Come misurereste la velocità della luce ?

[IK7JWY]

Sento già qualcuno chiedersi cosa c'entri questa domanda con un forum per radioamatori.
Presto detto: le onde radio sono onde elettromagnetiche, e anche la luce lo è. OK, in realtà il comportamento è duale, a volte ondulatorio a volte corpuscolare, ma in questo momento non ci interessa approfondire la meccanica quantistica. Ci interessiamo solo della luce come onda elettromagnetica.
Allora, facciamo l'ipotesi di non conoscere quale sia la velocità della luce nel vuoto e vogliamo misurarla in casa. Sapete un modo pratico per misurarne il valore con i mezzi a disposizione di noi radioamatori (per la verità non proprio tutti ma quelli un po' fissatelli con le cose tecniche..) ?
Ovviamente io un'idea ce l'avrei, ma non la dico

[IU2DXF]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Io avrei un modo, ma senza usare praticamente nulla di tecnico...vale lo stesso?

[i4ewh]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Uno degli esperimenti fatti dagli astronauti dell' Apollo 11 fu quello di lasciare sulla superficie lunare uno specchio di grandi dimensioni. In questo modo, conoscendo la velocità della luce, fu possibile misurare la distanza precisa della luna e scoprire che questa si allontana lentamente dalla terra, per la precisione di 3,8 centimetri all' anno.
Conoscendo le rispettive masse e il periodo orbitale è possibile, usando le leggi di Keplero, calcolare la distanza terra-luna; oppure la si può trovare con il teorema dei triangoli simili coprendo la luna piena con il coperchio rotondo di un bidone posto a distanza nota dall' osservatore e conoscendo il diametro lunare. Rimane solo da trovare un laser abbastanza potente e un cronometro molto preciso.

Paolo I4EWH

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

per IU2DXF: certo, vale, purché non si usi nessuna formula che da per scontato la conoscenza della velocità della luce, perché nel nostro caso è proprio quella l'incognita.

per I4EWH: ok, ma ho detto per noi radioamatori, non per noi astronomi E poi, scusa, c'è proprio bisogno di un laser ? Basta un pò di attività EME, no ?...

[i4ewh]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Allora rilancio: un riflettore a specchio su una montagna e un TX in microonde su un' altra montagna in portata ottica, a distanza nota con precisione.

Paolo I4EWH

[i4zsq]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

.. potrebbe essere il tempo che quel tale IK0*** impiega per postare il suo ultimo QSO ( più o meno DX...) nel maledetto cluster...??
Oppure lo spazio di tempo necessario per accendere l'amplificatore lineare non appena il maledetto cluster dà una notizia appetibile..?

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Allora rilancio: un riflettore a specchio su una montagna e un TX in microonde su un' altra montagna in portata ottica, a distanza nota con precisione.

Concettualmente il metodo non fa una grinza, maaaa....
Ipotizzando una altezza delle due montagne di 2000 metri, per avere portata ottica tra i due punti in quota, considerando sferica la Terra, trascurando la rifrazione, avremmo una distanza massima di circa 320 km.
Per misurare il tempo in cui il segnale a microonde copre tale distanza, avendo a che fare con la luce, la cui velocità è vero che è finita ma è comunque molto elevata, ci servirebbe un orologio che misura il millesimo di secondo...
A questo punto sarebbe più facile con un collegamento EME. Nota la posizione della Luna e di due stazioni A e B a Terra, si calcola la distanza percorsa dal segnale radio per andare da A a B riflettendosi sulla Luna. Si misura il tempo intercorso e si applica la formuletta della velocità=spazio percorso/tempo impiegato. In questo caso basta un orologio che misuri i secondi.
Però con questi metodi, come si vede, abbiamo bisogno di distanze notevoli per poter misurare il tempo con i comuni mezzi a disposizione.

[i4zsq]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

A questo punto sarebbe più facile con un collegamento EME. Nota la posizione della Luna e di due stazioni A e B a Terra, si calcola la distanza percorsa dal segnale radio per andare da A a B riflettendosi sulla Luna. Si misura il tempo intercorso e si applica la formuletta della velocità=spazio percorso/tempo impiegato. In questo caso basta un orologio che misuri i secondi.
Però con questi metodi, come si vede, abbiamo bisogno di distanze notevoli per poter misurare il tempo con i comuni mezzi a disposizione.

Confesso che perfino io c'ero arrivato fin qua....visto che la Luna sta a circa 375.000 km , raddoppiando il percorso a 750.000/2,5 (il tempo impiegato per ascoltare il ritorno dell'eco) = 300.000 ) aspetto la 'soluzione diversa'....

[i4zsq]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

...diversa anche dai metodi che si possono apprendere dalla rete..
https://www.luxemozione.com/2016/12/...ella-luce.html

[IU2DXF]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Allora, il metodo "artigianale e non radioamatoriale" che ho usato è questo:

Si prende un forno a microonde e una grossa tavoletta di cioccolato. Togliendo il piatto rotante dal forno la tavoletta rimarrà ferma nello stesso punto.
Si accende il microonde a massima potenza fino a quando cominciano ad apparire sulla tavoletta delle parti sciolte.
Queste parti sciolte corrispondono ai punti caldi del forno e la loro distanza è pari a metà della lunghezza d'onda delle microonde che il forno utilizza.

misurando questa distanza e conoscendo la frequenza (che è scritta dietro al forno) e usando la formuletta C= l x f possiamo conoscere la velocità della luce.

ho fatto l'esperimento con mio nipote qualche tempo fa e avevamo avuto un errore attorno al 5-10% rispetto al valore ufficialmente noto di C.
non male per un forno e un pò di cioccolato, no?

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

OK, Marco, il metodo del forno a microonde è carino e alla portata proprio di tutti, vista la diffusione dell'elettrodomestico in questione. Vi sono pure vari video su youtube che illustrano l'esperimento.
Ma il metodo che ho in testa io fa uso di materiale e attrezzature che sono in dotazione solo a chi si occupa di radiocomunicazioni, come noi.

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

e va bene, eccovi il metodo a cui avevo pensato. Un pò pazzoide ma pare funzioni

http://www.infinitoteatrodelcosmo.it...gente-curiosa/

[IU2DXF]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Bellissimo e molto molto intelligente!

[i4mfa]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

Possiamo fare un attimo di filosofia sul punto?
Premesso che:

... la luce ... in realtà il comportamento è duale, a volte ondulatorio a volte corpuscolare ...

andrebbe correttamente riscritto in un modo simile a:

per studiare la luce sono stati realizzati modelli in cui
il comportamento di essa viene visto
come corpuscolare per spiegare alcuni fenomeni,
come ondulatorio per spiegare altri fenomeni,
(il secondo essendo quello oggi maggiormente affermato).

Il senso e' che la luce non ha un comportamento duale ma evidenzia differenti fenomeni spiegabili con differenti modelli, modelli a cui spetta il compito di spiegare i fenomeni fisici (che non sono... matematici!).
Cio' premesso, l'assioma in ipotesi

... le onde radio sono onde elettromagnetiche, e anche la luce lo è ... facciamo l'ipotesi di non conoscere quale sia la velocità della luce nel vuoto e vogliamo misurarla ...

si basa sulla veridicita' del modello ondulatorio;
ma se invece cosi' non fosse?

Una onda radio si muove alla velocita' della luce e viene generata dal moto di particelle (elettroni) che generano correnti (elettriche) che non si muovono alla velocita' della luce; ma allora perche' non ipotizzare che una onda radio si muova alla velocita' di queste particelle?

In sintesi, (fin d)al liceo la (bravissima) prof. di matematica ci ha spiegato che non possiamo utilizzare una ipotesi non confermata come metodo risolutivo per una tesi:
per misurare la velocita' della luce... occorre la luce!

Altrimenti... Non siete convinti? Altra ipotesi (in effetti sono 2):
1. una identita' non cambia se dividiamo per lo stesso numero (p.es. 2) a destra e sinistra, come in:
4 = 2 + 2
4/2 = (2 + 2) /2
4/2 = 2/2 + 2/2
2 = 1 + 1
2 = 2
2. una identita' non cambia se sottraiamo lo stesso numero (p.es. 2) a destra e sinistra, come in:
4 = 2 + 2
(4) - 2 = (2 + 2) - 2
4 - 2 = 2 + 2 - 2
2 = 2
Bene, sulla base di queste ipotesi dimostro la tesi 0 = 1:
1 = 1 - 1 + 1
1 = (1 - 1) + 1
divido a destra e sinistra per lo stesso numero (1 - 1)
1 / (1 - 1) = (1 - 1) / (1 - 1) + 1 / (1 - 1)
[il primo addendo di destra e' ovviamente 1,
essendo numeratore e denominatore identici!]
1 / (1 - 1) = 1 + 1 / (1 - 1)
sottraggo a destra e sinistra lo stesso numero 1 / (1 - 1)
1 / (1 - 1) - 1 / (1 - 1) = 1 + (1 / (1 - 1) - 1 / (1 - 1))
0 = 1 + 0
0 = 1

Quindi, mancando la dimostrazione della parte supponendo che le onde elettromagnetiche e la luce, fenomeni che entrambi spieghiamo con un modello ondulatorio, abbiano la stessa velocita', omettiamo un punto filosoficamente importante quanto la matematica delle identita' si basa sulla ipotesi di non effettuare divisioni per zero.

Gia', dobbiamo ritornare sulla montagna a depositare lo specchio e ricaricare il cronometro...

[IK7JWY]

Re: Come misurereste la velocità della luce ?

non possiamo utilizzare una ipotesi non confermata come metodo risolutivo per una tesi:

Quale sarebbe in questo caso l'ipotesi non confermata ?
Il metodo di misura che ho illustrato presuppone l'ipotesi di partenza:
- la luce si comporta come onda elettromagnetica
Per cui, se misuro la velocità con cui si muovono le onde radio nel vuoto , avrò misurato la velocità della luce nel vuoto.
Mettere in forse questa ipotesi significa distruggere la spiegazione di una infinità di altri fenomeni fisici che su essa si basano.
Che poi la luce, per altri fenomeni, mostri un comportamento corpuscolare, non inficia la spiegazione di fenomeni per i quali, invece, il comportamento manifestato è quello ondulatorio.
In altri termini, se il contesto è quello di un fenomeno fisico spiegato con il comportamento ondulatorio (interferenza, diffrazione..) , considero la luce un fenomeno ondulatorio e applico la relazione richiamata nel mio articolo. In quanto onda elettromagnetica, dunque, calcolare la sua velocità o quella di una onda elettromagnetica di diversa frequenza (nel mio caso le onde radio) è praticamente la stessa cosa.
Ma appena avrò tutto l'occorrente misurerò c proprio utilizzando la radiazione luminosa, considerandola sempre come onda. Stay tuned...