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Wednesday, 16 March 2011

La misura della velocita' della luce

Questa mattina abbiamo parlato di misurazioni dirette ed indirette. Una misurazione diretta è il confronto diretto del misurando col campione di misura. La misurazione indiretta avviene tramite il calcolo di una espressione che contiene le misure dirette di certe grandezze fisiche.
Esempio: misura area del rettangolo = a.b, dove a è la misura della base e b la misura dell'altezza.
Esempio: misura velocita' media = S/t, dove S è la misura dello spostamento e t la misura del tempo impiegato a fare lo spostamento.

Vi ho anche chiesto di pensare a come siano state fatte le prime misure della velocita' della luce c.
Ovviamente è una misura indiretta... Vediamo la prima misura di c.

Ole Rømer e la velocità della luce (adattato da Wiki)
Ole Rømer (1644 – 1710) è stato un astronomo danese. Fece la prima misura quantitativa della velocità della luce nel 1676.. Questa misura deriva dallo studio di un altro problema, la determinazione della longitudine, problema fondamentale nella navigazione. Re Filippo III di Spagna offrì un premio per un metodo per la determinazione della longitudine di una nave in mare aperto. Galileo propose un metodo per stabilire l'ora e, di conseguenza, la longitudine, basandosi sui tempi delle eclissi delle lune di Giove. Galileo propose questo metodo al re di Spagna, ma fu giudicato poco pratico, per l'inaccuratezza delle tabelle di Galileo e per la difficoltà di osservare le eclissi da una nave.
Dopo aver studiato il problema a Copenaghen, Rømer si recò all'osservatorio di Uraninborg nel 1671. Dopo diversi mesi, J.Picard e Rømer osservarono circa 140 eclissi della luna di Giove, Io, mentre a Parigi, Giovanni Cassini, osservava le stesse eclissi. Confrontando i tempi delle eclissi, fu calcolata la differenza di longitudine tra Parigi e Uraninborg.
Cassini osservò le lune di Giove tra il 1666 e il 1668 e scoprì delle discrepanze nelle sue misure che attribuì al fatto che la luce dovesse avere velocità finita. Nel 1672 Rømer si recò a Parigi e continuò ad osservare i satelliti di Giove come assistente di Cassini. Unendo le osservazioni, si accorse che i tempi tra le eclissi  di Io  diventavano più brevi quando la Terra si avvicinava a Giove e più lunghi quando la Terra si allontanava. Cassini scrisse che la differenza era dovuta al fatto che la luce impiega del tempo per raggiungerci: essa impiega dai dieci agli undici minuti per attraversare una distanza uguale alla metà del diametro dell'orbita terrestre.
Rømer stimò che il tempo impiegato dalla luce per percorrere il diametro dell'orbita terrestre, una distanza di due unità astronomiche, fosse di circa 22 minuti. Questo è un valore più grande di quello accettato ai giorni nostri, che è di circa 16 minuti e 40 secondi. A seconda del valore assunto per l'unità astronomica, questo porta a calcolare la velocità della luce a poco meno di 300 000 km/s.