Non so se si qualifica come esperimento domestico, ma puoi utilizzare Internet per accedere gratuitamente a migliaia di chilometri di fibre ottiche. Consente di misurare un limite inferiore per la velocità della luce nelle fibre, che è $ c / n $, dove $ n $ è l'indice di rifrazione del vetro, tipicamente intorno a 1,5. Ciò corrisponde a $ 2 \ volte 10 ^ 8 \ text {m / s} $. Usando ping, misuri un tempo di andata e ritorno, cioè dovrebbe corrispondere a 100 km / ms di andata e ritorno.

Da Parigi, eseguo un ping sul sito web della Columbia, a New York, ho

  fred @ sanduleak2: ~ $ ping www.columbia.eduPING www.columbia.akadns.net (128.59.48.24) 56 (84) byte di dati 64 byte da www-csm.cc.columbia .edu (128.59.48.24): icmp_req = 1 ttl = 113 time = 125 ms 64 byte da www-csm.cc.columbia.edu (128.59.48.24): icmp_req = 2 ttl = 113 time = 116 ms .... 64 byte da www-csm.cc.columbia.edu (128.59.48.24): icmp_req = 16 ttl = 113 time = 112 ms ^ C --- www.columbia.akadns.net ping statistics --- 17 pacchetti trasmessi, 16 ricevuti , 5% di perdita di pacchetti, tempo 16023 msrtt min / avg / max / mdev = 108,585 / 118,151 / 132,156 / 7,728 ms  

Il tempo di andata e ritorno minimo è 108 ms, che corrisponderebbe a 10.800 km invece di 5839 km. Off di un fattore 2, ma l'ordine di grandezza corretto, a causa di ritardi negli interruttori ecc., Motivo per cui abbiamo detto che questo è un limite inferiore.

Se si guarda più precisamente la traiettoria dei miei pacchetti a New York con tracepath

  fred @ sanduleak2: ~ $ tracepath www.columbia.edu 1: sanduleak2 0.266ms pmtu 1500 .... 3: pioneer.ens -cachan.fr 1.072ms .... 6: vl172-orsay-rtr-021.noc.renater.fr 28.747ms asymm 9 7: te0-1-0-5-paris1-rtr-001.noc.renater.fr 20.931 ms 8: renater.rt1.par.fr.geant2.net 30.307 ms asymm 9 9: so-3-0-0.rt1.lon.uk.geant2.net 33.780 ms asymm 10
10: so-2-0-0.rt1.ams.nl.geant2.net 36.570 ms asymm 11 11: xe-2-3-0.102.rtr.newy32aoa.net.internet2.edu 127.394 ms asymm 12 12: nyc- 7600-internet2-newy.nysernet.net 128.238ms 13: columbia.nyc-7600.nysernet.net 135.948ms 14: ....  

Vediamo che i pacchetti viaggiano in giro (Parigi , Londra, Amsterdam) e attraversare l'Atlantico tra Amsterdam (10) e New-York (11) in 127-37 = 90 m (andata e ritorno). Questo ci dà ancora una distanza di 9000 km, troppo lunga. Non so se sia dovuto alla traiettoria del cavo, ritardi elettronici, a piccoli campionamenti da tracepath o un errore nel mio calcolo.

In relazione a questo ritardo di ping, hai il divertente 500 bug miles.

Un altro esperimento in laboratorio che utilizza materiale economico e computer è nel documento arXiv misurazione della velocità della luce tramite ping. Tuttavia, la loro misurazione è indiretta (misurano la propagazione all'interno dei cavi CAT5), ma dovrebbe essere fattibile anche con fibre ottiche.

Modificato per aggiungere : La mia idea di usare tracepath probabilmente proviene da Misurare la Terra con Traceroute. In questo articolo sono più fortunati di me (solo il 20% più lento, invece del 100%!)

C'è un trucco di cui ho sentito parlare prima ma che non ho mai provato. L'idea di base è mettere un mars bar in un forno a microonde per un breve periodo di tempo. Per prima cosa rimuovi il piatto rotante, in modo che la barretta di cioccolato rimanga ferma. Quindi accendi il microonde abbastanza a lungo da far sì che il cioccolato inizi a sciogliersi. Dovrebbe sciogliersi ai nodi del campo in piedi. Basta misurare la distanza tra i nodi e moltiplicarla per la frequenza del forno a microonde per ottenere la velocità della luce. C'è una dimostrazione di YouTube (di un bambino) qui.

Potresti trovare un condensatore e leggere la sua capacità, alternativamente costruirne uno e misurarlo e misurarne le dimensioni. Ora puoi ottenere una buona stima della permitività del vuoto, epsilon.

Ci sono forse altri modi intricati per misurare questo numero.

La velocità della luce è quindi data da una relazione coinvolge un altro numero, la permeabilità al vuoto, µ, che non necessita di misurazioni come è definito.

Questa relazione può essere derivata dalle equazioni di Maxwell.

$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilonµ}} $

Con un orologio e un telescopio potresti ripetere la determinazione di Rømer della velocità della luce.

Potresti anche provare il metodo dello specchio rotante, di Léon Foucault. È dettagliato qui e qui. L'unica parte difficile è lo specchio rotante, ma probabilmente si potrebbe fare con un trapano.

Non riesco a pensare a un modo per farlo con i "comuni attrezzi domestici" ma se hai un oscilloscopio, un diodo laser, un paio di fotosensori, un divisore di raggio, puoi farlo. Tutte queste cose sono prontamente disponibili nei negozi di articoli scientifici / hobby online, ma di solito non nella maggior parte delle case.

Imposta il diodo laser in modo che colpisca il divisore di raggio ed essere diviso in due raggi. Imposta i due raggi in modo che colpiscano due fotosensori, ma fai in modo che uno dei fotosensori sia esattamente due volte rispetto all'altro. Questo creerà due percorsi separati per la luce, uno lungo il doppio dell'altro. Eseguire l'uscita dei fotodiodi in due canali dell'oscilloscopio. Accendi il diodo laser e dovresti vedere due impulsi sull'o-scope, uno da ciascuno dei due diodi laser. La differenza tra loro è il tempo impiegato dal raggio di luce per percorrere la distanza della differenza nei due percorsi.

Il motivo per farlo in questo modo è la precisione, se tu aveva solo un raggio e il tuo fotodiodo ha impiegato, diciamo, 1 microsecondo in più per accendersi rispetto a quanto era nella documentazione, o il tuo laser era lento ad accendersi, quindi otterrai risultati molto imprecisi. Ma con due raggi, questi errori si annullano a vicenda, quindi tutto ciò che ti rimane è il tempo della luce.

Quelle misure a nastro laser funzionano in un modo interessante, che si basa sulla velocità della luce per determinare la distanza. Quindi, al contrario, se hai una distanza nota, allora con la stessa attrezzatura dovresti essere in grado di stimare c.

Quello che fanno i metro a nastro è modulare l'intensità del laser in uscita in base all'intensità del riflesso luce. È fondamentalmente un oscillatore la cui frequenza dipende dal ritardo di propagazione ottica. I prodotti commerciali utilizzano la frequenza risultante per determinare una distanza da visualizzare.

Se puoi arrivare all'uscita dell'oscillatore e impostarlo per misurare una distanza nota, dovresti essere in grado di stimare c come frequenza in Hz per la distanza di andata e ritorno in metri.

Forse un inteferometro di Fizeau:

http://en.wikipedia.org/wiki/Fizeau_interferometer

La maggior parte dovrebbe essere nell'intervallo di un appassionato dilettante, ma non sono sicuro di cosa usi come divisore di fascio senza solo comprarne uno.

Penso che il più semplice sarebbe usare un oscillatore RF, un ricevitore per determinarne la frequenza e fili di Lecher (cioè una coppia di fili paralleli) dove i nodi dell'onda stazionaria sono determinati usando un voltmetro RF. Vedi http://en.wikipedia.org/wiki/Lecher_lines.

Questo è stato uno degli esperimenti in un kit di elettronica che ho avuto nella mia giovinezza. La lunghezza della linea di Lecher era di circa 5m e la frequenza dell'oscillatore era di circa 100Mhz usando un solo transistor in un comune circuito di base.

Come variazione è anche possibile cambiare la frequenza e misurare quanto i nodi sono stati spostati.

I ragazzi dei radioamatori (Hams) non hanno lanciato una volta un pallone come un satellite riflettente? È ancora in orbita? Anche a poche centinaia di km, il ritardo sarebbe nel ms. Forse l'ISS è in parte riflettente.

Che ne dici di un metodo di spostamento doppler? Un radar doppler o una pistola lidar potrebbero avere tutti i componenti necessari per invertire la logica. Ecco uno per esempio, pronto per lo smontaggio. http://cgi.ebay.com/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=300374815766&rvr_id=169891150704&crlp=1_263602_304642&UA=M * S% 3F&GUID = 0537e92612c0a06456359f45ffd1174f&itemid = 300374815766&ff4 = 263602_304642 # ht_2332wt_979

Qualcuno ha un'idea del brevetto Kinect? il dispositivo dell'XBox misura la distanza usando il riflesso della luce infrarossa, quindi sicuramente dipende da una velocità della luce finita.