Cómo medir la velocidad de la luz en casa con el material y el equipo que se pueden encontrar fácilmente en una ferretería y / o comprar en línea

Answer 1

1. Encuentra un dispositivo conectado a internet
2. Google * la frase “cómo se define un medidor”
3. Aprende que un medidor se define como [math] \ frac {1} {299792458} [/ math] veces la distancia recorrida por la luz en un vacío en un segundo.
4. Tenga en cuenta que esto, por definición, significa que [math] c = 299,792,458 \ text {ms} ^ {- 1} [/ math]
5. Haz una taza de té

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Ahora, obviamente estoy siendo algo pedante aquí. Pero es un punto importante.

Cuando “mide la velocidad de la luz”, que técnicamente no es lo que está haciendo, en realidad está midiendo qué tan cerca están calibrados sus dispositivos de medición de espacio y tiempo.

Si calcula la velocidad de la luz como [math] 299792500 \ pm20 \ text {ms} ^ {- 1} [/ math], y ha descartado otros errores, esto implica que su cronómetro o su regla (o lo que sea) el otro equipo clasificado que utilizó) no cumple con las pautas de SI.

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De acuerdo. De acuerdo. Pedantería a un lado, ¿es posible?

Por supuesto. Se puede realizar una prueba por alrededor de £ 1 si ya tiene un horno de microondas, o por £ 40 si aún no tiene uno.

Mi maestro hizo este experimento con nosotros, pero no nos dijo por qué, simplemente hizo el siguiente paso y nos pidió que resolviéramos algo bueno.

El experimento real es así:

1. Adquirir chocolate (barra bastante larga)
2. Retire el plato giratorio del microondas
3. Coloque el chocolate en el horno.
4. Encienda el horno por poco tiempo
5. Quitar el chocolate

Debe cronometrarlo lo suficiente como para que parte del chocolate se derrita, pero no todo.

Asi que. Nuestro maestro nos dejó una barra de chocolate, que tenía manchas de trozos derretidos a lo largo.

¿Qué haces?

Los hornos de microondas funcionan mediante la creación de una onda estacionaria dentro de la cavidad (por eso es necesario rotar los alimentos). Los puntos en la onda estacionaria que oscilan al máximo transferirán la mayor cantidad de energía al sistema. Los puntos que no oscilan no transferirán ninguna energía al sistema.

Por lo tanto, los puntos de la barra de chocolate que se derriten son lugares a los que se ha transferido más energía. Si lo cronometraste correctamente, la fusión debería haberse producido en un punto pequeño.

Cada uno de estos “puntos” fundidos representa un máximo oscilatorio de las ondas estacionarias dentro del microondas.

Ahora, sabemos que en una onda sinusoidal, hay dos picos por período, por lo tanto, habrá dos puntos por longitud de onda en el chocolate.

Mida la distancia entre el número máximo de puntos ([math] N [/ math]) como pueda. Luego divide esta distancia por [math] \ frac {N-1} {2} [/ math]. Los “tantos puntos como sea posible” minimizan el error en su medición.

Entonces, si tiene tres puntos visibles, puede medir la distancia de los dos espacios entre ellos, y esto le da la longitud de onda [math] \ frac {3 ~ dots -1} {2} = 1 [/ math]. ¡Si puedes obtener más puntos visibles, es aún mejor!

Entonces, ahora tiene la longitud de onda, [math] \ lambda [/ math], de las microondas en su horno. Debería aparecer alrededor de [math] 10 [/ math] cm.

Ahora, debe mirar alrededor del horno (o el empaque) y encontrar la frecuencia nominal del horno de microondas. Debe estar en una gran etiqueta de advertencia en la parte posterior de alguna parte

Ahora tiene la frecuencia , [math] \ nu [/ math]

Lo sabemos:

[math] c = \ lambda \ nu [/ math]

Por lo tanto, multiplique su frecuencia por su longitud de onda, y debería obtener algo cercano a la velocidad de la luz.

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Las posibles fuentes de error incluyen el hecho de que el “punto” no es un punto muy bien definido: la conducción del calor garantiza que se extienda sobre un área finita.

También toma la frecuencia nominal del microondas como un hecho, cuando en realidad no es exacto.

El microondas no es monocromático, por lo que tiene una extensión de ambas frecuencias y longitudes de onda que obedecen individualmente a la relación, pero como grupo puede terminar con algunos errores extraños.

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A pesar de esto, debería poder demostrar que lo que mide su regla como un metro está dentro de las barras de error de la definición oficial.

¡Hurra por la pedantería!

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* Otros motores de búsqueda están disponibles. Pero seamos sinceros: no son tan buenos como Google. Bing puede chupar mi pequeño soplo pigmeo peludo

Answer 2

Así es cómo:

Materiales utilizados en este experimento:

Barra de chocolate larga – $ 2.00, $ 3.50 en Nueva York

Horno de microondas: $ 100

Plato: Limpio, preferentemente. (Apta para microondas si te gusta tu microondas)

Calculadora: no es obligatorio (pero consulte la sección titulada Tiempo para el experimento)

Regla: $ 0.11 si compras por miles.

Conocimiento personal e íntimo de la velocidad de la luz: No tiene precio.

Tiempo para el experimento:

Alrededor de 10 minutos (con una calculadora.15 sin uno. Podría ser mucho más si olvidó su matemática de quinto grado).

La exactitud

Habrá cierta inexactitud en su resultado (mis propios cálculos tuvieron un porcentaje de error de 6.3%). El tamaño de este error es importante, ya que puede ayudarnos a comprender qué factores externos jugaron un papel en nuestro experimento. Si se detiene a considerar sus resultados, por qué los obtuvo y lo que significan, le ayudará a entender cuán ligeros trabajos.

Dado que este experimento se realiza en casa (lo que no es propicio para mediciones precisas, a menos que viva en un laboratorio de física, en cuyo caso estoy dispuesto a mudarme para una asociación doméstica), existen varias condiciones externas que podrían distorsionar las mediciones y llevar a Errores. Esto no es de ninguna manera una lista completa, pero aquí hay algunos factores externos que pensé:

Incertidumbre sobre la posición exacta de la placa dentro del horno de microondas. No tenía forma de saber qué tan alto, o bajo, colocar el chocolate dentro del microondas para que las olas golpeen dicho chocolate en el eje x y produzcan una forma de onda relativamente útil en el chocolate. Sin embargo, el microondas es relativamente pequeño, y traté de alinear la placa con el generador de ondas (o lo que parecía uno).

Hay aire en el horno de microondas. Este tipo de experimentos se realiza mejor en el vacío, para eliminar cualquier interferencia de fuentes “externas” como la resistencia, la humedad, etc. Es posible que las ondas electromagnéticas (luz) no se vean afectadas, pero el chocolate ciertamente lo está.

Mi medida fue relativamente generosa, en el lado amplio. Si el chocolate se hubiera derretido en dos puntos distintos, podría haber tomado una lectura más precisa. Además de eso, mis dispositivos de medición, una regla y dos ojos imperfectos, tenían una precisión limitada. Los laboratorios reales con científicos reales tienen dispositivos de medición muy precisos que reducen el porcentaje de error.

Para tratar de evitar que tales errores afecten experimentos reales, los científicos reales nunca se detienen después de un solo experimento. Las pruebas se repiten una y otra vez, ya veces incluso una y otra vez, y todos los resultados (fallos y éxitos (lo que sea)) se registran y analizan. Mi experimento fue solo una demostración, pero si lo hubiera hecho un par de veces más, y hubiera tomado un promedio de la distancia entre los puntos de entrada / salida de la ola, mi nivel de precisión probablemente aumentaría.

A pesar de todo esto, debo decir: medir la velocidad de la luz en condiciones que no son de laboratorio, usar un montón de Besos de Hershey y una regla de plástico, y obtener solo un error del 6,3%, bueno, eso no está tan mal.

Fuente: http://www.smarterthanthat.com

Answer 3

Hay varias formas creativas descritas en estas respuestas, pero la mayoría requiere que obtengas algo de valor (frecuencia de microondas, demora de unas pocas docenas de nanosegundos, etc.) que no puedes medir fácilmente sin $ 5000 de equipo electrónico (una buena osciloscopio, por ejemplo). La belleza del método Fizeau-Foucault (aparato Fizeau-Foucault – Wikipedia) es que solo tiene que medir distancias razonables (cientos de pies y fracciones de una pulgada, independientemente) y la velocidad de rotación de un espejo o disco, que puede Se puede hacer contando las rotaciones en un tiempo razonable (segundos a minutos).

En 1964, hice esta medida (Foucault) con un equipo bastante básico: motor eléctrico y caja de engranajes de alta relación (para hacer girar un espejo pequeño), luz estroboscópica (para medir la velocidad de rotación del espejo), lámpara de arco de mercurio, algunos espejos, un Podríamos usar un corredor vacío de 150 pies por la noche y un microscopio simple montado en un soporte transversal atornillado (para medir el desplazamiento del rayo de retorno). Sin duda, no lo de la casa, pero obtuvimos aproximadamente el 5% del valor aceptado.

Probablemente pueda eliminar la mayoría de estas cosas en línea hoy, pero hay un diseño DIY Foucault mejorado y mejorado: una configuración de láser DIY para medir con precisión la velocidad de la luz Este diseño actualizado de Foucault ha producido resultados consistentemente dentro del 1% del valor aceptado .

El kit completo se puede comprar por $ 5,550 en línea (Experimento de la Velocidad de la Luz – EX-9932A)

Sin embargo, creo que un aficionado podría juntar esto por una fracción de ese costo, probablemente menos de $ 200 al dejar de lado el costoso equipo de calidad de banco óptico y obtener piezas del equipo desechado:

1. Espejo giratorio: se puede encontrar en impresoras láser antiguas y en lectores de códigos de barras de escaneo lineal. Mira en eBay.
2. Fotodiodos, fichas de contador electrónico y pantallas LCD (para determinar con precisión la velocidad de rotación del espejo). Este tipo de material está disponible en Radio Shack u otros puntos de venta electrónicos. Las instrucciones para configurar circuitos de trabajo se pueden encontrar en línea.
3. Punteros láser ($ 5 juguetes para gatos en lugar de un costoso laboratorio de láser). La luz se mueve a la misma velocidad, sin importar cuánto (o poco) pague por el láser.
4. Webcam para medir el desplazamiento de la viga de retorno. Observa la imagen del lugar cuando el espejo se mueve muy lentamente, luego mide el desplazamiento cuando el espejo está a la velocidad máxima. El acceso a algún software matemático aquí (para procesar la imagen) ayuda a que esta medición sea bastante precisa.

Creo que esto sería un gran proyecto de feria de ciencias para un estudiante de secundaria. Me sorprendió que no pudiera encontrar ninguna evidencia de que se hubiera hecho, pero tal vez una búsqueda en línea encontraría algo que pudiera copiar.

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Por otro lado, si tiene un buen osciloscopio, no es difícil armar un sistema para medir la velocidad de la luz: http://www.physics.usyd.edu.au/t …

Answer 4

Puedes hacerlo de la misma manera que lo hizo Rømer hace más de trescientos años. Lo único que necesita es un telescopio (incluso un buen par de binoculares debería hacer el trabajo, pero siempre es más práctico tener un telescopio montado en un soporte para observaciones prolongadas) y una aplicación de pronóstico del tiempo, y mucha persistencia.

La luna más cercana a Júpiter es Io, con un período de aproximadamente 42 horas y media. La idea es observar este fenómeno regular (la luna oscurecida por la sombra de Júpiter) durante varias revoluciones. Como usted, como observador, se mueve a una velocidad enorme en relación con Júpiter, viajará una gran distancia entre cada observación subsiguiente. Por lo tanto, la luz debe viajar una distancia más larga o más corta (según el movimiento relativo de la Tierra y Júpiter), lo que altera ligeramente la sincronización de las oclusiones. A partir de esto y algunos datos astronómicos básicos (duración del año, distancia al Sol, órbita de Júpiter), debería ser capaz de calcular la velocidad de la luz.

Para una guía más detallada vea esta maravillosa respuesta aquí:

¿Cómo midió Rømer la velocidad de la luz al observar las lunas de Júpiter, hace siglos?

o consulte la página de Wikipedia en Rømer: la determinación de Rømer de la velocidad de la luz – Wikipedia

Answer 5

Ya hay algunas respuestas excelentes aquí. Pero quería señalar algunos detalles que no se han resaltado lo suficiente, o que se han pasado por alto.

¡Primero, no puedes medir la velocidad de la luz! Es imposible. La razón es que si nos fijamos en la definición de Medidor, en 1983 se definió la longitud de un medidor en función de la velocidad constante de la luz. Entonces, por definición [math] c = 299792458 \, {m \ over {s}} [/ math] exactamente!

Así que ahora, por definición, cuando utiliza una de las técnicas clásicas para medir la velocidad de la luz, en realidad está calibrando su equipo. Estás aprendiendo qué tan exactos son tus valores medidos …

Tomemos como ejemplo el experimento de medición de microondas. Calculas la velocidad de la luz como:

[math] c = {\ lambda \ over {\ nu}} [/ math]

¿Derecha?

¡Incorrecto! La velocidad de la luz, c es un valor conocido. Tanto [math] \ lambda [/ math] como [math] \ nu [/ math] son ​​valores medidos.

Es probable que su medidor ya haya sido calibrado con mucho cuidado. Has medido la longitud de onda con bastante precisión. Mientras tanto, su microondas solo le está diciendo la frecuencia a uno o dos dígitos significativos. ¿Cuál es la frecuencia real? Así que la ecuación correcta que debes usar es:

[math] \ nu = {\ lambda \ over {c}} [/ math]

Conecte estos valores y encontrará una frecuencia mucho más exacta para las ondas en su horno de microondas.

Answer 6

Midiendo la velocidad de la luz sin salir de casa

En ciencia, a menudo decimos cosas como “todos los resultados científicos deben ser replicables”. Si tiene un investigador que dice “He medido la velocidad de la luz en 3 millones de metros por segundo”, otro investigador debe poder Obtener el mismo valor haciendo el mismo experimento. Para los laicos, a veces solo tenemos que tomar su palabra. Quiero decir, no sé sobre usted, pero no tengo un laboratorio multimillonario en mi garaje (peligro). Sin embargo, tú y yo tenemos opciones. Por ejemplo, ¿sabía que puede medir la velocidad de la luz sin salir de casa, usando cosas que la mayoría de las personas probablemente ya tienen alrededor? Sí. Es verdad.

¿Tienes un microondas? ¿Tienes una salchicha de hot dog que está sola porque te comiste todos los bollos?

Si es así, ¡Enhorabuena, tiene lo necesario para medir la velocidad de la luz con una precisión del 2% o 3%! Además, te voy a guiar a través del proceso.

Si no es completamente extraíble, debe desconectarlo de las ruedas giratorias. La moraleja de la historia es que usted quiere que la placa giratoria permanezca estacionaria mientras el microondas está encendido.

Debería verse algo como esto:

Deje correr hasta que el perro caliente empiece a burbujear. Esto solo debería tomar unos segundos, así que no vayas a ningún lado. Si sobrecalienta el hot dog, necesitará algunos condimentos para poder comerlo porque no tendrá ningún valor durante el resto del experimento (y, probablemente, querrá que un segundo perro vuelva a intentarlo).

De todos modos, después de que hayas terminado, verás algo como esto.

Deberías ver dos burbujas en el hot dog.

Lo siguiente que deberá hacer es medir la longitud de las burbujas, desde el comienzo de la primera burbuja hasta el final de la segunda. Lo mejor es medir en centímetros porque necesitará convertir eso en metros en solo un minuto. Las burbujas de abajo miden 12.5 centímetros.

En la etiqueta que se encuentra en la parte posterior de la máquina, buscará la línea “Salida de microondas” y buscará un valor que diga algo como “2450MHz”: si no puede encontrarlo, la mayoría de las microondas usan esta misma frecuencia. para que pueda utilizar este valor. Cuando convertimos eso a 2.45 GHz porque necesitamos este valor en giga hertz (para convertir su frecuencia de MHz a GHz simplemente divida el número de MHz en 1000).

Giga significa mil millones, por lo que ese número es realmente [látex] 2.45 veces 10 ^ 9 [/ látex] Hz.

Para convertir cm a m, simplemente dividimos el valor de cm por 100, en nuestro caso, obtenemos 0.125 m.

La velocidad de la luz es igual a su frecuencia por la longitud de onda, o:

VELOCIDAD = FRECUENCIA X ONDA DE ONDA.

Entonces tenemos,

[látex] enorme 2.45 veces 10 ^ 9ast 0.125 = 306,250,000 m / s [/ latex]

La velocidad de la luz es en realidad 299.782.458 m / s.

Para calcular qué tan cerca estabas, utilizas el formulario:

[LATEX] ENORME FRAC {REAL-YOU} {YOU} * 100 [/ LATEX]

Donde está su valor y real es el valor aceptado para la velocidad de la luz.

Entonces, obtenemos:

[LATEX] FRAC {299,782,458-306,250,000} {306,250,000} * 100 = 2.11 [/ LATEX]

Entonces, acaba de calcular la velocidad de la luz con un error de 2.11%. (note, ignore las señales para el cálculo anterior, si es -2.11% o + 2.11% no importa).

Si realizó este experimento, díganos sus resultados a continuación y diviértase en la ciencia .

Oh! El último paso es muy importante. Terminar de cocinar el perrito caliente y comerlo. Acabas de calcular la velocidad de la luz. Te lo has ganado.

Answer 7

Para medir la velocidad de la luz, dividiré este experimento en dos partes.

Experimentar

Parte 1

En la parte 1 medirás dos longitudes de onda. Para hacer eso necesitarás.

1. un prisma

2. Un marco de fotos hueco.

3. Papeles de colores transparentes. Cualquier número pero al menos 2. Preferiblemente rojo y azul.

4. Una hoja de papel, unos cuantos alfileres, una cinta abrasadora.

5. Una fuente de luz blanca. Preferiblemente una linterna blanca. Es importante que sea blanco.

6. Un libro.

Así es como lo haces.

1. Pegue uno de los papeles de colores transparentes en el marco de fotos hueco y coloque el marco de fotos en posición vertical.

2. Coloque el libro en horizontal y frente al marco de la foto. Tome una hoja de papel en blanco y colóquela en el libro.

3. Apaga toda la luz. Asegúrese de que la habitación esté oscura y coloque una sola fuente de luz blanca detrás del marco de fotos. Una linterna o algo así. Asegúrese de que la luz blanca pase a través del marco de la foto y pase el libro. El papel de color rojo transparente filtra todas las longitudes de onda y solo deja en rojo.

4. Coloque el prisma sobre la hoja de papel. Asegúrese de que el prisma está iluminado por la luz roja.

5. Dibuja el contorno del prisma con un lápiz.

6. Dibuje líneas que sean normales / perpendiculares a cada cara del prisma.

7. Coloque dos pines verticalmente en una de las líneas normales que apunta en la dirección general de la fuente de luz roja.

8. Ahora ve a la cara opuesta del prisma e inclínate. Ahora coloca dos alfileres más. Colóquelos de tal manera que cuando mire a través del prisma, los cuatro pines estén alineados y se eclipsen entre sí.

9. Mida el ángulo del segundo conjunto de pines en relación con la línea normal más cercana a ellos.

10. Repita los pasos del 1 al 9 con al menos un color más de papel transparente.

Ahora para la parte 2

Parte 2.

Para esta parte medimos la relación de densidades espectrales para dos longitudes de onda.

Necesitarás.

1. Una mesa de centro con una tapa de cristal transparente.

2. Cartón, tijeras, cinta adhesiva y similares.

3. Una columna de agua transparente. Una botella de plástico perfectamente transparente servirá.

Así es como lo haces.

1. Debajo del vaso de la mesa de café, pegue el cartón con cinta adhesiva para que quede perfectamente opaco.

2. En el cartón pegado, corte un orificio / abertura pequeña, preferiblemente circular; alrededor de unos pocos cm de diámetro.

3. Pegue un pedazo de papel transparente de color sobre el orificio. Empieza con rojo. Ahora, si coloca la fuente de luz sobre la segunda plataforma de la mesa de café, debajo del orificio, debería poder pasar la luz roja a través del orificio desde la parte superior de la mesa.

4. Coloque cinta adhesiva alrededor de la mesa de café para que no salga ninguna luz de la mesa de café que no sea la luz del orificio. Apaga todas las demás luces.

5. Coloque la columna vacía de agua o botella de plástico transparente sobre el orificio. Debe estar vacio

6. Si miras la botella de plástico desde arriba, deberías ver la luz del orificio.

7. Ahora vierta suavemente agua en la botella / columna hasta que la luz del orificio ya no sea visible.

8. Tenga en cuenta la altura del agua en la botella.

9. Repita los pasos 4 a 9 para un color más, azul en el paso 3.

Ahora nuestra parte del experimento está hecha.

Cálculo

En la parte 1 has obtenido los ángulos de refracción para cada color. Vamos a utilizar la fórmula de snells para determinar el índice de refracción n.

La ley de Snell – Wikipedia

Para un prisma es el siguiente:

[math] Sin (a + d) / sin (a / 2) [/ math]

Ahora que tiene el índice de refracción para cada color, rojo y azul, tendrá que calcular la longitud de onda. Si se conoce el material del prisma, puede utilizar la ecuación de sellmeier que proporciona la relación entre el índice de refracción y la longitud de onda.

Ecuación de Sellmeier – Wikipedia

Donde las constantes B123 y C123 se determinan experimentalmente. Si sabe que el material del prisma es conocido, diga bk7 puede usar las constantes disponibles. Puedes encontrarlos en internet. Si no conoce el material del prisma, es posible que deba determinarlo usted mismo. Para hacerlo, tendrá que realizar los pasos 1 a 9 de la parte 1 una vez más, pero con al menos seis colores más. Con los índices de refracción resultantes solo resuelva las ecuaciones, preferiblemente un solucionador de computadoras.

La física detrás de la parte 2 es que cuando la luz monocromática entra en un medio denso, la intensidad decae exponencialmente. Está dada por la ley de cervezas.

[math] I (z) = Io exp (- \ alpha / z) [/ math]

Cerveza – ley de Lambert – Wikipedia

Aquí [math] \ alpha [/ math] sería el coeficiente de extinción y z. Z aquí está la altura del agua y el coeficiente de extinción del agua se puede encontrar en Internet.

Ya que ha realizado la Parte 2 para al menos dos colores, digamos rojo y azul. Calcule [math] exp (- \ alpha / z) [/ math] para rojo y azul.

Y también recuerda las longitudes de onda que estimamos en la parte 1 para azul y rojo.

Ahora, ¿cómo nos trae esto la velocidad de la luz? Recuerde de la ley de tablas que una fuente de radiación emite luz con densidades espectrales para cada longitud de onda dada por la fórmula.

[math] B (\ lambda, T) = (2hc ^ 2 / (\ lambda ^ 5)) (1 / (exp (hc / KT \ lambda) – 1)) [/ math]

La ley de Planck – Wikipedia

La luz blanca de nuestra fuente emite luz con diferentes intensidades dadas por la fórmula anterior. Lo que acaba de hacer es medir la relación de densidades espectrales de dos longitudes de onda diferentes; rojo y azul.

Entonces, si divide [math] exp (- \ alpha / z) [/ math] para rojo y [math] exp (- \ alpha / z) [/ math] para azul, obtiene la proporción de B para rojo y B para azul. Use la ecuación de los tablones de arriba y tome una relación para dos longitudes de onda diferentes y compárela con la relación de intensidad de relación entre rojo y azul. Use las longitudes de onda rojas y azules determinadas en la parte 1 para encontrar la velocidad de la luz. La velocidad de la luz al cuadrado en el lado izquierdo se cancelará, pero la del exponente permanecerá. Bueno, este método asume que las tablas constantes y las de Boltzmann son conocidas. En cuanto a la temperatura, puede asumir un valor de alrededor de 100 a 500 k u obtener una estimación aproximada utilizando la ley de Stefan Boltzmann utilizando la potencia nominal dada en la linterna.

Y sobre eso del microondas de chocolate, no hay forma de saber si la onda en la cavidad óptica es de una sola onda o un tren de onda como este.

Si es más tarde, entonces la medición es incorrecta.

Answer 8

Puede medir la velocidad de la luz utilizando un horno de microondas. Una búsqueda básica en Google proporcionará varias versiones del experimento.

El concepto central es que las microondas en el horno forman ondas estacionarias. Usted conoce la frecuencia de las microondas que se enumeran en el manual del horno. Mida la distancia entre los puntos fundidos de los objetos colocados en el horno, que es la mitad de la longitud de onda de las microondas. Usando velocidad = longitud de onda de frecuencia X, calcula la velocidad

Fuente de la imagen: mida la velocidad de la luz usando chocolate.

Answer 9

Simplemente respondo a todos los pedantes aquí acerca de la definición del medidor tal como está ahora y define inversamente la velocidad de la luz. Principalmente, tienes razón en que el medidor se define como la longitud del camino recorrido por la luz en un vacío en 1/299 792 458 segundos, pero eso no hace que c sea inconmensurable.

Quiero señalar la historia del medidor y la velocidad de la luz, aquí. Como Wikipedia también le dice que el medidor se definió originalmente en 1793 como una décimo millonésima parte de la distancia desde el ecuador hasta el Polo Norte. Y eso no tiene nada que ver con la velocidad de la luz.

Por lo tanto, el medidor se redefinió a medida que una fracción de la distancia a la que viaja la luz en un segundo en el vacío debido a razones prácticas de calibración, la medición original de la velocidad de la luz, por supuesto, no es un número exacto de metros por segundo. sería inmensamente improbable que esto se ajuste exactamente a una fracción de distancia relacionada con la mera geometría de nuestro planeta tierra natal.

De hecho, siempre preferiría apoyar la idea de medir c para definir el medidor que a la inversa, ya que el medidor es arbitrario, la velocidad de la luz no lo es. Simplemente elegimos alinear la distancia arbitraria del medidor con la velocidad de la luz. Es bastante poco práctico para la rapidez de la luz, pero en realidad no hay nada mejor que defina una longitud que esta constante de la naturaleza.

Observe que al redefinir el medidor, sigue siendo la velocidad de la luz, que es una constante de la naturaleza, mientras que el medidor es una longitud definida arbitrariamente que no por incidencia está en la escala de nuestros cuerpos y nuestro rango de percepción.

Incluso discuto que la forma en que se define el medidor ahora lo hace aún más arbitrario. También se podría haber elegido para que sea un número mucho más suave y definir el medidor como 1/300 000 000 de la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en un vacío en un segundo. No sería un gran tramo, también, por debajo del 0,1%.

Tomada por la definición original del medidor, la velocidad de la luz aún no es un número entero de metros por segundo, sino tan alto, que redondearlo al número entero siguiente prácticamente no hace ninguna diferencia. La decisión tomada es cambiar el medidor en un factor inferior a [math] 10 ^ {- 9} [/ math], lo que hace que el cambio sea despreciable, especialmente para las reglas o los palos de los medidores plegables. Y en lo que respecta a la definición original, la Tierra realmente puede crecer o reducirse en lugares debido a los cambios de temperatura, y ni siquiera me molestaré en estimar, esto puede estar dentro de límites mucho más grandes que este redondeo del medidor. Ni siquiera estoy hablando de la naturaleza fractal de la geometría de la tierra.

Regresando a la historia, la medida original de Rømer fue de 1676, incluso más de 100 años antes de que se definiera el medidor, aún cuando se definió el medidor no estaba enredado con la velocidad de la luz sino con la geometría de la tierra. El gran impacto en la precisión de las mediciones vino con la invención de los láseres y el conocimiento sobre la longitud de onda de la luz láser a partir de la emisión de fotones con exactamente la misma energía y frecuencia.

De todos modos, el concepto de longitud era mucho más antiguo que el concepto de luz que tenía una velocidad constante y finita, las unidades de longitud anteriores eran incluso más arbitrarias como si estuvieran definidas en “pies”, aunque los pies tienen tamaños muy diferentes. Así que otras calibraciones de longitudes eran mucho más antiguas que medir la velocidad de la luz. Los instrumentos láser de telémetro realmente funcionan en parte por mediciones de tiempo de alta precisión y el otro gran principio es la interferometría. Una nota al respecto a este respecto, pero sobre el tema de su pregunta: busque el experimento de Michelson-Morley o el interferómetro de Michelson-Morley casero para obtener ideas sobre cómo realizar su propio experimento de medición.

Solo porque la situación es diferente hoy en día en la definición del medidor, esto solo hace que la definición de la velocidad de la luz se convierta en una determinación de la longitud de la luz, ya que la velocidad de la luz ahora se define exactamente. Pero sigue siendo el medidor, lo que se ha ajustado según esta definición, no la naturaleza. La forma en que se encuentra la definición en realidad genera una referencia circular cuando realiza mediciones de longitud para determinar la velocidad de la luz. La alternativa es solo hacer uso de mediciones de tiempo, pero cualquier medición tiene un error asociado con la definición de medición, por lo que ese no es el gran argumento.

Puedes observar cosas como la interferencia, medir los tiempos de eventos astronómicos y, por lo tanto, medir la velocidad de la luz. El único impacto que tiene la definición del medidor es que no obtiene la velocidad más precisa de las mediciones de luz con experimentos más avanzados, solo puede determinar qué tan exacto es su experimento. Usted dice que estaría contento con una precisión del 95% y que de alguna manera debería ser factible. Con el experimento de microondas, por ejemplo.

Answer 10

El antiguo método primitivo que recuerdo se hizo usando una luz reflejada desde un espejo a 8 Kilómetros de distancia y se vio a través de las hendiduras en un tambor montado en un disco giratorio. La luz brillaba a través de una rendija, el tambor giraba a una velocidad creciente hasta que la luz reflejada se podía ver a través de la siguiente muesca.

Aparato de Fizeau-Foucault – Wikipedia

http://www.csuohio.edu/sciences/…

Answer 11

Ok, así que veamos las cosas que necesitaremos, además del conocimiento general de que la respuesta debe ser de aproximadamente 3 * 10 ^ 8 m / s

1. Luz: un láser será lo mejor. Debido a su naturaleza monocromática, puede viajar largas distancias sin mucha difusión y la larga distancia es lo que necesitamos.
2. Reloj: Ahora esta es la parte difícil. El tiempo de respuesta normal para humanos en caso de estímulo visual es de 0.25 segundos, por lo que perderemos la luz en aproximadamente 0.75 * 10 ^ 8 metros. Por lo tanto, el uso de un reloj operado manualmente es imposible, sin importar cuán preciso sea el reloj. Entonces, ¿qué puede operar un reloj más rápido que nosotros? Un microprocesador.

Así que aquí es lo que propongo. Toma un arduino, un láser que puedes conectar a él y un fotodiodo o LDR para detectar la luz. Ahora el tablero de control tiene un temporizador incorporado. A una escala previa de 1, puede medir en pasos de 0.0625 microsegundos. Así que la luz viajará 18,75 metros. Así que ahora puede generar un múltiplo de esta distancia utilizando espejos para reflejar el láser de un lado a otro.
Así que, básicamente, lo que podemos hacer es iniciar el láser usando arduino y, al mismo tiempo, iniciar el temporizador. Haga rebotar el láser de un lado a otro a través de nuestro conjunto de espejos y hágalo retroceder en el fotodiodo o LDR que detendrá el temporizador. Más la distancia que puede producir más precisa será la respuesta.
Si desea profundizar aún más, puede encontrar el tiempo necesario para que arduino ejecute las instrucciones de inicio y detención del temporizador y las lleve a cabo en el cálculo. Como se opone a lo humano, un microprocesador toma el tiempo exacto para llevar a cabo las instrucciones en función de la frecuencia de cristal que está utilizando.

Descargo de responsabilidad: tengo una experiencia muy limitada con arduino, por lo que es posible que parte de ella no sea exacta. Es posible que no puedas obtener una buena respuesta de esto, pero definitivamente te divertirás configurándolo y codificando el tablero.

Answer 12

Esto es realmente agradable e informativo, contiene toda la información y también tiene un gran impacto en la nueva tecnología. Gracias por compartirlo.

equipo de medición de luz

Answer 13

Aprecio el experimento propuesto por Jack Frazer. Me gustaría señalar que la velocidad de propagación de la luz en un solo sentido nunca se ha medido. La onda estacionaria dentro del horno de microondas es, también, un experimento de dos maneras.

Si establecen esta tasa por definición, entonces conocemos, por definición, esta tasa, ¡pero ya no estamos seguros de cuánto mide un metro!

Esta es una tendencia general en la ciencia hoy en día: ¡no inventan ni descubren nada, sino que cambian los nombres o las definiciones a cosas conocidas!

Answer 14

Para medir la velocidad de la luz, necesitará un kit de arranque y parada (contadores calibrados según la velocidad de la luz)
Ahora tome un emisor de láser (kit de inicio) y un receptor de láser (kit de parada)
Ahora organícelos de tal manera que desde el piont A hasta el punto B, la distancia sea de 1 metro.
Práctico: ahora, cuando presiona el botón de encendido del emisor, el contador debe comenzar a contar y, por otro lado, cuando el receptor recibe la luz, el contador debe detener su conteo. Así es como lo medirás en casa. La dificultad es encontrar el contador del circuito calibrado según la velocidad de la luz.

Answer 15

Diríjase a un interruptor de luz que tenga cableado a una luz que esté a la misma distancia que usted de la luz. Agarra un cronómetro. En el instante en que acciona el interruptor, inicie el cronómetro. En el instante en que veas la luz, detén el cronómetro. Tome la distancia que está de la luz y divídala por la hora en el cronómetro, luego multiplique por 2.

Esa es la forma menos costosa que conozco.