怎样用一块巧克力测量光速？

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我们都知道宇宙的极限速度为299792458米/秒，也就是我们熟知的光速！自1676年人们首次认识到光速是有限的速度以来，出现了很多测量光速的方法，不仅是数学公式推导还是实验测量，我们目前已经得到了相当精确的数值！那么我们这些吃瓜群众有没有办法自己测一下光速呢？也充当一次实验物理学家。

告诉你个好消息，今天是时候以科学为目的吃一次巧克力了！因为我们今天要用它来测量一下光速。

阿尔伯特·爱因斯坦是20世纪最杰出的理论物理学家之一。他著名的公式E=mc^2(能量等于质量乘以光速的平方)首次告诉了我们质量和能量的关系。

首先说一下，下面这个小实验测得的光速不是十分准确，因为实验过程中会出现测量不精确的现象，但是不要紧，这个数值已经相当接近了！

我们需要的材料

• 一台微波炉

• 盘子(可在微波炉中安全使用)

• 一张纸和一支铅笔（这个是用来计算的）

• 一块巧克力

• 尺子

• 计算器

温馨提示：巧克力需要选你喜欢吃的口味，因为实验结束你要吃的（哈哈），作为你伟大实验成果的奖励！巧克力不需要太大，一块普通大小的巧克力就可以了。

过程

我们要做的第一件事就是：取出微波炉的旋转盘，放入已经准备好的盘子，（目的是不让里面的盘子旋转）一定要注意这个盘子要可以在微波炉中安全使用。盘子上不应该有任何金属、金属的颜色，或廉价，容易熔化的塑料！

在微波炉上找到标签说明(通常在后面)，阅读上面的信息，找到微波频率并写到纸上。这个数字是以MHz为单位，通常高于2000。将该数字乘以100000，得到Hz，并注意它是频率，在后面的计算中我们会用到它。

然后把巧克力放在盘子上，关上微波炉的门。设定定时器30秒，打开微波炉。等时间走完，打开门，小心地把盘子从微波炉里拿出来。注意下：最好戴个手套，避免被烫伤！

你会注意到，巧克力并非在所有的地方都是均匀融化了。上面有一些融化的点。拿起你的尺子，测量两个熔化点之间的距离。我们的尺子都是厘米，将测得的厘米数乘以0.01得到米，并在纸上记为λ/2。乘以2得到波长λ

我们得到了两个数据：频率（单位Hz）、波长(单位m)!

微波加热食物的过程

微波炉用驻波加热食物。当一个波在食物表面n/2波长之间来回反射时(n是任意正整数)，食物就被加热了。这时节点和波腹总是在同一个地方，所以微波炉里面都配一个旋转盘，如果不旋转食物就不会被均匀地加热。

食物保持低温的地方是静态节点。这些节点处电磁波的振幅为零。其中振幅具有最大值或最小值的地方被称为波腹，且食物在波腹处被加热。

在我们的实验中，我们把旋转的盘子换成了一个正常的盘子。巧克力没有旋转，只会在波腹处融化。

现在我们知道了原理，得到了数值，我们就来计算下光速。很简的数学!

什么是电磁波

电磁波具有振荡的磁场和电场。在其他波中，我们可以(水波、绳等)看到点粒子的上下振动，当我们观察整个材料时，就会有一个波的形状。电磁波中没有粒子振动，不需要介质就能传播，以电矢量场和磁场矢量场相互转换的方式传播。它们互相垂直，并且与电磁波传播方向垂直。

电磁波在真空中的速度是恒定的，（3×10^8米/秒）。

电磁波按其波长可分为无线电、微波、红外线、可见光、紫外线、x射线和伽玛射线。可见光只是这个比例的一小部分。

在实验中，我们为什么要用微波炉？

我们使用微波炉是因为微波和可见光一样就是电磁波，它们有恒定的速度。通过计算微波的速度我们实际上就可以知道光速。

总结：计算方法

计算波速有两种方法。波的速度被定义为波在一定时间内传播的距离。因此，可以用以米为单位波的传播距离除以以秒为单位的波的传播时间。但是这对我们来说毫无用处，因为我们没办法知道这两个数值！我们所拥有的是微波的频率和波长。

根据公式：波的速度=波长x频率

这个公式适用于所有的波，当然也包括电磁波。我们所要做的就是把我们在微波炉背面发现的频率(赫兹)和我们测量的波长相乘，其结果就是我们要测量的光速。但是这不是真正的光速，因为我们的测量不够精确，但是已经足够接近了!

这就是用巧克力计算光速的方法！