Velocidade da Luz

Representação:Projeto Somos Físicos

Durante muito tempo acreditou-se que a propagação da luz fosse instantânea, ou seja, ela seria imediatamente vista por um observador assim que fosse emitida a partir de uma fonte.

James Clerk Maxwell mostrou que quando a luz se propaga através de um meio, ela o faz com uma velocidade determinada.

Essa velocidade é extremamente alta quando comparada com velocidades registradas em fenômenos cotidianos.

No vácuo, a velocidade de propagação da luz, qualquer que seja a frequência ou cor, é de aproximadamente 3,0 x 105 km/s ou 3,0 x 108 m/s. É no vácuo que a luz atinge sua maior velocidade.

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Em meios materiais, a velocidade da luz é menor que no vácuo.

O Ano-Luz

Utilizado na astronomia como padrão para medir distâncias, o ano-luz é a unidade correspondente à distância que a luz percorre no vácuo durante um ano.

Sendo que a velocidade da luz é igual a 300.000 km/s e que um ano tem 365 dias e 4 horas ou 31.550.400 segundos, temos que a distância percorrida pela luz no vácuo em 1 ano é, aproximadamente, 9.465.120.000.000 km (aproximadamente 10 trilhões de quilômetros).

O ano-luz, portanto, é utilizado para medir distâncias muito grandes.

A estrela Alfa do Centauro, que é a segunda estrela mais próxima da Terra, está a, aproximadamente, 43 trilhões de quilômetros (43.000.000.000.000 km) ou, simplesmente, 4,3 anos-luz.

Isso quer dizer que a luz emitida hoje por essa estrela irá demorar 4,3 anos para chegar à Terra.

Quando observamos o céu numa noite estrelada, várias daquelas estrelas estão extintas, embora nos deem a impressão de sua existência.

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As primeiras medições

A primeira medição a obter resultados relevantes foi realizada por Hippolyte Fizeau (1819-1896) e aperfeiçoada mais tarde por Leon Foucault (1819-1868). Esta experiência consistia de uma roda dentada na frente de um observador e de uma fonte luminosa.
 A 8,6 Km dali ficava um espelho que refletia o brilho da fonte luminosa para o observador. Ao variar a rotação do disco em certa frequência, o reflexo não seria enxergado caso fosse bloqueado por um dos dentes da roda. A partir dai seria possível inferir a velocidade da luz. Fizeau obteve c=315 000 000 m/s, bem perto do valor conhecido atualmente.

Aperfeiçoando os métodos de medição, Foucalt substituiu a roda dentada por um objeto octogonal rolante coberto por espelhos. O artefato refletia a luz da fonte que era enviada a um espelho distante. Quando o feixe de luz retornava, era então refletido por outra parte do objeto, em um ângulo diferente que poderia ser facilmente medido. Com esta experiência Foucalt chegou a c = 298.000.000 m/s, com menos de 1% de diferença do valor atual.

Utilizando métodos modernos, raios lasers e sistemas de medição altamente precisos os cientistas são capazes de determinar a velocidade da luz com grande precisão. Entre os equipamentos utilizados para este fim estão os interferômetros. Eles funcionam comparando dois feixes de luz refletido em direções diferentes. Os interferômetros foram essenciais para uma descoberta que mudaria totalmente o conhecimento humano sobre o Universo.

Interferômetro.

A experiência de Michelson e Morley

A composição da luz sempre foi um mistério para os cientistas até o século XX. Alguns séculos antes, Descartes propôs que a luz seria conduzida pelo Éter (um “fluido” que preencheria o vácuo). Caso a suposição cartesiana fosse verdadeira a luz assumiria diferentes velocidades quando propagada em diferentes direções como resultado da translação da Terra. Em sua experiência utilizando um interferômetro, o cientista Albert Abraham Michelson percebeu que não ocorriam as variações exigidas pelas previsões teóricas. As suas experiências foram repetidas diversas vezes, incluindo a célebre experiência feita junto com o cientista Edward Williams Morley.

Os resultados das experiências de Michelson e Morley só foram compreendidos a partir da Teoria da Relatividade Restrita de Albert Einstein. A velocidade da luz no vácuo em relação a um referencial inercial é constante em todas as direções em que ela for medida. Mesmo quando o referencial inercial está em movimento em relação a um outro referencial inercial, ela continua a com o mesmo valor c = 299.792.458 m/s.

A constante c, segundo Einstein, constitui um limite de velocidade para qualquer objeto com massa inercial: nenhum corpo pode ultrapassar a velocidade da luz em relação a um referencial inercial. As teorias de Einstein mudaram a Ciência do século XX e influenciam os físicos e astrônomos até hoje.

 http://www.brasilescola.com/fisica/a-velocidade-luz.htm

http://www.infoescola.com/fisica/velocidade-da-luz/