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.
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 x 8633 m x 720 x 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 % más 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], pp. 90-92). [3]
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]