Щоб скласти перше уявлення про швидкість світла, данський астроном Олаф Рьомер був змушений добрий десяток років відстежувати затемнення супутників Юпітера. Нам пощастило більше: через майже 350 років кожен з нас може в будь-який момент виміряти швидкість світла за допомогою звичайної мікрохвильовки.
Це один з найпростіших дослідів на практиці, проте за ним стоїть досить складна теорія, в тому числі поняття стоячої хвилі. Щоб розібратися, що таке стояча хвиля, можна прочитати гору книг і вивчити багато формул, але простіше поставити невеликий експеримент. Візьміть в руку один кінець білизняної мотузки і спробуйте пустити по ній хвилю. Якщо приноровитися, можна підібрати таку частоту коливань, що хвиля буде безперервно поширюватися вздовж мотузки. При цьому в певних точках амплітуда коливань буде максимальною, а в якихось - практично нульовою. Це і є стояча хвиля, причому місця з максимальною амплітудою називаються пучностями, а з мінімальною - вузлами.
Підставки для шоколадки краще складати з упаковок продуктів, спеціально призначених для розігрівання в мікрохвильовій печі. Звичайний картон, особливо фарбований, може запалитися.
Стоячі хвилі утворюються і в мікрохвильовій печі. Саме тому в кожній мікрохвильовці є обертовий стіл - в іншому випадку їжа прогрівалася б тільки в районі пучностей, а біля вузлів залишалася б холодною. Для нашого досвіду обертову страву потрібно прибрати. Постеліть на дно печі серветку і встановіть на пару картонних підставок плитку шоколаду, як показано на фотографії праворуч. Чим більша плитка, тим краще: велика площа підвищує шанси виявити пучності.
Краще, якщо піч матиме потужність понад 1000 Вт. Слабкі 700-ватні моделі занадто повільно плавлять шоколад, тому плитка встигає прогрітися рівномірно і пучності проявляються ледь помітно.
Увімкніть мікрохвильовку і уважно стежте за плиткою через віконце. Вимкніть піч, як тільки шоколад почне плавитися (з нашого досвіду на це потрібно від 15 до 40 секунд залежно від товщини плитки). Шоколадка повинна підплавитися в районі пучностей. Виміряйте відстань між ними: у нас вийшло приблизно 6 см.
Якщо пекти досить потужна, краще вимкнути її відразу ж, як тільки у шоколадки почнуть злегка підплавлятися краї. Невеликі ямки в точках пучності хвилі дозволять провести більш точні вимірювання і уникнути повного розплавлення плитки.
Ця відстань - половина довжини хвилі. Щоб дізнатися швидкість поширення хвилі, потрібно помножити довжину хвилі на її частоту. Частоту можна подивитися на задній стінці печі: вона становить 2450 МГц, тобто 2 450 000 000 коливань на секунду. Помноживши це число на 0,06 м і на 2, отримаємо 294 000 000 м/с. 1975 року Генеральна конференція із заходів і терезів рекомендувала прийняти швидкість світла у вакуумі за 299 792 458 м/с. Погодьтеся, наш вимір вийшов досить точним для шоколадки.
На прикладі з мотузкою можна переконатися, наскільки ефективно поперечна хвиля передає енергію в просторі. Підібравши частоту коливань, ви побачите, що вузли хвилі розташовуються в просторі статично і практично не рухаються.