Astronomía

¿Cuál fue el cálculo de James Bradley para calcular la velocidad de la luz?

¿Cuál fue el cálculo de James Bradley para calcular la velocidad de la luz?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Examinando la historia de cómo se determinó la velocidad de la luz, hasta lo que sabemos que es hoy, a menudo se menciona a James Bradley. Se le atribuyó el descubrimiento de la aberración de la luz y haber utilizado la aberración de la luz para calcular la velocidad de la luz. Hay muchas fuentes en línea que confirman esto, aunque el año del descubrimiento y la velocidad calculada de la luz difieren aquí y allá.

He leído Bradley's "Una carta del Reverendo James Bradley Savilian, profesor de astronomía en Oxford, y F.R.S. al doctor Edmond Halley Astronom. Reg. &C. Dar cuenta de un nuevo movimiento descubierto de las estrellas fijadas" publicado en "Transacción filosófica vol 35"lo que explica sus hallazgos sobre la aberración de la luz, pero no menciona el cálculo de la velocidad de la luz.

¿Cómo calculó James Bradley la velocidad de la luz y qué publicación suya muestra estos cálculos?


A pesar de que muchas fuentes en línea atribuyen a James Bradley el haber calculado la velocidad de la luz en 295.000 km / seg (britannica) o 301.000 km / seg (wikipedia), se debe agregar un pequeño matiz. Como Ole Romer antes que él en 1676, James Bradley calculó la velocidad de la luz en relación con otra cosa, pero ambos nunca proporcionaron un valor en unidades terrestres.

El escribio,

Por lo tanto, siendo 20 ", 2, AC será a AB que es la velocidad de la luz a la velocidad del ojo (que en este caso se puede suponer que es la misma que la velocidad del movimiento anual de la Tierra en su órbita) como 10210 a Uno de donde se seguiría que la Luz se mueve o se propaga desde el Sol hasta la Tierra en 8 '12 ".

(fuente)

El cálculo para llegar a la proporción de 10210 es,

tamaño de un radianes (206265 ") / ángulo de aberración (20", 2)

Esta relación también se aplica a la velocidad de la luz a la velocidad de la Tierra. Sin embargo, no estoy seguro de cómo britannica y wikipedia llegan a sus valores respectivos.


Cómo se midió por primera vez la velocidad de la luz

La velocidad de la luz en el vacío es de "exactamente 299,792,458 metros por segundo“. La razón por la que hoy podemos ponerle una cifra exacta es porque la velocidad de la luz en el vacío es una constante universal que se ha medido con láseres y cuando un experimento involucra láseres, es difícil discutir los resultados. En cuanto a por qué aparece de manera algo llamativa como un número entero, esto no es una coincidencia: la longitud del metro se define usando esta constante: “la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1 / 299,792,458 de segundo . "

Antes de hace unos cientos de años, en general se acordó o al menos se asumió que la velocidad de la luz era infinita, cuando en realidad es realmente, realmente, realmente rápida; como referencia, la velocidad de la luz es solo un poco más lenta que la más rápida. algo en el universo conocido: el tiempo de respuesta de una adolescente si Justin Bieber dijera en Twitter: "La primera en responder a este tweet será mi nueva novia".

La primera persona conocida que cuestionó todo el asunto de que “la velocidad de la luz es infinita” fue Empédocles, filósofo del siglo V a. C. Menos de un siglo después, Aristóteles no estaría de acuerdo con Empédocles y la discusión continuó durante más de 2000 años después.

Una de las primeras personas prominentes en realizar un experimento tangible para probar si la luz tenía velocidad fue el científico holandés Isaac Beeckman en 1629. A pesar de vivir en una época anterior a los láseres, lo que me da escalofríos con solo pensar en ello, Beeckman entendió que , al carecer de láseres, la base de cualquier buen experimento científico debería incluir siempre explosiones de algún tipo, por lo que su experimento implicó la detonación de pólvora.

Beeckman colocó espejos a varias distancias de la explosión y preguntó a los observadores si podían ver alguna diferencia en el momento en que el destello de luz reflejado en cada espejo llegaba a sus ojos. Como probablemente puedas adivinar, el experimento fue "poco concluyente".

Un experimento similar más famoso que no involucró explosiones fue posiblemente realizado o al menos propuesto por Galileo Galilei poco menos de una década después, en 1638. Galileo, como Beeckman, también sospechaba que la velocidad de la luz no era infinita e hizo referencias pasajeras. a un experimento con linternas en algunos de sus trabajos. Su experimento (si es que alguna vez lo llevó a cabo) consistió en colocar dos linternas a una milla de distancia y tratar de ver si había algún retraso notable entre los dos; los resultados no fueron concluyentes. Lo único que pudo suponer Galileo fue que si la luz no era infinita, era rápida y que los experimentos a tan pequeña escala estaban destinados al fracaso.

No fue hasta que el astrónomo danés Ole Römer entró en la refriega que las mediciones de la velocidad de la luz se volvieron serias. En un experimento que hizo que las linternas de Galileo en una colina parecieran un proyecto de feria de ciencias de la escuela primaria, Römer determinó que, sin láseres ni explosiones, un experimento siempre debería involucrar el espacio exterior. Por lo tanto, basó sus observaciones en el movimiento de los planetas mismos y anunció sus innovadores resultados el 22 de agosto de 1676.

Específicamente, mientras estudiaba una de las lunas de Júpiter, Römer notó que el tiempo entre eclipses variaría a lo largo del año (según si la Tierra se estaba moviendo hacia Júpiter o alejándose de él). Curioso por esto, Römer comenzó a tomar notas cuidadosas sobre la hora 10 (la luna que estaba observando) aparecería a la vista y cómo se correlacionaba con la hora esperada. Después de un tiempo, Römer notó que a medida que la Tierra orbitaba alrededor del sol y, a su vez, se alejaba más de Júpiter, el tiempo que Io aparecería a la vista se retrasaría con respecto al tiempo esperado anotado en sus notas. Römer (correctamente) teorizó que esto se debía a que la luz reflejada por Io no viajaba instantáneamente.

Desafortunadamente, los cálculos exactos que usó se perdieron en el incendio de Copenhague de 1728, pero tenemos un relato bastante bueno de cosas de las noticias que cubren su descubrimiento y de otros científicos de esa época que usaron los números de Römer en su propio trabajo. La esencia de esto fue que, usando un montón de cálculos inteligentes que involucraron el diámetro de las órbitas de la Tierra y Júpiter, Römer pudo concluir que la luz tardó alrededor de 22 minutos en cruzar el diámetro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Christiaan Huygens luego convirtió esto en números más comunes, mostrando que, según la estimación de Römer, la luz viajaba a unos 220.000 kilómetros por segundo. Esta cifra se aleja un poco (aproximadamente un 27% de descuento) de la figura anotada en el primer párrafo, pero llegaremos a eso en un momento.

Cuando los colegas de Römer expresaron casi universalmente dudas sobre su teoría sobre Io, Römer respondió con calma diciéndoles que el eclipse del 9 de noviembre de 1676 de Io iba a llegar 10 minutos tarde. Cuando llegó el momento, los escépticos se quedaron atónitos cuando el movimiento de todo un cuerpo celeste dio crédito a su conclusión.

Los colegas de Römer tenían razón al sorprenderse con su estimación, ya que incluso hoy en día, su estimación de la velocidad de la luz se considera increíblemente precisa, considerando que se hizo 300 años antes de la existencia de ambos láseres, Internet y Conan O'Brien. cabello. De acuerdo, era 80.000 kilómetros por segundo demasiado lento, pero dado el estado de la ciencia y la tecnología en ese momento, eso es notablemente impresionante, sobre todo teniendo en cuenta que, para empezar, solo estaba trabajando con una corazonada.

Lo que es aún más sorprendente es que se cree que la razón por la que la estimación de Römer es demasiado lenta tiene menos que ver con un error de su parte y más con el hecho de que el diámetro comúnmente aceptado de las órbitas de la Tierra y Júpiter estaba desviado cuando Römer hizo sus cálculos. Es decir, sí, Römer solo se equivocó porque otro la gente no era tan fantástica en ciencias como él. De hecho, si coloca los números de órbita correctos en lo que se cree que son sus cálculos originales a partir de los informes antes de que sus documentos fueran destruidos en el incendio mencionado anteriormente, su estimación es casi acertada.

Entonces, a pesar de que estaba técnicamente equivocado y a pesar de que James Bradley encontró un número más preciso en 1729, Römer pasará a la historia como el tipo que demostró por primera vez que la velocidad de la luz no era infinita y elaboró ​​una cifra aproximada razonablemente precisa. sobre cuál fue la velocidad exacta al observar los movimientos de una mota que orbita alrededor de una bola de gas gigante colocada a unos 780 millones de kilómetros de distancia. Eso mismo, damas y caballeros, es cómo un rudo, sin láseres, hace ciencia.


Dicho esto, no se puede jugar con la isotropía de la velocidad de la luz de forma arbitraria sin modificar la ecuación de Maxwell. El tipo o forma funcional de cualquier isotropía es limitado. Dentro de estos límites, es una cuestión de conversión.

Sugiero una búsqueda en el foro si quieres más discusión. El tema ha muerto a golpes en numerosas ocasiones aquí en PF.

Hay numerosos enlaces al final de esta página.

Resumen:: Hacer referencia a un video de YouTube

¿Tiene sentido este video? Y si es así, ¿está bien o mal?

Es correcto. La velocidad unidireccional de la luz es de hecho una convención.

No estoy de acuerdo con él acerca de algunas de sus declaraciones en el sentido de que no podemos conocer la velocidad de la luz en un sentido. Debido a que es una convención, no solo podemos saber, sino que sabemos con certeza simplemente eligiendo nuestra convención.

Es fácil configurar experimentos donde el camino de la luz es unidireccional. El problema es que todos estos experimentos dependen de algún método de sincronización de reloj. Su suposición sobre la sincronización del reloj determina la velocidad que obtiene. En el caso de la medición de Romer, estaba usando un transporte de reloj lento y asumió la isotropía del transporte de reloj lento. Esto es equivalente a asumir la convención de sincronización de Einstein.

Soy escéptico. Se podría usar una fuente de luz pulsada y dos espejos parcialmente plateados separados por cierta distancia. Un solo observador distante con un solo reloj podría residir a la misma distancia de cada espejo. El observador distante vería dos pulsos separados por el tiempo de vuelo del pulso entre los espejos. La fuente se mueve y el pulso se envía en la dirección inversa.

Ahora bien, este experimento no resuelve el problema como se suele discutir porque las trayectorias de igual longitud al observador distante contienen cada una un componente lateral en direcciones opuestas. Sin embargo, la magnitud de estas contribuciones depende de la forma funcional de la anisotropía de velocidad.

¿Está sugiriendo básicamente enviar pulsos de luz a lo largo de un borde y los otros dos bordes de un camino triangular cerrado? Esa es una medida de dos vías.

De manera más general, elegir una velocidad anisotrópica de la luz solo conduce a un sistema de coordenadas no ortogonal en el espacio-tiempo. Eso no tiene consecuencias mensurables más allá de hacer las matemáticas más desagradables.

El punto es que necesita un observador local con un reloj a una frecuencia definida (por ejemplo, usando la definición del segundo en el SI a través del estándar Cs). Entonces, lo que puede medir con respecto a la velocidad de la luz son observables locales en el lugar de este reloj. El ejemplo estándar es radar, es decir, una señal que se envía a un objeto distante, se refleja y luego se detecta de nuevo, midiendo el tiempo que tarda en detectar la señal nuevamente. Eso es medir la velocidad bidireccional de la luz, por supuesto.

Para medir la velocidad de la luz en un solo sentido, se necesitan dos relojes, uno en el lugar de emisión y otro en el lugar de detección de la señal luminosa. Para dar sentido a las lecturas del reloj como una "velocidad de la luz unidireccional", los relojes deben estar sincronizados de alguna manera, y depende del procedimiento de sincronización que utilice, qué "velocidad de la luz unidireccional" mida.

Esto ya supone que la velocidad unidireccional de la luz es isotrópica.

Esa es en realidad la característica de identificación de una medición bidireccional. Las mediciones unidireccionales reales requieren dos relojes, por lo que requieren una suposición sobre la simultaneidad.

Las mediciones bidireccionales no asumen simultaneidad ya que utilizan un solo reloj, pero para inferir una velocidad unidireccional deben asumir isotropía. Lo que está describiendo asume isotropía, por lo que es una medición de dos vías, como también lo demuestra el uso de un solo reloj.

Esto no funciona. En el límite, las direcciones se acercan arbitrariamente, pero la distancia se vuelve arbitrariamente larga. La diferencia de tiempo de cualquier anisotropía en la velocidad de la luz disminuye a medida que las direcciones se acercan, pero aumenta a medida que aumenta la distancia. Los dos efectos juntos significan que incluso en el límite de un observador distante, la suposición de anisotropía es todavía no despreciable.

No tiene nada que ver con eso. El espejo no es un reloj. El experimento es un experimento de dos vías porque se cambia la dirección de la luz, se usa un solo reloj y el cálculo de la velocidad de la luz depende de una suposición sobre la isotropía de la velocidad de la luz. Todas esas son características de las mediciones bidireccionales.

Le recomiendo que realmente trabaje con las matemáticas de su experimento propuesto. O verá dónde entra la suposición de isotropía o puedo señalarlo.

Bien, déjame escribir esto con cuidado. Tenemos un banco óptico muy grande recién salido de la fabricación con un sistema de coordenadas xey. Vamos a medir el tiempo de vuelo para pulsos de luz usando un detector y una caja estándar de tiempo de vuelo. En primer lugar, nuestra suposición es que la velocidad de la luz depende de la dirección que para nuestra tabla puedo escribir como, ## c ( theta) ##, donde ## theta ## es el ángulo entre un rayo de luz y la x eje. Hacemos las siguientes suposiciones adicionales de que ## c ( theta) ## es una función analítica de valor único real de ## theta ##.

Colocamos dos divisores de haz (1,2) de dimensión insignificante, 1 en ## x = -W, y = 0 ## y 2 en ## x = W, y = 0 ##. El detector, D, se coloca en ## x = 0, y = L ##. Los divisores de haz se ajustan de modo que los pulsos de cada uno se dirijan al detector y al otro divisor de haz. Ahora bien, el tiempo de vuelo depende de la distancia y la dirección. Ahora, disparamos un pulso de 1 a 2. El pulso se divide en 1 y luego en 2. El tiempo de vuelo entre 1 y 2 es

Los pulsos divididos viajan a lo largo de diferentes lados del triángulo hasta el detector. Sus tiempos de vuelos son,

El tiempo entre pulsos recibidos es,

## Delta_A = Delta_ <12> + Delta_ <2D> - Delta_ <1D> ##

Invertir la dirección del pulso (enviar a través de 2 y luego 1)

## Delta_B = Delta_ <21> + Delta_ <1D> - Delta_ <2D> ##

Entonces, mi pregunta / observación es ¿## Delta_A = Delta_B ## para todos ## c ( theta) ##? Claramente no, ya que hay opciones que hacen que ## pm ( Delta_ <2D> - Delta_ <1D>) ## sea insignificante mientras que ## Delta_ <12> - Delta_ <21> ## no lo es.


Hippolyte Fizeau y la velocidad de la luz

El 23 de septiembre de 1819, el físico francés Armand Hippolyte Louis Fizeau nació. Es bien conocido por su cálculo de la velocidad de la luz y su sugerencia de usar la longitud de una onda de luz como estándar de longitud. [4]

Hippolyte Fizeau & # 8211 Primeros años

Hippolyte Fizeau nació en París como el hijo mayor de Béatrice y Louis Fizeau, quien fue profesor de Patología en la Escuela de Medicina de París. Asistió al prestigioso Collège Stanislas de París, donde se hizo amigo de uno de sus compañeros de estudios, Léon Foucault. [6] En septiembre de 1839. El famoso Louis Daguerre [5] realizó un curso gratuito sobre sus nuevas técnicas fotográficas en París y asistieron los dos amigos Fizeau y Foucault. Observaron a Daguerre exponer una placa en una cámara apuntando por la ventana, luego, después de hablar sobre su proceso durante unos 30 minutos, desarrolló la placa utilizando una variedad de productos químicos para revelar la imagen. Aunque Fizeau y Foucault estaban impresionados, también se dieron cuenta de las limitaciones del proceso. Pensaron que sería maravilloso poder tomar retratos, pero no se podía esperar que el sujeto permaneciera inmóvil durante 30 minutos. Una vez finalizado el curso, comenzaron a experimentar para intentar acelerar el proceso. [1]

Fotografía astronómica

Fizeau ingresó en la Escuela de Medicina de París en 1840, pero pronto abandonó la medicina debido a migrañas severas y pasó algún tiempo viajando, tiempo durante el cual recuperó la salud. Su nuevo foco de atención debería ser la física. Asistió a las conferencias de Arago & # 8216 en el Observatorio y se matriculó en un curso de óptica en el Collège de France. Además, comenzó a estudiar en profundidad los cuadernos que contenían las notas de clase tomadas por su hermano que asistía a cursos en la École Polytechnique. Fue Arago, [7] quien animó a Fizeau y Foucault en 1845 y sugirió que podrían intentar tomar fotografías de una imagen del sol producida por un telescopio. Así, Fizeau y Foucault produjeron lo que se considera la primera fotografía astronómica.

Midiendo la velocidad de la luz

Fue en el campo de la óptica donde Fizeau se ganó una reputación duradera. La inspiración original vino de François Arago, quien buscó una prueba decisiva entre las teorías corpuscular y ondulatoria de la luz. Si la teoría de las ondas era cierta, la velocidad de la luz tenía que ser mayor en medios en movimiento, como el agua que fluye en un tubo. El proyecto implicó la elaboración de un método terrestre para medir la velocidad de la luz, y Arago sugirió que esto podría hacerse mediante el uso de un espejo giratorio. [2] En 1849, Fizeau calculó un valor para la velocidad de la luz más preciso que el valor anterior determinado por Ole Rømer en 1676. [8] Usó un rayo de luz reflejado por un espejo a ocho kilómetros de distancia. El rayo pasó a través de los espacios entre los dientes de una rueda que giraba rápidamente. La velocidad de la rueda se incrementó hasta que la luz que regresaba pasó a través del siguiente espacio y se pudo ver.

Descartando la teoría del éter

Fizeau calculó la velocidad de la luz en 313,300 kilómetros por segundo, que estaba dentro de aproximadamente el cinco por ciento del valor correcto (299,792.458 kilómetros por segundo). Fizeau publicó los primeros resultados obtenidos por su método para determinar la velocidad de la luz en 1849. En 1851 llevó a cabo una serie de experimentos en un intento por detectar el éter luminífero, un material hipotético que se pensaba ocupaba todo el espacio y era necesario para transportar las vibraciones de las ondas de luz. Los resultados experimentales no pudieron demostrar la existencia del éter, pero su trabajo ayudó a desechar la teoría del éter en los primeros años del siglo XX. [3] Fizeau fue elegido miembro de la Academia de Ciencias en 1860 y miembro del Bureau des Longitudes en 1878. Recibió la condecoración de la Legión de Honor en 1849 y se convirtió en oficial en 1875. En 1866, la Royal Society de Londres le otorgó la medalla Rumford.

Logros adicionales

Fizeau también trabajó en el campo de la termodinámica, donde construyó un dilatómetro de interferencia para medir la expansión térmica de cuerpos sólidos. En 1850 midió la velocidad de propagación de la electricidad en conductores con Eugène Gounelle (1821-1864). En 1853 describió la instalación de un condensador para aumentar la eficiencia de la inducción. Luego estudió la expansión térmica de los sólidos y aplicó el fenómeno de la interferencia de la luz para medir la expansión de los cristales.

Hippolyte Fizeau murió en Venteuil el 18 de septiembre de 1896, a los 76 años.

En la búsqueda de videos académicos de yovisto, puede obtener más información sobre la física detrás de la velocidad de la luz en el documental de la NASA & # 8216Límite de velocidad cósmica de Einsteins‘.


Comparación de la velocidad de la luz en el aire con la velocidad en el agua

La siguiente persona en medir la velocidad de la luz fue el filósofo francés Armand Hippolyte Fizeau, y no se basó en observaciones astronómicas. En cambio, construyó un aparato que consta de un divisor de haz, una rueda dentada giratoria y un espejo colocado a 8 km de la fuente de luz. Podía ajustar la velocidad de rotación de la rueda para permitir que un rayo de luz pasara hacia el espejo pero bloqueara el rayo de retorno. Su cálculo de & # 8203C& # 8203, que publicó en 1849, era de 315.000 km / s, que no era tan precisa como la de Bradley.

Un año después, Léon Foucault, un físico francés, mejoró el experimento de Fizeau sustituyendo la rueda dentada por un espejo giratorio. El valor de Foucault para c era de 298.000 km / s, que era más preciso, y en el proceso, Foucault hizo un descubrimiento importante. Al insertar un tubo de agua entre el espejo giratorio y el estacionario, determinó que la velocidad de la luz en el aire es mayor que la velocidad en el agua. Esto era contrario a lo que predijo la teoría corpuscular de la luz y ayudó a establecer que la luz es una onda.

En 1881, A. A. Michelson mejoró las mediciones de Foucault al construir un interferómetro, que pudo comparar las fases del haz original y el que regresaba y mostrar un patrón de interferencia en una pantalla. Su resultado fue de 299.853 km / s.

Michelson había desarrollado el interferómetro para detectar la presencia de & # 8203éter& # 8203, una sustancia fantasmal a través de la cual se pensaba que se propagaban las ondas de luz. Su experimento, realizado con el físico Edward Morley, fue un fracaso y llevó a Einstein a concluir que la velocidad de la luz es una constante universal que es la misma en todos los marcos de referencia. Ese fue el fundamento de la Teoría de la Relatividad Especial.


¿Cuál fue el cálculo de James Bradley para calcular la velocidad de la luz? - Astronomía

El OISC se enorgullece de ser un proyecto de socios comunitarios, una corporación sin fines de lucro 501 (c) (3) en el estado de California.

Exhibiciones de la velocidad de la luz

Uno de los experimentos más famosos en todo el esfuerzo humano es la medición y comprensión de la Velocidad de la Luz. La Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein establece que nada puede ir más rápido que la Velocidad de la Luz. En las historias de ciencia ficción, las personas viajan habitualmente más rápido que la luz para llegar a estrellas y planetas distantes que están tan lejos que los humanos nunca podrían alcanzarlos. Si los humanos queremos alcanzar las estrellas, debemos desarrollar una nueva comprensión de las leyes de la naturaleza.

El OISC se dedica a inspirar a los jóvenes a estudiar ciencias a medida que avanzamos hacia el siglo XXI de posibilidades.

Con ese fin, instalamos nuestra primera exhibición Speed ​​of Light en el Irvine Civic Center en octubre de 2004.

Ahora nos estamos preparando para nuestra segunda exhibición en el Centro Beall de Arte + Tecnología de UC Irvine en julio de 2008.

SOL Exhibit @ The Beall Center - Esquema Descubra cómo puede ser parte de este proyecto y ayúdenos en el futuro descargando la descripción general del proyecto Speed ​​of Light y luego comuníquese con el OISC.

También estamos patrocinando un Concurso de Arte para ayudar a promover esta exhibición.

El experimento de la velocidad de la luz de Michelson en Irvine Ranch

(desplácese hacia abajo para ver los enlaces a los carteles utilizados en la exhibición del Centro Cívico de Irvine de octubre de 2004)

C = 186,282.3960 millas por segundo, más o menos 3.6 pies por segundo

C = 299,792.4562 kilómetros por segundo, más o menos 1.1 metros por segundo

Albert Michelson era conocido como el mejor físico experimental vivo

En el corazón del experimento (en la imagen de la cabaña y el gráfico de arriba), una luz de arco rebotó en un conjunto de espejos que giraban rápidamente, de un lado a otro por un tubo de una milla de largo y de regreso a los espejos, que para entonces ya habrían se movió ligeramente. Si se conocen la velocidad del espejo, el ángulo de rebote y la longitud del tubo, es posible calcular la velocidad de la luz.

Arriba, Albert Einstein y Albert Michelson se conocieron en Mount Wilson en 1931, justo antes de la muerte de Michelson. De izquierda a derecha están Milton Humason, Edwin Hubble, Charles St. John, Michelson, Einstein, W.W. Campbell y Walter S. Adams.

Sobre el mapa, si se reconstruyera en su antiguo sitio hoy, el experimento de velocidad de la luz de Irvine Ranch atravesaría un parque industrial, en lo que ahora es la ciudad de Irvine, cerca de Newport Corporation, líder mundial en la industria de la óptica y el láser.

En 1887, Michelson y Edward Morely utilizaron el interferómetro para averiguar cómo se movían las ondas de luz a través del & quot; cotizador & quot teórico del universo. Según los principios de la física clásica, el movimiento de la tierra a través de esta misteriosa sustancia afectó la velocidad de los rayos de luz que la atraviesan. Michelson y Morely usaron el interferómetro para hacer rebotar ondas de luz hacia afuera y hacia atrás en ángulos rectos, esperando ver que uno de los rayos se retrasara.

En cambio, los rayos regresaron exactamente al mismo tiempo. En los próximos años, estos hallazgos se citarían como una de las primeras pruebas de que este misterioso éter no existía, que la velocidad de la luz era una constante y que la física clásica no era suficiente para explicar el universo físico.

Mientras Michelson y Morely estaban probando la deriva de & quotether, Einstein había empezado a hablar de relojes que se movían hacia atrás, masa que no era constante y luz formada por cosas llamadas & quot; fotones & quot; Para los científicos, estas herejías eran tan profundas como las de Copérnico, el primero en sugerir que la tierra era un planeta en órbita, y no el centro del universo.

El drama que rodeaba los experimentos de Michelson se vio acentuado por esta atmósfera de confusión. Aunque su trabajo ayudó a desencadenar una revolución en el estudio de la física, Michelson nunca decidió de qué lado estaba, según sus biógrafos.

Su hija, Dorothy Michelson Livingston, escribió que Michelson nunca abandonó su fe en & quotether & quot, a pesar de que aceptaba el trabajo de Einstein.

En 1930, esa creencia pudo haber ayudado a llevar a Michelson a Santa Ana, para su última y más ambiciosa prueba.

Athelie Clark, el miembro vivo más viejo de la familia que una vez fue dueña del gigantesco Irvine Ranch, recuerda un día a fines de la década de 1920 cuando Michelson vino a almorzar.

En la mesa del opulento comedor de la casa victoriana de James Irvine se sentaron Michelson, James Irvine Sr., James Irvine Jr. y el científico Robert Millikan. Clark se sentó y escuchó, entendiendo poco de lo que se decía.

"Recuerdo que me dijeron que era un hombre muy famoso que estaba buscando un sitio para un experimento importante", dijo Clark, ahora de 85 años.

`` Tenía el pelo gris y rebelde. Me pareció extremadamente amable ''.

"Agradable" fue una de las palabras más agradables que se usaron para describir el estilo de Michelson. A lo largo de su carrera, a medida que se acumulaban los honores, se había ganado la reputación de ser brillante e inestable. Era un consumado tenista. un excelente pintor y violinista, y tan bueno jugando al billar que los oponentes se quejaban de que sus conocimientos de física le proporcionaban una ventaja injusta. Sus pocos amigos cercanos lo describían como extremadamente leal, aficionado a las bromas pesadas y bastante frío bajo presión.

Sin embargo, Morely, el primer socio de Michelson, dijo que temía que Michelson hubiera sufrido un "ablandamiento del cerebro" al principio de su carrera, después de que Michelson fuera hospitalizado por agotamiento en la década de 1880. La primera esposa de Michelson intentó que el científico se comprometiera. Una de sus sirvientas demandó sin éxito por agresión.

Dorothy Michelson Livingston escribió que su padre a menudo trabajaba durante días sin dormir ni comer, que se sentaba solo en las comidas para que no le molestaran sus pensamientos, que a su vez podía ser arrogante, distante, imperioso y grosero. Un divorcio complicado fue noticia de primera plana durante semanas. El físico también sufría de pesadillas recurrentes, incluida una en la que montaba una motocicleta por una colina sin fin.

& quot; Los estadounidenses tienen esta obsesión con los científicos locos, y Michelson
encajan con la imagen ”, dijo el físico de UCLA Wuerker. “Fue el científico estadounidense más famoso de su época. Todo lo que hizo fue noticia.

Enojado o no, definitivamente era prodigioso.

En 1907, cuando Michelson ganó el Premio Nobel de Física, su carrera apenas comenzaba. Superó varios desafíos a sus hallazgos y perfeccionó su trabajo anterior. En 1920, fue el primero en medir el diámetro de una estrella, llamada Betelgeuse, un logro aclamado en The New York Times como & quot; cuotas asombrosas & quot ;.

En 1926, el más espectacular de los experimentos de Michelson dividió el cielo nocturno entre el monte Wilson y el monte Baldy ** (ver la parte inferior de esta página).

Con espejos, turbinas, su interferómetro y una luz de arco, midió la velocidad de la luz a menos de dos millas por segundo de su velocidad actualmente aceptada.

Horace Babcock, director emérito del observatorio de Mount Wilson, recuerda haber visitado el experimento cuando era niño y haber visto la luz dispararse por las grietas de la choza donde Michelson estaba trabajando.

Michelson no estaba satisfecho con los resultados del Mt. Experimento de Wilson. Por un lado, le preocupaba que el aire "quotshimmers" entre las montañas pudiera haber estropeado sus resultados. Tampoco confiaba en el trabajo del equipo de Encuesta Geodésica de Estados Unidos, que había medido la distancia entre picos.

Quería repetir la prueba en el vacío para medir una velocidad más precisa y, quizás, mostrar la presencia del & quotether & quot.

Clark dice que Michelson se instaló en el sitio del condado de Orange para el experimento después del almuerzo en la casa de la familia Irvine, cuando James Irvine Jr. llevó al físico a dar una vuelta en el Packard familiar. A Michelson le gustó el campo de frijoles plano y bajo en el extremo norte del rancho, cerca de lo que ahora es la base de helicópteros de la Marina. Los Irvine acordaron donar el uso de la tierra.

El proyecto tomó forma rápidamente. Los asistentes de Michelson construyeron una choza de metal para contener las turbinas, la luz de arco y otros equipos de Mount Wilson y una red de tuberías, tuberías de metal, cables, enchufes e interruptores. Desde la choza, construyeron un tubo de una milla de largo de 3 pies de diámetro, tubos de acero corrugado sellados herméticamente por capas de acero, tela, cámaras de aire y pintura de caucho. Dentro de los tubos había una serie de espejos, cada uno en una máquina equilibradora motorizada.

En el centro de la cabaña estaba el interferómetro, que Michelson a veces llamaba su "diablo". En el corazón de la máquina, una rueda cubierta con espejos finamente pulidos giraba exactamente a 512 revoluciones por segundo. Cuando la luz golpeó esta rueda, rebotó hacia adelante y hacia atrás a través del túnel, y finalmente regresó al lugar desde donde había comenzado. Para entonces, el espejo habría cambiado ligeramente su ángulo, reflejando la luz en un ángulo. Al conocer la distancia recorrida por la luz, la velocidad del espejo y el ángulo de rebote, Michelson pudo calcular la velocidad de la luz.

Clark recuerda que la choza estaba & quot; absolutamente impecable & quot; por dentro. Mientras se realizaba el experimento, su padre solía llevar a los invitados a la casa para que miraran la choza, cuando no los llevaba al otro lado del rancho, donde se rodaban escenas de batalla para la película "Todo tranquilo en el frente occidental". . ”Una vez, hacia el final del experimento, dice que Michelson le pidió que entrara para mirar a través de una ventana que mostraba la longitud del tubo.

"Estaba muy oscuro", dijo. & quot; Miré por la ventana y vi un agujero largo y oscuro que desaparecía en la nada. Había pequeñas chispas diminutas disparando de un lado a otro. Nunca había visto algo así ''.

El último experimento de Michelson no salió bien. El día de su llegada, la bomba que se utilizaba para succionar aire de la tubería se averió, deteniendo el proyecto. Las fugas en la tubería eran un problema habitual y los temores de un terremoto eran persistentes. Michelson and his assistants fought over details.

His daughter described one of those fights, in which an assistant drove to Pasadena and called the physicist to the lobby of the Hotel Maryland. The two men stood in the lobby arguing with each other, wearing pajamas, scribbling diagrams on the back of a Chinese laundry ticket, until Michelson noticed that a crowd had gathered.

Michelson himself was not well. His health had begun to deteriorate years before, in what his doctor referred to as the "vile climate of Chicago," where Michelson had taught. His bladder was removed in 1929. The train trip to California exhausted him. His heart was weak and his circulation was slow. As the Orange County experiment progressed, he began to spend more and more time in bed, alert but physically weak.

Michelson got out of bed in April, 1931, when Einstein came to visit. Michelson's daughter remembers sitting between them at dinner, seeing that neither could keep his hair combed, and struggling to keep from laughing. The two men attended banquets together, and talked to each other privately.

At the end of April, Michelson's doctor confined him to his house, after suffering what the papers said was a nervous breakdown. En
early May, his assistants brought him early data from the tests. On May 9, Michelson suffered a stroke, followed by a cerebral hemorrhage. After lingering in a coma for several hours, he died.

The Register of Orange County, California ran the obituary on page 1.

Why would a dying man attempt an experiment as ambitious as Michelson's in Orange County?

R.S. Shankland, a leading historian of physics, believes Michelson came to Santa Ana to look one last time for the ether that had been so central to the science of his youth.

The final report on the Irvine Ranch experiments was published in 1933. The findings were extremely close to those accepted today, but many physicists consider the results of the tests on Mount Wilson more accurate. Some of the metal tubing now is used as drainage pipes at the Mount Wilson observatory.

There are markings at the site of the test, and though a nearby street was named in Michelson. s honor, it is commonly mispronounced. The Irvine Company has been sold and resold. James Irvine's mansion burned to the ground and was abandoned. If the vacuum tube were rebuilt on its old site today, it would run through the parking lot of a Home Club and the lobbies of two manufacturing firms on Armstrong Avenue in Irvine.

Wuerker, a UCLA physicist, thinks Michelson's work in Orange County is worth more than that. For one thing, he says, Michelson can be thought of as the man who gave this country a scientific tradition, on the day he won the Nobel Prize.

Even though Michelson's work here is not widely recognized, Orange County has become a hotbed for experimental physics. At the University of California, Irvine, this work is helping push physics beyond the edge of Einstein's world.

And in several of those experiments, UCI scientists are investigating incredibly small particles that move near the speed of light. These particles have no affect on the speed of light, but they do appear everywhere, invisible and mysterious, like an ether.

The information on this page was found at http://www.salsburg.com/light.html

**An error about Michelson's measurement of the velocity of light in 1926 (as described above) was reported by Don Nicholson of the OSSC .

The measurement was made between Mount Wilson and Lookout Mountain, not Mount Baldy.

The piers on which the retro reflector were mounted are still in place on Lookout Mountain.


4.6 References

&uarr Galilei, G., Dialogues Concerning Two New Sciences, translated by Crew, H., Salvio, A. de, Macmillan, 1914 (1638).

&uarr Seeger, R. J., Men of Physics: Galileo Galilei, His Life and His Works, Elsevier, 2016.

&uarr Rømer, O., Phil. Trans. R. Soc. Londres 1676, 12, 893–894.

&uarr Helden, A. van, JHA 1983, 14, 137–140.

&uarr Heath, T., Aristarchus of Samos, the ancient Copernicus, Cambridge University Press, 2013.

&uarr Schilling, G., Atlas of Astronomical Discoveries, Springer Science & Business Media, 2011.

&uarr Bradley, J., Phil. Trans. R. Soc. Londres 1728, 35, 637–661.

&uarr Lang, K. R., Essential Astrophysics, Springer Science & Business Media, 2013.

&uarr Fizeau, H., Breguet, L., Sessions of the Academy of Sciences 1850, 30, 562–563.

&uarr Foucault, L., Sessions of the Academy of Sciences 1850, 30, 551–560.

&uarr Michelson, A. A., Experimental determination of the velocity of light, Honeywell, 1964.

&uarr Essen, L., Gordon-Smith, A. C., Journal of the Institution of Electrical Engineers-Part I: General 1946, 93, 147.

&uarr Maddaloni, P., Bellini, M., De Natale, P., Laser-Based Measurements for Time and Frequency Domain Applications: A Handbook, Taylor & Francis, 2016.

&uarr Einstein, A. in The principle of relativity original papers, The University of Calcutta, 1920 (1905).


Abstract

This paper features an indirect method to measure the speed of light. First, the electrical permittivity of air ε0, is obtained, by using a capacitance meter to measure the capacitance of a parallel-plate capacitor, by varying the separation between its plates. By means of a least squares adjustment, the slope of the straight line is calculated which is related to ε0.

Next, the magnetic permittivity of air μ0 is obtained by using a solenoid through which different currents are circulated and the magnetic field is measured in its centre using the Hall sensor of a Smartphone. By means of a least squares adjustment, the slope of the straight line is calculated which is related to μ0.

Once ε0 and μ0 have been obtained, the speed of light is calculated by the expression c = 1 ε 0 μ 0 with its corresponding absolute and relative errors, to verify if the obtained value is compatible with the exact value of C.


El espectro electromagnético

As scientists and engineers began to explore the implications of Maxwell's theory, they performed experiments that verified the existence of the different regions, or groups of wavelengths, of the electromagnetic spectrum. As practical uses for these regions of the spectrum developed, they acquired now-familiar names, like "radio waves," and "X-rays." The longest wavelength waves predicted by Maxwell's theory are longer than 1 meter, and this band of the electromagnetic spectrum is known as radio waves. The shortest wavelength electromagnetic waves are called gamma rays, and have wavelengths shorter than 10 picometers (1 trillion times shorter than radio waves).

Between these two extremes lies a tiny band of wavelengths ranging from 400 to 700 nanometers. Electromagnetic radiation in this range is what we call "light," but it is no different in form from radio waves, gamma rays, or any of the other electromagnetic waves we now know exist. The only thing unique about this portion of the electromagnetic spectrum is that the majority of the radiation produced by the Sun and hitting the surface of the planet Earth falls into this range. Because humans evolved on Earth in the presence of the Sun, it is no accident that our own biological instruments for receiving electromagnetic radiation – our eyes – evolved to detect this range of wavelengths. Other organisms have evolved sensory organs that are attuned to different parts of the spectrum. For example, the eyes of bees and other insects are sensitive to the ultraviolet (UV) portion of the spectrum (not coincidentally, many flowers reflect ultraviolet light), and these insects use UV radiation to see. However, since the sun emits primarily electromagnetic waves in the "visible" light region, most organisms have evolved to use this radiation instead of radio or gamma or other waves. For example, plants use this region of the electromagnetic spectrum in photosynthesis. For more information about the different regions of the electromagnetic spectrum, visit the Interactive Electromagnetic Spectrum page linked below.

Interactive Animation: Interactive Electromagnetic Spectrum

Maxwell's elegant equations not only unified the concepts of electricity and magnetism, they also put the familiar and much-studied phenomenon of light into a context that allowed scientists to understand its origin and behaviors. Maxwell appeared to have established conclusively that light behaves like a wave, but interestingly enough he also planted the seed of an idea that would lead to an entirely different view of light. It would be another thirty years before a young Austrian physicist named Albert Einstein would cultivate that seed, and in doing so spark the growth of a revolution in our understanding of how the universe is put together.

Summary

The study of electricity and magnetism were artfully united in John Clerk Maxwell’s theory of electromagnetism. This module explores the experimental connection between electricity and magnetism, beginning with the work of Oersted, Ampere, and Faraday. The module gives an overview of the electromagnetic nature of light and its properties, as predicted by Maxwell’s mathematical model.

Key Concepts

In the mid-1800s, scientists including Andre Ampere and Michael Faraday noted a connection between electricity and magnetism and carried out a series of experiments that showed how they interact.

James Clerk Maxwell built on the work of Faraday and developed a single set of equations defining both electricity and magnetism, unifying the concepts into one theory of electromagnetism.

We now know that the electromagnetic spectrum is made up of a series of waves of varying wavelength and visible light is just one small portion of this spectrum.