cuales fueron los primeros pasos para calcular la velocidad de la luz?

Answer 1

Hasta tiempos relativamente recientes, la velocidad de la luz fue un tema de grandes conjeturas. Empédocles creía que la luz era algo en movimiento, y que por lo tanto en su viaje tenía que transcurrir algún tiempo.

Aristóteles por el contrario, creía que «la luz está sujeta a la presencia de algo, pero no es el movimiento». Además, si la luz tiene una velocidad finita, ésta tenía que ser inmensa. Aristóteles afirmó: «La tensión sobre nuestro poder de creencias es demasiado grande para creer esto».

Una de las teorías antiguas de la visión es que la luz es emitida por el ojo, en lugar de ser generada por una fuente y reflejada en el ojo. En esta teoría, Herón de Alejandría adelantó el argumento de que la velocidad de la luz debería ser infinita, ya que cuando uno abre los ojos objetos distantes como las estrellas aparecen inmediatamente.Primeros intentos
En 1629 Isaac Beeckman, un amigo de René Descartes, propuso un experimento en el que se pudiese observar el flash de un cañón reflejándose en un espejo ubicado a 1,6 km del primero. En 1638, Galileo propuso un experimento, para medir la velocidad de la luz al observar la percepción del retraso entre el lapso de destapar una linterna a lo lejos. René Descartes criticó este experimento como algo superfluo, en el hecho de que la observación de eclipses, los cuales tenían más poder para detectar una velocidad finita, dio un resultado negativo. En 1667, este experimento se llevó a cabo por la Academia del Cimento de Florencia, con las linternas separadas a 1,6 km sin observarse ningún retraso. Robert Hooke explicó los resultados negativos tal como Galileo había dicho: precisando que tales observaciones no establecerían la infinita velocidad de la luz, tan sólo que dicha velocidad debía ser muy gran
Primeras mediciones
En 1676 Ole Rømer realizó el primer estimado cuantitativo de la velocidad de la luz, estudiando el movimiento del satélite Ío de Júpiter con un telescopio. Es posible medir el tiempo de la revolución de Ío debido a los movimientos de la sombra entrante/saliente de Júpiter en intervalos regulares. Rømer observó que Ío gira alrededor de Júpiter cada 42,5 h cuando la Tierra esta más cerca de Júpiter. También observó que, como la Tierra y Júpiter se mueven separándose, la salida de Ío fuera de la proyección de la sombra comenzaría progresivamente más tarde de lo predicho. Las observaciones detalladas mostraban que estas señales de salida necesitaban más tiempo en llegar a la Tierra, ya que la Tierra y Júpiter se separaban cada vez más. De este modo el tiempo extra utilizado por la luz para llegar a la Tierra podía utilizarse para deducir la velocidad de ésta. Un año después, las entradas de Ío en la proyección de la sombra ocurrían con mayor frecuencia ya que la Tierra y Júpiter se acercaban uno a otro. En base a estas observaciones, Rømer estimó que la luz tardaría 22 min en cruzar el diámetro de la órbita de la Tierra (es decir, el doble de la unidad astronómica); las estimaciones modernas se acercan más a la cifra de 16 min y 40 s.

Alrededor de la misma época, la unidad astronómica se estimaba en cerca de 140 millones de km. La unidad astronómica y la estimación del tiempo de Rømer fueron combinados por Christian Huygens, quien consideró que la velocidad de la luz era cercana a 1000 diámetros de la Tierra por minuto, es decir, unos 220.000 km/s, muy por debajo del valor actualmente aceptado, pero mucho más rápido que cualquier otro fenómeno físico entonces conocido.

Isaac Newton también aceptó el concepto de velocidad finita. En su libro Opticks expone el valor más preciso de 16 minutos por diámetro, el cual parece él dedujo por sí mismo (se desconoce si fue a partir de los datos de Rømer, o de alguna otra manera).

El mismo efecto fue subsecuentemente observado por Rømer en un punto rotando con la superficie de Júpiter. Observaciones posteriores también mostraron el mismo efecto con las otras tres lunas Galileanas, donde era más difícil de observar al estar estos satélites más alejados de Júpiter y proyectar sombras menores sobre el planeta.

Aunque por medio de estas observaciones, la velocidad finita de la luz no fue establecida para la satisfacción de todos (notablemente Jean-Dominique Cassini), después de las observaciones de James Bradley (1728), la hipótesis de velocidad infinita se consideró totalmente desacreditada. Bradley dedujo que la luz de las estrellas cayendo sobre la Tierra parecerían provenir en un ángulo leve, que podría ser calculado al comparar la velocidad de la Tierra en su orbita con la velocidad de la luz. Se observó esta llamada «aberración de la luz», estimándose en 1/200 de un grado.

Bradley calculó la velocidad de la luz en alrededor de 298.000 km/s. Esto es solamente un poco menos que el valor actualmente aceptado. El efecto de aberración fue estudiado extensivamente en los siglos posteriores, notablemente por Friedrich Georg Wilhelm Struve y Magnus Nyren.

Answer 2

leyendo esta s repueastas muy interesantes he aprendido cosas que dan razon al refran no te acostarassin saber una cosa mas ,gracias a todos

Answer 3

La primera medida acertada de la velocidad de la luz usando un aparato terrestre fue realizada por Hippolyte Fizeau en 1849. El experimento de Fizeau era conceptualmente similar a aquellos propuestos por Beeckman y Galileo. Un rayo de luz se dirigía a un espejo a cientos de metros de distancia. En su trayecto de la fuente hacia el espejo, el rayo pasaba a través de un engranaje rotatorio. A cierto nivel de rotación, el rayo pasaría a través de un orificio en su camino de salida y en otro en su camino de regreso. Pero en niveles ligeramente menores, el rayo se proyectaría en uno de los dientes y no pasaría a través de la rueda. Conociendo la distancia hacia el espejo, el número de dientes del engrane, y el índice de rotación, se podría calcular la velocidad de la luz. Fizeau reportó la velocidad de la luz como 313.000 km/s. El método de Fizeau fue refinado más tarde por Marie Alfred Cornu (1872) y Joseph Perrotin (1900) pero fue el físico francés Léon Foucault quien más profundizó en la mejoras del método de Fizeau al reemplazar el engranaje con un espejo rotatorio. El valor estimado por Foucault, publicado en 1862, fue de 298.000 km/s. El método de Foucault también fue usado por Simon Newcomb y Albert A. Michelson. Michelson comenzó su larga carrera al replicar y mejorar el método de Foucault.

En 1926, Michelson utilizó espejos rotatorios para medir el tiempo que tardaba la luz en hacer un viaje redondo desde la montaña Wilson a la montaña San Antonio en California. Las medidas exactas rindieron una velocidad de 299.796 km/s.

Answer 4

La composición y velocidad de la luz han sido estudiadas por filósofos, teólogos y científicos durante cientos de años. Los griegos fueron los primeros en escribir acerca de sus creencias sobre la luz. Pensaban que emanaba de los objetos y que la visión humana se emitía desde los ojos para capturar la luz.

Al comienzo del siglo XVII muchos científicos creían que no había tal cosa como la velocidad de la luz, pensaban que la luz podía viajar cualquier distancia en forma instantánea. Galileo no estaba de acuerdo y diseñó un experimento.

La velocidad de la luz (representada mediante c) actualmente no es una magnitud medida, sino que se ha establecido un valor fijo en el Sistema Internacional de Unidades. Desde 1983 el metro ha sido definido como la longitud que viaja la luz en el vacío en el intervalo de tiempo 1/299792.458 de un segundo, de forma que la velocidad de la luz se define exactamente 299792.458 km/s.

Antes de la centuria de 1700 se aceptaba que la luz se transmitía de forma instantánea. Su fundamento estaba bien establecido mediante la observación de eclipses, pero el error fue no considerar que la velocidad podía ser tan grande que no se detectara ningún efecto.

Medidas basadas en observaciones astronómicas

Ole Roemer (1644-1710), fue el primero en medir la velocidad de la luz en 1676. Detectó que el tiempo entre los eclipses del satélite Io de Júpiter era menor cuando la distancia a la Tierra decrecía, y viceversa. El satélite queda oculto por la sombra que proyecta el planeta Júpiter, y se puede detectar fácilmente el momento en el que el satélite aparece de nuevo tras desaparecer brevemente de la vista del observador terrestre.

Obtuvo un valor de 214000 km/s, aceptable dada la poca precisión con la que se podía medir en aquella época la distancia de los planetas.

En 1728 James Bradley (1692-1762) estudió la velocidad observando las aberraciones de las estrellas, que es el desplazamiento aparente de las estrellas debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Obtuvo un valor de 301000 Km/s.

Medidas sobre la Tierra

Galileo (1564-1642) dudó que la velocidad de la luz fuera infinita y describió un experimento. Dos personas toman una lámpara con rejillas y se colocan en la cima de dos montañas diferentes. Una abría la rejilla de su lámpara y la otra debía abrir la suya tan pronto como viera la luz de la lámpara del primero. De esta manera se podía calcular cuánto tiempo habría pasado antes de que se viera la luz de la otra montaña. La velocidad de la luz es tan elevada que es imposible detectarla mediante un experimento de este tipo.

Armand Fizeau (1818-1868) en 1849 usó un haz de luz reflejado en un espejo a ocho Km. de distancia. El haz pasa a través de una rueda dentada cuya velocidad se incrementa hasta que el haz de retorno ha pasado completo el hueco siguiente. El valor obtenido es 315000 Km/s. Usando espejos en rotación, Leon Foucault (1859-1868) en 1850, obtuvo un valor de 298.000 Km/s.

Pruebas acertadas

Albert Abraham Michelson (1852-1931), en 1879, durante una reunión de la Asociación Americana para el Progreso de la Ciencia, presentó el método que había utilizado para determinar la velocidad de la luz, que halló ser de 300091 km/s, si bien en 1926, como consecuencia de los estudios que realizó en el observatorio de Monte Wilson, dio como valor más correcto el de 299520 Km/s.

En Estados Unidos, colaboró con Edward W. Morley (1838-1923) para realizar una serie de experimentos con el interferómetro para conocer la influencia que el movimiento de la Tierra pudiera ejercer sobre un supuesto éter. Estos trabajos probaron la constancia de la velocidad de la luz, siendo la base del principio de la relatividad de Einstein. En 1907 recibió el premio Nobel de Física.

En 1907 Rosa y Dorsey lograron un valor de 299788 Km/s, el más exacto hasta el momento.

Se han empleado otros métodos para mejorar la exactitud. En 1958, Froome llegó al valor de 299792.5 Km/s, mediante un interferómetro de microondas y una celda Kerr. A partir de 1970 con el desarrollo de aparatos de láser con una estabilidad espectral muy grande y relojes de cesio exactos, ha sido posible mejorar las medidas, llegando a ser conocida con tan sólo un error de un m/s.

Answer 5

Historia
Hasta tiempos relativamente recientes, la velocidad de la luz fue un tema de grandes conjeturas. Empédocles creía que la luz era algo en movimiento, y que por lo tanto en su viaje tenía que transcurrir algún tiempo.

Aristóteles por el contrario, creía que «la luz está sujeta a la presencia de algo, pero no es el movimiento». Además, si la luz tiene una velocidad finita, ésta tenía que ser inmensa. Aristóteles afirmó: «La tensión sobre nuestro poder de creencias es demasiado grande para creer esto».

Una de las teorías antiguas de la visión es que la luz es emitida por el ojo, en lugar de ser generada por una fuente y reflejada en el ojo. En esta teoría, Herón de Alejandría adelantó el argumento de que la velocidad de la luz debería ser infinita, ya que cuando uno abre los ojos objetos distantes como las estrellas aparecen inmediatamente.

Islam
Los filósofos islámicos Avicena y Alhazen creían que la luz tiene una velocidad finita, aunque en este punto otros filósofos convinieron con Aristóteles.
Hinduismo
La escuela Ayran de filosofía en la antigua India también mantuvo que la velocidad de la luz era finita.

Siglo XIV El filósofo Sayana del siglo XIV escribió el siguiente comentario en el verso 1.50 del Rig Veda:

Se recuerda así: «[Sol de O], tú que viajas 2202 yojanas en la mitad de un parpadeo.
Análisis del parpardeo hindú Según el Bhāgavat Purāna (3.11.6-8) se puede deducir que un parpadeo (nimesha en sánscrito) dura aproximadamente 0,53 s

Equivalencias temporales La tabla completa de equivalencias con las medidas actuales de tiempo es:

medio día (12 h) = 4 yamas
1 yama [3 h] = 6 dandas
1 nadika (o danda) [30 min] = 15 laghus
1 laghu [2 min] = 15 kasthas
1 kastha [8 s] = 5 kshanas
1 kshana [1,6 s] = 3 nimeshas
1 nimesha [0,5333 s] = 3 lavas
1 lava [0,1777 s] = 3 vedhas
1 vedha [0,0592.592.592.592 o 6 centésimas de segundo] = 100 trutis
1 truti [0,000592.592.592.592 s] = 3 trasarenus
1 trasarenu = 0,00019753086419 s (198 millonésimas de segundo).
Yojana

Según distintos investigadores, la longitud de un yojana puede equivaler a 2,5; 4; 5; 9 o 18 millas. La longitud más aceptada en la actualidad equivale a 8,757 millas o 14,093 km (1,609344 km/mi).

Traducción a unidades actuales De esta manera, 2202 yojanas (31.032,842 km) recorridos en medio «parpadeo» (266 milésimas de segundo), representan una velocidad de 116.664,819 km/s. Este valor (comparado con la velocidad de la luz, que asciende a 299.792,458 km/s) representa un acierto del 39 %.

En cambio Subhash Kak (1998) opina que el dato es posiblemente acertado sólo dentro de un 1%, aunque reconoce que si se adoptan otros valores posibles de estas unidades la exactitud de esta declaración se puede aumentar a un porcentaje de 4 %.

Velocidad del sol De acuerdo con algunos estudiosos, el comentario hindú del s. XIV podría no referirse a a la velocidad de la luz sino más bien a la velocidad del Sol en el espacio.

La órbita del sol tiene una longitud de 936 millones de km aproximadamente y la duración de un año solar equivale a 31.556.926 s (365 días, 5 h, 48 m y 46 s; y un día solar equivale a 24 h, 3 min, 56,56 s). Por lo tanto la velocidad del sol es de 29,6668 km/s.

Entonces el error de los hindúes medievales se encontraría en el orden del 392.269 %. En cambio si se supone que el comentario se refería a la velocidad de la luz, se obtiene un error de apenas 61 %.

Europa
Johannes Kepler creía que la velocidad de la luz es finita ya que el espacio vacío no representa un obstáculo para ella. Francis Bacon argumentó que la velocidad de la luz no es necesariamente finita, ya que algo puede viajar tan rápido como para ser percibido.

René Descartes argumentó que si la velocidad de la luz era finita, el Sol, la Tierra y la Luna estarían perceptiblemente fuera de alineación durante un eclipse lunar. Debido a que tal desalineación no se ha observado, Descartes concluyó que la velocidad de la luz es infinita. De hecho, Descartes estaba convencido de que si la velocidad de la luz era finita, todo su sistema de filosofía sería refutado.

Medición de la velocidad de la luz
La historia de la medición de la velocidad de la luz comienza en el siglo XVII en los albores de la revolución científica. La mayor parte de los primeros experimentos para intentar medir la velocidad de la luz fracasaron debido a su alto valor y tan solo se pudieron obtener medidas indirectas a partir de fenómenos astronómicos. En el siglo XIX se pudieron realizar los primeros experimentos directos de medición de la velocidad de la luz confirmando su naturaleza electromagnética y las ecuaciones de Maxwell.

Primeros intentos
En 1629 Isaac Beeckman, un amigo de René Descartes, propuso un experimento en el que se pudiese observar el flash de un cañón reflejándose en un espejo ubicado a 1,6 km del primero. En 1638, Galileo propuso un experimento, para medir la velocidad de la luz al observar la percepción del retraso entre el lapso de destapar una linterna a lo lejos. René Descartes criticó este experimento como algo superfluo, en el hecho de que la observación de eclipses, los cuales tenían más poder para detectar una velocidad finita, dio un resultado negativo. En 1667, este experimento se llevó a cabo por la Academia del Cimento de Florencia, con las linternas separadas a 1,6 km sin observarse ningún retraso. Robert Hooke explicó los resultados negativos tal como Galileo había dicho: precisando que tales observaciones no establecerían la infinita velocidad de la luz, tan sólo que dicha velocidad debía ser muy grande.

Primeras mediciones
En 1676 Ole Rømer realizó el primer estimado cuantitativo de la velocidad de la luz, estudiando el movimiento del satélite Ío de Júpiter con un telescopio. Es posible medir el tiempo de la revolución de Ío debido a los movimientos de la sombra entrante/saliente de Júpiter en intervalos regulares. Rømer observó que Ío gira alrededor de Júpiter cada 42,5 h cuando la Tierra esta más cerca de Júpiter. También observó que, como la Tierra y Júpiter se mueven separándose, la salida de Ío fuera de la proyección de la sombra comenzaría progresivamente más tarde de lo predicho. Las observaciones detalladas mostraban que estas señales de salida necesitaban más tiempo en llegar a la Tierra, ya que la Tierra y Júpiter se separaban cada vez más. De este modo el tiempo extra utilizado por la luz para llegar a la Tierra podía utilizarse para deducir la velocidad de ésta. Un año después, las entradas de Ío en la proyección de la sombra ocurrían con mayor frecuencia ya que la Tierra y Júpiter se acercaban uno a otro. En base a estas observaciones, Rømer estimó que la luz tardaría 22 min en cruzar el diámetro de la órbita de la Tierra (es decir, el doble de la unidad astronómica); las estimaciones modernas se acercan más a la cifra de 16 min y 40 s.

Alrededor de la misma época, la unidad astronómica se estimaba en cerca de 140 millones de km. La unidad astronómica y la estimación del tiempo de Rømer fueron combinados por Christian Huygens, quien consideró que la velocidad de la luz era cercana a 1000 diámetros de la Tierra por minuto, es decir, unos 220.000 km/s, muy por debajo del valor actualmente aceptado, pero mucho más rápido que cualquier otro fenómeno físico entonces conocido.

Isaac Newton también aceptó el concepto de velocidad finita. En su libro Opticks expone el valor más preciso de 16 minutos por diámetro, el cual parece él dedujo por sí mismo (se desconoce si fue a partir de los datos de Rømer, o de alguna otra manera).

El mismo efecto fue subsecuentemente observado por Rømer en un punto rotando con la superficie de Júpiter. Observaciones posteriores también mostraron el mismo efecto con las otras tres lunas Galileanas, donde era más difícil de observar al estar estos satélites más alejados de Júpiter y proyectar sombras menores sobre el planeta.

Aunque por medio de estas observaciones, la velocidad finita de la luz no fue establecida para la satisfacción de todos (notablemente Jean-Dominique Cassini), después de las observaciones de James Bradley (1728), la hipótesis de velocidad infinita se consideró totalmente desacreditada. Bradley dedujo que la luz de las estrellas cayendo sobre la Tierra parecerían provenir en un ángulo leve, que podría ser calculado al comparar la velocidad de la Tierra en su orbita con la velocidad de la luz. Se observó esta llamada «aberración de la luz», estimándose en 1/200 de un grado.

Bradley calculó la velocidad de la luz en alrededor de 298.000 km/s. Esto es solamente un poco menos que el valor actualmente aceptado. El efecto de aberración fue estudiado extensivamente en los siglos posteriores, notablemente por Friedrich Georg Wilhelm Struve y Magnus Nyren.

Medidas directas
Diagrama del aparato de Fizeau-Foucault.La primera medida acertada de la velocidad de la luz usando un aparato terrestre fue realizada por Hippolyte Fizeau en 1849. El experimento de Fizeau era conceptualmente similar a aquellos propuestos por Beeckman y Galileo. Un rayo de luz se dirigía a un espejo a cientos de metros de distancia. En su trayecto de la fuente hacia el espejo, el rayo pasaba a través de un engranaje rotatorio. A cierto nivel de rotación, el rayo pasaría a través de un orificio en su camino de salida y en otro en su camino de regreso. Pero en niveles ligeramente menores, el rayo se proyectaría en uno de los dientes y no pasaría a través de la rueda. Conociendo la distancia hacia el espejo, el número de dientes del engrane, y el índice de rotación, se podría calcular la velocidad de la luz. Fizeau reportó la velocidad de la luz como 313.000 km/s. El método de Fizeau fue refinado más tarde por Marie Alfred Cornu (1872) y Joseph Perrotin (1900) pero fue el físico francés Léon Foucault quien más profundizó en la mejoras del método de Fizeau al reemplazar el engranaje con un espejo rotatorio. El valor estimado por Foucault, publicado en 1862, fue de 298.000 km/s. El método de Foucault también fue usado por Simon Newcomb y Albert A. Michelson. Michelson comenzó su larga carrera al replicar y mejorar el método de Foucault.

En 1926, Michelson utilizó espejos rotatorios para medir el tiempo que tardaba la luz en hacer un viaje redondo desde la montaña Wilson a la montaña San Antonio en California. Las medidas exactas rindieron una velocidad de 299.796 km/s.

Relatividad
En base al trabajo de James Clerk Maxwell, se sabe que la velocidad de la radiación electromagnética es una constante definida por las propiedades electromagnéticas del vacío (constante dieléctrica y permeabilidad).

En 1887, los físicos Albert Michelson y Edward Morley realizaron el influyente experimento Michelson-Morley para medir la velocidad de la luz relativa al movimiento de la Tierra. La meta era medir la velocidad de la Tierra a través del éter, el medio que se pensaba en ese entonces necesario para la transmisión de la luz. Tal como se muestra en el diagrama de interferómetro de Michelson, se utilizó un espejo con media cara plateada para dividir un rayo de luz monocromática en dos rayos viajando en ángulos rectos uno respecto del otro. Después de abandonar la división, cada rayo era reflejado de ida y vuelta entre los espejos en varias ocasiones (el mismo número para cada rayo para dar una longitud de trayectoria larga pero igual; el experimento Michelson-Morley actual usa más espejos) entonces una vez recombinados producen un patrón de interferencia constructiva y destructiva.

Cualquier cambio menor en la velocidad de la luz en cada brazo del interferómetro cambiaría la cantidad de tiempo gastada en su tránsito, que sería observado como un cambio en el patrón de interferencia. En el acontecimiento, el experimento dio un resultado nulo.

Ernst Mach estuvo entre los primeros físicos que sugirieron que el experimento actualmente aportaba una refutación a la teoría del éter. El desarrollo en física teórica había comenzado a proveer una teoría alternativa, la contracción Fitzgerald-Lorentz, que explicaba el resultado nulo del experimento.

Es incierto si Albert Einstein sabía los resultados del experimento Michelson-Morley, pero el resultado nulo del experimento contribuyó en gran medida a la aceptación de su teoría de relatividad. La teoría de Einstein no requirió un elemento etérico sino que era completamente consistente con el resultado nulo del experimento: el éter no existe y la velocidad de la luz es la misma en cada dirección. La velocidad constante de la luz es uno de los postulados fundamentales (junto con la causalidad y la equivalencia de los marcos de inercia) de la relatividad especial.