光の速さ
フィゾーの実験
光の速さを初めて地球上で測定に成功したのはフランス人フィゾーであった。1842年のことである。フィゾーは,地上の2点間を光が往復する短い時間の測定の困難さを高速回転する歯車の歯が1こま進む時間を用いることで成功した。
光源Sから出た光が,半透明な鏡M1によって反射して,歯車Rの歯の間を通りぬけ,鏡M2によって反射されて再び歯車の歯の間を通りぬけられればAで光をみることができる。
しかし,M2で反射された光がちょうど歯車Rの歯でさえぎられるとAには光がこない。
次の物理量が分かっている。
・歯車Rから鏡M2までの距離..........d
・歯車の歯の数........................k
・歯車の回転数........................n
これらの量から光の速さを求めてみよう。
・歯車1こまが動く時間t1は t1=1/2kn
・歯車Rの隙間を通った光が鏡M2で反射 され,再び戻ってくる時間t2は t2=2d/c
・t2がt1の半分であれば,反射光は 歯車Rの歯にさえぎられて,暗くみえる。
t1=t2より
これらより,光速cの値は
1/2kn=2d/c
∴ c=2knd
問題
フィゾーは,次のような物理量で実験をした。
d=8633[m]
k=720
n=12.68[回/s]で初めて暗く見えた。
光速の値はいくらか。
c=2knd=2×720×12.68×8633≒3.13×108[m/s]