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Niveau terminale
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Effet Hubble

Posté par
MatBIBI
08-05-19 à 10:20

Bonjour, me voilà bloqué sur un exercice type effet doppler mais impliquant des ondes électromagnétiques : je me retrouve bloqué car a vitesse de la lumière de varie pas, elle est toujours de 3*10^8m/s. Je suis bloqué, y a t-il une fromule particulière à connaitre? J'ai tenté d'en trouver une enn vain :
Déterminer la vitesse d'une galaxie
On identifie la raie d'absorption d'un élément dans le spectre de la lumière issue d'une galaxie. Sa longueur d'onde lorsque la source de lumière est au repos est de 423 nm423nm.
On reçoit ici une longueur d'onde valant 391 nm391nm .

Calculer la vitesse à laquelle la galaxie se rapproche de la Terre.
On donnera un résultat en unité SI avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Posté par
neajD
re : Effet Hubble 08-05-19 à 11:10

Bonjour,

MatBIBI @ 08-05-2019 à 10:20

... y a t-il une fromule particulière à connaitre? J'ai tenté d'en trouver une enn vain : ...

Connais-tu l'effet Doppler sonore ?
Ce sera peut-être plus facile à comprendre... mais c'est rigoureusement la même chose et la vitesse du son ne varie pas non plus !

Posté par
MatBIBI
re : Effet Hubble 08-05-19 à 12:51

Oui, pour l'effet doppler :
Fr=Fe*(C/C-V)
Si l'objet s'approche, C+V si l'objet s'écarte
avec C la célérité du son, v la vitesse relative aux 2 systèmes (émetteur et récepteur)
Fr la fréquence reçue en Hz
Fe la fréquence émise en Hz

Posté par
MatBIBI
re : Effet Hubble 08-05-19 à 16:38

Si la formule était la même pour la fréquence d'une onde électromagnétique, cela voudrait  dire que le mouvement potentiel de l'émetteur influe sur la vitesse de la lumière, ce qui est impossible étant donné le postulat d'Einstein quant-à la vitesse de propagation de la lumière dans un référentiel quelconque.

Posté par
neajD
re : Effet Hubble 08-05-19 à 18:02

C'est bien écrit pourtant j'ai du mal à te suivre... il faut me détailler ou préciser ton raisonnement... C'est très important pour ta compréhension de cet effet.
Merci d'avance.

Posté par
MatBIBI
re : Effet Hubble 09-05-19 à 18:48

Je ne vais pas vous mentir, cette formule sur l'effet doppler, je l'ai apprise et elle me sert régulièrement mais je serai incapable d'expliquer le raisonnement à l'origine de celle ci.
Néanmoins, j'ai trouvé sur internet une formule qui permettrait de connaître la longueur d'onde pour un exercice type effet Hubble. celle ci est :
(je note L lambda la longueur d'onde et D delta représentant une différence)
DL/L(initiale)=V/C
avec V vitesse du système et C célérité de la lumière dans le vide.

Posté par
MatBIBI
re : Effet Hubble 09-05-19 à 18:50

Je pense avoir compris ce qui est exigible par rapport à l'effet Doppler en Terminale S c'est-à dire que en faisant la différence entre les fréquences reçues et émises, on obtient un réel supérieur ou inférieur à 0 en fonction du mouvement de l'émetteur par rapport au récepteur (rapprochement ou éloignement).

Posté par
neajD
re : Effet Hubble 09-05-19 à 19:59

Bien... alors juste pour comparer, j'ai appliqué la formule du Doppler sonore que tu as donnée et j'obtiens vitesse radiale de 24 600 km/s.
Rapprochement ou éloignement ?
Je te laisse me le dire.
A+

Posté par
MatBIBI
re : Effet Hubble 09-05-19 à 20:34

Rapprochement car c'est écrit dans l'énoncé mais je serai surtout curieux de savoir comment vous avez appliqué la formule de l'effet Doppler Sonore à cet exercice.

Posté par
neajD
re : Effet Hubble 09-05-19 à 23:21

Effectivement c'est un rapprochement car la longueur d'onde reçue est réduite par rapport à la longueur d'onde émise.
Pour passer de ta formule Doppler son à la formule Doppler lumière, il y a juste à savoir une formule par coeur (parce qu'elle revient souvent), c'est la relation entre fréquence F (en Hz), période T (en s) et longueur d'onde (en m) : = c.T = c/F.
Elle est valable pour tout phénomène de propagation d'ondes.

Pour bien comprendre l'effet Doppler...
Imagine... tu es sur un bateau à quai et tu observes une houle (càd des vagues bien sinusoïdales et parallèles entre elles).
Ces vagues viennent dans ta direction à la vitesse c qui est la vitesse de propagation de la houle (càd la vitesse de déplacement des crêtes ou encore de cette "tôle ondulée" à la surface de l'eau).
La longueur d'onde de la houle c'est la distance qui sépare deux crêtes successives.
La fréquence de la houle c'est le nombre de crêtes qui touchent le bateau par seconde (càd que tu les comptes pendant une minute et tu divises le nombre trouvé par 60 s ).

Ton bateau quitte le quai et part à la rencontre des vagues. La fréquence des vagues qui touchent le bateau et que tu observes maintenant est évidemment plus importante puisque tu vas à la rencontre des vagues. Et plus le bateau va vite, plus la fréquence observée est grande. Il y a donc une relation entre la vitesse du bateau et les fréquences observées à quai et en route.
C'est la relation que tu as donnée ci-dessus...

Posté par
MatBIBI
re : Effet Hubble 10-05-19 à 07:37

Merci pour votre explication en effet, ce n'est pas si dur que ça au final on trouve facilement la formule de l'effet Doppler lumineux avec lambda.



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