Velocidade da Luz

A velocidade da luz é utilizada para definir grandezas como o metro. Segundo SI, o metro é o espaço percorrido pela luz em um tempo de 1/299.792.458 segundo.

A velocidade da luz mede o espaço percorrido pelas ondas eletromagnéticas a cada segundo. No vácuo, as ondas eletromagnéticas propagam-se com velocidade constante de, aproximadamente, 299.792.458 metros por segundo.

A letra c, usada para representar a velocidade da luz no vácuo, tem origem do latim celeritas, que significa rapidez.

Velocidade da luz e metro

O Sistema Internacional de Unidades (SI) utiliza a velocidade da luz para definir sua unidade de distância, o metro. De acordo com o SI, o metro corresponde ao espaço percorrido pela luz durante o tempo de 1/299.792.458 s. Além do metro, existem unidades astronômicas que são definidas a partir da velocidade da luz, como o ano-luz, que mede a distância percorrida pela luz no vácuo e é equivalente a 9,46 trilhões de quilômetros.

Quem mediu a velocidade da luz?

Alguns estudiosos importantes da antiguidade, como Aristóteles de Estagira e Heron de Alexandria, acreditavam que, apesar de muito alta, a velocidade da luz tinha um valor finito.

Em 1638, o físico italiano Galileu Galilei fez diversos experimentos para aferir a velocidade da luz. Sem sucesso, Galileu inferiu que os aparelhos de medida da época não eram suficientemente precisos para medir o tempo de propagação da luz de um ponto a outro.

Ole Romer, astrônomo dinamarquês, divulgou em 1676 medidas mais precisas da velocidade da luz. Para tanto, ele percebeu que a duração do eclipse de algumas das luas de Júpiter era maior em certas épocas do ano, logo, a Terra estaria mais distante dessas luas nessas ocasiões. Dessa forma, a luz proveniente delas levaria mais tempo para chegar à Terra.

Em 1849, o francês Armand Hyppolyte Fizeau apresentou uma medida da velocidade da luz muito mais precisa que as medidas anteriores. Fizeau, inspirado em um experimento já existente, montou uma roda dentada e uma associação de espelhos. Usando essa configuração experimental e controlando a velocidade de rotação da roda dentada, Fizeau conseguiu determinar a velocidade da luz com cerca de 10% de erro em relação às medidas conhecidas atualmente.

O que afeta a velocidade da luz?

A velocidade da luz é afetada pelo índice de refração do meio no qual se propaga. Quanto maior for o índice de refração de um meio no qual a luz propaga-se, menor será sua velocidade. O índice de refração absoluto é dado pela razão da velocidade da luz no vácuo (c) pela velocidade da luz no meio (v) e é dado pela equação abaixo:

n – índice de refração
c – velocidade da luz no vácuo
v – velocidade da luz no meio

O índice de refração absoluto é adimensional, isto é, não apresenta uma unidade física, tratando-se, portanto, de um número. Além disso, esse número é sempre maior que 1.

Confira uma tabela com o índice de refração absoluta de alguns meios físicos conhecidos:

James Clerk Maxwell desenvolveu as equações do eletromagnetismo, usadas para descrever a luz como uma onda eletromagnética transversal. Os cálculos feitos por Maxwell permitiram determinar a velocidade da luz por meio de constantes físicas mais fundamentais do meio em que a luz propaga-se: permissividade elétrica (ε₀) e permeabilidade magnética (μ₀) do vácuo. Hoje, sabemos calcular a velocidade da luz usando a expressão abaixo:

ε₀ – permissividade elétrica do vácuo
μ₀ – permeabilidade magnética do vácuo

Velocidade da luz no ar

A velocidade da luz no ar é, aproximadamente, igual à velocidade da luz no vácuo, uma vez que o índice de refração do ar atmosférico é de 1,00029. Por isso, adotamos o índice de refração do ar como 1.

Velocidade da luz em m/s e em km/s

Confira uma tabela com a velocidade da luz em diferentes unidades:

Fórmula da velocidade da luz

É possível determinarmos a velocidade da luz a partir de algumas de suas características, como seu comprimento de onda e sua frequência. Para tanto, precisamos utilizar uma fórmula chamada de relação de dispersão:

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