Badanie światła słonecznego

Pomoce:

  • pryzmat
  • sztywny papier
  • ołówek / długopis
  • kredki różnokolorowe
  • szklanka do odrysowywania koła lub cyrkiel
  • ewentualnie płyta CD lub DVD i taśma klejąca

Zaczniemy od rozszczepienia światła słonecznego by zbadać z jakich kolorów się ono składa. Zapytajmy dzieci jakiego koloru jest światło słoneczne. Następnie stwórzmy sytuację, w której dzieci będą mogły swobodnie obserwować kolory rozszczepionego przez pryzmat światła słonecznego.

ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
Po wykonaniu tego zadania należy przyjrzeć się z dziećmi jakie kolory znajdują sie w rozdzielonym świetle słonecznym. Dla ułatwienia można poprosić dzieci o wybranie odpowiednich kolorów kredek. Uwaga, ponieważ dzieci same mają dostrzec jakie są kolory nie należy poprawiać dzieci w wyborze jakiego dokonały.

ładuję zdjęcie...
Gdy dzieci już wybrały kolory. Teraz sprawdzimy czy mają rację. W tym celu każde z dzieci otrzymuje do odrysowania i wycięcia okrąg ze sztywnego papieru (wykorzystałem papier, który z jednej strony był kredowy to ułatwi wykorzystanie później plasteliny). Dzieci, które mają z tym trudności mogą otrzymywać gotowe krążki.

ładuję zdjęcie...
Dla dzieci młodszych – każde z dzieci rysuje swój krążek w takimi kolorami jakie uważa, że znajdują się w świetle słonecznym.

Lub

Dla starszych dzieci (na zdjęciach) – dzieli swój krążek ten dzieli na tyle części, ile uważa, że kolorów mieści się w tęczy. Następnie od środka koła wyznacza (za pomocą dorosłego) lub samodzielnie z linijką promienie. Dodam, że odległości między promieniami (liniami) – nie muszą być równe, dziecko może zdecydować, że jednego koloru (np. żółtego) jest więcej i potrzebuje więcej miejsca.

ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
Następnie gotowe krążki za pomocą plasteliny nauczyciel montuje na mikserze i włącza urządzenie. Dzieci obserwują jak pod wpływem szybkiego obrotu krążkiem kolory zaczynają się zlewać ze sobą. (Uwaga, zdjęcia zamieszczone poniżej nie przedstawiają stanu rzeczywistego, który jest bardziej rozmyty i bardziej przypomina biel).

ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
Przykłady doświadczeń

ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...
ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...


Własciwej odpowiedzi dostarcza tzw. koło Newtona (więcej: wiki, na stronie znajdziesz wizualizację tego doświadczenia).

ładuję zdjęcie...
Warto zwrócić uwagę na to, że kolory addytywne (zielony, niebieski i czerwony – w skrócie RBG) zostały nałożone naprzemiennie z kolorami subtraktywnymi (cyjan, magenta, żółty – w skrócie CMYK).

Efektywne są też próby zmniejszenia ilości kolorów subtraktywnych dla zwiększenia addytywnych kolorów. Oto efekt:

ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie... ładuję zdjęcie...


Gdzie można zobaczyć zjawisko rozszczepiania światła?

    • zjawisko tęczy (pojedynczej, podwójnej, potrójnej…) – zjawisko to występuje podczas deszczu i świecącego słońca;

łąduję zdjęcie...

    • jako zjawisko halo efektu występujące przy bezchmurnym niebie;

łąduję zdjęcie...

    • to co rozdziela również światło jest tzw. siatka dyfrakcyjna, która jest ukryta w kazdej płycie CD i DVD. Wystarczy usunąć z niej (za pomocą taśmy klejącej) folię.

łąduję zdjęcie... łąduję zdjęcie...


Jak zrobić tęczę bez pryzmatu i w ciągu pochmurnego dnia?

Badanie światła słonecznego (tzw. białego), ale również sztucznego jest możliwe w ciągu pochmurnego dnia. Należy jednak do tego celu przygotować spetroskop (przedstawiony model zaczerpnąłem ze strony Eu-Hou).

Spetroskop zbudujemy wykorzystując tekturową tubkę (po papierze ręcznikowym) i siatkę dyfrakcyjną lub fragment płyty CD lub DVD. Najpierw w rurce w jednej stronie należy wykonać otwór o szerokości 1 mm, z drugiej natomiast należy tak przygotować, aby umieścić w nim siatkę dyfrakcyjną (na zdjęciach przedstawiam płytę CD). Z płyty CD (DVD) należy zdjąć (najlepiej za pomocą taśmy klejącej) warstwę folii. Wystarczy przykleić taśmę, a następnie energicznie ją oderwać (uwaga, nie z każdej płyty warstwa ta schodzi tak samo łatwo).

łąduję zdjęcie... łąduję zdjęcie... łąduję zdjęcie... łąduję zdjęcie... łąduję zdjęcie... łąduję zdjęcie...
Sprawdźmy jak działa – rurkę od strony szczeliny kierujemy na źródło światła (np. zachmurzone niebo) i spoglądamy przez folię. Pojawią się dwa rozbicia światła. Tubkę należy tak obrócić, aby pojawiły się one po lewej i prawej stronie – są wtedy najlepiej widoczne.

łąduję zdjęcie... łąduję zdjęcie...
Spetroskopem można ustalić widmo różnego rodzaju światała, np. typowej żarówki, żarówki halogenowej, żarówki energooszczędnej, lampy sodowej itp. Więcej o tym tutaj.

Poniżej przedstawiam jak zmienia się barwa widma jeśli przed spetroskopem ustawimy folie w różnych kolorach.

łąduję zdjęcie...
Oto efekt po nałożeniu zielonej folii.

łąduję zdjęcie...
Niebieska folia (efekt jest niewielki być może dlatego, że folia ta ma niewiele pigmentu niebieskiego).

łąduję zdjęcie...
Czerwona folia.

łąduję zdjęcie...
Źółta folia.

łąduję zdjęcie...


Zademonstruję teraz spetroskop, który nie wymaga aż tak skomplikowanej budowy jak ten opisany wyżej. Okazuje się, że wystarczy sama rurka tekturowa (po papierze ręcznikowym – a więc dłuższa od papieru toaletowego) do której spoglądamy przez oczyszczoną ze sreberka płytę CD lub DVD (pamiętajmy o skierowaniu rurki na źródło światła).

zdjęcie zdjęcie