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El experimento de Fizeau

Cuando estás interesado en la física debes leer “Unbelievable“!

Fresnel introdujo el factor de arrastre para explicar o más bien para compensar el hecho de que la tierra parecía estar en reposo en el ether. Evidentemente buscaban pruebas del ether absoluto. Si no existiera el ether sería inexplicable cómo la luz, los campos y fuerzas como la gravedad, los campos electrostáticos y magnéticos podrían propagarse a través del espacio. La urgencia de probar la existencia del ether absoluto era inminente. Sin el ether, características físicas, como el transporte de la luz en el vacío, se volvieron inconcebibles y misteriosas. Demostrar la existencia del factor de arrastre de Fresnel era necesario. Mostrar el factor de arrastre no era fácil debido a la extrema velocidad de la luz, aproximadamente 300 000 km/s.

En 1851 Fizeau ideó un experimento con precisión desconocida que pudo medir el factor de arrastre asumido por Fresnel.

Figura 6.  El experimento de Fizeau.  

La luz de la fuente se divide en dos haces. Un haz va con el flujo del agua y el otro contra el flujo. Cuando la luz en el agua es arrastrada, la luz que viaja contra el flujo necesitará más tiempo para atravesar los tubos que si la luz va con el flujo. Esto es comparable con la diferencia de tiempo que un nadador necesita para nadar con o contra la corriente. La dificultad aquí es que la velocidad del “nadador” es tan alta que le lleva solo 1/100 000 000 de segundo completarlo. La diferencia entre ir con o contra el flujo es aún mucho menor.

La luz es una vibración con una longitud de onda muy corta. Las vibraciones pueden reforzarse o atenuarse mutuamente cuando se encuentran. La diferencia entre anular y reforzar, una línea brillante y una oscura en el patrón de interferencia, es de aproximadamente 1/40 de un millonésimo de metro. La interferencia de la luz se caracteriza por franjas brillantes y oscuras: las líneas de interferencia. El conjunto de franjas oscuras y claras se llama patrón de interferencia.

El experimento de Fizeau se denomina interferómetro óptico y fue ideado para medir diferencias muy pequeñas en tiempo o distancia. El coeficiente de arrastre de Fresnel,  , implica en el experimento de Fizeau un arrastre de   líneas de interferencia (λ la longitud de onda de la luz,  v  la velocidad del flujo del agua y  L  la longitud). Para la derivación de esta fórmula véase el siguiente capítulo. Fizeau registró durante su experimento un desplazamiento de  δ=0,23 en las líneas de interferencia; lo que implica un factor de arrastre  f=0,48; el valor empírico. El valor teórico del factor de arrastre se calcula con las fórmulasy  y resulta  f=0.43. Así, dentro de un error de aprox. 10 %, el experimento de Fizeau confirmó el factor de arrastre de Fresnel.

Próximo capítulo: El experimento de Fizeau y el ether arrastrado

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