Mediciones más exactas registradas.

Para finalizar con la determinación de la velocidad de la luz, cabe mencionar las mediciones más aproximadas al valor tomado como exacto de la velocidad de la luz.

Las personas más relevantes y sus mediciones (en km/s), han sido:

• Rosa y Dorsey (1906) obtuvieron 299781 km/s (± 10) usando la teoría electromagnética
• Bergstrand (1950) 299792.7 (± 0.25) con un geodímetro
• Bol y Hansen (1950) 299789.3 (± 0.4) con cavidad de microondas
• Froome (1952) 299792.6 (± 0.7) con un interferómetro de microondas
• Edge (1956) 299792.9 (± 0.2); etc.

Es de señalar que se sacaron estos valores de una literatura clásica, sin ver el método, y a solo efecto de destacar el valor cada vez más preciso obtenido.

Albert Abraham Michelson.

En 1878, Albert Abraham Michelson ideó un experimento para calcular la velocidad de la luz y demostrar que se trataba de una cantidad finita y medible. 

En primer lugar, colocó dos espejos a una determinada distancia, la alineación entre ambos era de tal forma que la luz de un espejo reflejara hacia atrás y golpeara al segundo. Midió dicha distancia entre los dos espejos y vio que eran 605,4 metros de distancia.

A continuación, utilizó un motor para hacer girar uno de los espejos a 256 revoluciones por segundo mientras el otro permanecía estático.

Utilizando una lente, concentró un haz de luz sobre el espejo estacionario. Cuando la luz golpeó a éste, rebotó hacia el espejo rotatorio, donde Michelson había colocado una pantalla de observación. Al estar en movimiento el segundo espejo, el haz de luz al volver era desviado ligeramente.

Cuando Michelson midió la desviación, se encontró que era de 133 milímetros. Utilizando estos datos, Michelson calculó la velocidad de la luz y obtuvo una cifra de 299.949,53 kilómetros por segundo. Una cifra muy acertada con respecto al valor aceptado actualmente.

León Focault.

En 1862, Léon Foucault modificó el sistema de Fizeau empleando un espejo giratorio en lugar de la rueda dentada y obtuvo un valor mucho más preciso: 298 000 Km/s. El sistema experimental de Foucault es más simple, aunque más delicado de fabricar.

Consiste en un espejo que gira a gran velocidad con el eje de giro situado en el foco de un espejo parabólico. El rayo de luz producido se refleja en el camino de ida en el espejo plano giratorio M y continua hasta el espejo parabólico.

.

Allí se refleja de nuevo y comienza el camino de vuelta. Se refleja de nuevo en el espejo giratorio y produce una señal luminosa sobre una pantalla.

Cuando el espejo gira a una velocidad suficientemente elevada para que el tiempo de que tarda en dar una vuelta sea comparable al tiempo que tarda la luz en ir y volver en su recorrido, la señal luminosa se observa a una distancia fácilmente medible del orificio por el que sale el rayo luminoso.

En estas circunstancias es fácil determinar el ángulo que se ha desviado el rayo. Como se conoce la velocidad de rotación, se determina el tiempo que ha tardado el espejo en girar la mitad de ese ángulo. En este tiempo la luz ha recorrido y de esa cifra se obtiene el valor de la velocidad.

Además, el experimento de Foucault tenía una ventaja enorme: el recorrido de la luz, de tan solo 5 metros, podía hacerse por un tubo lleno de agua y medir, por primera vez en la historia, la velocidad en un medio transparente. De este modo fue posible obtener unos resultados concluyentes.

• Velocidad de la luz en el aire= 300.000 km/s (298 000 Km/s)
• Velocidad de la luz en el agua= 226.000 Km/s

Jugando con estos números, se llega a que el cociente de la velocidad de la luz en el aire y la velocidad de la luz en el agua es justamente el índice de refracción del agua, lo que da más veracidad a este experimento:
Velocidad de la luz en el aire / Velocidad de la luz en el agua = 300.000 / 226.000  1,33= índice de refracción del agua.

 

Hippolyte Fizeau.

El físico francés Hippolyte Fizeau realizó la primera determinación precisa de la velocidad de la luz en la Tierra modificando la idea original de Galileo algo más de dos siglos después de su muerte.

Rueda dentada (Gustave Froment)

Utilizó una rueda dentada de 720 dientes, fabricada con gran precisión por Gustave Froment, que giraba a una velocidad conocida y constante. Por medio de un soplete de hidrógeno y oxígeno, producía una luz muy brillante que era dirigida a través de uno de los espacios que existía entre dos dientes de la rueda. Cuando la rueda giraba, el rayo de luz se interrumpía cuando los dientes de la rueda se interponían en su camino, que lo «cortaba en trozos».

El rayo de luz así «cortado» se dirigió a un espejo situado a 8.633 metros de distancia, en el monte Valériene, que lo reflejó de nuevo hacia la rueda dentada, haciéndolo pasar en su camino de vuelta por el mismo punto por el que había pasado en el camino de ida.

Si la rueda estaba parada, Fizeau observaba perfectamente el rayo luminoso de vuelta. (Téngase en cuenta que el único rayo que puede verse es justamente el de vuelta, ya que el de ida nunca llega al ojo del observador).

En ese punto hizo girar la rueda con velocidad creciente. Llegó un momento en el que el tiempo que tardaba la luz en recorrer los 17266 metros era suficiente para que la rueda hubiera girado y el trozo de rayo de vuelta encontrara un diente en vez de un hueco. En ese momento Fizeau dejó de ver luz al mirar por su telescopio. La velocidad de rotación para la que ocurría ese proceso era de 12,6 revoluciones por segundo.

El ángulo comprendido entre un diente y un hueco era de 360 / (2 · 720) grados sexagesimales.

La velocidad angular del disco era de 360 · 12,6 grados por segundo. Con estos valores es fácil deducir que la velocidad de la luz es de 313.000 kilómetros por segundo, un valor mucho más aproximado que el de 225.000 kilómetros por segundo obtenido por Römer.

Ole Röemer.

Solamente tres décadas más tarde el astrónomo Ole Röemer realizó una nueva medición mucho más acertada. Para ella se basó en el fenómeno de los eclipses de un satélite de Júpiter (I_o) observados desde La Tierra. Con este método apreció que los eclipses de dicho satélite se retrasaban o adelantaban según la Tierra se alejaba de o se acercaba a Júpiter.

A partir de esta peculiaridad Röemer fue capaz de calcular la velocidad de la luz. Teniendo en cuenta que conocía la distancia aproximada de La Tierra y Júpiter, simplemente dividió esta distancia por el tiempo de retraso que se mide en la observación de los eclipses de las lunas con respecto al esperado (en los cálculos de órbitas), obtenemos una estimación de la velocidad de la luz que fue de 225,000 km/s.

Esquema del planteamiento de Röemer.

Galileo Galilei.

La primera tentativa de medir la velocidad de la luz fue realizada por Galileo, tras haber intentado medir previamente la velocidad de sonido. Para esta medición utilizó un método similar al utilizado con el sonido.

Galileo midió la velocidad del sonido en el aire de una manera sencilla y exacta para su época.

Galileo y su ayudante dispararon un cañón (cargado sólo con pólvora) a las doce de la noche.

Ambos investigadores se situaron en un monte próximo, a una distancia de unos 3.500 metros del lugar donde estaba el cañón; iban provistos de un «pulsilogium», aparato inventado por Galileo para medir el tiempo contando las oscilaciones de un pequeño péndulo. El experimento se realizó de la siguiente manera:

Cuando el capitán disparó el cañón, Galileo y su ayudante vieron el resplandor de la pólvora y empezaron a contar las oscilaciones del «pulsilogium»: uno, dos, tres… (esperando el momento en el que el sonido producido por el cañonazo llegase hasta ellos), siete, ocho, nueve, diez. Galileo calculó en voz alta: 350 metros por segundo.

De manera semejante, Galileo se planteó la forma de medir la velocidad de la luz. Galileo colocó a un ayudante a gran distancia, en el campo con una linterna y un soporte por el que hacía pasar la luz. Dedujo así que la experiencia de cada día nos enseña que la propagación de la luz es instantánea; porque, cuando vemos disparar de muy lejos una pieza de artillería, el chispazo nos llega a los ojos, sin que transcurra tiempo; y, en cambio, el sonido no llega a nuestros oídos sino tras un intervalo perceptible.

Su resultado no fue válido, puesto que como se sabría después, la velocidad es demasiado grande para poder medirse con un método tan burdo.

¿Quiénes y cómo han investigado la velocidad de la luz a lo largo de la historia?

Han sido muchos los científicos que desde del siglo XVII han dedicado sus vidas a la investigación del valor de la velocidad de la luz.

Científicos como Galileo, Roemer, Foucault, etc., son los que vamos a tratar a lo largo de este blog.

¡Empecemos por el inicio!

¿Qué es la velocidad de la luz?

La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299 792, 458 km/s.

Se simboliza con la letra c, proveniente del latín celéritās (en español celeridad o rapidez).

El valor de la velocidad de la luz en el vacío fue incluido oficialmente en el Sistema Internacional de Unidades como constante el 21 de octubre de 1983, pasando así el metro a ser una unidad derivada de esta constante.

La rapidez a través de un medio que no sea el «vacío» depende de su permitividad eléctrica, de su permeabilidad magnética, y otras características electromagnéticas. En medios materiales, esta velocidad es inferior a «c» y queda codificada en el índice de refracción.

¡Comencemos a experimentar!

Bienvenidos a nuestro blog,

aquí os podréis adentrar en las experimentaciones de la velocidad de la luz que han sido efectuadas, de la mano de diferentes descubridores e investigadores y con sus debidos métodos.

¿Descubriremos quién ha sido la persona que más se ha aproximado al valor de la velocidad de la luz? ¿Cómo?