Comment mesurer la vitesse de la lumière dans ... un micro-ondes? Expérience "PM"!

C’est l’une des expériences les plus simples en pratique, mais elle repose sur une théorie très complexe, notamment sur le concept d’une onde stationnaire. Pour comprendre ce qu'est une onde stationnaire, vous pouvez lire une montagne de livres et apprendre de nombreuses formules, mais il est plus facile de faire une petite expérience. Prenez un bout de la corde à linge dans votre main et essayez de lui faire signe. Si vous vous adaptez, vous pouvez capter une fréquence de vibration telle que la vague se propage continuellement le long de la corde. De plus, à certains points, l'amplitude des oscillations sera maximale, mais à certains moments, elle sera pratiquement nulle. Il s’agit d’une onde stationnaire, et les endroits avec une amplitude maximale sont appelés antinodes, et avec un minimum - nœuds.

Il est préférable d’empiler les sous-verres au chocolat dans des emballages de produits spécialement conçus pour le chauffage par micro-ondes. Le carton ordinaire, spécialement peint, peut s'enflammer.

Des ondes stationnaires se forment également au micro-ondes. C’est pourquoi, dans chaque four à micro-ondes, il y a une table rotative - sinon, les aliments ne se seraient réchauffés que dans la zone des antinodes et les nœuds seraient restés froids. Pour notre expérience, le plat tournant doit être retiré. Placez une serviette sur la partie inférieure du four et placez une tablette de chocolat sur une paire de supports en carton, comme indiqué sur la photo à droite. Plus la tuile est grande, mieux c'est: une grande surface augmente les chances de détecter des antinodes.

Il est préférable que le four ait une puissance supérieure à 1000 watts. Les modèles faibles de 700 watts font fondre le chocolat trop lentement, de sorte que le carreau parvient à se réchauffer de manière uniforme et que les antinodes sont à peine perceptibles.

Allumez le micro-ondes et surveillez attentivement les carreaux à travers la fenêtre. Éteignez le four dès que le chocolat commence à fondre (selon notre expérience, cela prendra entre 15 et 40 secondes, en fonction de l'épaisseur du carreau). Le chocolat doit être fondu dans la zone des antinodes. Mesurez la distance qui les sépare: on obtient environ 6 cm.

Si le four est suffisamment puissant, éteignez-le dès que les bords commencent à fondre légèrement sur la barre de chocolat. De petits creux aux points de la vague antinode permettront des mesures plus précises et éviteront la fusion complète des carreaux.

Cette distance est la moitié de la longueur d'onde. Pour connaître la vitesse de propagation des ondes, vous devez multiplier la longueur d'onde par sa fréquence. La fréquence est visible sur la paroi arrière du four: 2450 MHz, soit 2 450 000 000 oscillations par seconde. En multipliant ce nombre par 0, 06 m et 2, nous obtenons 294 millions de m / s.

En 1975, la Conférence générale des poids et mesures recommandait que la vitesse de la lumière dans le vide soit de 299 792 458 m / s. Vous devez admettre que nos mesures se sont révélées assez précises pour une barre de chocolat.

En utilisant l'exemple de la corde, vous pouvez voir avec quelle efficacité une onde de cisaillement transmet de l'énergie dans l'espace. Après avoir relevé la fréquence d'oscillation, vous verrez que les nœuds de l'onde sont situés dans l'espace de manière statique et ne bougent pratiquement pas.

L'article «Mesurer la vitesse de la lumière» a été publié dans la revue Popular Mechanics (n ° 3, mars 2016).

Recommandé

Comment tisser des cottes de chaînes? - enquête sur "PM"
2019
"L'ours a tué le chasseur": pourquoi les gens parlent différentes langues
2019
Araignée Pélican: un habitant inhabituel de Madagascar
2019