La mesure de la vitesse de la lumière peut avoir lieu de jour comme de nuit. On profite des quelques heures qui nous restent avant le tir inaugural pour faire quelques mesures de c.
Le signal que l'on reçoit et que l'on analyse est visible sur les photos jointes.
En jaune sur l'écran on a une représentation de l'intensité lumineuse envoyée vers la basilique. Quand le signal est haut, l'intensité est maximale. Lorsqu'il est bas, le faisceau est éteint. Le faisceau est donc haché à la fréquence affichée en bas à droite de l'écran (cette fréquence est très grande, ici qq kHz, c'est pourquoi notre oeil ne perçoit pas le clignotement).
En bleu sur les images est représenté le signal qui revient de l'église après un second passage dans le hacheur. Il est décalé par rapport au signal jaune d'environ 18 microsecondes. Sur ce délai, 2 microsecondes sont dues uniquement à notre montage électrique, et les 16 autres au temps que met la lumière pour faire un aller-retour. La distance exacte parcourue D est de 2 fois 2423,18 m (mesurée à 3 centimètres près par les étudiants de l'ESGN, on vous le rappelle) donc la vitesse de la lumière est à peu près V=D/temps=300000km/s.
Pour plus de précision, on mesure la fréquence exacte de hachage du faisceau pour que le faisceau qui est passé à l'aller retrouve le hacheur exactement fermé au retour, donc que le signal bleu soit éteint. Il est en effet facile d'observer l'extinction de la lumière, et la mesure de la vitesse d'ouverture et de fermeture peut-être très précise avec nos instruments.
Sur les photos on remarque que lorsque l'on augmente la fréquence de hachage, de 8 à 20, puis 30 kHz, la durée d'allumage du faisceau retour est de plus en plus courte. L'avant de l'impulsion lumineuse passe dans le hacheur, mais sa queue est coupé! Aujourd'hui, pour 30,954kHz le signal a quasiment disparu. Pas exactement, car le temps d'ouverture et de fermeture du hacheur de même que la rapidité du détecteur nous limitent. Pour la même raison d'ailleurs on voit un autre petit pic apparaître sur la 3ème photo. Il correspond à de la lumière qui passe dans le hacheur lors de son ouverture suivante! D'ailleurs si on augmente encore la vitesse de hachage (45kHZ sur la dernière photo) on voit la lumière qui réapparait très clairement. Cette fois-ci c'est l'avant de l'impulsion lumineuse qui est coupée, et sa queue qui passe dans l'ouverture suivante.
On peut en déduire pour l'instant une vitesse de la lumière V=4xFxD=
300020km/s! C'est un peu haut par rapport à la vitesse de la lumière dans le vide c=299792,458km/s, mais la précision de notre lecture du signal nous dit que nous connaissons V
à 290km/s près. La valeur officielle de c est bien incluse dans notre barre d'erreur. Reste à affiner au cours des jours à venir et en accumulant les données la précision de notre expérience.
C'est un peu plus que la dernière mesure. C'est peut-être que l'air au-dessus de Marseille est plus propre... ou que la Bonne-Mère s'est rapprochée un peu? Probablement un peu des deux!
Un programme informatique réalisé par Didier Guyomarc'h permet de balayer lentement et par paliers la fréquence f de hachage. Pour chaque valeur de f imposée par le programme, on fait une moyenne sur 1 seconde de la fréquence effectivement émise par le générateur et du signal retour. On se rend rapidement compte que la moyenne du signal retour fluctue trop (du fait de perturbations extérieures) pour être utilisée, mais que cependant le bruit sur cette moyenne semble un caractère très pertinent pour repérer l'extinction. En effet, quand il n'y a plus de signal, il n'y a plus non plus de fluctuations d'amplitude du retour! Et on s'affranchit ainsi des fluctuations extérieures lentes du niveau moyen de luminosité.
Le minimum de signal correspond à une absence de lumière retour. Donc à cette fréquence fc, la "roue" a tourné d'un demi cran pendant le temps que la lumière a mis pour parcourir le trajet aller-retour Saint-Charles/Notre-Dame (Distance D = 2 x 2423,175 m).
que l'on peut approximer par une courbe en triangle, dont le point d'inflexion nous indique la vitesse de propagation de la lumière mesurée ce jour là.
