Velocità
della luce
Fin dall'antichità si suppose che la luce si
propagasse istantaneamente e solo nel Seicento furono tentati i primi
esperimenti per determinare se la velocità fosse veramente infinita: Roemer nel
1675 utilizzò un metodo astronomico, fondato sull'osservazione delle eclissi
dei satelliti di Giove, viste da posizioni diverse della Terra sulla sua
orbita; poiché occorreva però conoscere le misure dei diametri dell'orbita
terrestre, note ancora con scarsa precisione, il risultato di Roemer riuscì
troppo grande (350.000 km/s circa): provò comunque che la propagazione non è in
realtà istantanea. Nell'Ottocento furono compiute determinazioni anche in mezzi
diversi dal vuoto o dall'aria con il metodo della ruota dentata di Fizeau
(1849) e con il metodo dello specchio rotante di Foucault (1862). Il
dispositivo di Fizeau è costituito sostanzialmente da una ruota a denti
quadrati posta perpendicolarmente a un fascio di luce che, uscendo da una
sorgente luminosa, percorre un certo cammino rettilineo e viene riflesso da uno
specchio piano. Quando la velocità angolare della ruota non è tanto elevata, la
luce che passa per una scanalatura tra due denti dopo la riflessione ritorna
attraverso la stessa scanalatura e raggiunge l'osservatore. Aumentando la
velocità della ruota a un valore opportuno , nel tempo impiegato dalla luce a
percorrere lo spazio l tra la ruota e
lo specchio piano e viceversa, la scanalatura viene rimpiazzata da un dente che
interrompe il flusso luminoso dallo specchio all'osservatore, dimodoché
l'osservatore non vede più la luce riflessa. Dalla misura della velocità
angolare si risale alla velocità della luce c mediante la relazione c =
2 (l n/ , dove n è il numero dei denti della ruota.
Nel metodo dello specchio rotante di Foucault il
dispositivo è costituito da uno specchio piano che ruota ad altissima velocità
attorno a un suo asse e da un altro specchio concavo fisso. La luce emessa
dalla sorgente e focalizzata dalla lente viene riflessa dallo specchio piano
sul secondo specchio che la rinvia allo specchio piano. Nel tempo impiegato
dalla luce a percorrere questo cammino, lo specchio piano è ruotato di un
piccolo angolo, perciò il raggio non viene riflesso sulla sorgente ma forma
un'immagine leggermente spostata rispetto all'immagine a quella che si sarebbe
ottenuta se non si fosse ruotato lo specchio. Dalla misura di questo
spostamento, conoscendo la velocità di rotazione dello specchio, si risale alla
velocità della luce.
I metodi di Fizeau e Foucault provarono che la velocità
della luce è minore nei mezzi più densi convalidando così la teoria
ondulatoria.
Le
determinazioni più recenti e più precise della velocità della luce (o, più in
generale, delle radiazioni elettromagnetiche) sono state fatte usando anche
metodi elettronici e non solo ottici. Nel 1972 è stata ottenuta al National
Bureau of Standards (Boulder, Colorado) una misura della velocità della luce c nel vuoto, mediante la misurazione
della frequenza f di una radiazione
emessa da un laser a He-Ne stabilizzato e quella della corrispondente lunghezza
d'onda . La velocità, ottenuta mediante la relazione c = f, è risultata:
c = 299.792,4562 0,0011 km/s.
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