Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2015 № 03

Результат, полученный Фуко, был равен 298 000 км/с. Через 10 лет Мари Альфред Корню, профессор экспериментальной физики в Парижской Высшей политехнической школе, снова вернулся к зубчатому колесу, но оно имело уже 200 зубцов. Результат Корню — 300 000 км/с.

Ну, а в наши дни аналогичный эксперимент, придуманный Видом Шохи (Bldd Hsohi), вы при желании можете проделать и у себя дома. Для этого, как сказано, нужна лишь микроволновка и плитка шоколада.

Как известно, в каждой микроволновой печи есть магнетрон — устройство, которое производит электромагнитные волны той же природы, что и волны видимого света, но меньшей частоты. Они-то и разогревают продукты в считаные минуты, образуя стоячие волны, поскольку стенки печи отражают их, словно зеркало. А размеры печи рассчитываются таким образом, чтобы стоячие СВЧ-волны образовывались как раз в той зоне, куда помещают тот или иной продукт.

Далее все просто. Распаковываете плитку шоколада, вынимаете из печки вращающийся поддон и кладете шоколад в печь. Включаете микроволновку на 20–30 с. После окончания работы печи вынимаете плитку и внимательно рассматриваете ее. Вы увидите, что на поверхности ее появились 2 оплавленные точки. Они обозначают расстояние между 2 гребнями, то есть половину длины полной волны.

Расстояние между 2 точками расплавленных пятен на шоколадке равно половине длины стоячей волны электромагнитного излучения магнетрона микроволновки.

Большинство микроволновых печей производят волны частотой около 2 450 МГц (или 2,45 ГГц). Это означает, что каждую секунду в печи возникает 2 450 млн. (или 2,45 млрд.) пиков стоячей волны или полных колебаний. Остается замерить линейкой расстояние между точками на плитке и умножить эту величину сначала на 2, а затем на 2 450 млн. В итоге мы получим расстояние, которое волна проходит за 1 с, то есть ее скорость.

В нашем опыте расстояние между центрами плавления составило 61 мм, поэтому длина волны, излучаемой этой установкой, 122 мм. Частота установки печи 2 450 МГц. Умножим 122 на 2 450 млн. и получим 298 900 000 000 мм/с, или 298 900 км/с!

Что, как говорится, и требовалось доказать… Вот только, если уж быть дотошно точным, таким образом измеряется не скорость света, а скорость распространения электромагнитной волны в магнетроне микроволновки. При этом молчаливо предполагается, что, поскольку видимый свет — часть спектра электромагнитного излучения, разница между величинами будет невелика.

P.S. Предупреждаем, что микроволновая печь требует осторожного обращения. Все эксперименты с ее участием проводите только в присутствии взрослых!

Еще Жюль Верн предлагал использовать в качестве топлива морскую воду. Для этого ее надо разложить на составляющие газы — водород и кислород — с помощью электрического тока. Процесс этот называется электролизом и применяется еще для получения металлов и сплавов (например, алюминия), органических веществ, создания гальванических покрытий и даже для проделывания отверстий.

Электролиз обычно происходит в особых жидкостях, называемых электролитами. Это могут быть водные растворы кислот, оснований и солей. На аноде во время реакции происходит окисление ионов или молекул, находящихся в электролите. А на катоде, напротив, осуществляется восстановление ионов.

Толчком для создания и развития электрохимии вообще и электролиза в частности послужило создание в 1799 году итальянским физиком А. Вольта вольтова столба — первого в истории человечества химического источника тока.

Чтобы провести опыты по электролизу у себя дома или в школе, вам достаточно иметь: емкость для воды (стеклянную банку или даже просто стакан), обычную поваренную соль, изолированные провода, электроды, которыми могут послужить комочки алюминиевой фольги, или грифели простого карандаша (они состоят из графита). Еще вам понадобится источник постоянного тока, о котором стоит поговорить особо. В данном случае проще всего использовать обычные цилиндрические батарейки напряжением 1,5 В.

Итальянский физик А. Вольта.

Схема электролиза из рабочей тетради А. Вольта.

Чтобы процесс шел интенсивнее, лучше использовать напряжение 3 В. Для этого соединяем 2 батарейки «столбиком». При этом «плюс» одной батарейки соединяем с «минусом» другой и обматываем их скотчем.

Теперь берем 2 отрезка изолированного медного провода, зачищаем их концы от изоляции и подсоединяем к «плюсу» и «минусу» нашего самодельного вольтова столба. Крепим эти концы, например, тем же скотчем.

Зачищенные концы проводков обматываем вокруг электродов. Аккуратно опускаем электроды в банку с соленой водой с таким расчетом, чтобы в жидкость попали только их концы.

Если вы все сделали правильно, то на аноде (+) начнут выделяться пузырьки водорода, а на катоде (-) — кислорода. Заодно на катоде будет выделяться и некоторое количество хлора из разлагаемой соли. Этот газ вообще-то ядовит, но поскольку наш электролизер маломощный, то хлора будет немного, и достаточно будет открыть форточку и проветрить комнату по окончании опыта.

Если описать происходящее химическим языком, то реакция будет выглядеть так:

2Н 2О + 2NaCl = Н 2+ О 2+ NaOH + Cl

Едкий натр (сильная щелочь), как и хлор, подчеркнем еще раз, довольно неприятные вещества. Однако в данном случае их будет так мало, что практически никакого влияния на ваше здоровье они не окажут. Ведь вы же не будете заниматься электролизом круглые сутки!

Если электроды расположить поближе друг к другу (но не замыкая, конечно), а электролита взять поменьше, то можно получить наглядную иллюстрацию того, как электролиз используют для очистки промышленных стоков.

Простейшее оборудование для опытов с электричеством.

Для этого капните в раствор чернила любого цвета. Раствор сначала окрасится. Однако несколько минут спустя чернильный раствор между электродами станет светлеть, а на дне будут собираться темные частицы.

В состав чернил входят очень мелкие окрашенные частицы, взвешенные в воде. Под действием тока они слипаются и не могут уже плавать в воде, а опускаются на дно. Понятно, что раствор при этом становится все чище.