В 1848–1849 годах Ипполит Физо использовал аппарат с зубчатым колесом для проведения абсолютного измерения скорости света в воздухе.
Последующие эксперименты, проведенные Марией Альфред Корню в 1872–1876 годах, усовершенствовали методологию и позволили получить более точные измерения.
В 1848–49 годах Ипполит Физо определил скорость света, используя интенсивный источник света на колокольне дома отдыха своего отца в Сюрене и зеркало на расстоянии 8633 метров на Монмартре . [2] Источник света прерывался вращающимся зубчатым колесом с 720 насечками, которое могло вращаться с переменной скоростью несколько раз в секунду. (Рисунок 1) Физо увеличивал скорость вращения зубчатого колеса до тех пор, пока свет, проходящий через один насечек зубчатого колеса, не был полностью затемнен соседним зубцом. При 12,6 оборотах в секунду свет затемнялся. При удвоенной скорости (25,2 оборота в секунду) он снова становился видимым, проходя через следующий насечек. При 3-кратной скорости он снова затемнялся. [3] [4] Учитывая скорость вращения колеса и расстояние между колесом и зеркалом, Физо смог вычислить значение 2 x 8633 м x 720 x 25,2/с = 313 274 304 м/с для скорости света. Значение Физо для скорости света было примерно на 5% выше. [5] Правильное значение составляет 299 792 458 м/с. Физо было трудно визуально оценить минимум интенсивности света, блокируемого соседними зубцами. [6] Другие источники ошибок включают измерение расстояния от колеса до зеркала и измерение скорости вращения колеса. Статья Физо появилась в Comptes Rendus Hebdomadaires de séances de l'Academie de Sciences (Париж, т. 29 [июль–декабрь 1849], стр. 90–92). [3]
По заказу Парижской обсерватории под руководством Урбена Леверье Мари Альфред Корню повторила измерение зубчатого колеса Физо 1848 года в серии экспериментов в 1872–76 годах. Целью было получить значение скорости света с точностью до одной тысячной. Оборудование Корню позволяло ему отслеживать высокие порядки затухания, вплоть до 21-го порядка. Вместо того чтобы оценивать минимум интенсивности света, блокируемого соседними зубцами, что было относительно неточной процедурой, Корню делал пары наблюдений по обе стороны от минимумов интенсивности, усредняя значения, полученные при вращении колеса по часовой стрелке и против часовой стрелки. Электрическая цепь записывала вращения колеса на диаграмме хронографа, что позволяло проводить точные сравнения скорости с часами обсерватории. Устройство телеграфного ключа позволяло Корню отмечать точные моменты, когда он считал, что затухание было введено на этой же диаграмме или выведено из нее. [7] Его последний эксперимент был проведен на пути, который был почти в три раза длиннее, чем тот, который использовал Физо, и дал значение 300400 км/с, что на 0,2% выше современного значения. [8]