[natuurkunde] Meten lichtsnelheid (Foucault)

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 1.247

Meten lichtsnelheid (Foucault)

Hoi,
 
Mijn vraag betreft de opstelling van Foucault om de lichtsnelheid te bepalen.
 
Het gaat om 17c:
 
Als in de opstelling van Foucault het teruggekaatste licht de spiegel weer bereikt, is de spiegel over een hoek α gedraaid.
17a) Leg uit dat de teruggekaatste lichtstral dan over een hoek b= 2α is gedraaid.
b) Leg uit dat het scherm bij Q niet constant oplicht maar heel korte, zwakke lichtflitsjes heel snel na elkaar laat zien.
c) Leg uit dat de lichtflitjes wel allemaal in hetzelfde punt Q op het scherm optreden.
d) Leg uit dat hoek b toeneemt naarmate de rotatiesnelheid van het spiegeltje toeneemt.
 
antw 17c:
De tijd die het licht doet om de afstand tussen M en spiegel B heen en weer af te leggen blijft steeds hetzelfde en dus draait de spiegel steeds evenveel verder in die tijd zodat α steeds gelijk is en daarmee ook de plaats Q waar de lichtstraal terecht komt.
 
Zie hier de schematische weergave van de opstelling:
WP_20151005_17_37_32_Pro.jpg
WP_20151005_17_37_32_Pro.jpg (117.1 KiB) 435 keer bekeken
 
Ik zou denken dat de lichtstralen als het ware een lijn vormden op het vlak waar Q op ligt. De lichtbron schijnt continu, dus als de ronddraaiende spiegel een kleine fractie verder is gedraaid, dan valt vervolgens de lichtstraal die daarop als eerst viel (en daarna terugkaatste in B en op de spiegel terechtkwam die nog een stukje verder was) verder van Q dan de lichtstraal een fractie van een seconde daarvoor. 
 
Dit ter visualisatie:
WP_20151005_17_37_32_Proopt2.JPG
WP_20151005_17_37_32_Proopt2.JPG (116.46 KiB) 435 keer bekeken
 
Kan iemand mij uitleggen waar mijn redenatiefout ligt?

Gebruikersavatar
Moderator
Berichten: 5.547

Re: Meten lichtsnelheid (Foucault)

Ik heb de indruk dat jouw redenering verschillende fotonen door elkaar haalt.
 
Vraag b (waarom Q lichtflitsjes ontvangt) is een hint dat het helpt om te gaan spreken over individuele fotonen (lichtdeeltjes) in de lichtstraal. Een foton reist met de lichtsnelheid, terwijl de lichtstraal (dat is de weg die de fotonen volgen) stilstaat.
 
Voor een foton is de invalshoek op de heenweg iheen(t) en op de terugweg iterug(t+Δt). Dankzij de constante draaisnelheid van de spiegel is het verschil Δi constant, onafhankelijk van de tijd t. De plaats van Q hangt alleen af van Δi, onafhankelijk van t. Een tweede foton, dat iets later uitgezonden wordt, ondervindt dezelfde Δi, en eindigt op dezelfde plaats Q.

Gebruikersavatar
Berichten: 1.247

Re: Meten lichtsnelheid (Foucault)

Ow oke, ik begrijp nu waar ik fout zat. Ik zag niet in dat wanneer de lichtstraal vanuit B weer terugging, hij weer in punt D terecht zou komen in het geval spiegel A niet zou zijn gedraaid. Ik verwachtte dat wanneer de invalshoek anders was, op de een of andere manier de lichtstraal ook in een ander punt dan D terecht zou komen als de spiegel gewoon stilstond, maar dat kan natuurlijk niet. Bedankt voor je uitleg! Het heeft geholpen, al dan niet indirect :)

Reageer