3.

Metodi di misurazione

Le prime misurazioni terrestri della velocità della luce furono compiute quasi contemporaneamente da Fizeau (nel 1848) e da Foucault (nel 1850). I metodi erano simili, basati sulla misurazione del tempo impiegato dalla luce per effettuare un percorso di andata e ritorno, la cui lunghezza era nota con precisione, dal punto in cui era posta la sorgente.

1.

Prime misurazioni

Fizeau sfruttò il metodo “della ruota dentata”, basato sull’uso di una ruota dentata in rotazione a velocità nota. Egli inviò un fascio di luce in direzione di uno schermo posto al di là della ruota e misurò il tempo impiegato dalla luce a coprire il tragitto di andata e ritorno; nel suo tragitto, la luce doveva passare necessariamente tra un dente e l’altro della ruota. Con questo metodo Fizeau misurò un valore pari a 3,004 × 10⁸ m/s. Lo svantaggio del metodo era nel fatto che occorrevano grandi distanze fra la sorgente e il punto di riflessione della luce per raggiungere una buona precisione.

Il metodo “dello specchio rotante” di Foucault sfruttava un principio analogo, ma la misurazione avveniva rilevando lo spostamento dell’immagine che si formava su uno schermo di rivelazione micrometrico, spostamento provocato dalla rotazione di uno specchio che rifletteva il raggio luminoso, inviandolo sullo schermo. Il valore di c si ricavava conoscendo la velocità di rotazione dello specchio, le distanze fra sorgente e specchio, e fra specchio e schermo di rivelazione.

Sul medesimo principio si basò l’esperimento di Michelson e Morley, effettuato nel 1887, tranne che la misurazione della velocità avveniva attraverso la rilevazione dello spostamento delle frange di interferenza provocate dalla combinazione di due raggi luminosi, uno proveniente direttamente dalla sorgente e l’altro passato attraverso successive riflessioni.

2.

Metodi recenti

Negli anni Cinquanta del Novecento furono effettuate, presso il National Physical Laboratory britannico, rilevazioni basate sull’equivalenza fra luce e radiazione elettromagnetica, che consistevano nel misurare la frequenza di cavità risonanti o nel rilevare l’interferenza tra microonde. Oggi il valore della velocità della luce si ottiene attraverso la misurazione del tempo impiegato da segnali radio per percorrere la distanza fra la Terra e vari satelliti, o svolgendo l’espressione c = ν×λ, dove ν e λ siano rispettivamente la frequenza e la lunghezza d’onda di una sorgente laser, misurate con metodi indipendenti.