Yhdestä valonsäteestä kymmenen!? Laserinterferenssikoe kierrätetyllä CD:llä
Tervehdys, olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Jokainen päivä on kokeilu.
Eikö olisikin hämmästyttävää, jos saisit kuulla, että musiikin kuunteluun tarkoitettu CD-levy on itse asiassa erittäin kehittynyt valokokeilulaite? Suoratoiston valtakaudella hyllyn nurkassa pölyttynyt CD-levy on todellinen aarreaitta, jolla pääset helposti käsiksi fysiikan ihmeisiin. Tänään esittelen taianomaisen kokeen, jossa käytetään CD-levyä muuttamaan yksi lasersäde moneksi valokimpuksi.
Kun kallistat CD-levyä, se kimaltelee sateenkaaren väreissä. Mutta tarkemmin katsottuna, itse levy ei ole värillinen. Itse asiassa CD-levyn pinnalla on silmille näkymättömiin asti ohuita uria (raitoja), joista heijastuva valo aiheuttaa ilmiön nimeltä interferenssi. Sen ansiosta sateenkaaren värit päätyvät verkkokalvoillemme.
Tänään kokeilemme valon interferenssin havaitsemista irrottamalla CD-levystä diffraktioristiksi (eli hilaksi) kutsutun osan. Kokeilin tätä itse opettajani, herra I:n, ohjeiden mukaan, ja sen tarjoama syvällisyys yllätti minut täysin. Kerron samalla vihjeitä siihen, miten voit valmistaa oman valoa erottelevan spektrometrin!
🧪 Tiedeleivontaa: Näin irrotat valoa erottelevan diffraktioristikon
Tarvikkeet
CD-R (käyttämätön tai tarpeeton), sakset
Kokeen suorittaminen
Koe on todella yksinkertainen, mutta vaatii hieman voimaa.
Aloita leikkaamalla CD-levystä palanen kestävillä saksilla. CD-levy on yllättävän kovaa, joten suosittelen ehdottomasti käyttämään peltisaksia tai vastaavia, jotta saksien terät eivät vaurioituisi.
Leikkaa siitä tällainen viuhkamainen pala. Muista suojata silmäsi ja varoa viiltämästä sormiasi, sillä muovin palasia voi lentää.
Kun pala on leikattu, poista sen pinnalla oleva hopeinen pinnoite (heijastava kerros). Kiinnittämällä ja repimällä pois esimerkiksi teipin, saat jäljelle vain läpinäkyvän muoviosan. Tähän läpinäkyvään levyyn on itse asiassa jäänyt CD-levyn ydin: näkymättömät urat.
Osoita tällä läpinäkyvällä palasella laservaloa. Käytä turvallisuussyistä kaupallista laserosoitinta.
Kokeen tulokset: Miksi yksi valo ”monistuu”?
Kun osoitat laserilla, katso, mitä tapahtuu! Suoraan kulkenut yksi valonsäde hajoaa ja heijastuu moneksi pisteeksi vasemmalle ja oikealle.
Kokeilin myös vihreällä lasersäteellä:
Miksi valo monistuu? Se johtuu siitä, että CD-levyn lukemattomat pienet urat heijastavat ja päästävät valoa läpi erikseen. Kun erilleen hajonneet valoaallot vahvistavat toisiaan joissakin paikoissa ja heikentävät toisiaan toisissa, voimakas valo pääsee ulos vain tiettyihin suuntiin. Tätä ilmiötä kutsutaan valon interferenssiksi.
Soveltamalla tätä mekanismia voit rakentaa spektrometrin, laitteen, jolla voit tutkia, mitä värejä valo sisältää. Jos katsot auringonvaloa tai loisteputken valoa tämän CD-palasen läpi, näet varmasti kauniit sateenkaaren portaat.
Vaikka pelkkä havainnointi on hauskaa, syvempään tieteen maailmaan pääset, kun kysyt: ”Miksi valo hajoaa?” tai ”Mitä tapahtuu, jos urien väli muuttuu?”. Nauti valon taiteesta käyttämällä aivan tavallista CD-levyä!
📝 Ota yhteyttä ja pyydä palveluja
Tuo tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäksi! Täältä löydät selkeät ohjeet hauskoihin kotikokeisiin ja vinkkejä niiden tekemiseen. Selaa ja tutki lisää!
Tiedevihko-blogini sisältö on julkaistu kirjana. Lisätietoja täällä
Lisätietoja ylläpitäjästä, Ken Kuwakosta, täällä
Tiedustelut (kirjoitukset, luennot, kokeilutunnit, TV-konsultointi/esiintymiset jne.) täällä * Artikkelipäivitykset lähetetään X-palvelussa!
Tiedevihko-kanavalla on kokeiluvideoita!
