Experimento de Fizeau y Foucault
[2] En 1834, Charles Wheatstone desarrolló un método basado en un espejo que gira rápidamente para estudiar los fenómenos transitorios, que fue aplicado para medir la velocidad de la electricidad en un alambre y la duración de una chispa eléctrica.
En 1850, tanto Fizeau como Foucault utilizaron dispositivos con espejo en rotación para realizar medidas relativas de la velocidad de la luz en el aire frente a su velocidad en el agua.
[5] Entre 1800 y 1850 se había producido un intenso debate sobre la naturaleza ondulatoria o corpuscular de la luz.
En 1850, en plena carrera contra Foucault para materializar el experimento, Fizeau encargó a Louis Breguet la construcción de un aparato de espejo rotatorio, en el que se divide un rayo de luz en dos haces, pasando uno por el agua, mientras que el otro viaja siempre a través del aire.
El aparato hace que la luz que sale de la rendija S se refleje en un espejo giratorio R, formando una imagen de la rendija en el espejo estacionario distante M, que se refleja a continuación, para volver a formar una imagen de la rendija original.
[Nota 3] Esta situación duró hasta 1905, cuando Einstein presentó argumentos heurísticos que bajo diversas circunstancias, como cuando se considera el efecto fotoeléctrico, la luz muestra algunos comportamientos indicativos propios de una partícula.
[6][Nota 4] En ese momento, Foucault estaba trabajando en el Observatorio de París dirigido por Urbain Le Verrier.
Las limitaciones técnicas impidieron que Foucault separase los espejos R y M en más de aproximadamente 20 metros.
El objetivo era obtener un valor para la velocidad de la luz preciso con una exactitud del uno por mil.
[6] En la figura 2 se observa que Foucault coloca el espejo giratorio R lo más cerca posible a la lente L a fin de maximizar la distancia entre R y la rendija S. Como R gira, la imagen ampliada de la hendidura S se forma en la cara del espejo distante M en forma de barrido.
Foucault no pudo aumentar la distancia RM en su disposición óptica acodada más allá de aproximadamente 20 metros sin que la imagen de la rendija se volviese demasiado tenue para poder medirla con precisión.
Como se ve en la figura 5, colocaba el espejo giratorio R cerca del foco principal de la lente L (el punto focal da rayos de luz incidentes paralelos).
Si el espejo giratorio R está exactamente en el foco principal, la imagen en movimiento de la hendidura permanece sobre el distante espejo plano M (igual en diámetro a la lente L) siempre y cuando el eje del haz de luz reflejada incida en la lente, siendo así independiente de la distancia RM.
En consecuencia, fue capaz de aumentar la distancia RM a unos 600 metros.
Su cifra de 299.796 ± 4 km/s[16] era tan solo 4 km/s superior al valor corrientemente aceptado en 1931.
