La velocità della luce

La ruota dentata di Fizeau: misurare la velocità della luce

Nel 1849 Fizeau misurò la velocità della luce sulla Terra. Un fascio passava fra i denti di una ruota che girava veloce, raggiungeva uno specchio a 8633 m di distanza e tornava indietro. Aumentando la velocità della ruota, a un certo punto la luce di ritorno trovava un dente al posto del varco e l’osservatore la vedeva sparire. Da quella velocità si ricava c.

Tempo di andata e ritorno —
Luce che torna all’osservatore —
Primo buio —
c che si ricava dal primo buio —
tempo di andata e ritorno: t = 2L / c
primo buio: t = 1 / (2 N f) ⇒ c = 4 L N f

La ruota ha 720 denti e 720 varchi. Girando f volte al secondo, un dente prende il posto del varco dopo un tempo 1 / (2 N f). Se questo è proprio il tempo di andata e ritorno della luce, 2L / c, la luce che torna viene bloccata: è il primo buio.

Con L = 8633 m e N = 720 il primo buio arriva a circa 12 giri al secondo; a velocità doppia la luce passa di nuovo (nel varco successivo), a tripla torna il buio. Il grafico mostra quanta luce torna in funzione della velocità della ruota.

Fizeau ottenne circa 313 000 km/s, il 5 % più del valore vero: era difficile capire con precisione quando la luce spariva. Oggi la velocità della luce non si misura più: dal 1983 vale per definizione 299 792 458 m/s, ed è il metro a essere definito a partire da essa.

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