שוקולד, מיקרוגל ומהירות האור במים

בפוסט קודם הראינו איך אפשר למדוד את מהירות האור באמצעות מיקרוגל. מהירות האור הידועה, שכמעט כל אחד מצטט היא מהירות האור בריק (בואקום). כשהאור עובר דרך חומר, מהירותו איטית יותר. אחד החומרים שממש מאט את מהירות האור הוא מים. האור במים עובר יותר לאט. כדי להיווכח בכך בעצמנו נחזור על הניסוי רק שהפעם השוקולד יהיה בתוך כלי עם מים (צריך כלי גדול, שיכסה את כל השוקולד). את כל שאר שלבי הניסוי עושים בדיוק כמו קודם. שימו לב שהניסוי קצת יותר מלכלך, כמו כן חשוב לא להפעיל את המיקרו ליותר מדי זמן...

התוצאה קצת פחות ברורה בגלל המים, אבל אפשר לראות בתמונה עיגולים (מסומנים בחיצים שחורים), שהם המקומות של שיא ההמסה (פסגות הגל). באמצע בינהם נעצתי קיסמים והמרחק קטן לכדי 4.5 סנטימטרים.
נשתמש באותה נוסחה בדיוק:
2450000000 - תדר המיקרוגל
מכפילים ב-2 כי מדדנו רק חצי אורך גל
ומחלקים ל-100000 כדי לעבור מסנטימטרים לקילומטרים.

בדוגמה שלנו
(4.5*2*2450,000,000)/100,000 = 220,500 קילומטר לשניה. מהירות האור קטנה ברבע (25%).
האם אפשר להאט את האור עוד יותר? מסתבר שבתנאים מסוימים כן. דרוש לכך חומר מאד מיוחד (עיבוי בוז-אינשטיין - אין לי ממש מושג מה זה, אבל אם אתם טובים בפיסיקה בודאי תבינו מהקישור על מה מדובר), אור בתדר מסוים וטמפרטורה קרובה לאפס המוחלט. הניסויים הלכו והשתכללו והשיא הנוכחי הוא של לנה וסטרגור (וסטרגרד-האו), הצליחה לייצר אלומת אור שנעה לאט יותר ממכונית (משהו כמו 60  קמ"ש).
לצערי לא נוכל לשחזר תנאים אלו במיקרוגל הביתי, אבל למי שיש מפעל לזכוכית ויכול לצקת שוקולד בתוך גוש זכוכית, יגלה שמהירות האור בזכוכית אפילו איטית יותר מאשר במים.

וכרגיל, גם שוקולד שקצת הומס עם מים, אפשר להמשיך ולהמיס אותו ולהכין מתכונים טעימים. בתיאבון.

מתכון מעולה למוס שוקולד

מתכון מיוחד למוס שוקולד: לאחר שביצעתם את הניסוי למדידת מהירות האור באמצעות מיקרוגל ונשארתם עם שוקולד נמס, חייבים לעשות איתו משהו (אם טרם עשיתם את הניסוי, כדאי מאד).
מתכון משפחתי למוס שוקולד טעים מאד. המתכון מבוסס על שני מרכיבים בלבד: שוקולד וביצים, בתוספת סוכר מלח וברנדי. אין צורך להוסיף שום דבר אחר בבחינת כל המוסיף גורע. מאחר והמוס מיועד לארוחות בשריות מעולם לא ניסיתי אותו עם שוקולד שאינו מריר פרווה, אבל מאחר והטעם הדומיננטי שרוצים הוא של שוקולד, כנראה שזה השוקולד המתאים ביותר.
מצרכים
3 חבילות שוקולד מריר 100 גרם
6 ביצים גדולות (L) או שמונה קטנות (M)
ניתן להכין כמות יותר קטנה לפי היחס שתי ביצים גדולות לחבילת שוקולד.

מפרידים את הביצים. מקציפים את הלבן לקצף תוך כדי הוספת שלוש כפיות  סוכר וקמצוץ זעיר של מלח. כמו בכל קצף, הקפדה מוחלטת על כלים יבשים תתרום רבות לקצף. איכות הקצף היא המרכיב מספר אחד בהצלחת המתכון.
גם את החלמון מקציפים ובמהלך ההקצפה מוסיפים 3 כפיות סוכר. ממיסים את השוקולד (במיקרוגל, בסיר כפול על מים רותחים, או בכל שיטה אחרת) ומוסיפים לחלמון המוקצף ומערבבים  (אפשר במיקסר). יש כאלו שאוהבים שוקולד מומס לחלוטין ויש כאלו שאוהבים קצת שבבי שוקולד במוס. הכל לפי הטעם האישי. מעבירים את התערובות לכלי ההגשה ומוסיפים מעט ברנדי (כף אחת ולא יותר, הברנדי צריך להיות שם אבל לא להיות מורגש. אם הוא לא שם אז מורגש שאין ואם שמים יותר מדי אז מרגישים שיש).
מוסיפים את הקצף בתנועות עטיפה עדינות ואיטיות, כל פעם קצת קצף. העטיפה חשובה ויש לשמור על הקצף שלא יישבר.
מכסים ומכניסים למקרר.
בתיאבון.

שוקולד, מיקרוגל ומהירות האור

איך מודדים את מהירות האור בעזרת שוקולד? דרך אחת היא למדוד כמה זמן מאז שפותחים חבילה ועד שהילדים גומרים אותה. המהירות גבוהה מאד אבל עדיין נמוכה ממהירות האור. מהירות האור הינה אחד הקבועים החשובים ביותר במדע בכלל ובאסטרונומיה בפרט ומדידת המהירות המדויקת היתה אתגר לא פשוט שהצריך ניסויים מסובכים.
כיום אפשר לערוך ניסוי פשוט ולהגיע למהירות הכמעט מדויקת תוך שימוש במיקרוגל ביתי ובחפיסת שוקולד. הניסוי מתאים מאד לילדים בכל הגילאים. קודם נתאר את הניסוי ואז נסביר את הפיסיקה מאחוריו. המרכיבים הדרושים:
תנור מיקרוגל - כמעט כל תנור מיקרוגל יתאים. תנורים בהם אי אפשר להוציא את הצלחת או שיש להם יותר ממקור קרינה אחד, לא יתאימו.  יש לבדוק את תדר התנור. בדרך כלל התדר מופיע על מדבקה מאחורה. רוב התנורים עובדים בתדר 2450MHz אבל כדאי לבדוק בכל זאת. שימו לב גם לצריכת האנרגיה. המכשיר צורך 1200W אבל רק 800W מהם משמשים לחימום המזון.

שימו לב לתדר (2450)

כדי שהניסוי יצליח יש להוציא את הצלחת המסתובבת מהמיקרוגל ולהניח חבילת שוקולד (בלי נייר הכסף כמובן) על צלחת ישרה בצורה ישרה במקביל לדלת

השוקולד צריך להיות מונח בצורה ישרה

יש להפעיל את המיקרוגל בעוצמה המירבית למשך כחצי דקה עד שחלק מהשוקולד נמס, להוציא בזהירות ולהניח על משטח ישר.

מידדו את המרחק מהאמצע של החלקים שלא הומסו כלל

שימו לב שיש מקומות שהשוקולד נמס מאד (שלושה מקומות) וחלק שאינו נמס כלל. יש למצוא את המרחק בין שני מקומות בהם השוקולוד לא נמס כלל. מהתמונה נראה שהמרחק הוא כ-6 סנטימטרים (חישבנו מאמצע לאמצע).
כל מה שנותר לעשות הוא פעולת חשבון פשוטה:
(המרחק * 2 * התדר ) חלקי (100,000)
ובדוגמה שלנו
(6*2*2450,000,000)/100,000 = 294,000 קילומטר לשניה.
מדהים.

למה זה עובד?
הגלים במיקרוגל הם אלקטרומגנטיים ונעים במהירות האור (כמעט, יש אויר במיקרו והמהירות טיפה פחות, אבל זה ממש לא משנה לניסוי). מבנה המיקרוגל גורם לכך שהגל הוא גל עומד

גל עומד - מקור: ויקיפדיה

שימו לב לנקודות בתוך הגל, הן נשארות תמיד באותו הגובה, או במילים אחרות, אין שם תנועה והאיזורים האלו לא יתחממו). לעומת זאת יש בשיאים של הגל, תהיה ההתחממות הרבה ביותר. מסיבה זו יש במיקרו צלחת שמסובבת את המזון כך שכל החלקים יתחממו בצורה שווה. אתם יודעים שזה לא תמיד עובד, וגם כשמחממים כמה סוגי מזון בבת אחת יהיהו הפרשים. יש מיקרוגלים שבהם יוצאות שתי אלומות קרניים שגם מטרתם היא לכסות שטח יותר גדול. במכשירים אלו הניסוי ייכשל.
מהציור רואים שהמרחק בין שתי נקודות אפס בהן אין אנרגיה שווה בדיוק למחצית אורך גל (ובגלל זה המכפלה בשניים). אלו המקומות בהם השוקולד לא נמס כלל. נוסחת הגלים אומרת כי אורך הגל * מספר הגלים (תדר) = למהירות הגל.
את התדר אנחנו יודעים מנתוני היצרן, את אורך הגל אנחנו מודדים  בחפיסת השוקולד, מציבים בנוסחה (החילוק נועד לעבור מסנטימטרים לקילומטרים) ומקבלים בדיקנות מדהימה את מהירות האור.

עכשיו יש רק בעייה אחת - מה לעשות עם השוקולד המומס. עצתי, להכין מוס שוקולד משובח במתכון הבא

אפשר להמשיך את הניסוי ולמדוד את מהירות האור במים.