optique géométrique (PCSI) · Chapitre 1 · Application directe du cours
Mesurer la distance Terre-Lune au laser
Lumière, rayon lumineux et indice · niveau 2
Énoncé
Les missions Apollo ont déposé sur la Lune des rétroréflecteurs. Depuis la Terre, on envoie une impulsion laser vers ce miroir et l'on chronomètre le retour de l'écho : ().
- Pourquoi l'impulsion fait-elle un aller-retour ? En déduire la distance Terre-Lune.
- L'horloge mesure le temps à la nanoseconde près. Quelle précision obtient-on sur la distance ?
- Pourquoi un rétroréflecteur (qui renvoie la lumière exactement vers la source) plutôt qu'un miroir plan ordinaire ?
Corrigé
1. La lumière va à la Lune et revient : , d'où .
2. : on mesure la distance Terre-Lune au décimètre près ! (C'est ainsi qu'on a mesuré l'éloignement de la Lune, par an.)
3. Un miroir plan ne renverrait la lumière vers la Terre que s'il était parfaitement orienté ; le moindre basculement enverrait l'écho ailleurs. Un rétroréflecteur renvoie tout rayon vers sa source quelle que soit l'orientation : on récupère toujours un (faible) signal.
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