[과학탐구]스파게티 사이언스를 읽고 전자렌지 초콜릿으로 빛의 속도 측정하기

Ⅰ. 주제

[초콜릿으로 빛의 속도 측정하기]

Ⅱ. 주제 선정 이유

독서 감상문을 쓰기 위해 재밌는 과학책을 찾다가 `스파게티 사이언스`라는 책을 반견했는데, 그 책에서 나온 실험중 흥미로운 것들중에서 제일 주제 자체가 신기하고도 재료준비도 크게 필요없는 실험이자 다른사람들이 한 실험사례도 있기에 이 실험을 선택했다.

Ⅲ. 가설 설정

(실험에 사용한 전자레인지 주파수 : 2450MHz)
전자레인지는 빠른 속도로 전기장의 방향을 바꾸기 위해1초에 무려 24억5천만번(진동수, 2,450 MHz)이나 전기장의 방향이 바뀌는 전자기파를 이용하여 식품을 가열하므로 빠른 시간에 음식을 가열할 수 있다.그리고 전자레인지는 그러한 전자기파(마이크로파)의 파장이 벽면 사이의 거리와 딱 맞게 사이즈(길이)가 디자인되므로 파동이 물결 모양으로 높은곳과 낮은 곳이 정확히 일치하게 되고, 그러한 파장이 물질…(생략)

Ⅳ. 탐구설계

Ⅴ. 결과 정리

Ⅵ. 결론 도출 및 가설 검증.

Ⅶ. 선행연구 및 관련이론 알아보기.

Ⅷ. 느낀점

Ⅸ. 참고 자료 출처

로 그릇하나를 엎어놓음.)
두번째 : 접시에 초콜릿을 올려놓고 40~60초가량 돌린다.

세번째 : 초콜릿을 꺼내고 탄부분의 거리를 측정한다.

Ⅴ. 결과 정리

초콜릿에서 탄 부분의 거리 : 약 6.2 cm

가설에서 이야기한것처럼 이 6.2cm는 반파장이므로 전체 파장은 12.4cm

그리고 그 값을 전자레인지의 진동수를 곱하면

12.42,450,000,000=30,380,000,000(cm/s)=303,800,000(m/s)=303,800(km/s)

로 빛의 속도인 초속 30만km와 비슷하게 나온다.
Ⅵ. 결론 도출 및 가설 검증.

가설했던 약 6cm와 비슷한 6.2cm가 결과로 나왔다.

가설보다 약간 더 크게 오차가 난 이유는 생각보다 결과가 빨리 나오지 않자 접시를 잠시 꺼냈다 담아본 게 원인일수도 있다고 가정.

Ⅶ. 선행연구 및 관련이론 알아보기.

우선 측정에 필요한 또 하나의 도구인전자레인지의 원리부터 설명.전자레인지는 전자기파를 이용해서 대부분의 음식에 들어있는 물분자를 회전시켜 그때 발생하는 충돌 에너지로 음식을 데우는 원리이다.

물분자들은 평소에는 그림 (a)와 같이 무질서하게 배열되어 있다.그러나 여기에 전기장을 걸어주면 그림 (b)와 같이 양전하를 띤 부분은 음극을 향하고, 음전하를 띤 부분은 양극을 향해 정렬하게 된다.이때 전기장의 방향이 바뀌면 앞서 정렬돼 있던 물분자들은 전기장의 방향에 따라 회전하여 재정렬하게 된다. 이것은 나침판 주위에 자석을 가까이 가져가면 나침판의 바늘이 회전하는 것과 같은 이치이다. 자석을 나침반 가까운 곳에 대고 뱅글뱅글 자석을 돌리면 나침반도 따라서 돌지 않는가나침판에서는 자기력이 바늘을 회전하도록 만들고 음식물에서는 전기력이 물분자들을 회전하도록 만드는 것이다.아무튼 이처럼 물분자들이 재정렬하는 과정에서 분자간의 충돌이 일어나며 음식물은 가열됩니다. 사람이 꽉찬 지하철에서 가방을 맨 누군가가 계속해서 돈다고 생각해봅시다.그럼 화가 나고 화가나면 열이 오릅니다. 전자레인지는그런 원리입니다. 이해 한방 -_-b
그런 원리로 전자레인지는 빠른 속도로 전기장의 방향을 바꾸기 위해 1초에 무려 24억5천만번(진동수, 2,450 MHz)이나 전기장의 방향이 바뀌는 전자기파를 이용하여 식품을 가열하므로 빠른 시간에 음식을 가열할 수 있는 것이다.그리고 전자레인지는 그러한 전자기파(마이크로파)의 파장이 벽면 사이의 거리와 딱 맞게 사이즈(길이)가 디자인되므로 파동의 높은곳과 낮은 곳이 정확히 일치하게 되고, 그러한 파장이 물질과 만나는 지점(Hot Spot)이 존재하게 된다.
(이미지 출처 : 네이버 검색)
그러므로 초콜릿이 녹은 부분은 전체 파장의 절반이고, 그 거리로 전체 파장을 구할수 있다.
그리고 전체 파장을 구하면 전자레인지의 진동수를 이용해 파장과 진동수의 관계로 빛의 속도를 구할수 있는 것이다.(속도=파장x진동수)

Ⅷ. 느낀점

내게 이 실험을 알려준`스파게티 사이언스`라는 책에게 일단 감사한다.
개인적으로 너무 좋아하는 부류의 책이라서 기쁜 마음으로 감상문을 썼고, 실험을 준비했다.
실험을 하는 날, 학원 선생님에게 이 실험에 대해 설명하니까, 참신하고 신기한 실험이라며 흥미로워 하셨다. 물론 나도 재밌게 실험했고. 동생도 같이 실험을 했는데(사진 찍기 보조), 내가 흥분한 상태로 이 실험에 대해 설명하자 처음에는 지루해 하던 동생도 나중에는 신기해 하면서 적극적으로 같이 실험에 참여했다. 평소에 과학을 지루해하던 동생이 적극적으로 들어주니까 나도 뿌듯했다.

Ⅸ. 참고 자료 출처
스파게티 사이언스(위트와 상상력이 가득한 유쾌한 과학실험실)
네이버 검색(http://www.enif.kr/3621453)