Poster - UGent

Licht: snel en toch traag
De lichtsnelheid meten op een tafel met de methode van Foucault
De opstelling van Foucault is een ingenieus ontworpen afbeeldingssysteem dat een puntbron afbeeldt op een detector
(camera). Het licht wordt eerst naar een snel roterende spiegel gestuurd en wordt daar gereflecteerd. Op een zekere afstand
L staat een spiegel die het licht opnieuw richting snel roterende spiegel stuurt en vervolgens dezelfde weg terug volgt.
Tenslotte wordt het licht afgeleid naar een detector. Wanneer de roterende spiegel snel genoeg roteert, verschuift de
afbeelding. Uit de verschuiving, de afstand L en de rotatiesnelheid van de spiegel kan de lichtsnelheid berekend worden.
A
B
Roterende
Spiegel
4L2A w
c=
Dx (B+L)
Puntbron
w
Lens
Camera
Camera-beeld
L
Spiegel draait niet
Terwijl het licht heen en terug
propageert, is de roterende spiegel
lichtjes gedraaid.
Spiegel draait traag
Spiegel
Spiegel draait snel
Δx
Fotodetector
Draaiende spiegels en orgelpijpen
De snelheid van de draaiende spiegel kunnen we zeer nauwkeurig
meten. Telkens de lichtstraal op de fotodetector komt, wordt een
stroompuls gegenereerd. De frequentie van die pulsen komt
overeen met de rotatiesnelheid. Foucault zelf moest het stellen met
orgelpijpen!
Een stukje geschiedenis …
5de eeuw VC
10de eeuw
1667
Licht … snel?
1676
300 000 km/s lijkt waanzinnig snel, maar eigenlijk is dat
niet zo. Computers van vandaag rekenen bijzonder snel
en voeren enkele miljarden berekeningen uit per
seconde. Dat wil zeggen dat computers meer dan 1
berekening uitvoeren per nanoseconde. Hoe ver
propageert licht op die tijdsschaal? 30 cm!
0
© intec 2006
10
20
30
1728
1849
1862
1926
1983
Empedocles vermoedt dat licht iets is dat beweegt.
Ibn al-Haitham (“Alhazen”) stelt dat licht een eindige snelheid heeft.
Studenten van Galileo Galilei doen een poging om de lichtsnelheid te
meten met lantaarns, zonder resultaat.
Eerste meting van de lichtsnelheid door Ole Rømer, gebaseerd op
astronomische waarnemingen. Zijn schatting: 220000 km/s
James Bradley schat de lichtsnelheid op 298000 km/s op basis van kleine
verschillen in de positie van sterren doorheen het jaar.
Hippolyte Fizeau meet voor het eerst de snelheid van het licht met een
optische opstelling in een laboratorium. Resultaat: 313000 km/s.
Léon Foucault verbetert de opstelling van Fizeau en werkt met een snel
draaiende spiegel. Resultaat: 298000 km/s.
Albert Michelson bouwt verder op de methode van Foucault. Zijn meting:
299796 km/s
De snelheid van het licht wordt gedefinieerd als c = 299792,458 km/s en is
een basisgrootheid van het SI-systeem.
Ghent University - IMEC, Department of Information Technology
Sint-Pietersnieuwstraat 41, 9000 Gent, BELGIUM
http://photonics.intec.UGent.be