正文

第29節(jié):熱巧克力

怎樣把倉(cāng)鼠變成化石? 作者:(英)米克·奧黑爾


只使用一長(zhǎng)塊巧克力和一個(gè)微波爐,而不再需其他什么別的東西,你真的能測(cè)量出光速嗎?

是的。但有一種相反的論調(diào)說,要想知道光速,所有需要的就是一大塊巧克力和一間供等待著去搶吃的孩子們用的教室……本實(shí)驗(yàn)確實(shí)讓人瞠目結(jié)舌,它讓你在自己家里去真正測(cè)量自然科學(xué)的一個(gè)基本數(shù)據(jù)——光速。

所需的材料

一長(zhǎng)塊巧克力(越長(zhǎng)越好,只要可以放入微波爐中)

一把尺子

一臺(tái)微波爐

要做的事情

從微波爐中取下旋轉(zhuǎn)盤,因?yàn)樾枰屒煽肆K靜止不動(dòng)。把巧克力放入微波爐,用最大火力加熱,直到巧克力上有2~3個(gè)點(diǎn)開始出現(xiàn)熔化為止。這個(gè)過程通常需要40秒,為了保險(xiǎn)最多應(yīng)在60秒后停止加熱。

會(huì)看到的現(xiàn)象

因?yàn)榍煽肆]有轉(zhuǎn)動(dòng),所以微波在巧克力塊上不是均勻分布的。在微波密度高的區(qū)域,或者說在一些“熱點(diǎn)”之上,巧克力將開始熔化。從微波爐中取出巧克力,用尺子測(cè)量巧克力上相鄰熔化斑塊之間的距離。

究竟發(fā)生了什么

微波的頻率在這里是關(guān)鍵。一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)微波爐的微波大約具有2450兆赫的頻率(一般在爐子的背面或使用說明書中都會(huì)給出)。如果你的微波爐的微波是2450兆赫,即意味著微波爐每秒鐘振動(dòng)2 450 000 000次(這個(gè)數(shù)字要以你微波爐上所標(biāo)的數(shù)字為準(zhǔn))。微波是一種形式的電磁輻射,因而其以光速運(yùn)行。如果你知道微波的頻率,找出其波長(zhǎng),將有助于你計(jì)算出其運(yùn)行得有多快。

這便是巧克力的用武之地。巧克力上相鄰熔化斑塊之間的距離是微波爐發(fā)出微波波長(zhǎng)的一半。于是將你在巧克力熔化斑塊之間量得的距離擴(kuò)大一倍,就獲得了微波的波長(zhǎng)。在《新科學(xué)家》雜志社,微波爐中巧克力上相鄰熔化斑塊之間的距離是6厘米,這樣我們的2450兆赫微波爐發(fā)出微波的波長(zhǎng)是12厘米。

要算出以“厘米/秒”為單位的光速,需要用頻率去乘該波長(zhǎng),即12×2 450000000=29400000000。這個(gè)數(shù)字與真正的光速值29979245800厘米/秒(通常表示為299 792 458米/秒)驚人地接近。

自己嘗試一下吧。盡可能地測(cè)量準(zhǔn)確,甚至能得到更加接近真實(shí)速度的數(shù)字。如果你的巧克力在事先冷凍一下,那么開始熔化時(shí),熔融區(qū)會(huì)更加醒目。當(dāng)然,你也許會(huì)找到一些各式各樣不同的、微微熔化時(shí)嘗起來會(huì)十分美味的巧克力來進(jìn)行研究。真正的科學(xué)家都懂得,雙重檢驗(yàn)結(jié)果永遠(yuǎn)是重要的。


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