Preguntas y respuestas

Victor Augusto Hernandez(Tue, 6 Aug 2002 16:18:53 -0500). Utilizando un osciloscopio LeCroy de 100 MHz se midió el tiempo de vuelo de un rayo de luz láser para varias distancias. Del ajuste lineal de los datos obtuvimos para la velocidad de la luz en aire el valor c=(0.300 ±0.055)m ns.
Las distancias involucradas en la medición fueron en todos los casos inferiores a los 20m.
De los diferentes métodos que existen para medir la velocidad de la luz, hemos elegido aquellos que miden el tiempo que tarda un rayo de luz pulsado en recorrer dos caminos de diferente longitud. Dentro de este grupo existen dos
ejemplos en los que nos hemos inspirado para el diseño de nuestro dispositivo :

* Método óptico : en estos métodos se utiliza como fuente de luz un láser continuo que es pulsado por un espejo rotante o cualquier otra clase de dispositivos (opto-acústicos, electro-ópticos, etc.). Luego el haz pulsado es dividido por un divisor de haz en dos rayos que recorrerán distintos caminos, pero con un mismo punto de retorno donde se localiza un detector (celda fotoeléctrica o fotodiodo).

* Método electrónico : aquí la fuentes de luz es un diodo led que es alimentado por una fuente pulsada con un oscilador; así tenemos dos señales, la primera que nos indica cuando fue pulsado el led (proveniente del oscilador, señal de disparo o "trigger"), y la segunda que es entregada por el detector y nos indica cuanto tarda la luz en recorrer la distancia que hay entre el diodo emisor y el detector. Vemos que los nombres de los distintos métodos están puestos en función de como es pulsado el haz de luz, en el primero el método es más mecánico mientras que el segundo es puramente electrónico. También vemos que ambos tiene en común la generación de dos señales, una de referencia, que indica cuando comienza el pulsado, y otra que mide el retraso con que llega el pulso.

El primer método tiene la ventaja de poder manejar grandes distancias, por lo tanto los tiempos involucrados no son tan críticos, aunque introducen un mayor error al determinar las distancias. Pero su mayor desventaja consiste en que el pulsado debe ser lo más parecido a una señal cuadrada, es decir la fuente debe cambiar su intensidad muy abruptamente, lo suficiente como para que la señal de referencia sensibilice al osciloscopio antes que llegue la otra señal al detector. Esto hace al método impracticable con espejos rotantes comunes y, en laboratorios de grado, no existe acceso a dispositivos mejores, tales como los nombrados.

El segundo método resuelve el problema del pulsado por utilizar electrónica para alimentar al diodo emisor pero, debido a la poca intensidad de esta fuente, sólo es realizable en distancias muy pequeñas y por lo tanto los tiempos involucrados son muy cortos. Para manejar ésto se necesita una electrónica muy rápida y eficiente en su construcción.

Juan Felipe Serna(Fri, 9 Aug 2002 12:42:22 -0500). Bueno realmente pueden existir muchos metodos.

1 Uno de los clasicos tiene que ver con observaciones astronomicas. Anteriormente la velocidad de la luz se pudo calcular abservando el comportamiento de Io en distintos momentos del año. Es decir si se conoce al regularidad del periodo de Io, se puede saber en que lugar debe ser observado en un instante dado.

Si las observaciones se hacen en distintos momentos del año (cuando las distancias relativas entre la tierra y jupiter sean bastante diferentes) entonces se puede observar que Io parece adelantarse o atrasarse. Esta diferencia esta dada por el tiempo que le toma a la luz recorrer distancias mayores, y conociendo la diferencia en las distancias se puede calcular facilmente la velocidad.

2 Otra forma puede ser en el laboratorio. Primero se emite un pulso de rayo laser (puede lograrse con una fuente laser y un espejo giratorio), luego se pasa por un divisor de haz. A cada rayo se le hace recorrer distancias distintas, esto se logra con un juego de espejos. La recepcion puede hacerse con un fotodiodo que sea sensibles a la frecuencia del laser que se emitió, luego con un microprocesador conectado al fotodiodo se puede medir el tiempo de retraso entre un haz y el otro.

Matematicamente la velocidad se puede hallar asi:

C=S1/T1 haz numero 1

C=S2/(T1 +DT) haz numero 2

luego operando y depejando C se puede encontrar que C=(S2-S1)/DT

donde s1 es la distancia recorrida por el haz numero 1

s2 es la distancia recorrida por el haz numero 2

t1 tiempo invertido por el haz numeor 1 para hacer el recorrido

dt intervalo de tiempo de diferencia entre la llegada de ambos haces.

3 Otra forma es tener en cuenta que para las ondas electromagneticas se cumple que c=longitud de onda*frecuencia

si se trasmite una frecuencia de determinada y se mide su longitud de onda entonces se podra tener la velocidad de la luz en ese medio determinado. (ejemplo guia de ondas, cable, etc). Luego conociendo la constante de propagacion del medio se pueden aplicar las relaciones pertinentes para calcular la velocidad de la luz en el vacio, en el aire, etc.

Hugo Alberto Meneses(Thu, 8 Aug 2002 13:03:25 -0500). La velocidad de la luz se puede medir ya sea por medio de espejos rotantes aunque prefiero el metodo electronico. En este la fuente de luz es un diodo led que es alimentado por una fuente pulsada por un oscilador y el detector es una celula fotoelectrica. Asi obtenemos 2 señales, la primera de referencia que nos dice cuando fue pulsado el led y la segunda entregada por la celda y nos indica cuanto tarda la luz entre el led y la fotocelda. como la intensidad del led no es tan alta, toca usar pequeñas distancias lo cual involucra una electronica rapida y precisa.