Zadanie 11.4.12: Pomiar prędkości światła z kołem Fizeau

Punkty
3 pkt
Dział
Fale · Fale elektromagnetyczne
Trudność
Poziom trudności: trudne

Treść zadania

W doświadczeniu Fizeau światło ze źródła Z częściowo odbija się od półprzepuszczalnego zwierciadła L1\text{L}_1, przechodzi przez szczelinę między zębami obracającego się koła, a następnie dociera do płaskiego zwierciadła L2\text{L}_2. Po odbiciu wraca tą samą trasą, ponownie przechodzi przez koło i kieruje się do obserwatora. Przy pewnych prędkościach obrotu koła powracające światło zostaje zasłonięte przez ząb, powodując całkowite zaciemnienie. Dwa kolejne takie zaniki obrazu (nie muszą to być pierwsze dwa) odnotowano przy częstotliwościach f1=35,5 Hzf_1 = 35{,}5\text{ Hz} i f2=44,6 Hzf_2 = 44{,}6\text{ Hz}. Koło zębate i zwierciadło L2\text{L}_2 dzieli odległość l=7 kml = 7\text{ km}. Koło ma z=720z = 720 zębów oraz tyle samo szczelin. Na podstawie tych danych wyznacz prędkość światła.

Odpowiedź i wynik końcowy

c≈9,17⋅107 ms=91 728 kmsc \approx 9{,}17 \cdot 10^7\text{ }\frac{\text{m}}{\text{s}} = 91\,728\text{ }\frac{\text{km}}{\text{s}} (obliczona na podstawie zmierzonej różnicy częstotliwości kolejnych zaciemnień Δf=9,1 Hz\Delta f = 9{,}1\text{ Hz})