A velocidade da luz é uma importante constante da Física. Seu valor é utilizado na definição de grandezas, como o metro.
A velocidade da luz é a medida do espaço percorrido por uma onda eletromagnética em um determinado intervalo de tempo. No vácuo, as ondas eletromagnéticas propagam-se com velocidade constante de 299.792.458 metros por segundo, cerca de 300 mil quilômetros a cada segundo. A velocidade da luz costuma ser denotada pela letra c, que vem da palavra em latim celeritas, que significa rapidez.
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Velocidade da luz e definição de metro
A velocidade da luz também é usada para se definir a grandeza física de comprimento, no Sistema Internacional de Unidades (SI), o metro. O metro é definido como a distância percorrida pela luz no vácuo, em um intervalo de tempo de 1/ 299.792.458 segundo. Algumas outras unidades de distância são definidas a partir da velocidade da luz, como o ano-luz, que é a medida do espaço percorrido pela luz durante um ano e equivale a 9,46.1012 km ou 9,46 trilhões de quilômetros.
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Quem descobriu a velocidade da luz?
Muitos estudiosos já se dedicaram a tentar explicar a propagação da luz. Alguns, como Aristóteles de Samos e Heron de Alexandria, acreditavam que, apesar de muito alta, a velocidade da luz era finita.
Por volta de 1638, Galileu Galilei, considerado o pai da Física Moderna, realizou alguns experimentos, sem sucesso, para medir a velocidade da luz. Esses experimentos tinham como intuito medir o intervalo de tempo necessário para que se visualizasse uma lamparina acesa do alto de uma montanha em outra, a cerca de 2 quilômetros dali. Seus resultados indicaram tempos menores que 0,00001 segundo, valores praticamente impossíveis de serem medidos com os instrumentos que Galileu dispunha naquela época.
Em 1676, Ole Romer, um astrônomo dinamarquês, divulgou resultados mais acurados da medida da velocidade da luz. Ole Romer percebeu que o eclipse de algumas luas de Júpiter durava mais tempo em certas épocas do ano. Presumiu que, nesses períodos, a Terra deveria encontrar-se mais distante dessas luas, e a luz proveniente desses astros levaria, portanto, mais tempo para chegar até aqui. Ao assumir que a luz apresenta um valor finito de velocidade, Ole Romer conseguiu determinar a primeira medida da velocidade da luz.
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Em 1849, uma medida muito mais precisa da velocidade da luz foi feita dentro da atmosfera terrestre pelo engenheiro francês Armand Hyppolyte Fizeau. Apesar de simples e de ter sido inspirada no experimento de Foucault, a ideia de Fizeau foi genial. O aparato utilizado por ele consistia em uma fonte de luz, que iluminava um espelho semirrefletor posicionado a 45º em relação aos raios de luz emergentes, além de outro espelho, que refletia novamente os raios de luz refletidos pelo primeiro espelho. Os raios de luz incidente e refletido sobrepunham-se, formando uma figura de interferência. Como o feixe de luz refletido leva um tempo um pouco maior para chegar até o espelho semirrefletor, Fizeau utilizou uma roda dentada giratória sobre o feixe de luz regressivo, ajustando sua velocidade de rotação até que os dentes da roda barrassem o feixe, destruindo a figura de interferência. Essa configuração experimental permitiu que Fizeau calculasse a velocidade da luz, com cerca de 10% de erro em relação aos valores conhecidos atualmente. A figura abaixo traz um esquema do aparato utilizado por Fizeau:
L: fonte de luz
A: observador
P: espelho semirrefletor
R: roda dentada
S: espelho
Saiba mais em: A medida da velocidade da luz
Quais fatores afetam a velocidade da luz?
A velocidade da luz é afetada pelo índice de refração do meio. Quanto maior for o índice de refração de um meio no qual a luz se propaga, menor será a sua velocidade de propagação. O índice de refração absoluto, isto é, a razão da velocidade da luz no vácuo (c) pela velocidade da luz no meio (v) é dada pela equação abaixo:
Podemos usar o diamante como exemplo dessa teoria: seu índice de refração é de 2,4. Isso significa que a luz propagada no vácuo é 2,4 vezes mais rápida do que se ela for propagada no interior do diamante.
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