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

Answer 1

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, preferiblemente. (Apto para microondas si te gusta tu microondas)

Calculadora: no es imprescindible (pero vea la sección titulada Tiempo para experimentar)

Regla: $ 0.11 si compra por miles.

Conocimiento personal e íntimo de la velocidad de la luz: no tiene precio

Hora de experimentar:

Aproximadamente 10 minutos (con una calculadora.15 sin una. Podría ser mucho más si olvidara sus matemáticas de quinto grado).

Precisión :

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

Dado que este experimento se realiza en casa (lo que no permite realizar mediciones precisas, a menos que viva en un laboratorio de física, en cuyo caso estoy dispuesto a trasladarme a una asociación doméstica), existen varias condiciones externas que podrían distorsionar las mediciones y provocar errores Esta no es una lista completa, pero aquí hay algunos factores externos que pensé:

Incertidumbre sobre la posición exacta de la placa dentro del horno microondas. No tenía forma de saber qué tan alto o bajo colocar el chocolate dentro del microondas para que las olas golpearan dicho chocolate en el eje xy produjeran 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 microondas. Este tipo de experimentos se realiza mejor en el vacío, para eliminar cualquier interferencia de fuentes “externas” como resistencia, humedad, etc. Las ondas electromagnéticas (de luz) en sí mismas podrían no verse afectadas, pero el chocolate sí lo es.

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 disminuyen el porcentaje de error.

Para tratar de eliminar tales errores de los 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 (fallas y éxitos (lo que sea)) se registran y analizan. Mi experimento fue solo una demostración, pero si lo hubiera hecho varias 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, tengo que decir: medir la velocidad de la luz en condiciones que no son de laboratorio, usando un montón de besos de Hershey y una regla de plástico, y obteniendo solo un error del 6.3% por ciento, bueno, eso no es demasiado lamentable.

Fuente: www.smarterthanthat.com

Answer 2

1. Encuentra un dispositivo conectado a internet
2. Google * la frase “cómo se define un medidor”
3. Aprenda que un medidor se define como [matemáticas] \ frac {1} {299792458} [/ matemáticas] por la distancia recorrida por la luz en el vacío en un segundo.
4. Tenga en cuenta que esto, por definición, significa que [matemáticas] c = 299,792,458 \ text {ms} ^ {- 1} [/ matemáticas]
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”, técnicamente eso 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 que la velocidad de la luz es [matemática] 299792500 \ pm20 \ text {ms} ^ {- 1} [/ matemática], y ha descartado otros errores, entonces implica que su cronómetro o su regla (o lo que sea otro equipo calificado que usó) no cumple con las pautas de SI.

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Okay. Okay. Dejando a un lado la pedantería, ¿es posible?

Seguro. Hay una prueba que se puede hacer 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 interesante.

El experimento real es así:

1. Adquiere 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. Eliminar el chocolate

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

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

¿Qué haces?

Los hornos de microondas funcionan estableciendo una onda estacionaria dentro de la cavidad (es por eso que los alimentos deben rotarse). 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 en su barra de chocolate que se derriten son lugares donde se ha transferido más energía. Si lo cronometraste correctamente, la fusión debería haber ocurrido en un pequeño punto.

Cada uno de estos “puntos” derretidos 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 ([matemática] N [/ matemática]) que pueda. Luego divida esta distancia entre [matemáticas] \ frac {N-1} {2} [/ matemáticas]. Los “tantos puntos como sea posible” minimizan el error en su medición.

Por lo tanto, si tiene tres puntos visibles, puede medir la distancia de los dos espacios entre ellos, y esto le proporciona [matemática] \ frac {3 ~ puntos -1} {2} = 1 [/ matemática] longitud de onda. Si puedes ver más puntos visibles, ¡eso es aún mejor!

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

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

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

Lo sabemos:

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

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 de calor asegura que se extienda sobre un área finita.

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

El microondas no es monocromático, por lo que tiene una extensión de frecuencias y longitudes de onda que obedecen individualmente a la relación, pero como grupo pueden 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 y peludo Pygmy Puff

Answer 3

Hay una serie de formas creativas descritas en estas respuestas, pero la mayoría requiere que obtenga un valor (frecuencia de un microondas, retraso de unas pocas docenas de nanosegundos, etc.) que no puede medir fácilmente sin $ 5000 en equipos electrónicos (un buen 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 debe hacerse contando las rotaciones durante un tiempo razonable (segundos a minutos).

En 1964, hice esta medición (Foucault) con un equipo bastante básico: motor eléctrico y caja de cambios 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 Pasillo vacío de 150 pies que podríamos usar por la noche, y un microscopio simple montado en una montura transversal, atornillada (para medir el desplazamiento del haz de retorno). No es cosa del hogar, sin duda, pero obtuvimos alrededor del 5% del valor aceptado.

Probablemente podría buscar la mayoría de estas cosas en línea hoy, pero hay un mejor diseño mejorado de bricolaje Foucault: una configuración de láser de bricolaje 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 Speed ​​of Light – EX-9932A)

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

1. Espejo giratorio: se puede encontrar en impresoras láser antiguas y lectores de códigos de barras de escaneo de línea. Mira en eBay.
2. Foto-diodos, chips de contadores electrónicos y pantallas de números LCD (para determinar con precisión la velocidad de rotación del espejo). Cosas como esta están disponibles en Radio Shack u otros medios electrónicos. Las instrucciones para configurar circuitos de trabajo se pueden encontrar en línea.
3. Punteros láser (juguete para gatos de $ 5 en lugar de un costoso láser de laboratorio). 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. Miras la imagen del punto cuando el espejo se mueve muy lentamente, luego mides el desplazamiento cuando el espejo está a la máxima velocidad. 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 no poder encontrar ninguna evidencia de que se haya hecho eso, 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 Rømer lo hizo hace más de trescientos años. Lo único que necesita es un telescopio (incluso un buen par de binoculares deberían 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 se oscurece 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 posterior. Por lo tanto, la luz necesita viajar una distancia más larga o más corta (según el movimiento relativo de la Tierra y Júpiter), alterando ligeramente el tiempo de las oclusiones. A partir de esto y algunos datos astronómicos básicos (duración del año, distancia al Sol, órbita de Júpiter) deberías poder calcular la velocidad de la luz.

Para obtener una guía más detallada, vea esta maravillosa respuesta aquí:

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

o consulte la página de Wikipedia sobre 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 han sido suficientemente resaltados o pasados ​​por alto.

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

Entonces, por definición, cuando usa una de las técnicas clásicas para medir la velocidad de la luz, en realidad está calibrando su equipo. Estás aprendiendo cuán precisos son tus valores medidos …

Tome como ejemplo el experimento de medición por microondas. Calcula la velocidad de la luz como:

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

¿Derecho?

¡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. Usted ha medido la longitud de onda con bastante precisión. Mientras tanto, su microondas solo le indica la frecuencia de uno o dos dígitos significativos. ¿Cuál es la frecuencia real? Entonces, la ecuación correcta que debe usar es:

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

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

Answer 6

Medición de 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 tiene que 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 ti, pero no tengo un laboratorio multimillonario en mi garaje (dangit). Sin embargo, tú y yo tenemos opciones. Por ejemplo, ¿sabía que puede medir la velocidad de la luz sin salir de casa, utilizando cosas que la mayoría de las personas probablemente ya tienen por ahí? Sí. Es verdad.

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

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

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

Debería verse más o menos así:

Déjalo correr hasta que el perrito caliente comience 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 valor para el resto del experimento (y, probablemente, querrá un segundo perro para intentarlo de nuevo).

De todos modos, una vez que hayas terminado, verás algo como esto.

Deberías ver dos burbujas en el hot dog.

Lo siguiente que tendrá que hacer es medir la longitud de las burbujas, comenzando desde el comienzo de la primera burbuja hasta el final de la segunda. Medir en centímetros es mejor porque necesitarás convertirlo a 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 usar este valor. Cuando lo convertimos a 2,45 GHz porque necesitamos este valor en giga hertz (para convertir tu frecuencia de MHz a GHz, solo debes dividir 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 multiplicada por su longitud de onda, o:

VELOCIDAD = FRECUENCIA X LONGITUD 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, usa el formulario:

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

donde tu es tu 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, acabas de calcular la velocidad de la luz con un error de 2,11%. (nota, ignore los signos para el cálculo anterior, si es -2.11% o + 2.11% no importa).

Si realizó este experimento, cuéntenos sus resultados a continuación y diviértase haciendo ciencia .

Oh! El último paso es muy importante. Termina de cocinar el hot dog y cómelo. Acabas de calcular la velocidad de la luz. Te ganaste esto.

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 normal, algunos alfileres, cinta adhesiva.

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 horizontalmente y frente al marco de fotos. Tome una hoja de papel en blanco y colóquela en el libro.

3. Apague todas las luces. 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 fotos y pase el libro. El papel transparente de color rojo filtra todas las longitudes de onda y solo deja entrar el rojo.

4. Coloque el prisma sobre la hoja de papel. Asegúrese de que el prisma esté 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 pasadores estén alineados y se eclipsen entre sí.

9. Mida el ángulo del segundo conjunto de pines en relación con la línea normal que está más cerca de 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 café con una tapa de cristal transparente.

2. Cartón, tijeras, cinta adhesiva y similares.

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

Así es como lo haces.

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

2. En el cartón con cinta, corte una pequeña abertura / orificio, preferiblemente circular; unos pocos cm de diámetro.

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

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

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

6. Si mira la botella de plástico desde la parte superior, debería 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 del 4 al 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.

Ley de Snell – Wikipedia

Para un prisma es lo siguiente:

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

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 usar 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 se conoce el material del prisma, digamos 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. Es dado por la ley de cervezas.

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

Ley de Beer-Lambert – Wikipedia

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

Como has realizado la Parte 2 durante al menos dos colores, di rojo y azul. Calcule [math] exp (- \ alpha / z) [/ math] para rojo y azul.

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

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

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

Ley de Planck – Wikipedia

La luz blanca de nuestra fuente emite luz con muchas intensidades diferentes 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 obtendrá la proporción de B para rojo y B para azul. Use la ecuación de tablas anterior y tome una razón para dos longitudes de onda diferentes y equípelo a nuestra relación de intensidad de relación entre rojo y azul. Usa las longitudes de onda roja y azul 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 supone que los tablones son constantes y los de Boltzmann son conocidos. 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 ese asunto del microondas de chocolate, no hay forma de saber si la onda en la cavidad óptica es de longitud de onda única o un tren de ondas como este.

Si es más tarde, entonces la medición es incorrecta.

Answer 8

Puede medir la velocidad de la luz con un horno 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 figura 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 = frecuencia X longitud de onda, calcule la velocidad

Fuente de la imagen: mida la velocidad de la luz con chocolate

Answer 9

Simplemente respondiendo a todos los pedantes aquí sobre la definición del medidor tal como es ahora e inversamente define la velocidad de la luz. Principalmente tiene razón en que el medidor se define como la longitud del camino recorrido por la luz en el 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 te dice, el medidor se definió originalmente en 1793 como una décima 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 como una fracción de la distancia que recorre 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 entero 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.

De hecho, siempre preferiría apoyar la idea de medir c para definir el medidor que viceversa, 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. No es práctico para qué tan rápida es la luz, pero en realidad no hay nada mejor para definir una longitud que esta constante de la naturaleza.

Tenga en cuenta que al redefinir el medidor, sigue siendo la velocidad de la luz, que es una constante de la naturaleza, mientras que el medidor tiene una longitud arbitrariamente definida que, por incidencia, está en la escala de nuestros cuerpos y nuestro rango de percepción.

Incluso argumento que la forma en que se define el medidor ahora lo hace aún más arbitrario. La elección también podría haberse hecho para que sea un número mucho más redondeado y definir el medidor como 1/300 000 000 de la longitud del camino recorrido por la luz en el 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 todavía no es un número entero de metros por segundo, sino tan alta que redondearla al siguiente número entero prácticamente no hace ninguna diferencia. La decisión tomada es cambiar el medidor por un factor inferior a [matemática] 10 ^ {- 9} [/ matemática], lo que hace que el cambio sea descuidado, especialmente para las reglas o los palos plegables del medidor. Y con respecto a la definición original, la tierra realmente puede crecer o encogerse en algunos lugares debido a los cambios de temperatura, y ni siquiera me molestaré en estimar, esto puede estar dentro de límites mucho más grandes de lo que este redondeo del medidor lo cambió. Ni siquiera estoy hablando de la naturaleza fractal de la geometría de la tierra.

Volviendo a la historia, la medición original de Rømer era de 1676, incluso más de 100 años antes de que se definiera el medidor, aunque tal como 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 se produjo 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 en absoluto, las unidades de longitud anteriores eran incluso más arbitrarias como definirse en “pies”, aunque los pies vienen en tamaños muy diferentes. Así que otras calibraciones de longitudes eran mucho más antiguas que medir la velocidad de la luz. Los instrumentos de telémetro láser realmente funcionan en parte mediante mediciones de tiempo de alta precisión y el otro gran principio es la interferometría. Una nota al respecto, pero sobre el tema de su pregunta: busque el experimento de Michelson-Morley o el interferómetro casero de Michelson-Morley para obtener ideas sobre cómo hacer su propio experimento de medición.

Solo porque la situación es diferente hoy en la definición del medidor, esto solo se hace definiendo cada experimento para determinar la velocidad de la luz en la determinación de las longitudes, porque la velocidad de la luz ahora se define exacta. Pero sigue siendo el medidor, que ha sido ajustado por esta definición, no la naturaleza. La forma en que la definición es ahora en realidad causa una referencia circular cuando se realizan 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 por definición de medición, por lo que ese no es el gran argumento.

Puede observar cosas como interferencia, medir 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 obtienes mediciones más precisas de la velocidad de la luz con experimentos más avanzados, solo puedes determinar qué tan exacto es tu experimento. Dices que estarías contento con una presión del 95% y que de alguna manera debería ser factible. Con el experimento de microondas, por ejemplo.

Answer 10

El viejo método primitivo que recuerdo se hizo usando una luz reflejada desde un espejo a 8 kilómetros de distancia y vista a través de rendijas en un tambor montado en un disco giratorio. La luz brillaba a través de una ranura, el tambor giraba con velocidad creciente hasta que la luz reflejada se podía ver a través de la siguiente muesca.

Aparato Fizeau-Foucault – Wikipedia

http://www.csuohio.edu/sciences/ …

Answer 11

Ok, veamos las cosas que necesitaremos, aparte del conocimiento general de que la respuesta debe estar cerca de 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 lo que necesitamos es una gran distancia.
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 está lo que propongo. Tome un arduino, un láser que pueda 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. Entonces la luz viajará 18.75 metros. Entonces, ahora puede generar algunos múltiplos de esta distancia utilizando espejos para reflejar el láser de un lado a otro.
Básicamente, lo que podemos hacer es iniciar el láser con arduino y al mismo tiempo iniciar el temporizador. Haga rebotar el láser hacia adelante y hacia atrás a través de nuestro conjunto de espejos y haga que caiga en el fotodiodo o LDR, lo que detendrá el temporizador. Más la distancia que puede producir más precisa será la respuesta.
Si desea profundizar aún más, puede encontrar el tiempo requerido para que arduino ejecute las instrucciones de iniciar y detener el temporizador y tomarlas en cuenta. Al contrario que los humanos, un microprocesador necesita 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 algunos de ellos podrían no ser precisos. Es posible que no pueda obtener una buena respuesta de esto, pero definitivamente se divertirá 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 tasa de propagación unidireccional de la luz nunca se ha medido. La onda estacionaria dentro del horno de microondas también es un experimento de dos vías.

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

Esta es una tendencia general en la ciencia hoy en día: ¡no inventan ni descubren nada más que cambiar nombres o definiciones a cosas conocidas!

Answer 14

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

Answer 15

Vaya a un interruptor de luz que tenga cableado a una luz que esté a la misma distancia que usted de la luz. Toma un cronómetro. En el instante en que activa el interruptor, inicie el cronómetro. En el instante en que vea la luz, detenga el cronómetro. Tome la distancia que está de la luz y divídala por el tiempo en el cronómetro, luego multiplique por 2.

Esa es la forma menos costosa que conozco.