¿Cómo se calcula la velocidad de la luz?

A2A: La velocidad de la luz se mide por experimento. La constante física “c” no se mide ni calcula, pero se define como exactamente 299,792,458 m / s. Resulta que (dentro del error empírico) cada experimento para medir la velocidad de la luz en el vacío está de acuerdo con “c”. Así que no calculas la velocidad de la luz, ¡solo búscala!

Para el contexto, ¿cómo se definió “c” como una constante física? Si quieres saber por qué esto es así, sigue leyendo.

Históricamente no calculó la velocidad de la luz tanto como la midió. Para medirlo, primero debe construir una regla y un reloj, y luego realizar un experimento para medir qué tan lejos llegó la luz en cuánto tiempo. Simple en principio, pero bastante complicado en la práctica para obtener la precisión que necesita en el aparato experimental dada la rapidez con la que en realidad va en relación con los ejemplos cotidianos de velocidad. Esto solo se hizo prácticamente posible a fines del siglo XVII La velocidad de la luz. Divide la distancia recorrida por el tiempo necesario para obtener velocidad.

Alrededor de la época de Maxwell se hizo evidente que la velocidad de la luz también dependía del medio a través del cual viaja, y que la velocidad máxima a la que podría viajar era en el vacío. Supongo que su pregunta se refiere a esta velocidad. De nuevo, depende de un experimento; la velocidad de la luz se calcula a partir del resultado: la distancia recorrida a lo largo de su regla, dividida por el tiempo que toma según su reloj.

Existe una fórmula simple para calcular la velocidad de la luz cuando no está en el vacío n = c / v (ver índice de refracción), pero esto requiere conocer el índice de refracción del medio.

Avancemos rápidamente al tiempo de Einstein, y quedó claro que existe una velocidad máxima fija posible en el espacio-tiempo (denotada por el símbolo c) que es fundamental para la forma en que funciona la naturaleza, y esta velocidad formalmente resultó ser la misma que la velocidad de luz en el vacío.

En este punto, se dio cuenta de que el valor real de c era de hecho arbitrario, dependiendo solo de nuestras elecciones de unidad de longitud y tiempo, por lo que el método empírico por el cual definimos nuestro segundo y medidor se ajustó muy ligeramente para que la constante c resultó ser exactamente 299,792, 458 m / s. Es una rutina para la comodidad de los físicos trabajar en diferentes unidades de distancia / tiempo, de modo que la velocidad de la luz sea exactamente igual a una. Esto no es diferente a las personas que usan millas o kilómetros para medir la distancia; finalmente es solo una cuestión de conveniencia; El punto principal es que la naturaleza lo requiere constante en todo el espacio y el tiempo. ¿Por qué? ¡Una buena pregunta, aún por responder!

Concepto :
Puede disparar una onda electromagnética de frecuencia perticular (para que pueda reconocerla cuando regrese) hacia un objeto distante como la Luna. Esta ola golpea la luna y se refleja de nuevo. puedes recibir esta onda reflejada después de un tiempo. Deje que su sistema calcule la diferencia de tiempo entre la onda enviada y la onda recibida. Si sabes la distancia a la luna,
mediante el uso de velocidad = distancia / tiempo,
puede medir la velocidad de la onda electromagnética (la luz también es onda electromagnética y las ondas EM tienen la misma velocidad en un medio dado)

Aquí está la lista de experimentos famosos destinados a medir la velocidad de la luz.
Puede estudiar sobre ellos en detalle buscándolos en Internet.

El último valor que ve es el valor adoptado. Esto significa que se acepta el valor entero más cercano en m / s para la velocidad de la luz y, a partir de este valor, se proporciona la definición de 1 metro de longitud.

1983, 21 de octubre – El 17º CGPM define el medidor como la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de segundo.

Espero que esto sea de ayuda. gracias por leer.

Uno de los primeros individuos prominentes en llegar a un experimento tangible para probar si la luz tenía velocidad fue el científico holandés Isaac Beeckman en 1629. A pesar de vivir en una época anterior a los láseres, Beeckman entendió que, al carecer de láseres, la base de cualquier bien el experimento científico siempre debe involucrar explosiones de algún tipo; así, su experimento implicó la detonación de la pólvora.

Beeckman colocó espejos a varias distancias de la explosión y preguntó a los observadores si podían ver alguna diferencia cuando el destello de luz reflejado por cada espejo alcanzaba sus ojos. El experimento fue “no concluyente” .

Posiblemente se realizó un experimento similar más famoso que no involucró explosiones o, al menos, fue propuesto por Galileo Galilei poco menos de una década más tarde, en 1638. Galileo, como Beeckman, también sospechaba que la velocidad de la luz no era infinita y hacía referencias pasajeras. a un experimento con linternas en algunos de sus trabajos. Su experimento (polémico), implicó colocar dos linternas a una milla de distancia y tratar de ver si había algún retraso notable entre las dos; Los resultados no fueron concluyentes. Lo único que Galileo podía suponer era que si la luz no era infinita, era rápida y que los experimentos en una escala tan pequeña estaban destinados a fallar.

Olaus Roemer realizó la primera medición exitosa de c en 1676. Notó que, dependiendo de la geometría Tierra-Sol-Júpiter, podría haber una diferencia de hasta 1000 segundos entre los tiempos predichos de los eclipses de las lunas de Júpiter, y los tiempos reales en que se observaron estos eclipses. Conjeturó correctamente que esto se debe al tiempo variable que tarda la luz en viajar de Júpiter a la Tierra, ya que la distancia entre estos dos planetas varía. Obtuvo un valor de c equivalente a 214,000 km / s, que era muy aproximado porque las distancias planetarias no se conocían con precisión en ese momento.

En 1728, James Bradley hizo otra estimación al observar la aberración estelar, que es el desplazamiento aparente de las estrellas debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Observó una estrella en Draco (constelación) y descubrió que su posición aparente cambió a lo largo del año. Todas las posiciones estelares se ven afectadas por igual de esta manera. (Esto distingue la aberración estelar del paralaje, que es mayor para las estrellas cercanas que para las estrellas distantes). Para comprender la aberración, una analogía útil es imaginar el efecto de su movimiento en el ángulo en el que cae la lluvia, mientras corre a traves de. Si te quedas quieto bajo la lluvia cuando no hay viento, cae verticalmente sobre tu cabeza. Si corres bajo la lluvia, te llega en ángulo y te golpea en el frente. Bradley midió este ángulo para la luz de las estrellas, y conociendo la velocidad de la Tierra alrededor del Sol, encontró un valor para la velocidad de la luz de 301,000 km / s.

La primera medida de c que no hizo uso de los cielos fue por Armand Fizeau en 1849. Utilizó un haz de luz reflejado desde un espejo a 8 km de distancia. El rayo apuntaba a los dientes de una rueda que giraba rápidamente. La velocidad de la rueda aumentó hasta que su movimiento fue tal que el paso bidireccional de la luz coincidió con un movimiento de la circunferencia de la rueda por un diente. Esto dio un valor para c de 315,000 km / s. Leon Foucault mejoró este resultado un año después usando espejos giratorios, lo que dio un valor mucho más preciso de 298,000 km / s. Su técnica fue lo suficientemente buena como para confirmar que la luz viaja más lentamente en el agua que en el aire.

Después de que Maxwell publicó su teoría del electromagnetismo, se hizo posible calcular la velocidad de la luz indirectamente midiendo la permeabilidad magnética y la permitividad eléctrica del espacio libre. Weber y Kohlrausch lo hicieron por primera vez en 1857. En 1907, Rosa y Dorsey obtuvieron 299.788 km / s de esta manera. Era el valor más preciso en ese momento.

Posteriormente, se emplearon muchos otros métodos para mejorar aún más la precisión de la medición de c , de modo que pronto se hizo necesario corregir el índice de refracción del aire ya que c es la velocidad de la luz en el vacío. En 1958, Froome obtuvo un valor de 299,792.5 km / s usando un interferómetro de microondas y un obturador de celda Kerr (Un obturador de celda Kerr es un tipo de obturador fotográfico utilizado para velocidades de obturación muy rápidas de hasta nanosegundos [Cortesía: Wikipedia]). Después de 1970, el desarrollo de láseres con una estabilidad espectral muy alta y relojes de cesio precisos permitieron mediciones aún mejores. Hasta entonces, la definición cambiante del medidor siempre se había mantenido por delante de la precisión en las mediciones de la velocidad de la luz. Pero en 1970 se había alcanzado el punto en el que se conocía la velocidad de la luz dentro de un error de más o menos 1 m / s. Se hizo más práctico fijar el valor de c en la definición del medidor y usar relojes atómicos y láseres para medir distancias precisas. Hoy en día, la velocidad de la luz en el vacío se define para tener un valor fijo exacto cuando se administra en unidades estándar. Desde 1983, el medidor se ha definido por acuerdo internacional como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1 / 299,792,458 de segundo. Esto hace que la velocidad de la luz sea exactamente 299,792.458 km / s.

Esta tabla ofrece algunas de las mejores medidas según Froome y Essen:

Fuentes de información:

Twentieth Century Physics , Vol. 2, IOP / AIP press.
Biblioteca de Ciencias Hutchinson.
La velocidad de la luz y las ondas de radio , Froome y Essen
Cómo se midió por primera vez la velocidad de la luz

¿Cómo se mide la velocidad de la luz?

Antes del siglo XVII, generalmente se pensaba que la luz se transmite instantáneamente. Esto fue respaldado por la observación de que no hay un retraso notable en la posición de la sombra de la Tierra en la Luna durante un eclipse lunar, que de otro modo se esperaría si c fuera finito. Hoy en día, sabemos que la luz se mueve demasiado rápido para que el retraso sea notable. Galileo dudó de que la velocidad de la luz sea infinita, e ideó un experimento para medir esa velocidad cubriendo y descubriendo linternas manualmente que estaban separadas unas pocas millas. No sabemos si alguna vez intentó el experimento, pero nuevamente c es demasiado alto para que tal método dé una respuesta remotamente precisa.

Olaus Roemer realizó la primera medición exitosa de c en 1676. Notó que, dependiendo de la geometría Tierra-Sol-Júpiter, podría haber una diferencia de hasta 1000 segundos entre los tiempos predichos de los eclipses de las lunas de Júpiter, y los tiempos reales en que se observaron estos eclipses. Conjeturó correctamente que esto se debe al tiempo variable que tarda la luz en viajar de Júpiter a la Tierra, ya que la distancia entre estos dos planetas varía. Obtuvo un valor de c equivalente a 214,000 km / s, que era muy aproximado porque las distancias planetarias no se conocían con precisión en ese momento.

En 1728, James Bradley hizo otra estimación al observar la aberración estelar, que es el desplazamiento aparente de las estrellas debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Observó una estrella en Draco y descubrió que su posición aparente cambió a lo largo del año. Todas las posiciones estelares se ven afectadas por igual de esta manera. (Esto distingue la aberración estelar del paralaje, que es mayor para las estrellas cercanas que para las estrellas distantes). Para comprender la aberración, una analogía útil es imaginar el efecto de su movimiento en el ángulo en el que cae la lluvia, mientras corre a traves de. Si te quedas quieto bajo la lluvia cuando no hay viento, cae verticalmente sobre tu cabeza. Si corres bajo la lluvia, te llega en ángulo y te golpea en el frente. Bradley midió este ángulo para la luz de las estrellas, y conociendo la velocidad de la Tierra alrededor del Sol, encontró un valor para la velocidad de la luz de 301,000 km / s.

La primera medida de c que no hizo uso de los cielos fue por Armand Fizeau en 1849. Utilizó un haz de luz reflejado desde un espejo a 8 km de distancia. El rayo apuntaba a los dientes de una rueda que giraba rápidamente. La velocidad de la rueda aumentó hasta que su movimiento fue tal que el paso bidireccional de la luz coincidió con un movimiento de la circunferencia de la rueda por un diente. Esto dio un valor para c de 315,000 km / s. Leon Foucault mejoró este resultado un año después usando espejos giratorios, lo que dio un valor mucho más preciso de 298,000 km / s. Su técnica fue lo suficientemente buena como para confirmar que la luz viaja más lentamente en el agua que en el aire.

Después de que Maxwell publicó su teoría del electromagnetismo, se hizo posible calcular la velocidad de la luz indirectamente midiendo la permeabilidad magnética y la permitividad eléctrica del espacio libre.

Weber y Kohlrausch lo hicieron por primera vez en 1857. En 1907, Rosa y Dorsey obtuvieron 299.788 km / s de esta manera. Era el valor más preciso en ese momento.

Posteriormente, se emplearon muchos otros métodos para mejorar aún más la precisión de la medición de c , de modo que pronto se hizo necesario corregir el índice de refracción del aire ya que c es la velocidad de la luz en el vacío. En 1958, Froome obtuvo un valor de 299,792.5 km / s utilizando un interferómetro de microondas y un obturador de celda Kerr. Después de 1970, el desarrollo de láseres con una estabilidad espectral muy alta y relojes de cesio precisos permitieron mediciones aún mejores. Hasta entonces, la definición cambiante del medidor siempre se había mantenido por delante de la precisión en las mediciones de la velocidad de la luz. Pero en 1970 se había alcanzado el punto en el que se conocía la velocidad de la luz dentro de un error de más o menos 1 m / s. Se hizo más práctico fijar el valor de c en la definición del medidor y usar relojes atómicos y láseres para medir distancias precisas. Hoy en día, la velocidad de la luz en el vacío se define para tener un valor fijo exacto cuando se administra en unidades estándar. Desde 1983, el medidor se ha definido por acuerdo internacional como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1 / 299,792,458 de segundo. Esto hace que la velocidad de la luz sea exactamente 299,792.458 km / s. (Además, dado que la pulgada ahora se define como 2,54 centímetros, la velocidad de la luz también tiene un valor exacto en unidades imperiales). Esta definición solo tiene sentido porque la velocidad de la luz en el vacío se mide para que todos los observadores tengan el mismo valor; hecho que está sujeto a verificación experimental. Todavía se necesitan experimentos para medir la velocidad de la luz en medios como el aire y el agua.

Fuente: mat.ucr.edu

El otro método interesante (aparte del método sugerido por Tim Poston) utilizado por James Bradley fue utilizar la aberración de la luz. Este efecto resulta de la adición del vector de la velocidad de la luz que llega desde una fuente distante (como una estrella) y la velocidad de su observador.

La luz de una fuente distante parece provenir de una ubicación diferente para un telescopio en movimiento debido a la velocidad finita de la luz.
A partir de la diferencia angular en la posición de las estrellas, es posible expresar la velocidad de la luz en términos de la velocidad de la Tierra alrededor del Sol, que con la longitud conocida de un año se puede convertir al tiempo necesario para viajar del Sol a la tierra. En 1729, Bradley usó este método para deducir que la luz viajaba 10,210 veces más rápido que la Tierra en su órbita (la cifra moderna es 10,066 veces más rápida) o, equivalentemente, que tomaría 8 minutos y 12 segundos de luz para viajar del Sol al Tierra.

Para más lectura:
Velocidad de la luz

Respondí una pregunta muy similar de la siguiente manera:

La mejor respuesta proviene de cómo se midió por primera vez la velocidad de la luz

No fue hasta que el astrónomo danés, Ole Römer entró en la refriega que las mediciones de la velocidad de la luz se pusieron serias. En un experimento que hizo que las linternas intermitentes de Galileo en una colina parecieran un proyecto de feria de ciencias en la escuela primaria, Römer determinó que, al carecer de láser y explosiones, un experimento siempre debería involucrar el espacio exterior. Por lo tanto, basó sus observaciones en el movimiento de los planetas mismos, anunciando sus innovadores resultados el 22 de agosto de 1676.
Específicamente, mientras estudiaba una de las lunas de Júpiter, Römer notó que el tiempo entre eclipses variaría a lo largo del año (según si la Tierra se movía hacia Júpiter o se alejaba de ella). Curioso por esto, Römer comenzó a tomar notas cuidadosas sobre el momento en que I0 (la luna que estaba observando) aparecería y cómo se correlacionaba con el tiempo que generalmente se esperaba. Después de un tiempo, Römer se dio cuenta de que a medida que la Tierra giraba en órbita alrededor del sol y, a su vez, se alejaba de Júpiter, el tiempo que Io aparecía a la vista iba a la zaga del tiempo esperado anotado en sus notas. Römer (correctamente) teorizó que esto se debía a que la luz reflejada por Io no viajaba instantáneamente.
Desafortunadamente, los cálculos exactos que utilizó se perdieron en el incendio de Copenhague de 1728, pero tenemos una buena descripción de las noticias que cubren su descubrimiento y de otros científicos de esa época que utilizaron los números de Römer en su propio trabajo. La esencia de esto fue que usando un montón de cálculos inteligentes que involucraban el diámetro de las órbitas de la Tierra y de Júpiter, Römer pudo concluir que la luz tardó alrededor de 22 minutos en cruzar el diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Christiaan Huygens luego convirtió esto a números más comunes, lo que demuestra que, según la estimación de Römer, la luz viajaba a unos 220,000 kilómetros por segundo. Esta cifra está un poco baja (alrededor del 27% de descuento) de la cifra anotada en el primer párrafo, pero llegaremos a eso en un momento.
Cuando los colegas de Römer casi universalmente expresaron dudas en su teoría sobre Io, Römer respondió con calma diciéndoles que el eclipse del 9 de noviembre de Io en 1676 iba a llegar 10 minutos tarde. Cuando llegó el momento, los escépticos se quedaron estupefactos mientras el movimiento de un cuerpo celeste entero daba crédito a su conclusión.
Los colegas de Römer tenían razón al quedar asombrados en su estimación, ya que incluso hoy en día, su estimación de la velocidad de la luz se considera asombrosamente precisa, considerando que se hizo 300 años antes de la existencia de ambos láseres, Internet y Conan O’Brien. cabello. De acuerdo, fue 80,000 kilómetros por segundo demasiado lento, pero dado el estado de la ciencia y la tecnología en ese momento, eso es notablemente impresionante, particularmente dado que él estaba trabajando principalmente en una corazonada para empezar.
Lo que es aún más sorprendente es que se cree que la razón por la cual la estimación de Römer es demasiado lenta tiene menos que ver con cualquier error de su parte y más con el hecho de que el diámetro comúnmente aceptado de las órbitas de la Tierra y Júpiter estaba apagado cuando Römer hizo sus cálculos. Lo que significa que sí, Römer solo estaba equivocado porque otras personas no eran tan geniales en ciencia como él. De hecho, si coloca los números de órbita correctos en lo que se cree que son sus cálculos originales de los informes antes de que sus documentos fueran destruidos en el incendio mencionado, su estimación es casi acertada.
Entonces, a pesar de que estaba técnicamente equivocado y aunque James Bradley obtuvo un número más preciso en 1729, Römer pasará a la historia como el tipo que primero demostró que la velocidad de la luz no era infinita y obtuvo una cifra razonablemente precisa. sobre cuál era la velocidad exacta al observar los movimientos de una mota que orbita una bola gigante de gas situada a unos 780 millones de kilómetros de distancia. Ahí mismo, damas y caballeros, es como un rudo y carente de láser hace ciencia.

Anteriormente se creía que la luz puede recorrer cualquier distancia en muy poco tiempo, es decir, que la luz tenía una velocidad infinita.

Luego vino Galileo que dudaba de esta creencia. Realizó un experimento junto con su asistente. Hizo que su asistente se parara en una colina con una linterna, mientras que el propio Galileo se paró en otra colina con otra linterna, a cierta distancia (la distancia entre las colinas ya estaba calculada). Ahora Galileo enciende la luz y le pide a su asistente que la encienda tan pronto como vea esta luz. Luego notaría el intervalo entre 2 destellos y con cálculos simples, podría calcular la velocidad de la luz.
Una idea increíblemente simple pero perfecta que puede preguntarse. Pero tenía un problema muy difícil. La velocidad de la luz es tan alta que un ser humano (incluso Galileo) no puede calcular con precisión el intervalo de tiempo entre estos destellos. Además, uno debe considerar la falta de herramientas que Galileo tenía en ese momento.

Durante la década de 1670, un astrónomo llamado Ole Roomer observaba cuidadosamente el movimiento orbital de una de las lunas de Júpiter llamada IO. Después de pasar bastante tiempo observando su movimiento y el camino que atravesó, pensó que podía predecir el movimiento y la ubicación del IO. Y eso fue lo que hizo. Pero, para su sorpresa, descubrió que IO no estaría en la posición que él predijo. Sería un poco por delante o por detrás o por detrás de su horario previsto. Además, Roomer observó que IO estaría adelante cuando la Tierra y Júpiter estuvieran cerca el uno del otro, y retrasados ​​cuando estuvieran lejos.
Ahora Roomer pensó para sí mismo, que si la velocidad de la luz es infinita, las posiciones que predijo serían precisas, y no como realmente eran. Conclusión: la velocidad de la luz no es infinita, sino un valor que es muy alto, pero no obstante finito.
Sabiendo cuánto cambió el tiempo de IO, y también sabiendo la distancia entre la Tierra y Júpiter, Roomer pudo calcular la velocidad de la luz, que era de aproximadamente 1,86,000 millas por segundo o 2,99,338 km / seg.

Luego hubo innovaciones y mejores herramientas para medir esta cantidad. En los tiempos modernos, los científicos han afirmado medir la velocidad de la luz con extrema precisión. Han instalado un espejo en una de las rocas de la luna. Con la ayuda de rayos láser que disparan en el espejo, pueden calcular la velocidad de la luz observando el intervalo de tiempo entre la transmisión y la recepción del haz.
Hoy, la velocidad de la luz en el vacío (que es una constante universal) se mide con precisión a 299,792,458 metros por segundo.
Tenga en cuenta que el método anterior es similar al de Galileo; La única diferencia es que la distancia entre la Tierra y la Luna es ENORME (384,400 km).

Además, los haces LÁSER son conocidos por su monocromaticidad y sin pérdida (no se propagan ni se dispersan mucho en la atmósfera). Entonces, estos cálculos son supuestamente precisos.

Fuentes:
1. Medir la velocidad de la luz
2. ¿Cómo se mide la velocidad de la luz?
3.velocidad de medición de luz

PD: amablemente sugiera ediciones si las hay.

Por el experimento de Michelson-Morley.

De acuerdo con Wikipedia,

El experimento de Michelson-Morley fue realizado durante la primavera y el verano de 1887 por Albert A. Michelson y Edward W. Morley en lo que ahora es la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, Ohio, y se publicó en noviembre del mismo año. [1] Comparó la velocidad de la luz en direcciones perpendiculares, en un intento de detectar el movimiento relativo de la materia a través del éter luminífero estacionario (“viento del éter”). El resultado fue negativo, ya que la diferencia esperada entre la velocidad de la luz en la dirección del movimiento a través del presunto éter y la velocidad en ángulos rectos, no se encontró; este resultado generalmente se considera la primera evidencia sólida contra la teoría del éter prevaleciente en ese momento, e inició una línea de investigación que finalmente condujo a una relatividad especial, que descarta un éter estacionario. [A 1] El experimento se ha denominado como “el punto de partida para los aspectos teóricos de la Segunda Revolución Científica”. [A 2]
Los experimentos tipo Michelson-Morley se han repetido muchas veces con una sensibilidad cada vez mayor. Estos incluyen experimentos de 1902 a 1905, y una serie de experimentos en la década de 1920. Experimentos de resonancia óptica más recientes confirmaron la ausencia de viento etéreo en el nivel 10-17. [2] [3] Junto con los experimentos Ives – Stilwell y Kennedy – Thorndike, los experimentos tipo Michelson – Morley forman una de las pruebas fundamentales de la teoría de la relatividad especial. [A 3]

Para no ser complejo, la respuesta es simple, se calcula mediante la ecuación dada por Maxwell.

La ecuación es

C = 1 / √E0 × U0

E0-permisividad del espacio libre = 8.854 × 10 ^ –12

U0-permeabilidad absoluta = 4π × 10 ^ -7.

C = 1 / √8.854 × 10 ^ -12 X 4π × 10 ^ –7

Al resolver esto, obtienes

C = 2.99 × 10 ^ 8 m / s, que es muy igual a 3 × 10 ^ 8 m / s.

Gracias

Suraj shah

El método que se utilizó por primera vez para estimar la velocidad de la luz (cambios en el período orbital observado de la luna más profunda de Júpiter Io) no es tan fácil de explicar como algunos de los métodos posteriores (como el método de rueda dentada giratoria de Fizeau): http: // en.wikipedia.org/wiki/Spe …

El método que describe es conceptualmente similar al método de rueda dentada giratoria de Fizeau. Fizeau usó una rueda dentada giratoria para modular un haz de luz en un tren de pulsos dirigido a un espejo a una distancia conocida para reflejar los pulsos de vuelta a la rueda dentada. Luego, dependiendo de la velocidad de rotación, los pulsos de luz pueden estar ocultos por un diente de la rueda dentada cuando regresan, o pueden llegar exactamente entre dos dientes de la rueda dentada y ser vistos. La rueda dentada realiza la función del cronómetro en su experimento propuesto.

Primero, observando las lunas de Júpiter.
Conocían la distancia, por triangulación (otra historia complicada).
Conocían las órbitas de las lunas y los períodos.
Entonces sabían cuándo deberían pasar las lunas detrás de Júpiter: pero viendo que eso se retrasa, el tiempo que tarda la luz en viajar.
Cuando la Tierra y Júpiter están más cerca, se retrasa menos.
Cuando la Tierra y Júpiter están más separados, se retrasa más.
La diferencia en la distancia, dividida por la diferencia en el retraso, da la velocidad de la luz.
(Eso está un poco simplificado, pero las ecuaciones en Quora son un dolor en el pijama).

Más tarde, lo midieron en una gran variedad de otras formas.

Finalmente, se dieron cuenta de que la velocidad de la luz es exactamente 1.
Todas las mediciones de velocidad terminan como una comparación de unidades (años luz con millas, por ejemplo).

Hasta el siglo XVII, la mayoría de los científicos creían que la velocidad de la luz era infinita. Fue solo en 1676 que Ole Rømer y Giovanni Cassini hicieron la primera medición de la velocidad de la luz gracias a las observaciones de las órbitas de las lunas de Júpiter.

Su trabajo se basa en consideraciones geométricas, ver la figura a continuación. A representa el Sol y B Júpiter. El círculo [matemática] EFGHLK [/ matemática] representa la órbita de la Tierra. El círculo alrededor de Júpiter representa la órbita de Io.

Io se eclipsa en C y deja la sombra y reaparece en D. El punto L representa el momento, momento en el cual la distancia entre los planetas aumenta a su mayor velocidad. Supongamos que la Tierra está en L e Io está en D. Después de unas 42.5 horas, la Tierra se movió al punto K e Io completó una revolución alrededor de Júpiter. Si la luz tiene una velocidad finita, la segunda aparición en D aparecerá tarde en comparación con la primera debido a la mayor distancia de la Tierra a Júpiter: [matemáticas] LD

La misma observación es válida para los puntos F y G donde la situación se invierte y las inmersiones de Io en la sombra de Júpiter en el punto C aparecen temprano: [matemáticas] GC

Rømer pudo concluir que la luz tardó alrededor de 22 minutos en cruzar el diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Estimación de Rømer, la luz viajó a aproximadamente [matemáticas] 230,000,000 [/ matemáticas] metros por segundo. Esta cifra es un poco menor (aproximadamente 27% de descuento) del valor real de la velocidad de la luz que hoy sabemos que es [matemática] 299,792,458 [/ matemática] metros por segundo.

Obtenga más información sobre sus hallazgos y la controversia a su alrededor, lea aquí: Casini, Rømer y la velocidad de la luz

Esto es lo que una vez leí en Wikipedia y lo encontré nuevamente para copiar una pequeña sección para pegarla como respuesta aquí:

Ole Rømer demostró por primera vez en 1676 que la luz viaja a una velocidad finita (en lugar de instantáneamente) al estudiar el movimiento aparente de la luna Io de Júpiter. En 1865, James Clerk Maxwell propuso que la luz era una onda electromagnética y, por lo tanto, viajó a la velocidad c que aparece en su teoría del electromagnetismo. En 1905, Albert Einstein postuló que la velocidad de la luz con respecto a cualquier marco inercial es independiente del movimiento de la fuente de luz, y exploró las consecuencias de ese postulado derivando la teoría especial de la relatividad y mostrando que el parámetro c tenía relevancia fuera del contexto de la luz y el electromagnetismo.
Después de siglos de mediciones cada vez más precisas, en 1975 se sabía que la velocidad de la luz era de 299792458 m / s con una incertidumbre de medición de 4 partes por mil millones. En 1983, el medidor se redefinió en el Sistema Internacional de Unidades (SI) como la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299792458 de segundo. Como resultado, el valor numérico de c en metros por segundo ahora está fijado exactamente por la definición del medidor.

Todos los créditos a: Wikipedia
URL de origen: https://en.wikipedia.org/wiki/Sp …

Aunque Galileo fue la primera persona registrada en tratar de determinar la velocidad de la luz, no tuvo éxito. Sus experimentos se llevaron a cabo a distancias terrestres y los métodos de tiempo disponibles para él eran demasiado crudos para tomar una determinación exitosa dadas esas distancias y la gran velocidad de la luz.

Fue el astrónomo danés, Olaus Roemer, quien, en 1676, midió con éxito la velocidad de la luz. Su método se basó en observaciones de los eclipses de las lunas de Júpiter (por Júpiter).

Roemer notó que el intervalo de tiempo observado entre eclipses sucesivos de una luna dada fue aproximadamente siete minutos mayor cuando las observaciones se llevaron a cabo cuando la tierra en su órbita se alejaba de Júpiter que cuando se movía hacia Júpiter. Razonó que, cuando la Tierra se alejaba de Júpiter, el tiempo observado entre eclipses aumentaba por encima del valor verdadero (en aproximadamente 3.5 minutos) debido a la distancia adicional que la luz de cada eclipse sucesivo tenía que viajar para llegar a la Tierra. Por el contrario, cuando la Tierra se movía hacia Júpiter, el intervalo observado entre eclipses se redujo (en aproximadamente 3.5 minutos) debido a la distancia reducida que la luz tenía que viajar en cada eclipse sucesivo.

Si la tierra no se hubiera estado moviendo, la luz de los eclipses sucesivos tendría que viajar la misma distancia a la tierra, de modo que se observara el verdadero intervalo entre eclipses. Sin embargo, cuando la tierra se alejaba de Júpiter, la luz tenía que recorrer una distancia mayor para alcanzar la tierra desde cada eclipse sucesivo, y viceversa, una distancia menor cuando la tierra se movía hacia Júpiter. Como se conocía la velocidad de la Tierra en su órbita, se podía calcular la distancia que la Tierra se había movido entre eclipses. Luego se estimó que la velocidad de la luz explica la variación global de siete minutos del intervalo observado entre eclipses sucesivos.

La estimación de Roemer para la velocidad de la luz fue de 140,000 millas / segundo, lo cual es notablemente bueno considerando el método empleado.

Un poco lenthy pero espero que esto ayude 🙂

La solución es elemental.

Ha habido muchos intentos de calcular la velocidad de la luz. Hace mucho tiempo, se creía que la luz viajaba instantáneamente entre 2 puntos. Fue solo en 1676 que Ole Rømer demostró que la luz tenía una velocidad finita, al estudiar el movimiento de Io, la luna de Júpiter. Maxwell, en su teoría electromagnética, dedujo teóricamente la velocidad de la luz en el vacío por primera vez y, por lo tanto, denominó la constante como c . Dijo que

Este valor fue de aproximadamente 299,792,251 m / s.

Más tarde, Einstein demostró que esta es una constante en cualquier marco de referencia, lo que significa que para cualquiera que se mueva a cualquier velocidad (

Después de adoptar métodos de experimentación cada vez más precisos y realizar experimentos igualmente cuidadosos, como el método Fizeau-Foucault, el valor actualmente aceptado es

c = 299,792,458 m / s

Que se utiliza esencialmente para definir el medidor SI y el segundo SI.

En realidad, la velocidad de la luz es ahora una constante de la cual se deriva la unidad de distancia. Es una especie de elección arbitraria, y con frecuencia verá físicos que le dan el valor de 1 para hacer sus cálculos más divertidos.

El primer cálculo fue realizado por Huygens, basado en observaciones astronómicas de eclipses de la luna de Júpiter Io por Rømer.

En pocas palabras, a medida que orbitamos el Sol nos movemos hacia Júpiter y nos alejamos de él, lo que varía la distancia que debe recorrer la luz para llegar a la Tierra.

Entonces, aunque Rømer y sus amigos predijeron tiempos bastante exactos para estos eclipses, variaron hasta diez minutos en cada sentido a medida que los planetas se movían uno hacia el otro a lo largo de los años.

Rømer, experimentalista clásico, concluyó que la velocidad de la luz era finita y lo calificó como un día.

Huygens, utilizando los datos de Rømer, calculó que la velocidad de la luz era de 16 2/3 diámetros terrestres por segundo, aproximadamente 212366 km / s, apagada por un mísero 88426 km / s. Nada mal para una primera aproximación.

Actualmente, la velocidad de la luz en el vacío se define como exactamente 299,792,458 m / s (aproximadamente 186,282 millas por segundo). El valor fijo de la velocidad de la luz en unidades SI resulta del hecho de que el medidor ahora está definido en términos de la velocidad de la luz.

Diferentes físicos han intentado medir la velocidad de la luz a lo largo de la historia. Galileo intentó medir la velocidad de la luz en el siglo XVII. Ole Rømer, un físico danés, realizó un primer experimento para medir la velocidad de la luz en 1676. Usando un telescopio, Ole observó los movimientos de Júpiter y una de sus lunas, Io. Al observar las discrepancias en el período aparente de la órbita de Io, Rømer calculó que la luz tarda unos 22 minutos en atravesar el diámetro de la órbita de la Tierra. [4] Desafortunadamente, su tamaño no se conocía en ese momento. Si Ole hubiera conocido el diámetro de la órbita de la Tierra, habría calculado una velocidad de 227,000,000 m / s.

Hippolyte Fizeau realizó en Europa otra medida más precisa de la velocidad de la luz en Europa en 1849. Fizeau dirigió un haz de luz hacia un espejo a varios kilómetros de distancia. Se colocó una rueda dentada giratoria en el camino del haz de luz mientras viajaba desde la fuente hasta el espejo y luego regresó a su origen. Fizeau descubrió que a una cierta velocidad de rotación, el haz pasaría a través de un espacio en la rueda al salir y el siguiente espacio en el camino de regreso. Conociendo la distancia al espejo, el número de dientes en la rueda y la velocidad de rotación, Fizeau pudo calcular la velocidad de la luz como 313,000,000 m / s.

Léon Foucault utilizó un experimento que utilizó espejos giratorios para obtener un valor de 298,000,000 m / s en 1862. Albert A. Michelson realizó experimentos sobre la velocidad de la luz desde 1877 hasta su muerte en 1931. Refinó los métodos de Foucault en 1926 utilizando espejos giratorios mejorados para medir el tiempo que tardó la luz en hacer un viaje de ida y vuelta desde el monte. Wilson al monte. San Antonio en California. Las mediciones precisas arrojaron una velocidad de 299,796,000 m / s.

Fuente: Wikipedia.

Espero eso ayude. 🙂

Antes del siglo XVII, generalmente se pensaba que la luz se transmite instantáneamente. Esto fue respaldado por la observación de que no hay un retraso notable en la posición de la sombra de la Tierra en la Luna durante un eclipse lunar, que de otro modo se esperaría si c fuera finito. Hoy en día, sabemos que la luz se mueve demasiado rápido para que el retraso sea notable. Galileo dudó de que la velocidad de la luz sea infinita, e ideó un experimento para medir esa velocidad cubriendo y descubriendo linternas manualmente que estaban separadas unas pocas millas. No sabemos si alguna vez intentó el experimento, pero nuevamente c es demasiado alto para que tal método dé una respuesta remotamente precisa.
Olaus Roemer realizó la primera medición exitosa de c en 1676. Notó que, dependiendo de la geometría Tierra-Sol-Júpiter, podría haber una diferencia de hasta 1000 segundos entre los tiempos predichos de los eclipses de las lunas de Júpiter, y los tiempos reales en que se observaron estos eclipses. Conjeturó correctamente que esto se debe al tiempo variable que tarda la luz en viajar de Júpiter a la Tierra, ya que la distancia entre estos dos planetas varía. Obtuvo un valor de c equivalente a 214,000 km / s, que era muy aproximado porque las distancias planetarias no se conocían con precisión en ese momento.
En 1728, James Bradley hizo otra estimación al observar la aberración estelar, que es el desplazamiento aparente de las estrellas debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Observó una estrella en Draco y descubrió que su posición aparente cambió a lo largo del año. Todas las posiciones estelares se ven afectadas por igual de esta manera. (Esto distingue la aberración estelar del paralaje, que es mayor para las estrellas cercanas que para las estrellas distantes). Para comprender la aberración, una analogía útil es imaginar el efecto de su movimiento en el ángulo en el que cae la lluvia, mientras corre a traves de. Si te quedas quieto bajo la lluvia cuando no hay viento, cae verticalmente sobre tu cabeza. Si corres bajo la lluvia, te llega en ángulo y te golpea en el frente. Bradley midió este ángulo para la luz de las estrellas, y conociendo la velocidad de la Tierra alrededor del Sol, encontró un valor para la velocidad de la luz de 301,000 km / s.
La primera medida de c que no hizo uso de los cielos fue por Armand Fizeau en 1849. Utilizó un haz de luz reflejado desde un espejo a 8 km de distancia. El rayo apuntaba a los dientes de una rueda que giraba rápidamente. La velocidad de la rueda aumentó hasta que su movimiento fue tal que el paso bidireccional de la luz coincidió con un movimiento de la circunferencia de la rueda por un diente. Esto dio un valor para c de 315,000 km / s. Leon Foucault mejoró este resultado un año después usando espejos giratorios, lo que dio un valor mucho más preciso de 298,000 km / s. Su técnica fue lo suficientemente buena como para confirmar que la luz viaja más lentamente en el agua que en el aire.
Después de que Maxwell publicó su teoría del electromagnetismo, se hizo posible calcular la velocidad de la luz indirectamente midiendo la permeabilidad magnética y la permitividad eléctrica del espacio libre. Weber y Kohlrausch lo hicieron por primera vez en 1857. En 1907, Rosa y Dorsey obtuvieron 299.788 km / s de esta manera. Era el valor más preciso en ese momento.
Posteriormente, se emplearon muchos otros métodos para mejorar aún más la precisión de la medición de c , de modo que pronto se hizo necesario corregir el índice de refracción del aire ya que c es la velocidad de la luz en el vacío. En 1958, Froome obtuvo un valor de 299,792.5 km / s utilizando un interferómetro de microondas y un obturador de celda Kerr. Después de 1970, el desarrollo de láseres con una estabilidad espectral muy alta y relojes de cesio precisos permitieron mediciones aún mejores. Hasta entonces, la definición cambiante del medidor siempre se había mantenido por delante de la precisión en las mediciones de la velocidad de la luz. Pero en 1970 se había alcanzado el punto en el que se conocía la velocidad de la luz dentro de un error de más o menos 1 m / s. Se hizo más práctico fijar el valor de c en la definición del medidor y usar relojes atómicos y láseres para medir distancias precisas. Hoy en día, la velocidad de la luz en el vacío se define para tener un valor fijo exacto cuando se administra en unidades estándar. Desde 1983, el medidor se ha definido por acuerdo internacional como la distancia recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1 / 299,792,458 de segundo. Esto hace que la velocidad de la luz sea exactamente 299,792.458 km / s.

Actualmente, la velocidad de la luz en el vacío se define como exactamente 299,792,458 m / s (aproximadamente 186,282 millas por segundo). El valor fijo de la velocidad de la luz en unidades SI resulta del hecho de que el medidor ahora está definido en términos de la velocidad de la luz.

Diferentes físicos han intentado medir la velocidad de la luz a lo largo de la historia. Galileo intentó medir la velocidad de la luz en el siglo XVII. Ole Rømer, un físico danés, realizó un primer experimento para medir la velocidad de la luz en 1676. Usando un telescopio, Ole observó los movimientos de Júpiter y una de sus lunas, Io. Al observar las discrepancias en el período aparente de la órbita de Io, Rømer calculó que la luz tarda unos 22 minutos en atravesar el diámetro de la órbita de la Tierra. [4] Desafortunadamente, su tamaño no se conocía en ese momento. Si Ole hubiera conocido el diámetro de la órbita de la Tierra, habría calculado una velocidad de 227,000,000 m / s.

Hippolyte Fizeau realizó en Europa otra medida más precisa de la velocidad de la luz en Europa en 1849. Fizeau dirigió un haz de luz hacia un espejo a varios kilómetros de distancia. Se colocó una rueda dentada giratoria en el camino del haz de luz mientras viajaba desde la fuente hasta el espejo y luego regresó a su origen. Fizeau descubrió que a una cierta velocidad de rotación, el haz pasaría a través de un espacio en la rueda al salir y el siguiente espacio en el camino de regreso. Conociendo la distancia al espejo, el número de dientes en la rueda y la velocidad de rotación, Fizeau pudo calcular la velocidad de la luz como 313,000,000 m / s.

Léon Foucault utilizó un experimento que utilizó espejos giratorios para obtener un valor de 298,000,000 m / s en 1862. Albert A. Michelson realizó experimentos sobre la velocidad de la luz desde 1877 hasta su muerte en 1931. Refinó los métodos de Foucault en 1926 utilizando espejos giratorios mejorados para medir el tiempo que tardó la luz en hacer un viaje de ida y vuelta desde el monte. Wilson al monte. San Antonio en California. Las mediciones precisas arrojaron una velocidad de 299,796,000 m / s.