Eleverne laver en model, hvor de ved hjælp af en lommelygte undersøger, hvorfor skyggen ‘peger’ i en bestemt retning, og hvordan skyggen kan ændre størrelse, afhængig af lysstrålens placering.
Når metal placeres i en tændt mikrobølgeovn, vil mikrobølgestrålingen inducere strømme i metallet. Disse strømme kan for eksempel få en elpære til at lyse eller en CD til at gnistre.
VIGTIGT – læs dette sikkerhedsafsnit, inden du går i gang. BEMÆRK, AT FORSØGET KAN SKADE OVNEN. Brug helst en ovn, der kun er beregnet til fysikforsøg.
Vandet absorberer mængden af mikrobølger, hvilket beskytter mikrobølgeovnen. Vandet kan dog også dæmpe strålingen så meget, at pæren næsten ikke lyser. Man må her forsøge sig med forskellige mængder vand. Bruger man en gammel ovn, som er fuldstændigt dedikeret til fysikforsøg, kan man overveje helt at undvære vandet. Dette gør forsøget kraftigere, men det belaster også ovnen mere.
I stedet for at bruge en elpære, kan man prøve at bruge en elsparepære eller et lille lysstofrør.
Del 1
Del 2
Beskriv, hvad du observerede under forsøget. Hvad forårsagede det, du så?
Gjorde du noget for at beskytte mikroovnen? Virkede det og hvorfor?
Ifølge producenterne skal der i ovnen altid være et materiale, der kan absorbere mikrobølgerne, for ellers kan strålingsintensiteten vokse så meget, at magnetronen (der genererer mikrobølgerne), bliver beskadiget.
For at undgå dette, kan man placere et glas vand inde i ovnen. Vandet dæmper dog også strålingen, så forsøg i mikrobølgeovnen ikke bliver så kraftige. Forsøget kan også laves uden vand, men så bør man benytte en ovn, der kun er beregnet til fysikforsøg!
En CD består af en plastikskive, hvorpå der er belagt et meget tyndt lag metal. Når mikroovnen tændes, induceres der strømme i dette metal, og resultatet er en kraftigt gnistrende skive.
“How microwave cooking works”(Howstuffworks.com)
Kort introduktion til mikrobølgeovne
Simulering af vandmolekyler udsat for mikrobølger
Kemisk forklaring af opvarmning med mikroovn
D.A. Wardle: “Absorption of microwaves in the microwave oven”, The Physics Teacher 39, 210 (2001) (Metode til at måle kvantitativt på mængden af absorberet stråling via temperaturændring i et glas vand) (http://scitation.aip.org/tpt).
PIRA DCS: 5N10.00 (Elektricitet og magnetisme: Elektromagnetisk stråling).
I forsøget benyttes en mikrobølgeovn, en analog høj-teknologi. En mikrobølgeovn varmer maden ved at bestråle den med mikrobølgestråler, der har en frekvens ved 2450MHz.
Mikrobølgerne påvirker alle polære molekyler, hvilket typisk vil betyde de vandmolekyler, der findes i vores madvarer. Polære molekyler har en positiv og en negativ ende, og når molekylet udsættes for mikrobølgernes elektriske felt, vil det begynde at rotere i takt med, at feltet svinger. Disse svingninger omsættes til varme, idet vandmolekylerne “gnider” op ad hinanden (friktion).
Justér ovnens effekt mellem hvert forsøg du gentager. Din variabel er ovnens effekt.
Gentag forsøget, men hvor indholdet af vand i glasset er ændret. Din variabel er vandindholdet.
Virkningsfuld kompetenceorienteret naturfagsundervisning indeholder bl.a. elementer af problembaseret og elevstyret undervisning. Et greb, du som underviser kan bruge, er at implementere åbenhed, ved at stilladsere undersøgelserne med frihedsgrader.
Problembaseret og elevstyret undervisning er kendetegnet ved, at eleverne arbejder selvstændigt med egne undersøgelser. Eleverne skal finde egne svar, og det skal ikke være givet på forhånd, hvad de skal. Eleverne skal ikke reproducere eller genskabe allerede eksisterende undersøgelser.
Som underviser udvælger du en grad af frihed samt hvilket trin, den skal implementeres i. Astra opdeler en undersøgelse i følgende seks trin, hvor du kan arbejde med implementering af frihedsgrader.