تجربة فيزو

تجربة فيزو Fizeau experiment، هي تجربة قام بها هيپوليت فيزو عام 1851 لقياس السرعة النسبية للضوء في المياه المتحركة. أشار ألبرت أينشتاين فيما بعد لأهمية هذه التجربة في النسبية الخاصة.

بالرغم من من تسميتها بتجربة فيزو، فقد كان فيزو أحد الباحثين النشطين الذين قاموا بتجارب كثيرة لقياس سرعة الضوء في مختلف الحالات.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 التجربة

تجربة فيزو: A light ray emanated from the source S is reflected by a glass plate G and is led parallel by lens L. After passing the slits O¹ and O², two light rays travel through the tubes A¹ and A², whereby water is streaming in opposite directions through the tubes. The rays are directed by a mirror m at the focus of lens L', so that one always propagates in this direction, the other opposite to the direction of the water stream. After passing the tube twice, both rays will be united at S', where they produce interference fringes.

لما طرح أراگو إجراء تجربة تتعلق بقياس سرعة الضوء في أوساط شفافة مختلفة بهدف البت في طبيعة الضوء، وبيان إذا ما كانت هذه الطبيعة موجية أو جسيمية، تصدّى كل من فيزو وفوكو لهذه المسألة، وبدأ بينهما سباق، وكان أن فاز فيزو بهذا السباق، إذ تمكّّن عام 1849 من قياس سرعة الضوء في الهواء وذلك باستخدامه دولاباً مسنناً (T) وترتيباً تجريبياً.

جهاز فيزو لقياس سرعة الضوء في الهواء.

واختار لإجراء تجربته مسافة تساوي 8 كيلومتر بين المنبع الضوئي (S) والمرآة العاكسة (M). تقوم تجربة فيزو على مراقبة الضوء المنعكس على اللوح الزجاجي G والذي تمكَّن من المرور من فتحات الدولاب المسنَّن وانعكس على المرآة النائية M، فإذا دار الدولاب المسنن بسرعة متزايدة أمكن الحصول على وضع لا يرى فيه الراصد (E) ضوء المنبع البتة. ويحدث هذا إذا عاد الضوء الذي مر من فتحة من فتحات الدولاب المسنن (T) بعد انعكاسه عن المرآة النائية (M) فوجد في طريقه نتوءاً من نتوءات الدولاب المسنن، وعندها لا يصل إلى عين الراصد أي ضوء. فبافتراض C سرعة الضوء وd المسافة بين الدولاب المسنن والمرآة يكون هذا الزمن معطى بالعلاقة:

وإذا كان n عدد أسنان الدولاب وN عدد دوراته في الثانية الذي حقق انعدام الرؤية عند الراصد؛ فإن الزمن t اللازم عندها كي يحل نتوء تالٍ مباشرة محل فتحة في الدولاب المسنن يُعطى بالعلاقة:

ومنه يكون:

C = 4dNn

وقد عبّر فيزو عن نتيجته تجريبياً بالشكل:

C = 315 300 = ± 500 km/s

وهي بالتأكيد تمثل سرعة الضوء في الهواء.

لقد أجريت تجارب لاحقة لقياس سرعة الضوء في الهواء، قادت إلى نتائج أكثر دقة باستخدام طرائق التداخل، إذ وُجِدَ عام 1973 أن:

C = 299 792 500 ±100 m/s

في عام 1851 أجرى فيزو قياساً على سرعة الضوء في أوساط متحركة، وحاز عام 1858 جائزةً خصِّصت لهذه الغاية. يُشار إلى أن كريستيان دوپلر Christian Doppler علَّل عام 1842 ظاهرة دوبلر المعروفة في الصوت والتي ينشأ منها اختلاف في تواتر الصوت الذي يسمعه راصد من منبع صوتي عندما يكون الراصد أو المنبع أو كلاهما متحركين. وفي عام 1848 قدم فيزو تفسيراً لانزياح طول موجة الضوء الصادر عن نجم، وبيَّن إمكانية استخدام ذلك لقياس السرعات النسبية للنجوم الواقعة على امتداد خط النظر ذاته، وقد عُرفت هذه الظاهرة بظاهرة دوبلر - فيزو، وهي مستخدمة على نطاق واسع في الفلك وتسمح بالكشف عن ما يُعرف باسم توسُّع الكون. كما أوصى فيزو في ضوء تجارب التداخل التي تمت عام 1864 باستخدام ضوء لهب الصوديوم كضوء مرجعي لقياس القطر الظاهري للنجوم والكواكب، إلا أن أعمال فيزو وبحوثه لم تقتصر على الضوء، فقد بيّن عام 1850 أن انتشار الكهرباء لا يتم آنيّاً. وهو أول من ضمَّ عام 1853 مكثِّفة إلى دارة تحتوي على ملفّ أو وشيعة تحريض، إضافة إلى أعماله في تمدُّد البلورات.

 انظر أيضاً

• اختبارات النسبية الخاصة
• Aether drag hypothesis
• تاريخ النسبية الخاصة