La velocidad de la luz: como calcularla, facil y con elementos caseros

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La velocidad de la luz: como calcularla, facil y con elementos caseros

Mensaje  duff m el Jue Abr 14, 2011 5:09 am

Espectro Electromagnético

La luz que recibimos del Sol, las ondas de radio que recibe nuestro receptor, las microondas que genera nuestro electrodoméstico casero, la radiación ultravioleta retenida en la capa de ozono, la radiación infrarroja transmisora del calor, son radiaciones electromagnéticas que se comportan como ondas (similares al sonido o las olas del mar) cuando viajan por el aire o por el espacio y como partículas cuando interaccionan o chocan con la materia (similar a los perdigones de una escopeta de cartuchos).

Todas estas ondas viajan a la misma velocidad (c = 300.000Km/s), una velocidad tan elevada que la luz necesita poco más de 8 minutos en alcanzar la Tierra desde el Sol. En un segundo, la luz podría dar siete vueltas y media a la Tierra lo dejando en ridículo al vehículo más veloz que ha creado el hombre,el trasbordador espacial, que puede alcanzar los 27875 km/h en su reentrada a la Tierra.

Lo que distingue a todas estas radiaciones es su longitud de onda, algunas son muy cortas (del tamaño de los átomos) y muy energéticas como los rayos X, causa por la que son utilizados en medicina al penetrar a través del cuerpo humano. Otras, por el contrario, son muy largas (del diámetro de la Tierra) y poco energéticas como las ondas de radio. La luz visible se encuentra en el rango comprendido entre los 380 nm y los 780 nm ( un nanómetro (nm) equivale a la mil millonésima parte del metro).

Para calcular la velocidad de la luz ( c ) tan solo utilizamos la siguiente fórmula: ,
donde l (lambda) es la longitud de onda (en metros) y v (nu) es la frecuencia de oscilación de la onda electromagnética, es decir, el número de ondas que se originan cada segundo.

Elaboración del Experimento

Para calcular la velocidad de la luz no podemos utilizar la luz visible ya que de una forma casera sería imposible determinar su longitud de onda al ser tan pequeña (en torno a la milésima parte del milímetro), por lo que empleamos la longitud de onda que genera nuestro electrodoméstico casero: el microondas, ya que su longitud de onda es en torno a los centímetros.

Las ondas se caracterizan por poseer crestas y valles a lo largo de su longitud de onda (l). A su vez, cuanto mayor es el número de estas oscilaciones mayor es la frecuencia, medida en Herzios (Hz), y con ello la energía de dicha onda, determinada según la fórmula .

Los puntos más energéticos son las cimas de las crestas, por lo tanto, si podemos detectarlos podríamos medir la distancia entre éstos y con ello hallar la longitud de onda.



La velocidad de la luz es la máxima velocidad que puede alcanzar una partícula según la teoría relativista de Einstein ...

Instrucciones:

1. Retirar la base giratoria de interior del microondas y situar de nuevo el plato de vidrio. Con ello conseguimos que el plato no gire y así la acción del microondas se produzca siempre en el mismo punto.

2. Situar dos lonchas de queso de fundir sobre el plato de cristal y conectar el microondas eligiendo la menor potencia posible.

3. Parar el microondas cuando observemos que algunas zonas del queso empiezan a fundirse.
Los microondas están fabricados en un material capaz de reflejar las ondas microondas, generalmente de aluminio. Además las dimensiones del interior del microondas están diseñadas para que las ondas reflejadas no se anulen entre sí, sino que se acoplen (resonancia) y con ello se obtiene obtenemos nuevas ondas (estacionarias) que poseen la misma longitud de onda pero con amplitudes mayores.
Las zonas fundidas del queso corresponden a las cimas de las crestas de estas ondas estacionarias, es decir, los puntos más energéticos.

4. Medir la distancia entre dos puntos del queso que estén fundidos con una regla simple.

5. Coger papel y lápiz. Ahora calculamos la velocidad de la luz. Para ello multiplicamos por dos la distancia entre los puntos (aproximadamente 6 cm) ya que la longitud de onda equivale al doble de la distancia entre dos crestas. Utilizando la fórmula anteriormente descrita sólo necesitamos conocer la frecuencia de nuestro microondas que encontraremos en su parte posterior. El frecuencia estándar de los microondas es de 2450 MHz, es decir 2.450 millones de oscilaciones por segundo.

= 0’12 (m)·2.450.000.000 (1/s) = 300.000.000 m/s = 300.000 km/s
Aunque el valor de la velocidad de la luz sea tan elevado, se puede calcular de una forma muy sencilla, realizando un experimento casero en el que simplemente hemos necesitado:

1. Un Microondas
2. Dos Lonchas de Queso
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