如何在家如何测量光速?
如何在家如何测量光速?
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1. 拿出一个联网设备
2. 搜索“一米是如何定义的”
3. 一米被定义为:光在真空中每秒传播距离的1/299792458。
4. 根据上述定义,c=299,792,458米/秒×1
5. 冲杯咖啡吧
“测量光速”时——确切来说测量的并不是光速——而是测量距离和时间的设备有多精准。
在排除其他误差的情况下,如果计算得出的光速是299792500±20米/秒,就说明你的秒表或标尺或其他测量设备不符合国际单位制的标准。
抛开卖弄学问,我们有可能在家测量光速吗?
当然可以。下面这个实验,如果你有微波炉的话只要花1英镑就能完成,即使你还没有微波炉,也只需要40英镑。
我的老师和我们一起做了这个实验——但他没告诉我们原因——他只是按下面的步骤完成了实验,然后让我们自己去发现其中的神奇之处。
实验的具体步骤如下:
1. 买一条比较长的巧克力棒
2. 取出微波炉里的旋转托盘
3. 把巧克力棒放进微波炉
4.打开微波炉,加热一小会儿
5. 取出巧克力棒
加热的时间要能使巧克力棒部分熔化,但又还没有完全熔化。
实验结束后,我们看到的就是一条熔化了一部分的巧克力棒。
能用它做些什么呢?
微波炉的工作原理是在炉腔内形成驻波,振动最强的地方会传递最多的能量,而不振动的地方则无法传递任何热量。

因此,巧克力棒熔化的地方就是热量传递更多的地方。如果加热时间控制得当,熔化的应该只是一个个小点。
每一个熔“点”都代表着微波炉内驻波振动最强的位置。
我们知道,在正弦波中,每个周期存在两个峰值,因此,在每段波长中,巧克力棒上会出现两个熔点。
尽可能测量相距最远的两个熔点之间的距离。假设熔点的总数为N,然后用距离除以
(N-1)/2。熔点越多,测量的误差就越小。假如巧克力棒上有3个熔点,首先测量这3个熔点之间两段距离的总长——然后用总长除以(3-1)/2=1,所得数值即为一段波长的长度。熔点越多,计算出来的波长越准确!。
现在,我们有了微波炉中微波的波长λ,应该在10厘米左右。
然后,看看你的微波炉或包装箱,找到微波炉的额定工作频率。应该是在背面的警示贴上。
于是我们又得到了频率ν
已知c=λν
求频率和波长的积,所得数值将十分接近光速。
2017-06-08 14:49:11 -
测量光速其实很简单。
速度的定义是v=s/t
s是路程,t是走过路程所用的时间。换句话说,只要知道光走过的路程和走过这段路程所用的时间,我们就能知道光速了。
那如何测量光走过的路程和时间呢?
第一步找到一个手电筒,这是用来发光的;第二步,点亮手电筒,照射在光屏,用直尺测量出手电筒到光屏的距离;第三步,也是最重要的一步,准备一个秒表,在点亮手电筒的一瞬间启动秒表,光打到光屏的一瞬间停止秒表,这样秒表上显示的时间就是光走过这段路程的时间。
然后我们只需要用直尺测量的路程,除以秒表测量的时间,就可以得到光的速度了。
2017-06-08 21:20:53 -
准备两台电脑,买两卷光纤,一卷尽量短(1米以内),一卷超长(1公里以上),用光纤交换机把两台电脑连起来。编个简单的软件,记录两台电脑直接收发消息的时间,一个记录发出信息的时间,一个记录收到信息的时间,单位是秒,精确到小数点后6位以上,然后把短光纤的收发延时算出来,再算长光纤的收发延时,假定路由器和电脑计算延时一样,两个延时之差就是光信号走完光纤长度所需的时间。用光纤长度一除就是光速了
2017-06-08 22:08:00 -
方法一:一架不必太好的天文望远镜,没有的话极普通的观鸟镜也够了,观察木卫一到木卫四从木星后面出现的时间,记录下木星轨道与地球轨道极远端和极近段的时间,先假设光速为无穷大,你会发现理论值和实际值有误差,根据误差算光速。其实这就是光有速度的发现过程。
方法二:准备一个激光发射器和一个半透镜和无数个反射镜,用半透镜把激光束一分为二,再用反射镜来调整光的通路,使通路一的长度为通路二的一半(当然你要精确测量这个差值),并使两束光到达同一点,在终点设置一个光敏开关,第一次光照时为开,第二次为关,光敏开关自动控制计时器,记下两束光到达终点的时间差,接下来就是计算了。不过这个方法是不是会受到量子效应的影响我不清楚。
哈哈!
2017-06-08 21:35:33