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Medición de Fizeau de la velocidad de la luz en el aire

Entre 1848 y 1849, Hippolyte Fizeau utilizó un aparato de rueda dentada para realizar una medición absoluta de la velocidad de la luz en el aire.

Experimentos posteriores realizados por Marie Alfred Cornu entre 1872 y 1876 mejoraron la metodología y permitieron obtener mediciones más precisas.

Determinación de la velocidad de la luz por Fizeau

Figura 1: Esquema del aparato de Fizeau. La luz pasa por un lado de un diente en el camino de ida y por el otro lado en el camino de vuelta, suponiendo que el engranaje gira un diente durante el tránsito de la luz. [1] : 123 

En 1848-49, Hippolyte Fizeau determinó la velocidad de la luz utilizando una fuente de luz intensa en el campanario de la casa de vacaciones de su padre en Suresnes , y un espejo a 8.633 metros de distancia en Montmartre . [2] La fuente de luz fue interrumpida por una rueda dentada giratoria con 720 muescas que podía girar a una velocidad variable varias veces por segundo. (Figura 1) Fizeau aumentó la velocidad de rotación de la rueda dentada hasta que la luz que pasaba por una muesca de la rueda dentada fuera completamente eclipsada por el diente adyacente. A 12,6 rotaciones por segundo, la luz fue eclipsada. Al doble de esta velocidad (25,2 rotaciones por segundo), volvió a ser visible al pasar por la siguiente muesca. A 3 veces la velocidad, volvió a ser eclipsada. [3] [4] Dada la velocidad de rotación de la rueda y la distancia entre la rueda y el espejo, Fizeau pudo calcular un valor de 2 × 8633 m × 720 × 25,2/s = 313 274 304 m/s para la velocidad de la luz. El valor de Fizeau para la velocidad de la luz era aproximadamente un 5 % demasiado alto. [5] El valor correcto es 299 792 458 m/s. A Fizeau le resultó difícil estimar visualmente la intensidad mínima de la luz bloqueada por los dientes adyacentes. [6] Otras fuentes de error incluyen la medición de la distancia entre la rueda y el espejo y la medición de la velocidad de rotación de la rueda. El artículo de Fizeau apareció en Comptes Rendus Hebdomadaires de séances de l'Academie de Sciences (París, vol. 29 [julio-diciembre de 1849], págs. 90-92). [3]

El refinamiento de Cornu del experimento de Fizeau

Figura 2: El registro del cronógrafo de la determinación de la velocidad de la luz de Cornu muestra rotaciones de ruedas, señales de cronometraje basadas en el reloj del observatorio y marcas del observador. [7]

A instancias del Observatorio de París bajo la dirección de Urbain Le Verrier , Marie Alfred Cornu repitió la medición de la rueda dentada de Fizeau de 1848 en una serie de experimentos entre 1872 y 1876. El objetivo era obtener un valor de la velocidad de la luz con una precisión de una parte por mil. El equipo de Cornu le permitió controlar órdenes elevados de extinción, hasta el orden 21. En lugar de estimar el mínimo de intensidad de la luz bloqueada por los dientes adyacentes, un procedimiento relativamente inexacto, Cornu realizó pares de observaciones a cada lado de los mínimos de intensidad, promediando los valores obtenidos con la rueda girada en el sentido de las agujas del reloj y en el sentido contrario. Un circuito eléctrico registraba las rotaciones de la rueda en un gráfico de cronógrafo, lo que permitía realizar comparaciones precisas de la velocidad con el reloj del observatorio. Una disposición de teclas de telégrafo le permitió a Cornu marcar los momentos precisos en los que juzgaba que se había entrado o salido de la extinción en este mismo gráfico. [7] Su experimento final se llevó a cabo en una trayectoria casi tres veces más larga que la utilizada por Fizeau, y arrojó una cifra de 300-400 km/s, un 0,2% superior al valor moderno. [8]

Véase también

Referencias

  1. ^ Tobin, William John (2003). La vida y la ciencia de León Foucault: el hombre que demostró que la Tierra gira. Cambridge University Press. ISBN 9780521808552. Recuperado el 10 de marzo de 2023 .
  2. ^ "Suresnes Mag | Et la lumière fut.... mesurée". Suresnes Mag (en francés) . Consultado el 12 de abril de 2024 .
  3. ^ ab "El experimento de Fizeau: el artículo original". Skulls in the Stars . 1 de abril de 2008 . Consultado el 9 de marzo de 2023 .
  4. ^ Hughes, Stephan (2012). Catchers of the Light: Las vidas olvidadas de los hombres y mujeres que fotografiaron por primera vez los cielos. ArtDeCiel Publishing. pp. 202–223. ISBN 978-1-62050-961-6.
  5. ^ Abdul Al-Azzawi (2006). Fotónica: principios y prácticas. CRC Press. pág. 9. ISBN 0-8493-8290-4.
  6. ^ Michelson, Albert A. (1879). "Determinación experimental de la velocidad de la luz". Actas de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia : 71–77.
  7. ^ ab Cornu, Marie Alfred (1876). Determinación de la vitesse de la lumière: d'après des expériences exécutées en 1874 entre l'Observatoire et Montlhéry. Gauthier-Villars . Consultado el 9 de marzo de 2023 .
  8. ^ Lauginie, P. (2004). "Medición de la velocidad de la luz: ¿por qué? ¿Velocidad de qué?" (PDF) . Actas de la Quinta Conferencia Internacional de Historia de la Ciencia en Educación Científica . Archivado desde el original (PDF) el 4 de julio de 2015. Consultado el 3 de julio de 2015 .

Enlaces externos