3.1 Bestemmelse af lysets fart i luft

Nummer på bølgetop n

1

2

3 Afstand (cm) d Bestemmelse af lysets fart i luft I en mikrobølgeovn rammer elektromagnetisk stråling vandmolekylerne i madvarer og får dem til at vibrere. Derved opvarmes maden. Mikrobølgerne udsendes med en frekvens på f = 2,45 GHz og danner stående bølger i mikroovnens indre. Hvor den stående bølge har bug, afsættes mest energi, mens der ved knuderne ingen energi afsættes.

Vi skal i dette eksperiment benytte mikrobølgeovnen til at bestemme lysets hastighed i luft.

Vigtigt: Lad ikke en mikrobølgeovn køre uden noget i til at absorbere energien – det kan den tage skade af.

Forsøgsgang ▶ Fyld et fad med madvarer, der kan smelte, fx chokolade, ost eller skumfiduser. Slå ovnens karruselfunktion fra og tænd mikrobølgeovnen i cirka 30 sekunder. Tiden kan afhænge af mikroovnen og hvad du har valgt at smelte. Prøv jer frem. ▶ Tag fadet ud og mål nu afstanden mellem to af de steder, madvaren er smeltet. Denne afstand svarer til halvdelen af den stående bølges bølgelængde λ. Mål derefter afstanden mellem det første og tredje sted, madvaren er smeltet. Det svarer til en hel bølgelængde.

Derefter mellem første og fjerde sted. ▶ Gentag dette, så du får så mange målinger som muligt.

Databehandling ▶ Udfyld et skema som vist til venstre. ▶ Tegn en graf over d som funktion af n. ▶ Foretag lineær regression og bestem hældningen af linjen. Linjens hældning svarer til λ 2. Overvej, hvorfor dette gælder. (Tip: Se afsnit 19.4 i BasisFysik B). ▶ Bestem heraf bølgelængden. ▶ Benyt bølgeligningen og den frekvens, der er opgivet på mikrobølgeovnen, til at bestemme lysets fart.

Diskussion a) Bestem afvigelsen i forhold til en tabelværdi for c i vakuum. b) Hvilke fejlkilder og usikkerheder er der i eksperimentet? c) Forklar – eventuelt ved hjælp af en tegning – hvorfor maden smelter med en halv bølgelængdes mellemrum.