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電子レンジで光の速度を測る。

いろいろなブログにも紹介されていたのですが、家庭の科学。光の速度を台所にある電子レンジで測ろうという実験があります。理解をするには実践が大事ということで試してみました。

材料はチョコレート。それを更に乗せて電子レンジに入れて(回転する皿は外して)、加熱させます。600Wで約30秒程度。それ以上加熱するとチョコレートが融けてしまいこの実験は失敗に終わります。後も食べにくい。
DSC01605_convert_20101023191537.jpg

30秒程度の加熱後、チョコレートを外に出すと、熱が加わって融けている所とまだそうでない所があります。
融けている部分は熱が十分伝わっている場所です。電子レンジは電磁波を発生させて加熱料理するものですが、電磁波がレンジ内に定常波のような形で広がっており、節の所が一番熱が集中するわけです。融けている所は節と節の間になります。実はこれが電磁波の波長の半分に当ります。
2007_12_14_TT_MarsBars.jpg

加熱後のチョコレートの状態は下の写真の様になります。
DSC01609_convert_20101023191644.jpg

電子レンジの電磁波の周波数は2,450MHz=2.45GHzなので、
速度=周波数*波長の式から波長が分かれば速度が計算できます。電磁波は光ですからこの計算式で光の速度を計算することができる訳です。

写真では分かりづらいのですが、チョコレートの融けている節の距離はだいたい6-6.5mmぐらいとおもいます。
DSC01606_convert_20101023191724.jpg

誤差が相当あるのですが、この範囲の数字を半波長として計算すると次の表のようになります。大体今分かっている真空中、あるいは空気中の光の速度と似た数字になりました。
計算結果

29.4万から31.9万Km/秒になります。正確な速度は299,792,458 m/sです。

この実験は光速度の計算でも見る事ができます。
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