Luís Miguel Bernardo
Departamento de Física e Astronomia
Faculdade de Ciências / Universidade do Porto
Ø  Introdução
Ø  A experiência de Galileu
Ø  Observações de Roemer
Ø  Observações de Bradley
Ø  Experiência de Fizeau
Ø  Experiências de Foucault
Ø  Experiências de Michelson
Ø  Outras experiências
Ø  Considerações finais
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• 
Na concepção peripatética da luz não fazia sentido falar em
velocidade
• 
Nas teorias extramissivas da visão supunha-se que a velocidade da
luz era infinita
• 
A velocidade da luz é finita — Empédocles, Alhazen, Roger Bacon
• 
A propagação da luz é instantânea — Al-Kindi, Avicena, Averróis,
Grosseteste, Vitelo e Kepler
• 
Descartes (1596-1650)
A propagação instantânea da luz é para mim um facto tão
certo que, se alguma vez se viesse a provar o contrário,
estaria disposto a confessar que não sabia absolutamente
nada de filosofia...
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• 
Recomenda um período de treino a curta distância, tapando e
destapando as lanternas.
• 
Experimentadores a uma distância de 1 ou 2 milhas
• 
Galileu concluiu apenas que a velocidade da luz é muito grande
• 
Para distâncias de 8 a 10 milhas Galileu sugere o uso do telescópio
Diálogos sobre Duas Novas Ciências, Mecânica e Balística (1638)
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•  Roemer observou os eclipses dos satélites de Júpiter entre 1668 e 1677
•  Atraso no eclipse da lua mais brilhante de Júpiter Io – 22 min
•  Roemer não apresentou o cálculo para a velocidade da luz, afirmando
apenas que era muito grande. Se o tivesse feito teria obtido 225 000 km/s
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•  Opiniões sobre as conclusões de Roemer
•  Gian Domenico Cassini (1625-1712) discordou da
interpretação de Roemer
•  Robert Hooke (1635-1703) também discordou
•  Christiaan Huygens (1629-1695) felicitou Roemer,
concordando com ele inteiramente
•  Edmond Halley (1656-1742) melhorou o valor da medida
do atraso de 22 min para 17 min.
•  Jean Baptiste Joseph Delambre (1749-1822) faz a análise de mais
de um milhar de eclipses, observados entre 1662 e 1802
•  Concluiu que o atraso era 16 min e 26,40 s
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c = v cotan α
v=30 Km/s ; α=20,47”
c = 295 000 km/s
Gama draconis
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•  Polémica entre as teorias corpuscular e ondulatória da luz
•  Tentativas para medir a velocidade da eletricidade
•  Experiência de Wheatstone (1838)
•  Interesse de Arago (1834, 1838)
•  Tentativa de Arago para medir a velocidade da luz (1838):
•  Espelho rotativo de Weatstone
•  Colaboração de Bréguet, Bessel, Fizeau, Foucault, Froment ...
•  Perda da vista de Arago (diabetes)
•  Desentendimento entre Fizeau e Foucault
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Fizeau, H.: 1849, C.R. hebd. Acd. Sci. 29, 90-94 & 132.
H. Fizeau, Sur une experience relative a la vitesse de propagation de la lumiere,
C.R. 29 (1849) 90–92.
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Roda dentada
720 dentes
d = 2 × 8,633 km
ω = 12,6 rot/s
c = 315 324 km/s
pouca precisão
versão moderna
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l
l’
Espelho rotativo ( R ) e espelho esférico ( S )
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c = 298 000 ± 500 km/s
motor activado por ar – regulador estroboscópico – cadeia de espelhos (20 m).
•  A unidade astronómica (distância média da Terra ao Sol) pôde ser
estabelecida com maior precisão
Determination experimentale de la vitesse de la lumiere, C.R. 55 (1862) 792–796.
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•  Foucault pensou em aumentar a distância entre espelhos para
algumas centenas de metros, mas faleceria pouco depois com
49 anos
•  No séc. XIX muitos outros físicos realizaram experiências para
medir a velocidade da luz:
298 500
300 400
301 382
299 860
299 880
± 1000 km/s ( Cornu, 1874)
± 300 km/s (Cornu, 1876)
km/s (Young e Forbes, 1882)
± 30 km/s (Newcomb, 1882)
± 50 km/s km/s (Perrotin*, 1902)
•  Cornu foi o último experimentalista francês a dedicar-se à medição
da velocidade da luz.
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Século XIX:
Século XX:
299 910 km/s (1879)
299 910 ± 50 Km/s (1880)
299 853 ± 60 km/s (1885)
299 910 ± 50 km/s (1902)
299 796 ± 4 km/s (1926)
299 774 ± 50 km/s (1933)
O valor atualmente estabelecido por convenção é: 299 792,458 km/s
•  Experiência de Michelson e Morley (1887) mostrou que :
•  O movimento relativo do éter não é detectável ou a velocidade da
luz é independente desse movimento
•  Simetria da velocidade da luz: postulado da Teoria da Relatividade
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•  James Clerk Maxwell mostrou em 1864 que a velocidade da luz c era
c = (µοεο)-1/2
•  A permitividade εo pode medir-se medindo a capacidade eléctrica
de um condensador de placas paralelas:
C=
εrεo A/d
•  Com a actual definição do ampère,
µo fica com um valor fixo:
µo = 4π 10-7 H/m
•  Edward Rosa e Noah Dorsey (1907) estimaram a velocidade da luz em
2,99788×108 ms-1
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Data
Experimentador
Método
Velocidade (m/s)
Incerteza (± m/s)
1928
Karolus and
Mittelstaedt
Célula de Kerr
299 778 000
10 000
1941
Anderson
Célula de Kerr
299 776 000
14 000
1950
Bergstrand
Geodímetro
299 792 700
250
1950
Essen
Cavidade de
microondas
299 792 500
3 000
1951
Aslakson
Radar de Shoran
299 794 200
1 900
1952
Froome
Interferómetro de
microondas
299 792 600
700
1954
Florman
Interferómetro de
microondas
299 795 100
1 900
1957
Bergstrand
Geodímetro
299 792 850
160
1958
Froome
Interferómetro de
microondas
299 792 500
100
1965
Kolibayev
Geodímetro
299 792 600
60
1967
Grosse
Geodímetro
299 792 500
50
1972
Evenson e
colaboradores
Laser
299 792 457.4
1,1
1974
Blaney e
colaboradores
Laser
299 792 459,0
0,6
1976
Woods e
colaboradores
Laser
299 792 458,8
0,2
1977
Monchalin e
colaboradores
Laser
299 792 457,6
0,73
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•  A velocidade da luz (c) começou por ser encarada como uma
propriedade da luz e do meio onde se propaga.
•  Identificada com a velocidade das ondas electromagnéticas
passou a a ser uma grandeza universal.
•  Na teoria da Relatividade passou a ser
•  a constante universal que liga o espaço e o tempo,
•  a velocidade das ondas gravitacionais
•  a velocidade de qualquer partícula sem massa.
•  Em 1983 o valor de c foi fixado por convenção.
•  O valor do metro foi definido a partir dos valores da velocidade
da luz e do segundo.
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