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fisica:esperienze:misura_velocita_luce_con_microonde

LAB2GO Scienza

MISURA DELLA VELOCITA' DELLA LUCE CON MICROONDE

Descrizione

La radiazione a microonde si riflette sulle superfici metalliche interne del forno e interagisce con l'altra radiazione riflessa in modo tale che dei punti caldi e freddi si formano all'interno del forno. Il fenomeno responsabile di questo è l'interferenza delle onde come mostrato nella figura. Se le onde si sovrappongono in modo che le creste che corrispondono l'una con l'altro interferiscono costruttivamente, formeranno un punto caldo, se le onde interferiscono distruttivamente il risultato sarà un punto freddo. Il riscaldamento irregolare causato da questi effetti può essere significativamente ridotto utilizzando una piattaforma ruotante per riscaldare il nostro cibo. Se due onde viaggiano in direzioni opposte interferiscono in modo tale da creare una onda stazionaria. Molte delle onde in un forno a microonde sono onde stazionarie. Queste onde sono stazionarie nello spazio ma l'ampiezza cambia nel tempo. I nodi nascono dalla interferenza distruttiva e sono punti freddi, i ventri nascono dalla interferenza costruttiva e sono punti caldi, Si puo' vedere dal grafico che i punti caldi sono distanti mezza lunghezza d'onda.

La velocità di qualsiasi onda può essere determinata sfruttando questa relazione:

C = λ * f

dove:

  • C è la velocità (metri sec)
  • λ è la lunghezza d'onda in metri
  • f è la frequenza in cicli al secondo

Strumenti

Strumenti necessari
Una tavoletta di cioccolato
Un forno a microonde
Un piatto per forno a microonde di almeno 30 cm di diametro
Un calibro digitale
Occhiali di sicurezza

Procedimento

Preparo il forno.

Giro il forno a microonde e dietro cerco la targhetta che mi informa sul valore della frequenza di funzionamento. Il mio indica 2450 MHZ.

  • Tolgo l'intero vassoio rotante dal forno a microonde.
  • Metto un piatto rovesciato sopra il perno rotante del motore, non deve girare niente altrimenti il cioccolato si cuoce in modo uniforme.
  • Per precauzione tengo per circa un'ora la cioccolata e la pirofila nel freezer in modo che sia molto evidente la presenza dei punti caldi quando accenderò il forno.
  • Metto il cioccolato col la parte piana rivolta verso l'alto nel fondo di una pirofila di vetro pirex.
  • Metto la pirofila nel forno a microonde.
  • La posizione della tavoletta di cioccolata nel forno deve essere trovata sperimentalmente spostandola più o meno vicina al fondo rispetto alla finestra della guida d'onda.

ACCENDO IL FORNO

Accendo il forno a media potenza per 30 secondi.Il forno a microonde non riscalda in modo uniforme dopo la rimozione del vassoio girevole, il cioccolato inizierà a sciogliersi nei punti caldi del forno.Apro lo sportello del forno e senza muovere la pirofila controllo che siano apparse le macchie di cioccolato fuso. Se non sono presenti richiudo lo sportello e accendo il forno per altri cinque secondi.Procedo fino a quando non vedo le macchie di cioccolato fuso.

LA MISURA

Rimuovo con cautela la pirofila e infilo uno stuzzicadenti nei punti ove noto il cioccolato fuso. Sono evidenziati da piccoli avvallamenti sulla superficie del cioccolato. La foto illustra una delle misure effettuate

Osservando attentamente si possono trovare diverse coppie di punti caldi la cui distanza sarà' equivalente alla metà della lunghezza d'onda delle microonde utilizzate nel forno.

Nel mio caso registro queste distanze:

  • 61.28
  • 61.09
  • 61.27

La media delle distanze è :61,21 mm

I CALCOLI

Dalla etichetta sul retro del forno vedo che la frequenza di funzionamento è 2.45 gigahertz. Dunque

C = 0,06121 * 2 * 2450000000 = 299.929.000

La velocità della luce ufficialmente accettata è

299.792.458 metri al secondo.

Sitografia

fisica/esperienze/misura_velocita_luce_con_microonde.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)