https://frosthead.com

Ada Cara Mudah (Dan Enak) untuk Mengukur Kecepatan Cahaya di Rumah

Pengukuran sukses pertama dari kecepatan cahaya terjadi pada 1676. Astronom Denmark Ole Rømer sedang mencoba mengukur orbit Io, bulan terbesar ketiga Jupiter, dengan mengamati berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengelilingi planet ini. Menyaksikan Io selama bertahun-tahun, Rømer membuat penemuan yang mengejutkan, kata Museum Sejarah Alam Amerika:

Interval waktu antara gerhana berturut-turut menjadi semakin pendek saat Bumi dalam orbitnya bergerak menuju Jupiter dan menjadi lebih lama secara stabil ketika Bumi bergerak menjauh dari Jupiter. Perbedaan-perbedaan ini terakumulasi. Dari datanya, Roemer memperkirakan bahwa ketika Bumi paling dekat dengan Jupiter ..., gerhana Io akan terjadi sekitar sebelas menit lebih awal dari yang diperkirakan berdasarkan periode orbit rata-rata selama bertahun-tahun. Dan 6, 5 bulan kemudian, ketika Bumi terjauh dari Jupiter ..., gerhana akan terjadi sekitar sebelas menit lebih lambat dari yang diperkirakan.

Roemer tahu bahwa periode orbit Io yang sebenarnya tidak ada hubungannya dengan posisi relatif Bumi dan Jupiter. Dalam wawasan yang cemerlang, ia menyadari bahwa perbedaan waktu pasti karena kecepatan cahaya yang terbatas.

Sebelum Rømer, para ilmuwan tidak yakin apakah cahaya memiliki kecepatan terbatas atau apakah speedometernya secara permanen terjebak pada "tak terbatas."

Beberapa ratus tahun kemudian, teknik untuk mengukur kecepatan cahaya telah tumbuh secara mengejutkan lebih tepat dan, dalam beberapa kasus, lebih kompleks. Namun dalam video di atas, orang-orang di pusat sains At Bristol memamerkan cara yang relatif sederhana untuk menghitung kecepatan cahaya yang tidak melibatkan bertahun-tahun untuk melihat melalui lensa teleskop. Sebenarnya, pendekatan mereka hanya menggunakan peralatan dapur sederhana — dan cokelat.

Dalam video tersebut, pembawa acara Ross Exton dan Nerys Shah menggunakan sedikit lebih dari oven microwave dan cokelat untuk menunjukkan cara menghitung kecepatan cahaya. Video itu tidak membuatnya sangat jelas bagaimana mengukur bit yang meleleh pada batang coklat berhubungan dengan kecepatan cahaya. Tetapi memecahnya sedikit lebih hanya membutuhkan melihat beberapa unit yang digunakan dalam pengukuran mereka.

Hertz adalah penentu fisika untuk "siklus per detik." Microwave yang digunakan dalam video menghasilkan gelombang cahaya dengan frekuensi 2.450.000.000 Hertz, atau banyak siklus per detik. Melangkah dari puncak ke puncak dalam gelombang — dalam hal ini jarak antara cokelat leleh pertama dan ketiga — adalah satu siklus. Exton dan Shah mengukur jarak itu sebagai 0, 12 meter, atau 0, 12 meter per siklus. Mengalikan sesuatu yang diukur dalam "meter per siklus" dengan sesuatu dalam "siklus per detik" akan memberikan pengukuran dalam "meter per detik." Itulah kecepatan gelombang — kecepatan cahaya.

Trik yang membuat pendekatan tim At Bristol bekerja adalah bahwa kita di era modern sudah mengetahui beberapa hal penting tentang cahaya: bahwa ia memiliki kecepatan yang terbatas, dan kecepatan itu sebagian besar konstan. Kami juga mendapat manfaat dari para fisikawan yang telah menghilangkan hubungan antara panjang gelombang, frekuensi dan kecepatan.

Ketika Ole Rømer memandang ke Jupiter dan pertama-tama menyimpulkan kecepatan cahaya, dia muncul dengan 214.000.000 meter per detik. "Pengukuran ini, mengingat kekunoannya, metode pengukuran, dan ketidakpastian abad ke-17 dalam seberapa tepatnya jarak Jupiter dari Bumi, secara mengejutkan mendekati nilai modern [299 792 458] meter per detik, " kata Dave Kornreich untuk Cornell.

Menggunakan microwave dan cokelat batangan, Exton dan Shah mendapat 294.000.000 meter per detik — tidak buruk untuk sedikit ilmu dapur.

Ada Cara Mudah (Dan Enak) untuk Mengukur Kecepatan Cahaya di Rumah