فکر میکنید فیزیک علم سختی است؛ فکر میکنید خشک است
یا یاد گرفتناش سخت است؛ فکر میکنید از نیرو و شتاب و اینجور چیزها چیزی سرتان نمیشود، چه برسد به فیزیک جدید و نور و نسبیت و این حرفها؟ خب، اشتباه میکنید؛ شما فقط راه یاد گرفتناش را بلد نیستید. اگر از در درست وارد بشوید، همه این مفاهیم سخت، فهمیدنی میشوند. امروز قرار است این اتفاق در آشپزخانهتان بیفتد! میگویند وقتی اینشتین 16ساله بود، مدام به این فکر میکرد که اگر آدم بتواند بر نور سوار شود، چه میشود؛ آخرش هم که میدانید، به خاطر نسبیت و کج شدن مسیر نور و... جایزه نوبل گرفت. آدمهای خیلی زیادی مثل گالیله هم سعی کردهاند نور را بشناسند و سرعت حرکت آن را اندازه بگیرند. حالا بیایید با هم ببینیم نور چی هست.
نور قبل از هر چیز، ماهیتی موجی دارد؛ یعنی انرژی نور به شکل امواج در هوا پراکنده میشود. نوری که ما میبینیم، تنها بخشی از طیف نورها یا امواج الکترومغناطیسیاي هستند که وجود دارد. امواج رادیو، مادون قرمز، فرابنفش و حتی امواج توی مایکروویو شما هم همگي از خانواده نور هستند و رفتار مشابهی دارند.
شناسنامه نور برای اینکه بتوان این همه نور را از هم جدا کرد، به نوعی شناسنامه احتیاج داریم. در واقع باید بدانیم فرق این نورها با هم چیست. روشی که فیزیکدانها دارند این است که ویژگیهای موجی آنها را مقایسه ميکنند. شکل موج نور خیلی شبیه همین فنرهای اسباببازی بچههاست که ما دو سرش را ميگيريم و تکانش میدهیم. اگر فنر را تندتند تکان بدهید، تعداد بیشتری موج در آن میافتد. به این تعداد قلههای موج که در یک ثانیه درست میشوند، فرکانس میگوییم. حالا اگر بتوانیم فاصله بین 2 تا قله را اندازه بگیریم، طول موج را حساب کردهایم. تفاوت همه این امواجی که گفتیم هم در همینهاست.
اینها چه ربطی به ماكروويو خانه ما دارد؟ مايكروويو شما دارای دستگاهی به نام مگنترون است که موجهایی کوچک تولید میکند. این موجها از سوراخی وارد محیط پخت غذا میشوند و چون با خودشان انرژی دارند، آن را به غذا میدهند. البته انرژی آنها در حدی است که جذب مولکولهای آب و گاهی مولکولهای چربی و قندياي میشود که غذا را میسازند. این جذب انرژی، مولکولها را پرجنبوجوش كرده و آنها را که دائم تکان میخورند، تحریک میکند و به حرکت بیشتر وا میدارد. گرما نتيجه همین حرکت سریع مولکولهاست و اینطوری غذا گرم و پخته میشود. این موجهای خاص، طول موجی برابر با 2گیگاهرتز دارند.
نور تند و نور کند خب، حالا باید ببینیم سرعت نور چه ارتباطی به طول موج و فرکانس دارد. در واقع طول موج هر نوری به این بستگی دارد که چقدر سریع ارتعاش میکند (فرکانس) و با چه سرعتی پیش میرود که این همان سرعت نور است. این تصاویر را ببینید:
اگر موجی داشته باشیم که با فرکانس ثابت و معینی ارتعاش کند و با سرعت کمی جلو برود، مسافت کمتری بین ارتعاشها طی میشود و طول موج کوتاهتر میشود.
در عوض اگر سریع حرکت کند، طول موجها بیشتر میشود.
پس اگر موجی با فرکانس 100هرتز داشته باشیم، یعنی موج 100بار در ثانیه طول موجش را میپیماید؛ پس سرعت نور یعنی فرکانس × طول موج. اینشتین کشف کرد که
این ضرب همیشه مقدار ثابتی دارد که حد نهایی همه سرعتهاست. هیچ چیزی نمیتواند از نور سریعتر حرکت کند.
در فر شما موج درست میشود و به طرف دیواره دیگر فر میرود. این موج به دیواره روبهرو میخورد و چون دیواره آهنی است، برمیگردد (برای همین نباید ظروف فلزی در فرتان بگذارید).
تـــی 2مـــوج به هم میرسند، دربعضیجاها همدیگر را خنثی كرده و در بعضی جاها همدیگر را تقویت میکنند. به موجی که به این شکل درست شده، موج ایستاده میگوییم چون شکل و وضعیت آن همیشه همینطور میماند؛ انگار که موج همینطوری در فضا ایستاده است.
پس بعضی نقاط داخل فر خیلی موج شدیدی دارند و بعضی نقاط موج ندارند. این نواحی به اندازه نصف طول موج با هم فاصله دارند؛
برای همین است که اگر ظرف فر نميچرخيد بعضی جاهای غذا میسوخت و بعضی جاها نپخته میماند. شما هم در این آزمایش از همین خاصیت استفاده میکنید. |