A la velocidad de la luz

Para nosotros el agua es transparente: nos da la sensación de que cualquier radiación la atraviesa sin que el agua la absorba, pero esto es porque no podemos ver en todas las longitudes de onda del espectro. Sin embargo, el agua absorbe ciertos “colores de la luz” que no son visibles para nosotros: en una región del espectro electromagnético llamado microondas. Y cuando la energía de esa radiación es absorbida por el agua, ésta se calienta.

Espectro electromagnético

Todas las ondas se caracterizan por poseer máximos y mínimos (crestas y valles). Si podemos detectarlos, podemos medir la distancia entre dos máximos consecutivos y con ello hallar la longitud de onda (λ) de la onda en cuestión.

longitud de onda

Hacer esta medida en ondas materiales, como las ondas que se producen al tirar una piedra a un estanque, o las ondas que recorren una cuerda, es relativamente sencillo. Pero, ¿cómo medirlo en ondas invisibles, como las microondas? Pues precisamente, aprovechando que son capaces de calentar el agua que contienen los alimentos.

Los hornos microondas están fabricados en un material capaz de reflejar las ondas microondas, generalmente de aluminio. Además las dimensiones del interior del microondas están diseñadas para que las ondas reflejadas no se anulen entre sí, sino para que se acoplen (por resonancia) y con ello se obtienen nuevas ondas (estacionarias) que poseen la misma longitud de onda pero con amplitudes mayores:

ondaestacionaria

Debido a que todas las radiaciones electromagnéticas, tanto las microondas como la radiación del visible, viajan a la misma velocidad, podemos calcular la velocidad de la luz a partir de la velocidad de las microondas. ¿Cómo? El experimento es muy sencillo: sólo necesitas un microondas, una loncha de pan de molde, otra de queso y una regla.

Procedimiento:

  1. Retirar la base giratoria de interior del microondas y situar de nuevo el plato de vidrio. Con ello conseguimos que el plato no gire y así la acción del microondas se produzca siempre en el mismo punto. (También puedes quitar el plato giratorio y colocar en su lugar un planto hondo del revés. )
  2. Situar una loncha de queso de fundir sobre el pan de molde en el plato de cristal y conectar el microondas eligiendo la menor potencia posible.
  3. Parar el microondas cuando observemos que algunas zonas del queso empiezan a fundirse.
  4. Las zonas fundidas del queso corresponden a las crestas de estas ondas estacionarias, es decir, los puntos más energéticos.

  5. Medir la distancia entre dos puntos del queso que estén fundidos con una regla simple.
  6. Anotar la frecuencia de nuestro microondas, que encontraremos en su parte posterior. El frecuencia (f) estándar de los microondas es de 2450 MHz, es decir 2.450 millones de oscilaciones por segundo.
  7. En clase, después de reunir nuestros resultados, a partir de su media aritmética, vamos a calcular la velocidad de la luz.

En primer lugar calcularemos la longitud de onda de las microondas, multiplicando por dos la distancia media entre los puntos fundidos (aprox. 6 cm). Esto es así porque, como se observa en la imagen anterior, la longitud de onda de las microondas equivale al doble de la distancia entre dos crestas de la onda estacionaria resultante.

Ya sólo te queda calcular la velocidad de la luz, sabiendo que la velocidad de una onda es igual al producto de su frecuencia por su longitud de onda. Fíjate bien en las unidades que utilizas:

velocidad de la luz = c (m/s) = f (Hz)· λ (m)

nota: 1Hz=1s-1

Acerca de Aida Ivars

Profesora de secundaria de Física y Química... geek de las ciencias y la educación, y dedicada a su intersección.
Esta entrada fue publicada en 4 ESO, Calor y energía térmica, Energía, trabajo y calor, IES Serra Perenxisa, La energía de las ondas: luz y sonido. Guarda el enlace permanente.

9 respuestas a A la velocidad de la luz

  1. Javier 4ºC dijo:

    aida dime las respuestas del examen XD!!!

  2. Miguel dijo:

    Me ha parecido muy interesante y sencilla la práctica.
    ¡Enhorabuena!

    • Aida Ivars dijo:

      Muchas gracias por tu comentario, Miguel.
      Siempre es un placer poder compartir ideas, y en especial contigo🙂

  3. Raquel Fenoll dijo:

    Aidaaaaa !
    Has mirado los examenes?

    Si los as mirado que tal han salidoo? :S :S :S
    🙂

    • Aida Ivars dijo:

      Sí, y tengo una buena noticia para ti: has sacado un 6,5. En el próximo examen, si sigues trabajando, seguro que te superas. Enhorabuena🙂

  4. Raquel Fenoll dijo:

    Síííííííííííí???????????????????????????????

    Quee alegriaa me daaaas !!!!!!!!!!🙂

    Sí esquee erees la mejoor !🙂 Sin dudaaa😉😉

    PD: Muchísimas Gracias por todoo de Verdaaaad !!🙂

    • Aida Ivars dijo:

      Bueno, el mérito es TODO TUYO. A pesar de que no te entusiasmaba la física, le has dedicado tu tiempo a repasar los problemas de clase, los has intentado hacer (sin mirar la solución) para ver dónde encontrabas dificultades, te has preocupado de resolverlas quedando conmigo, has hecho un “formulario” para el examen,… todo esto es estudiar física, y todo ese esfuerzo siempre se refleja en los exámenes.

      Gracias a ti por querer estudiar y por haberle dedicado tiempo. Con tu esfuerzo haces que mi trabajo sea más gratificante: así que gracias a ti😉

  5. Elliot dijo:

    Tras hacer la prueba del queso con el pan bimbo obtuvimos dos distacias, (7.5 cm y 5.5 cm), al hacer la media, obteniamos 6.5 cm y la frequencia era de 2450 Mhz (10^6· s^-1(1/s)).
    Hemos aplicado la formula de Velocidad= Frecuencia· Longitud= 2450 Mhz· 10^6·s^-1·0.13 m·10^-2= 3.2·10^8 m/s
    El resultado obtenido es muy próximo al que teníamos que conseguir que era 3·10^8 m/s es decir que el margen de error no es muy grande, como podría haber ocurrido que hubiese dado 4.2·10^8 m/s por ejemplo.
    En el caso del experimento, no teníamos muchos datos ya que no a todos nos funcionó el experimento ya fuese porque se fundía muy rápido o cualquier otro motivo.
    Finalmente el experimento es interesante ya que demuestra que con lo que sabemos, podemos calcular cosas que parecen mucho mas complicadas y esto hace que nos interesemos mas.

    P.D: Perdón por la equivocación xD, es que iba con prisa antes, así vale Aida o quieres mas?

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