Download ¿Podemos medir la velocidad de la luz?

¿PODEMOS MEDIR la
VELOCIDAD de la LUZ?
Club de Ciencias
"Ing. Ángel Di Palma"
Mercedes - Buenos Aires
Nos preguntamos:
Es posible medir la velocidad de la luz
(C), o al menos demostrar que es finita,
con un método al alcance de una
institución común?
El valor de C sale de las ecuaciones de
Maxwell del campo electromagnético. En el
vacío, C= 299792,5 km/seg, y es una
constante fundamental de la naturaleza.
Medir una velocidad tan alta, usando v=e/t, es
difícil con métodos sencillos: debemos
medir, en espacios razonables, un tiempo
muy corto.
Esto se puede hacer con un equipo complejo,
pero entonces no es asequible a un
experimento escolar.
¿Qué podemos hacer?
Podemos usar un espacio muy grande, como
son las distancias astronómicas; esto nos
permite usar tiempos fáciles de medir.
¿Cuál sería el método?
En 1675, Röemer estudiaba los satélites de
Júpiter. En un momento de máxima cercanía
(oposición), toma el período P (lo que tarda
en dar una vuelta), y el instante (t) en que se
oculta uno de ellos, Io. [fig. 1]
Oposición - 16/09/98
Sol - Tierra - Júpiter
S
T
J
Con estos datos es posible predecir en que instante (T)
se ocultará en una fecha dada, en la que se
cumplieron cierto número de “vueltas” (E). Por
ejemplo, cuando está más lejos de la Tierra
(conjunción). Esto se denomina hacer una
efemérides.
Pero al hacerlo, comprobó que esto sucedía varios
minutos (aprox. 17) MÁS TARDE. El motivo es
que la luz tarde en llegar a nosotros más tiempo
(mostrándonos que el satélite se oculta) al tener que
atravesar el diámetro de la órbita terrestre (aprox.
300.000.000 km.).
[fig. 2].
Conjunción - 01/04/99
Tierra - Sol - Júpiter
T
S
J
¿Entonces?
Decidimos repetir éste método, tan citado en
bibliografía, pero casi nunca usado, para medir C.
Pero...
No es cuestión de observar en cualquier momento
(debe verse el eclipse, etc.) y NO se lo puede hacer en
conjunción (“del otro lado del sol”).
Además, este método da resultados con un gran error,
por lo que decidimos: 1) repetirlo (sin observar en
la conjunción) y verificarlo, demostrando, al
menos, una velocidad finita de C; 2) analizar
fuentes de error y 3) ver si es posible mejorarlo y si
esto se justifica desde el punto de vista de ser una
experiencia sencilla.
El equipo y la técnica es sencillo (contando con un
telescopio mediano).
Hipótesis
“Es posible realizar el método de Röemer para una
determinación astronómica de C, observando cerca
de la oposición y antes (o después) de la
conjunción, pero teniendo en cuenta el distinto
“punto de vista” (ángulo de fase) y corrigiendo por
este factor”.[fig. 3]
Nuestra observación:
16/02/99
T
S
Ángulo de fase
J
Resultado final
El valor obtenido con sólo dos observaciones es
similar al obtenido por Röemer:
C= 221077 km/seg,
lo que implica una diferencia del 26% con respecto
al verdadero
Conclusiones
1) La experiencia se puede realizar, teniendo en
cuenta el ángulo de fase. Demuestra una velocidad
finita de la luz (difícil de comprobar con otro tipo
de experiencia), pero no da un valor
razonablemente preciso.
Conclusiones
2) No se puede mejorar el error observando
visualmente, por ser su principal fuente la calidad
de imagen, en la que tiene mucho que ver la
atmósfera y lo subjetivo del observador. Por eso, en
sólo seis meses (o menos) se hace. No se gana casi
nada dedicándole años de observación para
promediar.
Conclusiones
3) Se puede mejorar observando con mejor cielo y,
sobre todo, objetivizando el método con, por ej.,
toma seriada e interpolada de imágenes CCD. Pero
ante este esfuerzo, es preferible usar otro método.