plus tard; il prendrait alors une période de cinq à vingt minutes pour les instructions de voyager de la Terre à Mars.

NASA doit attendre plusieurs heures pour obtenir des informations à partir d'une sonde en orbite autour de Jupiter, et si elle a besoin de corriger une erreur de navigation, le correctif ne sera pas arriver à l'engin spatial pour un montant égal de temps, créant un risque de la correction ne pas arriver à temps.

Recevoir d'autres signaux de lumière et de sources astronomiques éloignés peut même prendre beaucoup plus longtemps. Par exemple, il a fallu 13 milliards (13 × 10 ⁹⁾ ans pour la lumière pour se rendre à la Terre des galaxies lointaines vues dans le Hubble Ultra images champ profond. Ces photographies, prises aujourd'hui, de capturer des images des galaxies comme ils sont apparus il ya 13 milliards d'années, lorsque l'Univers avait moins d'un milliard d'années. Le fait que les objets plus éloignés semblent être plus jeunes, en raison de la vitesse finie de la lumière, permet aux astronomes de déduire la l'évolution des étoiles, des galaxies, et de l'univers lui-même.

Distances astronomiques sont parfois exprimés en années-lumière, en particulier dans populaire publications scientifiques et les médias. Une année-lumière est la lumière voyage à distance en un an, autour 9461000000000 km, 5879 billion miles, ou 0,3066 parsecs. En chiffres ronds, une année-lumière est près 10000000000000 kilomètres ou près de 6 trillion miles. Proxima Centauri , l'étoile la plus proche de la Terre après le Soleil, est d'environ 4,2 années-lumière.

Mesure de distance

Radar systèmes mesurent la distance à une cible par le temps qu'il faut une impulsion des ondes radio pour revenir à l'antenne radar après avoir été réfléchi par la cible: la distance à la cible est la moitié du voyage aller-retour du temps de transit multiplié par la vitesse de la lumière . Un Global Positioning System (GPS) mesure sa distance jusqu'aux satellites GPS en fonction de combien de temps il faut à un signal radio à arriver de chaque satellite, et de ces distances calcule la position du récepteur. Parce que la lumière parcourt environ 300000 km (186000 milles) en une seconde, ces mesures de petites fractions de seconde doivent être très précis. Le Lunar Laser Ranging Experiment, astronomie radar et le Profonde Network Space déterminer les distances vers la Lune, les planètes et d'engins spatiaux, respectivement, en mesurant aller-retour le temps de transit.

Mesures

Il ya différentes façons de déterminer la valeur de c. Une façon consiste à mesurer la vitesse réelle à laquelle les ondes lumineuses se propagent, ce qui peut être fait dans différentes configurations astronomiques et terrestres. Cependant, il est également possible de déterminer à partir de c d'autres lois physiques où il apparaît, par exemple, en déterminant les valeurs des constantes électromagnétiques ε ₀ et μ ₀ et en utilisant leur rapport à c. Historiquement, les résultats les plus précis ont été obtenus en déterminant séparément la fréquence et la longueur d'onde d'un faisceau lumineux, avec leur produit égalant c.

En 1983, le compteur a été défini comme "la longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide pendant un intervalle de temps de 1/299,792,458 d'une seconde", la fixation de la valeur de la vitesse de la lumière à 299 792 458 m / s, par définition, comme décrit ci-dessous . En conséquence, des mesures précises de la vitesse de la lumière donnent une réalisation précise de l'appareil plutôt qu'une valeur précise de c.

Mesures astronomiques

L'espace est un cadre naturel pour mesurer la vitesse de la lumière en raison de sa grande échelle et presque parfait vide. Typiquement, on mesure le temps nécessaire à la lumière pour parcourir une certaine distance de référence dans le système solaire , comme le rayon de l'orbite de la Terre. Par le passé, de telles mesures peuvent être effectuées de façon assez précise, par rapport à la précision avec laquelle la longueur de la distance de référence est connue dans des unités à base de terre. Il est de coutume d'exprimer les résultats en unités astronomiques (UA) par jour. Une unité astronomique est approximativement la distance moyenne entre la Terre et le Soleil; elle ne repose pas sur le Système international d'unités. Parce que l'UA détermine une longueur réelle, et ne repose pas sur le temps de vol comme les unités SI, des mesures modernes de la vitesse de la lumière en unités astronomiques par jour peuvent être comparés à la valeur définie de c dans le Système international d'unités .

Ole Christensen Rømer utilisé une mesure astronomique de faire la première estimation quantitative de la vitesse de la lumière. Lorsque mesurée à partir de la Terre, les périodes de lunes en orbite autour d'une planète lointaine sont plus courts lorsque la Terre se rapproche de la planète que lorsque la Terre est en recul de celui-ci. La distance parcourue par la lumière de la planète (ou sa lune) à la Terre est plus court lorsque la Terre est sur ​​le point de son orbite le plus proche de sa planète que lorsque la Terre est au point le plus éloigné de son orbite, la différence de distance étant le diamètre de l'orbite de la Terre autour du Soleil La variation observée dans la période orbitale de la lune est en fait la différence dans le temps nécessaire pour traverser la lumière distance plus courte ou plus longue. Rømer observé cet effet pour Jupiter plus intime lune de Io et en a déduit que la lumière prend 22 minutes pour traverser le diamètre de l'orbite de la Terre.

Aberration de la lumière: la lumière provenant d'une source lointaine semble être à partir d'un emplacement différent pour un télescope mobile en raison de la vitesse finie de la lumière.

Une autre méthode consiste à utiliser l' aberration de la lumière , découvert et expliqué par James Bradley dans le 18ème siècle. Cet effet résulte de l' addition vectorielle de la vitesse de la lumière arrivant d'une source lointaine (comme une étoile) et la vitesse de son observateur (voir schéma à droite). Un observateur se déplaçant voit ainsi la lumière provenant d'une direction légèrement différente et voit la source dans une position décalée à partir de sa position d'origine en conséquence. Depuis la direction de la vitesse de la Terre change continuellement que la Terre tourne autour du Soleil, cet effet entraîne la position apparente des étoiles pour se déplacer. De l'écart angulaire dans la position d'étoiles (au maximum 20,5 secondes d'arc), il est possible d'exprimer la vitesse de la lumière en termes de la vitesse de la Terre autour du Soleil, qui, avec la longueur connue d'une année peut être facilement converti en le temps nécessaire pour voyager entre le Soleil et la Terre. En 1729, Bradley a utilisé cette méthode pour obtenir que la lumière a voyagé 10 210 fois plus vite que la Terre dans son orbite (la figure moderne est 10 066 fois plus rapide) ou, de façon équivalente, qu'il faudrait légers 8 minutes 12 secondes de voyager entre le Soleil et la Terre.

Aujourd'hui, le «temps de lumière pour unité de distance" -le inverse de c, exprimée en secondes par astronomique unité est mesurée en comparant le temps pour les signaux radio atteignent vaisseau différent dans le système solaire, avec leur position calculée à partir des effets gravitationnels de Soleil et des planètes différentes. En combinant plusieurs de ces mesures, un meilleure valeur ajustement pour le moment la lumière par unité de distance est obtenue. En 2009, la meilleure estimation, approuvé par le Union astronomique internationale (UAI), est:

le temps de lumière pour unité de distance: 499,004 7 83 8 36 (10) s

c=0,00200398880410 (4) de l'UA / s=173,144632674 (3) de l'UA / jour.

L'incertitude relative à ces mesures est de 0,02 parties par milliard (2 × 10 ^-11 ), l'équivalent de l'incertitude dans les mesures basés sur la Terre de longueur par interférométrie. Etant donné que l'appareil de mesure est définie comme étant la longueur parcourue par la lumière dans un certain intervalle de temps, la mesure du temps de la lumière à distance de l'unité peut aussi être interprété comme mesure de la longueur d'un UA en mètres.

Temps de techniques de vol

Une méthode de mesure de la vitesse de la lumière est de mesurer le temps nécessaire à la lumière de se rendre à un miroir à une distance et à l'arrière connue. Ceci est le principe de fonctionnement derrière l' appareil Fizeau-Foucault développé par Hippolyte Fizeau et Léon Foucault.

Schéma de la Appareil de Fizeau

La configuration comme utilisé par Fizeau est constitué d'un faisceau de lumière dirigée vers un miroir 8 km (5 miles) de distance. Sur le chemin de la source vers le miroir, le faisceau passe à travers une roue dentée rotative. A une certaine vitesse de rotation, le faisceau traverse un fossé sur le chemin et l'autre sur le chemin du retour, mais à des taux légèrement plus élevés ou plus faibles, le faisceau frappe une dent et ne passe pas par la roue. Connaissant la distance entre la roue et le miroir, le nombre de dents sur la roue, et la vitesse de rotation, la vitesse de la lumière peut être calculée.

La méthode de Foucault remplace la roue dentée par un miroir rotatif. Parce que le miroir continue à tourner alors que la lumière se déplace vers le miroir lointain et arrière, la lumière est réfléchie par le miroir rotatif à un angle différent sur ​​sa sortie qu'elle ne l'est sur ​​son chemin du retour. De cette différence d'angle, la vitesse de rotation connue et la distance au miroir lointain la vitesse de la lumière peuvent être calculés.

De nos jours, en utilisant les oscilloscopes avec des résolutions de temps de moins d'une nanoseconde, la vitesse de la lumière peut être mesurée directement en chronométrant le retard d'une impulsion de lumière provenant d'un laser ou une LED réfléchie par un miroir. Cette méthode est moins précis (avec des erreurs de l'ordre de 1%) que les autres techniques modernes, mais il est parfois utilisé comme une expérience de laboratoire dans les classes collège de physique.

Constantes électromagnétiques

Une option pour dériver c qui ne dépend pas directement sur ​​une mesure de la propagation des ondes électromagnétiques est d'utiliser la relation entre c et la permittivité du vide ε ₀ et la perméabilité du vide μ ₀ établi par la théorie de Maxwell: c ² = 1 / ( e ₀ u ₀ ). La permittivité du vide peut être déterminée en mesurant la capacité et les dimensions d'un condensateur, tandis que la valeur de la perméabilité à vide est fixée à exactement 4π x 10 ^-7 H · m ^-1 à travers la définition de l' ampère. Rosa et Dorsey utilisé cette méthode en 1907 pour trouver une valeur de 299 710 ± 22 km / s .

résonance de la cavité

Électromagnétiquesondes stationnaires dans une cavité.

Une autre façon de mesurer la vitesse de la lumière est de mesurer indépendamment la fréquence f et de longueur d'onde λ d'une onde électromagnétique dans le vide. La valeur de c peut alors être trouvé en utilisant la relation c = fλ . Une option consiste à mesurer la fréquence de résonance d'un résonateur à cavité. Si les dimensions de la cavité de résonance sont également connus, ceux-ci peuvent être utilisés à déterminer la longueur d'onde de l'onde. En 1946, Louis Essen et AC Gordon-Smith établir la fréquence pour une variété de modes normaux de micro-ondes d'une cavité micro-ondes de dimensions précisément connues. Les dimensions ont été établies avec une précision d'environ ± 0,8 um en utilisant des jauges calibrées par interférométrie. Comme la longueur d'onde des modes est connu d'après la géométrie de la cavité et de la théorie électromagnétique , la connaissance des fréquences associées activer un calcul de la vitesse de la lumière.

Le résultat Essen-Gordon-Smith, 299 792 ± 9 km / s , était nettement plus précis que ceux trouvés par des techniques optiques. En 1950, des mesures répétées par Essen établis à la suite de 299,792.5 ± 3,0 km / s .

Une démonstration des ménages de cette technique est possible, en utilisant un four à micro-ondes et de la nourriture comme des guimauves ou la margarine: si le plateau est enlevé de sorte que la nourriture ne bouge pas, il va cuire le plus rapide à des ventres (les points où l'amplitude de l'onde est le plus grand), où elle commence à fondre. La distance entre deux de ces points est la moitié de la longueur d'onde des micro-ondes; par la mesure de cette distance et en multipliant la longueur d'onde de la fréquence de micro-ondes (habituellement affichée sur l'arrière du four, typiquement 2450 MHz), la valeur de c peut être calculé », souvent avec une erreur inférieure à 5%."

Interférométrie

Une détermination interférométrique de longueur. Gauche: d'interférence constructive; Droite: interférence destructive.

L'interférométrie est une autre méthode pour trouver la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique pour déterminer la vitesse de la lumière. Un faisceau de lumière cohérente (par exemple à partir d'un laser ), avec une fréquence connue ( f ), est divisé à suivre deux voies, puis recombinée. En ajustant la longueur du chemin tout en observant le motif d'interférence et en mesurant soigneusement la variation de longueur de chemin, la longueur d'onde de la lumière ( λ ) peut être déterminée. La vitesse de la lumière est alors calculée en utilisant l'équation c = λf .

Avant l'avènement de la technologie laser, cohérentes radios sources ont été utilisées pour les mesures d'interférométrie de la vitesse de la lumière. Cependant détermination interférométrique de longueur d'onde devient moins précise de longueur d'onde et les expériences ont été ainsi limitée par la précision en longueur d'onde longue (~ 0,4 cm) des ondes radio. La précision peut être améliorée en utilisant de la lumière avec une longueur d'onde plus courte, mais alors il devient difficile de mesurer directement la fréquence de la lumière. Un moyen de contourner ce problème est de commencer avec un signal à basse fréquence dont la fréquence peut être mesurée avec précision, et à partir de ce signal progressivement synthétiser des signaux haute fréquence dont la fréquence peut alors être lié au signal d'origine. Un laser peut alors être verrouillé sur la fréquence et la longueur d'onde peut être déterminée en utilisant l'interférométrie. Cette technique était due à un groupe au National Bureau of Standards (NBS) (qui devint plus tard NIST). Ils l'ont utilisé en 1972 pour mesurer la vitesse de la lumière dans le vide avec une incertitude fractionnaire de 3,5 × 10 ^-9 .

Histoire

Jusqu'à ce que le début de la période moderne, on ne sait pas si la lumière a voyagé instantanément ou à une vitesse finie très rapide. Le premier examen enregistrée existante de ce sujet était dans la Grèce antique . Les anciens Grecs, les savants musulmans et des scientifiques européens classiques débattu longtemps jusqu'à ce que Rømer a fourni le premier calcul de la vitesse de la lumière. La théorie de la relativité d'Einstein spécial a conclu que la vitesse de la lumière est constante indépendamment de l'un de cadre de référence. Depuis lors, les scientifiques ont fourni des mesures de plus en plus précises.

Première histoire

Empédocle a été le premier à affirmer que la lumière a une vitesse finie. Il a maintenu que la lumière était quelque chose en mouvement, et doit donc prendre un certain temps à voyager. Aristote a fait valoir, au contraire, que «la lumière est due à la présence de quelque chose, mais il est pas un mouvement". Euclide et Ptolémée avancé l' émission théorie de la vision, où la lumière est émise à partir de l'œil, permettant ainsi de vue. Basé sur cette théorie, Héron d'Alexandrie a fait valoir que la vitesse de la lumière doit être infinie parce que les objets lointains tels que les étoiles apparaissent immédiatement après l'ouverture des yeux.

Les premiers philosophes musulmans ont d'abord convenu avec le vision aristotélicienne que la lumière avait pas de vitesse de Voyage. En 1021, Alhazen (Ibn al-Haytham) a publié le livre de l'optique , dans lequel il a présenté une série d'arguments rejetant la théorie de l'émission en faveur de la théorie de l'intromission maintenant accepté de vision, dans laquelle se déplace la lumière provenant d'un objet dans l'œil. Cela a conduit Alhazen de proposer que la lumière doit avoir une vitesse finie, et que la vitesse de la lumière est variable, en baisse dans les organes les plus denses. Il a fait valoir que la lumière est une matière importante, la propagation de qui nécessite du temps, même si cela est inaccessible à nos sens. Toujours dans le 11ème siècle, Al-Biruni convenu que la lumière a une vitesse finie, et observé que la vitesse de la lumière est beaucoup plus rapide que la vitesse du son.

Au 13ème siècle, Roger Bacon a fait valoir que la vitesse de la lumière dans l'air était pas infinie, en utilisant des arguments philosophiques soutenues par la rédaction de Alhazen et Aristote. Dans les années 1270, Witelo envisagé la possibilité de lumière se déplaçant à une vitesse infinie dans le vide, mais le ralentissement dans les organes les plus denses.

Au début du 17e siècle, Johannes Kepler croyait que la vitesse de la lumière était infinie, puisque l'espace vide ne présente aucun obstacle. René Descartes a fait valoir que si la vitesse de la lumière était finie, le Soleil, la Terre et la Lune serait sensiblement sur l'alignement lors d'une éclipse lunaire . Depuis tels désalignement avait pas été observé, Descartes a conclu la vitesse de la lumière était infinie. Descartes spéculé que si la vitesse de la lumière ont été trouvés être finie, tout son système de la philosophie pourrait être démoli.

Les premières tentatives de mesure

En 1629, Isaac Beeckman a proposé une expérience dans laquelle une personne observe le flash d'un canon se reflétant sur ​​un miroir d'environ un mile (1,6 km). En 1638, Galilée a proposé une expérience, avec une demande apparente d'avoir effectué il quelques années plus tôt, pour mesurer la vitesse de la lumière en observant le délai entre la découverte d'une lanterne et de sa perception à une certaine distance. Il était incapable de distinguer si Voyage de lumière était instantanée ou non, mais a conclu que si il n'y avait pas, il doit néanmoins être extraordinairement rapide. L'expérience de Galileo a été réalisée par l' Accademia del Cimento de Florence, en Italie, en 1667, avec les lanternes séparés par environ un mile, mais aucun délai n'a été observée. Le retard réel dans cette expérience aurait été d'environ 11 microsecondes.

La première estimation quantitative de la vitesse de la lumière a été faite en 1676 par Romer (voir la détermination de Romer de la vitesse de la lumière). De l'observation que les périodes de plus intime lune de Jupiter Io semblaient être plus courte quand la Terre approchait Jupiter que lorsque recul de celui-ci, il a conclu que la lumière voyage à une vitesse finie, et estime qu'il faut de lumière 22 minutes pour traverser le diamètre de l'orbite de la Terre. Christiaan Huygens combiné cette estimation avec une estimation pour le diamètre de l'orbite de la Terre pour obtenir une estimation de la vitesse de la lumière de 220000 km / s , 26% inférieure à la valeur réelle.

Dans ses 1704 livres Opticks , Isaac Newton a rapporté les calculs de Romer de la vitesse finie de la lumière et donne une valeur de "sept ou huit minutes" pour le temps pris pour la lumière pour aller du Soleil à la Terre (la valeur moderne est de 8 minutes 19 secondes). Newton a demandé si les ombres des éclipses de Romer ont été colorés; entendre qu'elles ne sont pas, at-il conclu les différentes couleurs sont rendus à la même vitesse. En 1729, James Bradley a découvert l' aberration de la lumière . De cet effet il a déterminé que la lumière doit parcourir 10 210 fois plus vite que la Terre dans son orbite (la figure moderne est 10 066 fois plus rapide) ou, de façon équivalente, que cela prendrait légers 8 minutes 12 secondes pour voyager entre le Soleil et la Terre.

Connexions avec l'électromagnétisme

Au 19ème siècle Hippolyte Fizeau a développé une méthode pour déterminer la vitesse de la lumière en fonction de mesures de temps de vol sur Terre et a rapporté une valeur de 315000 km / s . Sa méthode a été améliorée par Léon Foucault qui a obtenu une valeur de 298000 km / s en 1862. En l'an 1856, Wilhelm Eduard Weber et Rudolf Kohlrausch mesuré le rapport des unités électromagnétiques et de charge électrostatique, 1 / √ e ₀ u ₀ , en déchargeant une bouteille de Leyde , et a constaté que sa valeur numérique était très proche de la vitesse de la lumière mesurée directement par Fizeau. L'année suivante Gustav Kirchhoff calculé que un signal électrique dans un sans résistance fil se déplace le long du fil à cette vitesse. Au début des années 1860, Maxwell a montré que, selon la théorie de l'électromagnétisme qui il travaillait, que les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide à une vitesse égale à ce qui précède rapport Weber / Kohrausch, et ​​attirer l'attention sur la proximité numérique de cette valeur la vitesse de la lumière mesurée par Fizeau, il a proposé que la lumière est en fait une onde électromagnétique.

"Éther Luminiferous"

Hendrik Lorentz avec Albert Einstein.

On pensait à l'époque que l'espace vide a été rempli avec un milieu de fond appelé l' éther luminiferous dans lequel le champ électromagnétique existait. Certains physiciens pensaient que cet éther a agi comme un cadre privilégié de référence pour la propagation de la lumière et il devrait donc être possible de mesurer le mouvement de la Terre par rapport à ce milieu, par la mesure de l'isotropie de la vitesse de la lumière. Au début des années 1880, plusieurs expériences ont été effectuées pour tenter de détecter cette motion, dont le plus célèbre est l'expérience réalisée par Albert Michelson et Edward Morley en 1887. Le mouvement détecté était toujours inférieure à l'erreur d'observation. Les expériences modernes indiquent que la vitesse dans les deux sens de la lumière est isotrope (le même dans tous les sens) à moins de 6 nanomètres par seconde. En raison de cette expérience Hendrik Lorentz a proposé que le mouvement de l'appareil à travers l'éther peut amener l'appareil à se contracter le long de sa longueur dans la direction du mouvement, et il suppose en outre, que la variable de temps pour les systèmes en mouvement doit également être modifiée en conséquence (" heure locale "), qui a conduit à la formulation de la transformation de Lorentz. Basé sur La théorie de l'éther de Lorentz, Henri Poincaré (1900) a montré que cette heure locale (au premier ordre en v / c) est indiquée par des horloges en mouvement dans l'éther, qui sont synchronisées dans l'hypothèse de la vitesse de la lumière constante. En 1904, il a spéculé que la vitesse de la lumière pourrait être une limitation de vitesse dans la dynamique, à condition que les hypothèses de la théorie de Lorentz sont tous confirmés. En 1905, Poincaré a la théorie de l'éther de Lorentz en plein accord avec l'observation principe de relativité.

Relativité restreinte

En 1905, Einstein a postulé dès le départ que la vitesse de la lumière dans le vide, mesurée par un observateur non-accélération, est indépendant du mouvement de la source ou de l'observateur. L'utilisation de ce et le principe de la relativité comme une base, il provient de la théorie de la relativité , dans lequel la vitesse de la lumière dans le vide c présenté comme une constante fondamentale, apparaissant aussi dans des contextes non liés à la lumière. Cela a rendu le concept de l'éther stationnaire (à laquelle Lorentz et Poincaré adhéraient encore) inutile et a révolutionné les concepts d'espace et de temps.

Une précision accrue decet redéfinition du mètre

Dans la seconde moitié de l'beaucoup de progrès du 20ème siècle a été faite en augmentant la précision des mesures de la vitesse de la lumière, d'abord par des techniques de résonance de la cavité et plus tard par des techniques de l'interféromètre laser. En 1972, en utilisant la dernière méthode et la définition de 1960 du compteur en termes d'une ligne spectrale particulière de krypton-86, un groupe au NBS dans Boulder, Colorado a déterminé la vitesse de la lumière dans le vide pour être c = 299,792,456.2 ± 1,1 m / s . Ce fut 100 fois moins incertain que la valeur précédemment accepté. L'incertitude reste était principalement liée à la définition du mètre. Depuis des expériences similaires ont trouvé des résultats comparables pour c , la 15e Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) en 1975 a recommandé d'utiliser la valeur 299 792 458 m / s pour la vitesse de la lumière.

En 1983, la 17 e CGPM redéfinit le mètre ainsi, "Le mètre est la longueur du trajet parcouru par la lumière dans le vide pendant un intervalle de temps de 1/299 792 458 de seconde." Du fait de cette définition, la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide est exactement 299 792 458 m / s et est devenue une constante définie dans le système d'unités SI. Amélioration des techniques expérimentales ne modifient pas la valeur de la vitesse de la lumière en unités SI, mais au lieu de permettre une réalisation plus précise de l'appareil.