Roda Bergerigi Fizeau Mengubah Pulang-Pergi Cahaya Menjadi Waktu Ukur

Pada 1849, Hippolyte Fizeau melakukan pengukuran kecepatan cahaya di darat dengan roda bergerigi dan cermin yang terpisah sekitar delapan kilometer. Eksperimen itu mengubah jeda yang terlalu singkat bagi reaksi manusia menjadi gerak mekanis yang dapat dihitung.

Cahaya dikirim melewati celah roda menuju cermin jauh, lalu dipantulkan kembali ke pengamat. Ketika roda berputar cukup cepat, gigi berikutnya bergerak ke posisi celah dan menutup cahaya yang pulang; keadaan terang dan gelap itu menjadi penanda waktu tempuh bolak-balik.

Karena Fizeau mengetahui laju putaran roda, lebar gigi dan celah, serta jarak ke cermin, ia dapat menaksir selang waktu perjalanan. American Physical Society mencatat hasilnya sekitar 313.300 kilometer per detik, kira-kira lima persen lebih tinggi daripada nilai yang dipakai sekarang.

Nilai modern kecepatan cahaya di vakum ditetapkan 299.792,458 kilometer per detik. Sejak keputusan Konferensi Umum untuk Ukuran dan Timbangan pada 1983, meter didefinisikan melalui jarak yang ditempuh cahaya dalam vakum selama pecahan waktu tertentu, sehingga hubungan cahaya dan panjang kini dibalik dari sekadar objek pengukuran menjadi dasar satuan.

Keterbatasan percobaan Fizeau termasuk penentuan saat intensitas benar-benar minimum, ketelitian jarak, dan kestabilan laju putar. Foucault kemudian mengganti roda dengan cermin berputar; rangkaian perbaikan itu menunjukkan bahwa hasil ilmiah tumbuh melalui alat, koreksi, dan pengulangan, bukan satu angka yang langsung sempurna.

Gambar pendamping adalah diagram roda Fizeau buatan Theresa Knott pada 2004. Diagram menunjukkan sumber cahaya, roda bergerigi, cermin jauh, dan jalur pantulan; ia merupakan ilustrasi skematis, bukan foto perangkat asli tahun 1849.

Sumber: American Physical Society, “Speed of Light Experiment”, 1 Juli 2010, https://www.aps.org/apsnews/2010/07/fizeau-speed-of-light-experiment ; Wikimedia Commons, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Speed_of_light_(Fizeau).PNG

Catatan editorial: Artikel ini adalah artikel sejarah sains, bukan berita eksperimen terbaru. Diagram CC BY-SA 3.0 diubah ukuran dan dikonversi ke JPEG tanpa mengubah susunan elemen.