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MUSEO VIRTUAL DE LA CIENCIA DEL CSIC
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El siglo XIX

Fizeau (1819-1896) y Léon Foucault (1819-1868), nacidos ambos el mismo año y amigos, fueron dos de los físicos más relevantes del siglo XIX. Foucault y Fizeau trabajaron juntos durante algunos años, hacia 1840, siendo los primeros en obtener una imagen fotográfica del Sol.

En esos años el paradigma científico consideraba la luz como un fenómeno ondulatorio, por lo cual ambos físicos trabajaron en el estudio de los resultados obtenidos en los experimentos de interferencias de Young y Fresnel. Pero, como sabemos, la velocidad de la luz se había medido unicamente por medios astronómicos, por lo cual sólo se conocía el valor de la velocidad de propagación en el vacío. Para estar seguros de la naturaleza ondulatoria había que realizar un experimento crucial: la determinación de la velocidad de la luz en algún medio refringente, como el agua. Si la velocidad de propagación resultaba ser mayor que en el vacío (o en el aire) se habría demostrado que la naturaleza de la luz era corpuscular. En caso contrario sería ondulatoria.

Aunque se realizaron más de un tipo de experimentos, aquí solo vamos a exponer, de manera simplificada, el conocido como método de espejo giratorio de Foucault, del que después se hicieron más de una replica, como la de Albert Michelson en 1920, con la que consiguió un error menor de 5 kilómetros por segundo.

Fue la primera determinación de la velocidad de la luz en la Tierra y fue de gran importancia ya que, por necesitar distancias relativamente pequeñas, se pudo determinar la velocidad de la luz en aire y en agua.

Hippolyte FIZEAU (1819-1896)

En 1849, el físico francés Hippolyte Fizeau realiza la primera determinación precisa de la velocidad de la luz en la Tierra modificando la idea original de Galileo algo más de dos siglos después de su muerte.

Utiliza una rueda dentada de 720 dientes, fabricada con gran precisión por Gustave Froment, que gira a una velocidad conocida y constante.
Hippolyte Fizeau
Aparato utilizado en el experimento
Por medio de un soplete de hidrógeno y oxígeno produce una luz muy brillante que dirige a través de uno de los espacios que existe entre dos dientes de la rueda. El rayo de luz sale de su aparato, situado en Montmartre.

Cuando la rueda se hace girar, el rayo de luz se interrumpe al ir interponiéndose en su camino los dientes de la rueda, que lo "corta en trozos" ("lo chopea"), como los guiones que representamos a continuación:
el rayo de luz es chopeado por una rueda dentada
Este rayo de luz así "chopeado" se dirige a un espejo situado a 8.633 metros de distancia, en el monte Valériene, que lo refleja de nuevo hacia la rueda dentada, haciéndolo pasar en su camino de vuelta por el mismo punto por el que ha pasado en el camino de ida.
Esquema del experimento de Fizeau
Si la rueda está parada, Fizeau ve perfectamente el rayo luminoso de vuelta. Obsérvese que el único rayo que puede verse es justamente el de vuelta, ya que el de ida nunca llega al ojo del observador.

En ese punto se hace girar la rueda con velocidad creciente. Llega un momento en el que el tiempo que tarda la luz en recorrer los 17266 metros es suficiente para que la rueda haya girado y el trozo de rayo de vuelta encuentre un diente en vez de un hueco. En ese momento Fizeau deja de ver luz al mirar por su telescopio. La velocidad de rotación para la que ocurre este proceso es de 12,6 revoluciones por segundo.

El aparato que utilizó Fizeau
El ángulo comprendido entre un diente y un hueco es de 360 / (2 · 720) grados sexagesimales.

La velocidad angular del disco es de 360 · 12,6 grados por segundo. Con estos valores es fácil deducir que la velocidad de la luz es de 313.000 kilómetros por segundo, un valor mucho más aproximado que el de 212.000 kilómetros por segundo obtenido por Römer.



La medida de la velocidad de la luz. (2005). Museo Virtual de la Ciencia del CSIC. Sala de Óptica. 
Autores: José María López Sancho / Esteban Moreno Gómez / María José Gómez Díaz
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