Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Razerwint

Laatst las ik in een boekje over een methode om de snelheid van het licht te meten door middel van een reepje chocolade en een magnetron. Wat doe je? Je kijkt eerst op de achterkant van je magnetron wat de frequentie is van de microgolven die hij produceert. Dan leg je er de reep chocolade in en laat je hem vier minuten stationair door de magnetron verhitten. Als het goed is zie je dan dat de chocola bepaalde smeltplekken krijgt die op een bepaalde afstand van elkaar af liggen. Deze smeltplekken ontstaan daar waar de meeste stralingsintensiteit is. De afstand tussen de smeltplekken is dan precies de helft van de golflengte. Als je fotonen als een golf ziet die zich in de ruimte voortplant dan snap ik wel waarom dat zo is. Maar een foton trilt niet in de ruimte als een deeltje dat letterlijk trilt. (Een beetje vaag misschien, maar ik bedoel gewoon dat het niet trilt zoals een atoom met een bepaalde warmte met een voorwaartse beweging in een vacuüm). Het is dus niet zo dat de fotonen bepaalde inslagpunten op het oppervlak van het reepje chocola hebben die corresponderen met hun golflengte (geloof ik). Want gezien de golf-deeltjes dualiteit van fotonen zouden ze overal op de chocola kunnen 'inslaan'. (Wat ik dus bedoel is dat, omdat het ook deeltjes zijn ze ook op andere punten bij op het oppervlak van de chocola terecht kunnen komen.) Waarom is het dan zo dat de afstanden tussen plekken met de meeste stralingsintensiteit verband houden met de golflengte als fotonen niet letterlijk heen en weer bewegen?

Wat misschien wel kan is dat omdat de fotonen de lucht verhitten en dus de atomen die zich rond de chocola bevinden laten bewegen dat het verband houdt. Dit omdat de hoeveelheid energie die daadwerkelijk wordt opgenomen door het atoom misschien afhankelijk is van een top in de elektrische of magnetische golf. Maar dit is natuurlijk slechts speculatie van mij. Weet iemand misschien hoe het wel zit?

jkien

De magnetron is een reflecterende kast waarin een staande golf ontstaat, in x-, y- en z-richting. De golflengte van de staande golf is gelijk aan λ, de golflengte van de lopende golf in de vrije ruimte.

Ik weet niet of de fabrikant er belang bij heeft om de hoogte, breedte en lengte van de kast een zuiver veelvoud te maken van λ. Als hij dat niet doet zal de chocoladeproef vermoedelijk geen nauwkeurige meting van de geluidssnelheid opleveren.

klazon

Ik heb zo'n proefje laatst op TV gezien. Daar gebruikten ze geen chcoladereep, maar een ander eetbaar materiaal. Ben even vergeten wat het was.

Er ontstaan inderdaad staande golven, en de chocola smelt het snelst op de plaatsen waar de golftoppen zitten. De afstand tussen twee van die smeltzones is gelijk aan de halve golflengte.

Razerwint

Dank

Maar jkien: Het gaat om de lichtsnelheid en niet om de geluidssnelheid is het een typfoutje of begrijp ik iets verkeerd?

Bart

Razerwint schreef:Dank

Maar jkien: Het gaat om de lichtsnelheid en niet om de geluidssnelheid is het een typfoutje of begrijp ik iets verkeerd?

Dat zal een typfoutje aan jkien zijn kant zijn geweest. Het gaat inderdaad om de lichtsnelheid

Benm

Ik weet niet of de fabrikant er belang bij heeft om de hoogte, breedte en lengte van de kast een zuiver veelvoud te maken van λ.

Ik heb niet het idee dat de dimensies altijd een veelvoud van de (halve) golflengte zijn, maar vraag me af of dat wel nodig is om de proef te doen slagen. Als je golf niet als staande golf in de kamer past onstaat wellicht geen net patroon, maar ik vermoed dat de afstanden tussen de grootste minima en maxima nog steeds een halve golflengte zijn. Dit zou dan moeten beginnen met een buik op het punt waar de waveguide de kamer binnen gaat.

jkien

Ik heb niet het idee dat de dimensies altijd een veelvoud van de (halve) golflengte zijn, maar vraag me af of dat wel nodig is om de proef te doen slagen. Als je golf niet als staande golf in de kamer past onstaat wellicht geen net patroon, maar ik vermoed dat de afstanden tussen de grootste minima en maxima nog steeds een halve golflengte zijn. Dit zou dan moeten beginnen met een buik op het punt waar de waveguide de kamer binnen gaat.

Akkoord, het zal niet zo belangrijk zijn of de kastafmetingen veelvouden zijn van de halve golflengte.

Maar nu twijfel ik om een andere reden of a, de afstand tussen de interferentiemaxima, op een projectiescherm parallel aan het plafond, precies een halve golflengte moet zijn. De magnetronoven lijkt op een spiegelkast voor licht met een puntbron in het plafond. Het interferentiepatroon dat je dan krijgt doet enigszins denken aan het interferentiepatroon van een tralie. Bij een tralie geldt:

1) a = λ/2 alleen als het projectiescherm samenvalt met het plafond

2) a = ingewikkeld in het nabije veld (een compromis tussen 1 en 3)

3) a = (λ/2)·x/D voor een ver projectiescherm op afstand x, waarbij D de lengte van het plafond is.

In de magnetronoven heerst de ingewikkelde situatie van het nabije veld.

Maar jkien: Het gaat om de lichtsnelheid en niet om de geluidssnelheid is het een typfoutje?

Klopt, de lichtsnelheid; een foutje.

Benm

Ik denk dat je hier in de praktijk gelijk op zal krijgen, het patroon is geen keurig geordend setje knopen en buiken met een halve golflengte ertussen. Als je het veld in kaart brengt vermoed ik dat je wel een patroon krijgt met maxima met een onderlinge afstand in de orde van een halve golflengte, maar waarschijnlijk niet 'netjes' genoeg om het heel exact te meten.

Je zou het kunnen doen door bijv een stuk nat karton even te microwaven, en er vervolgens een foto van maken met een warmtecamera. Overigens verstoord zo'n stuk karton het golfpatroon natuurlijk wel, iets dat ook gebeurd als je iets anders tracht op te warmen.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Re: Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Re: Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Re: Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Re: Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Re: Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Re: Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron

Re: Snelheid van licht meten dmv chocola in magnetron