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Inicio/Astronomía y el cielo/Medición de la velocidad de la luz

Medición de la velocidad de la luz

Estimación c ≈ 2D/Δt por el camino de ida y vuelta. Esquema del experimento; contexto de los métodos de Fizeau (rueda dentada) y de Foucault (espejo rotatorio).

Ida y vuelta

0.02 km
133 ns

c ≈ 2D/Δt para un pulso reflejado. En las prácticas de mesa reales: láseres modulados y osciloscopios; Fizeau y Foucault usaron ruedas dentadas y espejos rotatorios para estimar la misma magnitud. Aquí es un cálculo, no un experimento.

Magnitudes medidas

c (estima)300.752 ×10⁶ m/s
c (definida)299.792458 ×10⁶ m/s
|error|0.32 %

Sobre el modelo

Medición de la velocidad de la luz por tiempo de vuelo: el pulso recorre el camino de ida y vuelta 2D hasta un reflector; con el retraso Δt se obtiene c ≈ 2D/Δt. Es un esquema de aula de los experimentos al estilo de Fizeau y de Foucault con espejo rotatorio. Al cambiar D se ve la proporcionalidad directa entre el retraso y la distancia. La emisión, la reflexión y la detección se toman instantáneas; el medio es vacío ideal, c ≈ 3×10⁸ m/s, sin correcciones relativistas al propio procedimiento de medida.

Para quién: Bachillerato y primeros semestres: ondas, electromagnetismo, historia de las mediciones de constantes fundamentales.

Conceptos clave

  • medición de la velocidad de la luz
  • tiempo de vuelo
  • experimento de Fizeau
  • experimento de Foucault
  • camino de ida y vuelta
  • pulso de luz

Cómo funciona

Un pulso de luz recorre el camino de ida y vuelta 2D hasta un espejo; con el retraso Δt se estima c ≈ 2D/Δt. En el esquema: fuente, reflector y trayecto; controles de D y de Δt. Así se miden en el laboratorio los tiempos de vuelo; históricamente Fizeau usó una rueda dentada y Foucault un espejo rotatorio. El medio es el vacío, c ≈ 3×10⁸ m/s; la emisión y la detección se toman instantáneas.

Preguntas frecuentes

¿Para qué medir con tanta precisión la velocidad de la luz?
c es una constante fundamental: velocidad límite y nexo entre el espacio y el tiempo en la relatividad. Hace falta para el GPS, las comunicaciones y las distancias astronómicas, y fija el metro en el SI.
¿Cómo medían Fizeau y Foucault intervalos tan pequeños?
No con la lectura directa de un solo pulso, sino con mecánica: la rueda dentada de Fizeau o el espejo rotatorio de Foucault. El desplazamiento de la luz que regresaba, a una velocidad de rotación conocida, daba el retraso.
¿Va siempre la luz a la misma velocidad?
c ≈ 3,00×10⁸ m/s es la velocidad en el vacío. En aire, agua o vidrio la luz es más lenta (índice de refracción). Aquí el vacío es una buena aproximación al aire en trayectos terrestres.
¿Cuál es el límite principal de un esquema simple de tiempo de vuelo?
Hay que medir intervalos de nanosegundos: para D = 1,5 m el camino de ida y vuelta es ≈ 10 ns. La medida electrónica directa es técnica del siglo XX; los métodos históricos traducían el tiempo en un ángulo o en el desplazamiento de una mancha.