Experimento de Fizeau y Foucault

Imágenes del Sol tomadas con daguerrotipo
Espectro infrarrojo de la luz solar

Experimento de Fizeau y Foucault es un término usado a veces para referirse a dos tipos de instrumentos históricamente utilizados para medir la velocidad de la luz. La fusión de los dos tipos de instrumentos surge en parte porque Hippolyte Fizeau y Léon Foucault habían sido originalmente amigos y colaboradores. Trabajaron juntos en proyectos tales como el uso del proceso del daguerreotipo para tomar imágenes del sol entre 1843 y 1845[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.[3] El físico británico comunicó a François Arago la idea de que su método podría ser adaptado a un estudio de la velocidad de la luz. Arago amplió el concepto de Wheatstone en una publicación de 1838, haciendo hincapié en la posibilidad de que una prueba de la velocidad relativa de la luz en el aire y en el agua podría ser utilizada para obtener argumentos a favor o en contra de las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz.

En 1845, Arago propuso a Fizeau y a Foucault que trataran de medir la velocidad de la luz. Sin embargo, en algún momento de 1849, parece que los dos tuvieron una disputa, y se separaron para seguir vías independientes en la realización de este experimento.[1] En 1848-49, Fizeau utilizó una rueda dentada (en vez del espejo giratorio) para realizar una medición absoluta de la velocidad de la luz en el aire. 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. Foucault utilizó una versión reducida del aparato de espejo giratorio para realizar una medición absoluta de la velocidad de la luz en 1862. Experimentos posteriores realizados por Marie Alfred Cornu en 1872-76 y por Albert Abraham Michelson entre 1877 y 1931 utilizando versiones de la rueda dentada y de espejos de rotación mejorados, permitieron hacer estimaciones cada vez más precisas de la velocidad de la luz.

Determinación de Fizeau de la velocidad de la luz

Figura 1: Esquema del dispositivo utilizado originalmente por Fizeau en 1849. En lugar de un espejo giratorio, utilizaba un disco estroboscópico ranurado y un espejo fijo parcialmente reflectivo. El valor de la velocidad de la luz obtenido en esa ocasión, resultó alrededor de un 5% superior al aceptado actualmente.

En 1848-49, Hippolyte Fizeau determinó la velocidad de la luz entre una fuente de luz intensa y un espejo situado a 8 km de distancia. La fuente de luz era interrumpida por una rueda dentada con 720 muescas que se podía hacer girar a una velocidad variable de hasta cientos de revoluciones por segundo. (Figura 1) Fizeau ajustaba la velocidad de rotación de la rueda dentada hasta que la luz que pasa a través de una ranura de la rueda dentada era completamente eclipsada por el diente adyacente. Haciendo rotar la rueda dentada 3, 5 y 7 veces esta tasa de giro básico también se producía un eclipse de la luz reflejada por los dientes de la rueda dentada próximos.[5]

Entre 1800 y 1850 se había producido un intenso debate sobre la naturaleza ondulatoria o corpuscular de la luz. Aunque la observación del punto de Arago en 1819 al parecer había resuelto la cuestión definitivamente en favor de la teoría ondulatoria de la luz de Fresnel, continuaron apareciendo diversos aspectos de la luz que se podían abordar más satisfactoriamente mediante la teoría corpuscular de Newton.[Nota 1]

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