微波爐可以測光速,你相信嗎?
GEEK作為一個有著奇異腦迴路的物種,如果在自家廚房只知道擺弄柴米油鹽醬醋茶顯然是不太體面的。廚房其實除了做飯之外還能做個高級的物理實驗——測量光速。不要被傳統的思維定式所牽累,測量光速不是非要有高科技設備的大型實驗室,在廚房就可以了。不要以為咱在忽悠你,我們沒有開玩笑,嚴肅著呢。
Q1如何測試光速?
不要以為測試光速就一定要利用經典的υ=s/t公式(其中υ表示速度,s表示位移,t表示時間)。用這個來測量車輛、飛機等看得見、摸得著的玩意的速度來說,沒有什麼問題。但對於光這種特殊的東東,別忘記還有另外一個速度公式:υ=f?λ(其中υ表示速度,f表示頻率,λ表示波長)。因此,只要找到光波的頻率和波長,自然可以測算出光的速度。
Q2為什麼選擇廚房?
不要奇怪,為什麼要選擇廚房做實驗?這是因為廚房除了有可以發射電磁波重要設備——微波爐外,還有糖果、雞蛋之類的實驗材料。用這些東東,我們就有辦法測出電磁波的波長。
在這裡肯定有人有疑問:前面一直說的測量光的速度,怎麼一下變成測量電磁波的速度了,難道我們在說胡話?
這可不是咱的筆誤,別忘了光實際上也是一種電磁波。在同種介質中,光和電磁波的傳播速度是一樣的。因此,我們只要測量到電磁波的速度就是測出光的速度了。
Q3電磁波、可見光與微波有何關係?
人的眼睛是一種可以接收電磁波的特殊設備,但只能接收波長在400nm~700nm之間的電磁波,即大家可以看到的光。當然,人有不同,眼睛接收電磁波的範圍也不同,有的人就能夠接收380nm~780nm的電磁波。有意思的是,正常視力的人眼對波長約為555nm的電磁波(綠色光)最為敏感。知道人類為什麼天生就喜歡親近綠色的大自然了吧。除了可見光,無線電、微波、紅外線,紫外線、X光、伽瑪射線等都是電磁波。因此,在同一介質中,他們擁有同樣的傳播速度。
駐波是什麼?
駐波(Standing Wave)由兩個振幅、波長、周期皆相同的正弦波相向行進干涉而成的合成波。駐波上的每個質點都作簡諧振動,各質點振蕩的幅度不相等,振幅為零的點被稱為節點或波節(Node),振幅最大的點位於兩節點之間,被稱為腹點或波腹(Antinode)。由於節點靜止不動,所以波形沒有傳播,也就不能傳播能量。駐波的能量只能以動能和位能的形式交換儲存。
Q4該怎麼做?
知道了原理,實驗步驟就明晰了。只要打開微波爐,在廚房中選擇一種加熱後會熔化或者凝固的食物(比如巧克力、糖果、雞蛋等),平鋪在陶瓷盤子中,丟進微波爐。在30秒的高火微波之後,就可以根據食物的受熱變型情況找到熱點。當然,別忘記先把微波爐中負責旋轉的墊圈等裝置取來,因為需要將食物靜止在微波爐中,才能找到熱點,如果讓食物旋轉均勻加熱,我們前期的努力都白費了。經過無數次的實驗,我們發現雞蛋清是最好的測試材料,最容易找到熱點,巧克力和棉花糖也還不錯,這個可以根據自家廚房實際備貨來決定。


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