|
De snelheid van licht
2006_juni
Lange tijd dacht men in filosofische kringen dat licht een oneindige snelheid had. Plato (428-348 v. Chr.) beschouwde licht als vanuit het oog uitgezonden stralen die de voorwerpen in de buitenwereld aftastten. Hero van Alexandrië (ca. 10-100) redeneerde vanuit deze visie als volgt: als hij 's nachts zijn ogen open deed, dan zag hij meteen de sterren, zodat de lichtstralen zich wel oneindig snel moeten verplaatsen om bij die sterren te komen.
In de zeventiende eeuw was het idee dat de lichtsnelheid oneindig was nog steeds gemeengoed in de wereld van de geleerden. Enkelingen als Isaac Beeckman (1588-1637) en Galileo Galilei (1564-1642) die desondanks een poging waagden de lichtsnelheid te meten, slaagden daar niet in. Ole Rømer (1644-1710) was de eerste die kon aantonen dat de lichtsnelheid eindig was. Door astronomische observaties aan de maan Io van de planeet Jupiter, merkte hij op dat het licht er langer over deed om bij de aarde te komen, als de planeet verder van de aarde verwijderd was. Het licht had kennelijk een eindige snelheid. Rømer kwam met zijn waarnemingen op een lichtsnelheid van 220.000 km/s, veel te weinig naar later zou blijken, maar onvoorstelbaar groot voor de zeventiende-eeuwers.
Een geslaagd experiment op de aarde zelf liet op zich wachten omdat de lichtsnelheid zo groot is. Armand Hippolyte Fizeaus (1819-1896) experiment was in 1849 de eerste geslaagde poging. Fizeau bepaalde de lichtsnelheid op 313.000 km/s. Zo'n tien jaar later volgde een verbeterd experiment van Léon Foucault (1819-1868). Hij gebruikte hiervoor eenzelfde instrument als op de foto en kwam uit op een lichtsnelheid van 298.000 km/s. Helemaal niet gek, want tegenwoordig wordt voor de lichtsnelheid 299.792,458 km/s in vacuüm genomen.
De werking van het instrument
Aan de zijkant (op het schroefdraad) werd perslucht toegevoerd, waardoor het kleine spiegeltje in het midden zeer snel ging ronddraaien. Boven het spiegeltje is een sirene gemonteerd, waarvan de frequentie het toerental aanduidt en bovendien kon men horen of de ronddraaisnelheid constant bleef. Foucault richtte een lichtbundel op het draaiende spiegeltje, die naar een ver weg staande concave spiegel werd gereflecteerd. De concave spiegel kaatste de bundel weer terug op het roterende spiegeltje, dat ondertussen iets verdraaid was. Het spiegeltje reflecteerde de bundel van de concave spiegel op een scherm (zie tekening). Uit de afstand van het spiegeltje en de concave spiegel, de hoek  tussen de heengaande en teruggekaatste bundels en de draaisnelheid  , bepaalde Foucault een lichtsnelheid van 298.000 km/s.
Een schematische weergave van de opstelling van Foucault
|
