SEARA DA CIÊNCIA
A VELOCIDADE DA LUZ

COMO FIZEAU MEDIU A VELOCIDADE DA LUZ

A primeira medida da velocidade da luz, feita na própria Terra, sem usar métodos astronômicos, foi realizada por Hippolyte FIZEAU, em 1849. A figura abaixo mostra o arranjo da experiência.

Um feixe sai da fonte de luz e incide sobre o espelho E1 que é semi-prateado: metade da luz passa adiante e se perde e metade se reflete para a direita. O feixe refletido passa entre dois dentes de uma roda dentada e percorre uma grande distância entre a roda e um espelho normal E2. Refletindo em E2 ele volta pelo mesmo caminho, no sentido contrário. Passando novamente entre dois dentes da roda metade da luz passa por E1 e chega ao olho do observador (Fizeau).
Nessa situação, põe-se a roda para girar com velocidade constante. Ajustando convenientemente a velocidade da roda é possível fazer com que o observador deixe de ver o feixe de luz. Isso se dará se, exatamente no tempo T que a luz leva para ir da roda até E2 e voltar, a roda gira e antepõe um dente no caminho do feixe que volta.
Seja L a distância entre a roda e o espelho E2. A luz percorre 2L (ida e volta) em um tempo T = 2L/c, onde c é a velocidade da luz que Fizeau queria medir. Nesse mesmo tempo a roda gira e, no ponto onde o feixe deve passar, um espaço é substituido por um dente. Sendo N o número de dentes e se a roda dá M voltas por segundo, o tempo para trocar entre um espaço e um dente será 1/2MN. Igualando esse tempo a T obtém-se 2L/c = 1/2MN, logo, c = 4LMN. Portanto, basta medir o número de voltas por segundo (M), a distância L e o número de dentes N para se obter c.
A roda usada por Fizeau tinha 720 dentes e a distância L era de 8.633 metros. Fizeau achou M = 12,5 voltas/segundo, obtendo c = 315.00 km/s. Nada mal para uma primeira tentativa, quase 200 anos atrás.

Em 1850, Leon Foucault repetiu, com melhoras, a medida da velocidade da luz usando um espelho girante no lugar da roda dentada. Com esse equipamento, Foucault conseguiu medir a velocidade da luz dentro de um longo tubo com água. O resultado mostrou que a luz anda mais devagar (ou menos depressa, melhor dizendo) na água que no ar. Dois meses depois, Fizeau repetiu essa experiência e confirmou a medida de Foucault.

Esses testes liquidaram de vez a teoria corpuscular da luz, de Newton e Descartes, e confirmaram a teoria ondulatória de Hooke e Huyghens. Só que a história ainda não estava toda contada: no início desse século, com os trabalhos de Max Planck e Albert Einstein, a teoria corpuscular ressurgiu das cinzas e surgiram os "fótons", ou partículas de luz. Mas, essa já é outra história que contaremos em outra ocasião.


A velocidade da luz em meios transparentes. O índice de refração.
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