วิธีการวัดความเร็วของแสงใน ... ไมโครเวฟ? สัมผัสประสบการณ์ "PM"!

นี่เป็นหนึ่งในการทดลองที่ง่ายที่สุดในทางปฏิบัติ แต่มีทฤษฎีที่ซับซ้อนมากอยู่ข้างหลังรวมถึงแนวคิดของคลื่นนิ่ง เพื่อให้เข้าใจว่าคลื่นนิ่งคืออะไรคุณสามารถอ่านหนังสือหลายเล่มและเรียนรู้สูตรต่าง ๆ มากมาย แต่การทดลองเล็กน้อยทำได้ง่ายขึ้น เอาราวตากผ้าด้านหนึ่งไว้ในมือแล้วลองโบกมือตาม หากคุณปรับตัวคุณสามารถรับความถี่การสั่นสะเทือนที่คลื่นจะแพร่กระจายอย่างต่อเนื่องตามเชือก ยิ่งไปกว่านั้นในบางจุดแอมพลิจูดของการแกว่งจะมีค่าสูงสุด แต่ในบางจุดจะมีค่าเป็นศูนย์ นี่เป็นคลื่นนิ่งและสถานที่ที่มีแอมพลิจูดสูงสุดเรียกว่าแอนติโนดและมีโหนดน้อยที่สุด

จานรองแก้วช็อคโกแลตวางซ้อนกันได้ดีที่สุดจากแพ็คเกจผลิตภัณฑ์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟ กระดาษแข็งธรรมดาที่ทาสีโดยเฉพาะสามารถติดไฟได้

คลื่นนิ่งก็เกิดขึ้นในไมโครเวฟเช่นกัน นั่นเป็นสาเหตุที่ในเตาไมโครเวฟทุกเตามีโต๊ะหมุนได้ - ไม่เช่นนั้นอาหารจะอุ่นขึ้นเฉพาะในพื้นที่ของแอนติโนดและรอบ ๆ โหนดนั้นจะยังเย็นอยู่ สำหรับประสบการณ์ของเราจานหมุนต้องถูกลบออก วางผ้าเช็ดปากไว้ที่ด้านล่างของเตาอบและวางแท่งช็อคโกแลตไว้บนกระดาษแข็งคู่หนึ่งตามที่แสดงในภาพทางด้านขวา ยิ่งกระเบื้องยิ่งใหญ่ก็ยิ่งดี: พื้นที่ขนาดใหญ่จะเพิ่มโอกาสในการตรวจจับแอนติโนด

มันจะดีกว่าถ้าเตามีกำลังมากกว่า 1, 000 วัตต์ รุ่นที่มีกำลังไฟน้อยกว่า 700 วัตต์ละลายช็อคโกแลตช้าเกินไปดังนั้นกระเบื้องจึงสามารถอุ่นขึ้นอย่างสม่ำเสมอ

เปิดไมโครเวฟและตรวจสอบกระเบื้องผ่านหน้าต่างอย่างระมัดระวัง ปิดเตาอบทันทีที่ช็อคโกแลตเริ่มละลาย (จากประสบการณ์ของเราจะใช้เวลา 15 ถึง 40 วินาทีขึ้นอยู่กับความหนาของกระเบื้อง) ช็อคโกแลตควรละลายในบริเวณของแอนติโนด วัดระยะห่างระหว่างพวกเขา: เราได้ประมาณ 6 ซม.

หากเตาอบมีพลังมากพอที่จะปิดมันทันทีที่ขอบเริ่มละลายเล็กน้อยบนแถบช็อกโกแลต หลุมเล็ก ๆ ที่จุดของคลื่นแอนติโนดจะช่วยให้การวัดมีความแม่นยำมากขึ้นและเพื่อหลีกเลี่ยงการละลายของกระเบื้อง

ระยะนี้เป็นครึ่งความยาวคลื่น หากต้องการทราบความเร็วของการแพร่กระจายคลื่นคุณต้องคูณความยาวคลื่นด้วยความถี่ ความถี่สามารถมองเห็นได้บนผนังด้านหลังของเตาเผา: มันคือ 2450 MHz, นั่นคือ 2, 450, 000, 000 ออสซิลเลชั่นต่อวินาที การคูณตัวเลขนี้ด้วย 0.06 m และ 2 เราได้ 294 ล้าน m / s

ในปี 2518 ที่ประชุมสมัชชาใหญ่เรื่องน้ำหนักและมาตรการแนะนำว่าความเร็วของแสงในสุญญากาศนั้นเท่ากับ 299 792 458 m / s คุณต้องยอมรับว่าการวัดของเรานั้นค่อนข้างแม่นยำสำหรับแท่งช็อกโกแลต

เมื่อใช้ตัวอย่างเชือกคุณจะเห็นว่าคลื่นแรงส่งพลังงานในอวกาศได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด เมื่อหยิบคลื่นความถี่ขึ้นมาแล้วคุณจะเห็นว่าโหนดของคลื่นนั้นอยู่ในอวกาศแบบคงที่และไม่เคลื่อนไหว

บทความ“ การวัดความเร็วแสง” ตีพิมพ์ในวารสาร Popular Mechanics (ฉบับที่ 3, มีนาคม 2016)

แนะนำ

ทำไมกาแฟถึงอ่อนแอนักวิทยาศาสตร์กล่าว
2019
หุ่นยนต์สองตัวหนึ่งบทสนทนา: ไร้สาระ
2019
Peter Watts: นักเขียนที่ซับซ้อนที่สุดในศตวรรษที่ 21
2019