1. 拿出一個聯網裝置
2. 搜尋“一米是如何定義的”
3. 一米被定義為:光在真空中每秒傳播距離的1/299792458。
4. 根據上述定義,c=299,792,458米/秒×1
5. 衝杯咖啡吧
“測量光速”時——確切來說測量的並不是光速——而是測量距離和時間的裝置有多精準。
在排除其他誤差的情況下,如果計算得出的光速是299792500±20米/秒,就說明你的秒錶或標尺或其他測量裝置不符合國際單位制的標準。
拋開賣弄學問,我們有可能在家測量光速嗎?
當然可以。下面這個實驗,如果你有微波爐的話只要花1英鎊就能完成,即使你還沒有微波爐,也只需要40英鎊。
我的老師和我們一起做了這個實驗——但他沒告訴我們原因——他只是按下面的步驟完成了實驗,然後讓我們自己去發現其中的神奇之處。
實驗的具體步驟如下:
1. 買一條比較長的巧克力棒
2. 取出微波爐裡的旋轉託盤
3. 把巧克力棒放進微波爐
4.開啟微波爐,加熱一小會兒
5. 取出巧克力棒
加熱的時間要能使巧克力棒部分熔化,但又還沒有完全熔化。
實驗結束後,我們看到的就是一條熔化了一部分的巧克力棒。
能用它做些什麼呢?
微波爐的工作原理是在爐腔內形成駐波,振動最強的地方會傳遞最多的能量,而不振動的地方則無法傳遞任何熱量。
因此,巧克力棒熔化的地方就是熱量傳遞更多的地方。如果加熱時間控制得當,熔化的應該只是一個個小點。
每一個熔“點”都代表著微波爐內駐波振動最強的位置。
我們知道,在正弦波中,每個週期存在兩個峰值,因此,在每段波長中,巧克力棒上會出現兩個熔點。
儘可能測量相距最遠的兩個熔點之間的距離。假設熔點的總數為N,然後用距離除以
(N-1)/2。熔點越多,測量的誤差就越小。
假如巧克力棒上有3個熔點,首先測量這3個熔點之間兩段距離的總長——然後用總長除以(3-1)/2=1,所得數值即為一段波長的長度。熔點越多,計算出來的波長越準確!。
現在,我們有了微波爐中微波的波長λ,應該在10釐米左右。
然後,看看你的微波爐或包裝箱,找到微波爐的額定工作頻率。應該是在背面的警示貼上。
於是我們又得到了頻率ν
已知c=λν
求頻率和波長的積,所得數值將十分接近光速。
1. 拿出一個聯網裝置
2. 搜尋“一米是如何定義的”
3. 一米被定義為:光在真空中每秒傳播距離的1/299792458。
4. 根據上述定義,c=299,792,458米/秒×1
5. 衝杯咖啡吧
“測量光速”時——確切來說測量的並不是光速——而是測量距離和時間的裝置有多精準。
在排除其他誤差的情況下,如果計算得出的光速是299792500±20米/秒,就說明你的秒錶或標尺或其他測量裝置不符合國際單位制的標準。
拋開賣弄學問,我們有可能在家測量光速嗎?
當然可以。下面這個實驗,如果你有微波爐的話只要花1英鎊就能完成,即使你還沒有微波爐,也只需要40英鎊。
我的老師和我們一起做了這個實驗——但他沒告訴我們原因——他只是按下面的步驟完成了實驗,然後讓我們自己去發現其中的神奇之處。
實驗的具體步驟如下:
1. 買一條比較長的巧克力棒
2. 取出微波爐裡的旋轉託盤
3. 把巧克力棒放進微波爐
4.開啟微波爐,加熱一小會兒
5. 取出巧克力棒
加熱的時間要能使巧克力棒部分熔化,但又還沒有完全熔化。
實驗結束後,我們看到的就是一條熔化了一部分的巧克力棒。
能用它做些什麼呢?
微波爐的工作原理是在爐腔內形成駐波,振動最強的地方會傳遞最多的能量,而不振動的地方則無法傳遞任何熱量。
因此,巧克力棒熔化的地方就是熱量傳遞更多的地方。如果加熱時間控制得當,熔化的應該只是一個個小點。
每一個熔“點”都代表著微波爐內駐波振動最強的位置。
我們知道,在正弦波中,每個週期存在兩個峰值,因此,在每段波長中,巧克力棒上會出現兩個熔點。
儘可能測量相距最遠的兩個熔點之間的距離。假設熔點的總數為N,然後用距離除以
(N-1)/2。熔點越多,測量的誤差就越小。
假如巧克力棒上有3個熔點,首先測量這3個熔點之間兩段距離的總長——然後用總長除以(3-1)/2=1,所得數值即為一段波長的長度。熔點越多,計算出來的波長越準確!。
現在,我們有了微波爐中微波的波長λ,應該在10釐米左右。
然後,看看你的微波爐或包裝箱,找到微波爐的額定工作頻率。應該是在背面的警示貼上。
於是我們又得到了頻率ν
已知c=λν
求頻率和波長的積,所得數值將十分接近光速。