用巧克力測算光速(好吃又好玩兒)

2020-11-25 小屁孩兒維尼

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我們通常意義上所說的光是可見光,但可見光只佔了整個光譜中非常非常小的一部分。看下圖:

從上圖中我們可以看到,中間非常小的那一部分才是我們人類的眼睛能夠看到的光,可見光左邊從伽馬射線到紫外線,以及可見光右邊從紅外線到雷達、電視調頻、和無線電廣播所用的電磁波都是不可見光。

那他們的區別是什麼呢?就是波長。

波長就是兩個最高點(也叫波峰)之間的距離,光也有波的特性,不同的光有不同波長。這就像如果我們用手快速地輕輕點擊水面,我們就能看到比較密的波紋向周圍散開,如果我們用力擊打水面,我們就能看到比較大的,波長比較長的波紋向周圍散開。

波長太短或太長的光由於我們家裡條件有限,不容易測量,但是有些光波的波長我們還是能夠測量的。比如微波爐產生的電磁波:

微波爐就是依靠電磁波震蕩食物中的水分子產生摩擦來給食物加熱的,我們可以通過觀測電磁波兩個波峰之間的距離來測量這種光的波長,因為在電磁波的最高點,也就是波峰所在的位置上,食物能夠被更快加熱。

那如何操作呢?

第一步:找一個比較長的盤子,和長條形巧克力。長度儘量在20釐米以上,也可以把幾個短的連在一起。

第二步:把微波爐裡面旋轉的裝置去掉,不能讓盤子旋轉。

第三步:把裝巧克力的盤子放進微波爐大火加熱30-60秒不等(由於我的巧克力是從冰櫃裡剛拿出來,所以用了4分鐘)。

第四步:拿出來觀察:

我們可以清晰看到上圖中的巧克力上有兩個融化的地方,這兩個地方就是微波爐電磁波兩個波峰所在的位置,他們之間的距離就是這種光的波長。

小屁孩兒用尺子粗略量了一下,兩個波峰之間的距離大概是12釐米,好了,這就是我們家微波爐電磁波的波長,那麼根據這個如何計算光速是多少呢?

我們再看看微波爐背面的參數吧:

從上面參數上可以看出我家微波爐額定微波頻率是2450MHz,也就是2450百萬赫茲,也就是2450000000赫茲。赫茲?什麼東西呢?通俗點,赫茲就是每秒鐘光波動的次數,也就是說,我家微波爐電磁波每秒鐘上下波動2450000000次。

還記不記得每次波動的距離?就是上面測量過的波長:12釐米。

根據這個我們就可以計算出每秒光走過的距離:

12釐米=0.12米

2450000000*0.12米=294000000米=294000千米

雖然跟真實的光速有出入,但在這個級別上,誤差已經很小了。哈哈哈哈。

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