Velocità della luce nell'acqua
Quanto vale la velocità della luce nell'acqua?
La velocità della luce nel vuoto (che per convenzione viene indicata con la lettera c) è un dato noto da tempo; la luce nel vuoto si propaga in linea retta, si muove di moto rettilineo uniforme, e assume il valore costante di 299.792.458 m/s valore che, per semplicità, viene solitamente approssimato a 300.000.000 m/s ovvero a 3 · 108 m/s.
Oltre che nel vuoto la luce si può propagare in un qualsiasi mezzo trasparente, come ad esempio l'acqua.
Nel vuoto la velocità della luce raggiunge il suo massimo valore possibile che, come detto in precedenza, è di 3 · 108 m/s; ciò implica che in un mezzo materiale trasparente, come ad esempio l'acqua, la velocità della luce è sempre inferiore a tale valore.
Per determinare la velocità della luce in un mezzo trasparente, come ad esempio l'acqua, è necessario conoscere il valore dell'indice di rifrazione del mezzo nel quale la luce si propaga e dividere c per il valore dell'indice di rifrazione (n), ovvero:
Quindi, quanto vale la velocità della luce nell'acqua?
Come detto in precedenza, per determinare la velocità della luce nell'acqua è necessario conoscere il valore dell'indice di rifrazione dell'acqua. Chiaramente l'indice di rifrazione cambia a seconda della tipologia di acqua: se distillata, dolce o salata.
Per l'acqua distillata l'indice di rifrazione vale 1,33 e pertanto la velocità della luce nell'acqua corrisponde a 2,26 · 108 m/s, infatti:
vH2O = 3 · 108 / 1,33 = 2,26 · 108 m/s
Velocità della luce nell'acqua in km/h
Volendo esprimere la velocità della luce nell'acqua in chilometri orari (km/h) è necessario ricordare che per convertire i m/s in km/h bisogna moltiplicare il valore della velocità espresso in m/s per 3,6.
Risulta quindi che la velocità della luce nell'acqua distillata è pari a circa 8,14 · 108 km/h, infatti:
vH2O = 2,26 · 108 · 3,6 = 8,14 · 108 km/h
Velocità della luce nell'acqua di mare
L'indice di rifrazione dell'acqua di mare è pari a 1,55; nell'acqua salata la luce viaggerà pertanto ad una velocità leggermente inferiore a quella assunta nell'acqua distillata.
Tale valore può essere calcolato dal rapporto tra la velocità della luce nel vuoto e l'indice di rifrazione dell'acqua salata e pertanto vale 1,93 · 108 m/s, infatti:
vH2O di mare = 3 · 108 / 1,55 = 1,93 · 108 m/s
Moltiplicando tale valore per 3,6 è possibile determinare la velocità della luce nell'acqua di mare in km/h:
vH2O di mare = 1,93 · 108 · 3,6 = 6,95 · 108 km/h
Quanti metri percorre la luce in un minuto nell'acqua distillata?
Svolgiamo ora un semplice esercizio e ci calcoliamo quanti metri percorre la luce nell'acqua distillata nel tempo di un minuto.
Come detto in precedenza, la luce si propaga di moto rettilineo uniforme; lo spazio percorso da un corpo che si muove di moto rettilineo uniforme lo si determina con la seguente formula:
s = v · t
in cui:
- v = 2,26 · 108 m/s
- t = 1'
Trasformiamo il tempo in minuti (per info: da minuti a secondi):
t = 1 · 60 = 60 s
Pertanto:
s = v · t = 2,26 · 108 m/s · 60 s = 1,36 · 1010 m
In conclusione, nel tempo di un minuto la luce percorre nell'acqua distillata una distanza pari a 1,36 · 1010 m.
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