AFERIÇÃO DA VELOCIDADE DE UMA ONDA ELETROMAGNÉTICA UTILIZANDO-SE DE UM APARELHO DE MICROONDAS

AFERIÇÃO DA VELOCIDADE DE UMA ONDA ELETROMAGNÉTICA UTILIZANDO-SE DE UM APARELHO DE MICROONDAS

Guilherme Lameirão Lacerda dos Anjos^[1]

   Departamento de Física e Química, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Ilha Solteira

Os estudos acerca do tema velocidade da luz vem desde a antiguidade com os primeiros filósofos, e, desde então, vem sendo uma frente amplamente abrangida por pesquisadores e entusiastas da área de física, devido a sua ampla aplicabilidade conceitual nos meios tecnológicos atuais envolvendo astrofísica. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma modelagem histórica dos principais experimentos realizados ao longo dos séculos a respeito da quantificação da velocidade da luz e, também, uma proposta experimental atual para demonstração quantitativa da velocidade da luz utilizando-se um aparelho de micro-ondas.

Palavras-chave: velocidade da luz, experimentos.

1. INTRODUÇÃO

Desde o início dos tempos da civilização moderna sabe-se que o homem era, comumente, motivado pela curiosidade e, dotado desse adjetivo, a evolução tomou precedentes, antes, raramente imagináveis. Não se sabe ao certo quando foram iniciadas as primeiras discussões acerca do tema velocidade da luz, porém, tem-se relatos dos primeiros filósofos que levantarem discussões a respeito desse tema datados do século cinco antes de cristo, com isso pode-se perceber que o estudo acerca do tema em questão não é um fato atual, e sim remonta a épocas passadas.

Com o decorrer do aprimoramento tecnológico, novas formas de se fazer ciência foram implementados e, com isso, temas antes já discutidos, tomaram outros patamares.

Uma área em particular foi bastante beneficiada com o avanço tecnológico, sendo ela, a busca pelo valor exato em que a luz percorria o espaço. A investigação deste valor possibilitou que alcançássemos as inúmeras descobertas que temos nos dias atuais.

2. BREVE DISCUSSÃO SOBRE OS ESTUDOS A CERCA DA QUANTIFICAÇÃO DA VELOCIDADE DA LUZ

2.1. Os primeiros pensamentos a respeito do tema

Os primeiros filósofos, que se tiveram notícias, a relatar algo a respeito da velocidade em que a luz percorria o espaço veio com Empédocles no século V a.C.

Devido a óbvia falta de tecnologia presente na época em questão, não era possível fazer qualquer tipo de teste experimental afim de calcular a velocidade da luz, porém a ideia mais aceita por um determinado período de tempo, era de que a luz percorria o espaço com uma velocidade infinita.

Décadas mais tarde após a intitulação da ideia de Empédocles perante a velocidade da luz, outro filósofo tornou público o seu posicionamento a respeito deste elemento, o filósofo em questão foi Aristóteles, no século V a.C.

Tomando posição contrária à de Empédocles, Aristóteles intitulou que a velocidade da luz não mais possuía uma velocidade infinita, mas sim que ela possuía um limite, mesmo que este, ainda não pudesse ser calculado.

2.2. Os primeiros experimentos qualitativos

Passado um tempo considerável em relação os filósofos dos séculos antes de cristo, surgiram os primeiros experimentos que buscavam quantificar a velocidade da luz, foi quando o holandês Isaac Beeckman, em 1629, realizou o primeiro experimento tangível para testar se a velocidade da luz tinha mesmo um valor definido.

O experimento em questão, consistia em um arranjo de espelhos, de ordem pouco demarcada, que circundavam um frasco dotado de pólvora. Após acionado a pólvora, pedia-se a diferentes pessoal que ficassem juntas aos espelhos e observassem entre si qualquer tipo de atraso na visualização do flash de luz proveniente da explosão.

Apesar de inúmeras tentativas, o experimento não foi bem-sucedido, pois hoje sabe-se que o olho humano não é capaz de enxergar essas pequenas faixas de oscilação.

Após Beeckman, porém, utilizando-se dos mesmos princípios, Galileu Galilei, em 1638, encontrou um novo método para mensurar a velocidade da luz a partir de dispositivos luminosos.

Utilizando-se de lanternas, Galileu e seu assistente foram cada um para um lado de uma montanha, de modo que pudessem enxergar os feixes de luz emitidos pelas lanternas um do outro, após estarem devidamente posicionados, começaram a cobrir e descobrir as lanternas, a fim de provocar um ascender e apagar das luzes e, ao mesmo tempo, emitiam sinais sonoros, com isso, buscavam calcular o tempo em que a luz demorava para percorrer o espaço entre os dois.

Com este experimento Galileu concluiu somente que a velocidade da luz era pelo menos dez vezes mais rápida do que a velocidade do som.

Figura 1: Método de Galileu para mensurar a velocidade da luz

[pic 1]

Fonte: figura retirada da Ref. [1].

2.3. Os primeiros experimentos quantitativos

O primeiro valor quantitativo para a velocidade da luz veio com o astrônomo dinamarquês, Ole Rømer, em 1676, o qual utilizou de seu conhecimento acerca dos astros celestes para realizar suas conclusões.

Observando uma das luas de Júpiter, a qual é conhecida como IO, Ole percebeu que para determinadas épocas do ano, a lua possuía diferentes tempos de translação ao redor de seu planeta, com isso, mensurando esses diferentes intervalos de tempo, Ole foi o primeiro homem na história, que se tem a notícia, a calcular a velocidade da luz, obtendo um valo de .[pic 2]

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Figura 2: Método de Ole Rømer para mensurar a velocidade da luz

[pic 3]

Fonte: figura retirada da Ref. [2].

Séculos mais tarde, em 1849, o físico francês Hippolyte Fizeau, buscando evoluir o processo de medição proposto por Ole Rømer, desenvolveu um experimento utilizando-se, basicamente, de um espelho e uma roda dentada. O experimento em si, trabalhava da seguinte maneira:

A roda dentada foi devidamente colocada no topo de uma montanha, havendo um espelho por trás e, outro espelho a uma determinada distância. O tempo que a luz levou para partir de um ponto, chegar ao espelho e ser refletido de volta ao ponto inicial foi medida e, com isso, Fizeau encontrou uma velocidade de 315. 000 km/s.