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20201208_final_report_光の速度計算.pdf

kamakiri1225
October 03, 2024
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kamakiri1225

October 03, 2024
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  1. 結果
 電子レンジ の真ん中 ①
 ①
 ② ③
 ② ①
 ③

    腹 節 温まりにくい 温まりやすい 温まりやすい 温まりにくい 各寸法を測定     波長λ/2(cm) ※緑だけλ/4 f 光の速度c(m/s) 計算値 赤 ① 6.8 2450000000 333200000 水色 ① 4.2 2450000000 205800000 ② 5.9 2450000000 289100000 ③ 5.8 2450000000 284200000 緑 ① 3.4 2450000000 333200000 ② 3.4 2450000000 333200000 ③ 3.4 2450000000 333200000 7ケースを平均すると、301700000 m/s。
 真空中における光速の値は299792458 m/s と近い値になった。

  2. 結果の不確実性
 • 溶けた位置がわかりづらいため、寸法での測定が難しく0.5~1cmの誤差が含まれる。
 測定誤差として、波長が最大±1cmの測定誤差が含む間れていると仮定する。
     波長λ/2(cm) ※緑だけλ/4 f 光の速度c(m/s)

    計算値 計算値 error 赤 ① 6.8 2450000000 333200000 ±49000000 水色 ① 4.2 2450000000 205800000 ±49000000 ② 5.9 2450000000 289100000 ±49000000 ③ 5.8 2450000000 284200000 ±49000000 緑 ① 3.4 2450000000 333200000 ±49000000 ② 3.4 2450000000 333200000 ±49000000 ③ 3.4 2450000000 333200000 ±49000000 平均値 6.2375 2450000000 301700000 ±49000000 光の速度による実験誤差を算出する。
  3. 結果の不確実性
 電子レンジの 真ん中 ①
 ①
 ② ③
 ② ①
 ③

    • 溶けた位置がわかりづらいため、寸法での測定が難しく0.5~1cmの誤差が含まれる
 • 電子レンジの企画によって、マイクロ波の分布が異なるため、分布を実験により調べ る予定であったが、かなりわかりづらい。 • 寸法測定の誤差が1cmあるだけで、10%もずれが生じる。実験での寸法を正確に測定 する必要がある。
 文献値 c=fλ
 誤差=(計算値-文献値)/文献値*100
  4. 追加試験
 トライ1 x,y平面上にチーズを敷き詰め、高さ方向に20mmずつ高くしていく。 
 Lx 280mm
 Lz 170mm
 電子レンジ 


    20,40,60,80,100,120,140,160の位置に設定してマイクロ波 の分布を予測する。
 チーズをx,y平面上いっぱいに敷き詰める。
 Ly 280mm

  5. 結果
 高さ(z方向) 20mm 40mm 60mm 80mm 100mm 120mm 高さ方向でマイクロ波の分布は変わら なかった。


    ここからz方向にはnodeが1の定常波で あると考えられる。
 λz=2*Lz=17[cm]
 140mm 160mm
  6. 結果
 電子レンジの高さの中央z=80mm 
 ② ③ 平均すると、273992081.9 m/s。
 真空中における光速の値は299792458 m/s と

    の誤差は0.84%である。
 ③
 x方向の寸法測定 y方向の寸法測定 ①
 ④
 ⑤ ① ②
 ④ ⑥
 ⑤     波長λx/2(cm) 波長λy/2(cm) 赤 ① 12.4 6.0 ② 8.5 8.7 ③ 8.2 8.4 ④ 6.2 8.7 ⑤ 11.0 8.4 ⑥   9.3   平均 9.3 8.3
  7. マイクロ波の波動関数
 マクスウェル方程式より、電場と磁場は波動方程式従って伝播することが導かれる。 Lx 280mm
 Lz 170mm
 電子レンジ 
 Ly 280mm


    電子レンジの周波数2450000000、真空中における光速の値は299792458 m/s ならば理論値λ=12.4[cm]である。 λ[cm] l m n 11.8 4 2 1 12.3 3 3 1 z方向n=1とした場合の候補 x,y方向l=3,m=3のnodeに近 い分布である。 https://drive.google.com/file/d/1tg4N2V6D9kKr0B -aVNYNbEa1QjV3vgUY/view