Hur mäter jag ljusets hastighet i en ... mikrovågsugn? Upplev "PM"!

Detta är ett av de enklaste experimenten i praktiken, men det finns en mycket komplicerad teori bakom det, inklusive begreppet stående våg. För att förstå vad en stående våg är kan du läsa ett berg med böcker och lära dig många formler, men det är lättare att göra ett litet experiment. Ta den ena änden av klädstrecket i handen och försök att vinka längs den. Om du anpassar dig kan du ta upp en sådan vibrationsfrekvens att vågen kontinuerligt sprider sig längs repet. Vid vissa punkter är dessutom svängningarna amplifierade maximala, men vid vissa punkter är det praktiskt taget noll. Detta är en stående våg, och platser med maximal amplitud kallas antinoder och med ett minimum - noder.

Chokladunderlägg staplas bäst från paket med produkter som är specifikt utformade för mikrovågsuppvärmning. Vanlig kartong, speciellt målad, kan antända.

Stående vågor bildas också i mikrovågsugnen. Det är därför i varje mikrovågsugn finns ett roterande bord - annars skulle maten ha värmts upp endast i området med antinoder, och runt noderna skulle ha förblivit kallt. För vår erfarenhet måste den snurrande maträtten tas bort. Placera en servett på botten av ugnen och placera en chokladstång på ett kartongstöd som visas på bilden till höger. Ju större kakel, desto bättre: ett stort område ökar chansen att upptäcka antinoder.

Det är bättre om ugnen har en effekt på mer än 1000 watt. Svaga modeller med 700 watt smälter choklad för långsamt, så att brickan lyckas värmas upp jämnt och antinoder märks knappt.

Slå på mikrovågsugnen och övervaka noggrant brickorna genom fönstret. Stäng av ugnen så snart choklad börjar smälta (enligt vår erfarenhet kommer det att ta från 15 till 40 sekunder, beroende på brickans tjocklek). Choklad ska smälts i området med antinoder. Mät avståndet mellan dem: vi blir cirka 6 cm.

Om ugnen är tillräckligt kraftfull är det bäst att stänga av den så snart kanterna börjar smälta något på chokladstången. Små gropar vid antinodvågens punkter möjliggör mer exakta mätningar och för att undvika fullständig smältning av plattorna.

Detta avstånd är halva våglängden. För att veta hastigheten på vågutbredningen måste du multiplicera våglängden med dess frekvens. Frekvensen kan ses på ugns bakvägg: den är 2450 MHz, det vill säga 2, 450 000 000 svängningar per sekund. Genom att multiplicera detta nummer med 0, 06 m och 2 får vi 294 miljoner m / s.

1975 rekommenderade generalkonferensen om vikter och åtgärder att ljusets hastighet i vakuum skulle tas till 299 792 458 m / s. Du måste erkänna att vår mätning visade sig vara ganska exakt för en chokladkaka.

Med repexemplet kan du se hur effektivt en skjuvvåg överför energi i rymden. När du har tagit upp svängningsfrekvensen ser du att vågens noder är statiskt i rymden och praktiskt taget inte rör sig.

Artikeln "Mätning av ljusets hastighet" publicerades i tidskriften Popular Mechanics (nr 3, mars 2016).

Rekommenderas

Elon Musk visade en nästan färdig tunnel under Los Angeles: video
2019
Svärd gjorda av is, svärd för robotar och andra ovanliga svärd
2019
De mest högteknologiska rånen
2019