Il primo esperimento per misurare la velocit

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• Il primo esperimento per misurare la velocità
  della luce fu proposto da Galileo due persone
  poste ad una certa distanza si inviano segnali
  luminosi nel modo seguente a un certo istante t
  la

prima persona scopre una lampada, la seconda
persona doveva scoprire la sua lampada appena
ricevuto il segnale luminoso inviato dall'altra.
Lidea era di risalire alla velocità della luce
dalle misure della distanza tra le persone e del
ritardo rispetto all'istante t con cui il primo
osservatore percepiva la luce inviata dal secondo
osservatore. Il tentativo in questione non portò
ai risultati sperati oggi è ben chiaro che i
tempi di reazione degli osservatori erano assai
maggiori del tempo di viaggio della luce tra le
due persone.
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Metodo di Römer
La prima determinazione approssimata della
velocità della luce fu realizzata nel 1676.Il
satellite Io di Giove, il più interno dei quattro
maggiori dei suoi satelliti scoperti da Galileo,
ruota attorno a questo in un piano che non si
discosta molto da quello di rotazione di Giove
attorno al Sole. Quando il satellite di Giove
entra nel cono dombra del pianeta si ha eclisse.
Il ritardo tra due eclissi successive di Io è in
media di 42 ore e 29 minuti, ha valore superiore
alla media quando la Terra passa dalla posizione
(Jan) a quella (July), valore inferiore alla
media nel ritorno da (July) a (Jan). Le
variazioni in questione sono dovute al
cambiamento della distanza tra Terra e Giove,
quindi alle variazioni nel tempo necessario
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Giove ed Io
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I satelliti di Giove
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• In figura, T1 e T2 indicano due posizioni della
  Terra diametralmente opposte e occupate a
  distanza di tempo di sei mesi in tale tempo
  Giove percorre l'arco G1 G2 corrispondente a un
  angolo di circa 150.
• Il ritardo tra due eclissi successive di Io è,
  in media, di 42 ore e 29 minuti,
• Eclisse del satellite Io ogni
• Dt 42h e 29m (157940 s 1.77 gg)
• Aspettiamo 102 eclissi (180 gg)
• Se la terra fosse ferma ci attenderemmo l
  occultazione dopo
• 102 Dt.

Poichè in 180 gg la terra compie 1/2 orbita
attorno al sole leclisse arriverà dopo 102 Dt
2 r / c dove r è la distanza terra sole
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• Sulla base delle sue osservazioni, Römer ottenne
  che la luce impiegava 11 min per percorre una
  distanza uguale al raggio dell'orbita della Terra
  per cui concluse per la velocità della luce un
  valore di circa 2.2 x 108 m/s. Se si utilizzano i
  risultati di osservazioni astronomiche moderne,
  si deduce il valore 2.99 x 108 m/s.

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K. D. Froome and L. Essen, "The Velocity of
Light and Radio Waves", Academic Press, 1969
1626 Galileo Light Uncovering Lanterns  infinity
1676 Olaus Roemer Light Galilean Satellites of Jupiter 220,000 
1726 James Bradley Light Stellar Aberration 301,000 
1849 Armand Fizeau Light Toothed Wheel 315,000 
1857 Weber, ESU/EMU Ratio of Electrostatic to Electromagnetic Units 310,740 
1862 Leon Foucault Light Rotating Mirror 298,000/-500
1879 Albert Michelson Light Rotating Mirror 299,910/-50
1891 Blondlot Radio Parallel Wires 297,600/-15000
1907 Rosa, Dorsey EMU/ESU Electromagnetic Units 299,788/-30
1926 Albert Michelson Light Rotating Mirror 299,796/-4
1947 Essen, Gorden-Smith Radio Cavity Resonator 299,792/-3
1958 K. D. Froome Radio Radio Interferometer 299,792.5/-0.1
1973 Evanson et al Light Lasers 299,792.4574/-0.001
1983 CGPM Light Adopted Value 299,792.458/-0
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(No Transcript)
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Metodo di Fizeau.
La prima misura della velocità della luce con
tecniche non astronomiche fu realizzata nel 1849
da Fizeau.
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Metodo di Fizeau.

• La luce emessa dalla sorgente S è riflessa dallo
  specchio D, in parte viene riflessa e in parte
  attraversa lo specchio C e giunge allocchio 0
  dell'osservatore. Lungo il cammino del raggio
  luminoso è posto il bordo della ruota dentata R,
  con N denti e vani uguali ed equidistanti

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• la ruota può ruotare con velocità regolabile
  attorno allasse UU. Se la ruota è ferma con un
  vano, in corrispondenza al percorso del raggio
  luminoso, locchio percepisce la luce. Supponiamo
  di fare ruotare la ruota R al crescere della
  velocità angolare, losservatore O vede diminuire
  la luminosità, che si riduce a zero quando un
  dente viene a occupare la posizione del vano che
  lo precede, proprio nel tempo impiegato dalla
  luce per andare dal bordo della ruota R fino allo
  specchio D e ritornare a R

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• aumentando ulteriormente la velocità di
  rotazione, la luminosità comincia a crescere,
  arriva al massimo per tornare quindi a diminuire.
• Se si misura la velocità angolare w per la
  quale si verifica la prima estinzione di
  luminosità, il tempo Dt impiegato da un dente a
  sostituire il vano che lo precede è
• nel tempo Dt la luce percorre lo spazio 2a,
  anch'esso noto, cosicchè la velocità della luce
  segue dalla relazione

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• Col metodo della ruota dentata la frequenza di
  rotazione ottenibile è dell'ordine di 104 Hz e la
  distanza a deve essere dellordine di vari
  chilometri. Tuttavia, sostituendo la ruota
  dentata con una cella di Kerr (un dispositivo
  ottico di interruzione grazie alle
  caratteristiche indotte in essa da una differenza
  di potenziale alternata di alta frequenza), la
  frequenza di interruzione può essere aumentata
  fino a 107 Hz e la distanza a può ridursi a pochi
  metri.

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Metodo di Foucault

• Nel 1850 Foucault misurò la velocità della luce
  nell'aria e nell'acqua con un dispositivo basato
  sullimpiego di uno specchio in rapida rotazione.
  
• La distanza percorsa dalla luce nell'apparato
  che inizialmente era di pochi metri fu man mano
  aumentata fino ad arrivare a molti Km.
• Il dispositivo è rappresentato schematicamente
  in figura

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Supponiamo che lo specchio R sia fermo la luce
proveniente dalla sorgente S viene riflessa da
una delle otto facce dello specchio C, dopo
riflessione, sopra gli specchi piani B e C,
arriva a un grande specchio concavo M. I raggi
riflessi da M sono paralleli, giungono a un altro
specchio piano, distante da M e non mostrato in
figura, e rinviati allo specchio M, dopodichè,
attraverso riflessione su C, B e la faccia di R,
arrivano all'occhio 0 dell'osservatore.
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• Se lo specchio, R viene messo in rotazione,
  limmagine si sposta lateralmente, con
  spostamento crescente con la velocità di
  rotazione, finchè l'immagine scompare. Quando
  però si raggiunge un'opportuna velocità angolare
  di rotazione w1, lo specchio ruota di un ottavo
  di angolo giro nel tempo di andata e ritorno
  della luce e allora limmagine si rivede in
  posizione centrale, perchè ogni lampo di luce
  inviato da una faccia viene poi riflesso nella
  direzione voluta dalla faccia successiva.

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• Dalla misura di w1 e dalla distanza percorsa
  dalla luce nel viaggio di andata e ritorno allo
  specchio rotante, si ricava facilmente la
  velocità della luce.
• Col metodo dello specchio rotante è possibile
  fare viaggiare la luce in un mezzo diverso
  dall'aria, ad esempio, in un tubo riempito di
  acqua si può così realizzare la misura diretta
  della velocità della luce in vari mezzi.