¿Cómo se calcula la velocidad de la luz?

¿Cómo se calcula la velocidad de la luz? Mi conocimiento de la física se limita a cuánto estudié hasta la escuela secundaria. Una forma que me viene a la mente es: si lanzamos luz de un punto a otro (de distancia conocida) y medimos el tiempo que tarda, podríamos saber la velocidad de la luz. pero ¿tenemos una herramienta de medición del tiempo tan precisa?

La velocidad de la luz, como todas las velocidades, se calcula dividiendo una longitud por el tiempo necesario para recorrer esa longitud.
@Georg: básicamente, ninguna velocidad se calcula así. Hay millones de leyes físicas relacionadas con la velocidad y uno puede usar cualquiera de ellas que sea más adecuada.
@Marek, ¿no se calcula la velocidad con esa relación? Pero, para explicar a qué apuntaba mi comentario: debería comenzar a "aprender para siempre" a pensar en la diferencia de "calcular" y "medir". No distinguir eso es un error común de principiante.
@Geord: interpreté la palabra "calculado" como medida. Porque de lo contrario, la pregunta realmente no tiene ningún sentido para mí...

Respuestas (2)

De Wikipedia:
Actualmente, la velocidad de la luz en el vacío se define en exactamente 299 792 458 m/s (aproximadamente 186 282 millas por segundo). El valor fijo de la velocidad de la luz en unidades SI resulta del hecho de que el metro ahora se define en términos de la velocidad de la luz.

Diferentes físicos han intentado medir la velocidad de la luz a lo largo de la historia. Galileo intentó medir la velocidad de la luz en el siglo XVII. Ole Rømer, un físico danés, realizó uno de los primeros experimentos para medir la velocidad de la luz en 1676. Usando un telescopio, Ole observó los movimientos de Júpiter y una de sus lunas, Io. Al notar las discrepancias en el período aparente de la órbita de Io, Rømer calculó que la luz tarda unos 22 minutos en atravesar el diámetro de la órbita de la Tierra.[4] Desafortunadamente, su tamaño no se conocía en ese momento. Si Ole hubiera conocido el diámetro de la órbita terrestre, habría calculado una velocidad de 227.000.000 m/s.

Otra medida más precisa de la velocidad de la luz fue realizada en Europa por Hippolyte Fizeau en 1849. Fizeau dirigió un haz de luz a un espejo a varios kilómetros de distancia. Se colocó una rueda dentada giratoria en el camino del haz de luz a medida que viajaba desde la fuente hasta el espejo y luego regresaba a su origen. Fizeau descubrió que a una determinada velocidad de rotación, el rayo pasaría a través de un espacio en la rueda al salir y por el siguiente espacio al regresar. Conociendo la distancia al espejo, el número de dientes de la rueda y la velocidad de rotación, Fizeau pudo calcular la velocidad de la luz en 313 000 000 m/s.

Léon Foucault utilizó un experimento que utilizó espejos giratorios para obtener un valor de 298 000 000 m/s en 1862. Albert A. Michelson realizó experimentos sobre la velocidad de la luz desde 1877 hasta su muerte en 1931. Refinó los métodos de Foucault en 1926 utilizando espejos giratorios mejorados. para medir el tiempo que tardó la luz en hacer un viaje de ida y vuelta desde el monte Wilson hasta el monte San Antonio en California. Las mediciones precisas arrojaron una velocidad de 299 796 000 m/s.

Buena respuesta, +1. Solo para agregar: las modernas medidas precisas tanto de distancia como de tiempo siempre se basan en "relojes atómicos", la longitud de onda o la periodicidad de la radiación electromagnética emitida por varios átomos. Son cómo se definieron el metro y el segundo antes de que la definición SI que mencionaste fijara la velocidad de la luz. Por lo tanto, esas mediciones de reloj atómico producen la misma precisión relativa de distancias X y tiempos t si X ≈ C t .
Los relojes atómicos utilizan microondas de baja frecuencia. Los primeros usaban másers; los más nuevos, para ser más precisos, enfrían la materia mediante láseres y luego sondean los estados resonantes mediante cavidades, en fuentes atómicas. Las distancias se miden mediante radiación e interferometría similares; por lo general, se utilizan longitudes de onda más cortas para lograr la mayor precisión (para distancias lo suficientemente cortas).
Guau, la siguiente pregunta debería ser ¿Cómo se calculó con tanta precisión la distancia entre las dos montañas?
¿Cómo sobreestimó Rømer tanto el diámetro de la órbita de la Tierra (en minutos luz)?

El título de su pregunta es sobre el cálculo de la velocidad de la luz ( C ), pero el cuerpo pregunta por medir C . Otros te han respondido sobre el tema de la medición, pero me gustaría incluir un poco sobre el cálculo de C de principios.

La luz, como fenómeno electromagnético, se describe mediante las ecuaciones de Maxwell:

∇ ⋅ mi = ρ ϵ 0 ∇ ⋅ B = 0 ∇ × mi = − ∂ B ∂ t ∇ × B = m 0 j + m 0 ϵ 0 ∂ mi ∂ t

dónde ρ es la densidad de carga, j es la densidad de corriente, mi y B son los campos eléctrico y magnético, respectivamente, m 0 es la permeabilidad magnética del espacio libre, y ϵ 0 es la permitividad eléctrica del espacio libre. En ausencia de cargas, una solución a estas ecuaciones es una onda plana viajera con velocidad

C = 1 m 0 ϵ 0

Por supuesto, esto deja el problema de medir m 0 y ϵ 0 , pero es una gran demostración del hecho de que la luz es verdaderamente un fenómeno electromagnético. Como bono adicional, m 0 y ϵ 0 se puede medir de varias maneras, sin requerir una resolución de tiempo muy alta.

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