Mitä tapahtuu, kun valo kulkee prisman läpi? Valkoinen valo muuttuu seitsemän värin palapeliksi – Newtonin rakastama valon maailma

Täällä tiedevalmentaja Ken Kuwako. Joka päivä on uusi koe.

Sateen jälkeisellä taivaalla hehkuva sateenkaari tai saippuakuplan pinnalla tanssivat värit – olet varmasti joskus pysähtynyt miettimään, miksi ihmeessä valossa on värejä. Todellisuudessa arkipäiväinen valkoinen valo kätkee sisäänsä upean värien paraatin. Tällä kertaa tutustumme tähän salaisuuteen taianomaisen työkalun, prisman, avulla.

Paljasta valon salaisuus! Prisman ihmeellinen maailma

Vaikka olemme oppineet, että valo kulkee suoraan, se voi tietyissä olosuhteissa muuttaa suuntaansa hyvinkin dramaattisesti. Yksi tunnetuimmista ilmiöistä on dispersio, jossa valo hajoaa eri väreihin.

Katso ensin tältä videolta, kuinka valo muuttaa muotoaan silmiemme edessä:

Kun valkoinen valo osuu prismaan, se hajoaa upeaksi sateenkaareksi. Tämä johtuu siitä, että valkoinen valo on todellisuudessa yhdistelmä useita eri aallonpituuksia. Valon eri värit taittuvat eli muuttavat kulmaansa eri tavalla kulkiessaan prisman läpi. Tämä pieni ero kulmassa kasvaa prisman ulostulossa näkyväksi värien kirjoksi.

Yksivärinen valo paljastaa erot taittumisessa

Mutta mitä tapahtuu, jos käytämme punaista tai vihreää laseria (yksiväristä valoa)? Koska niissä on vain yksi aallonpituus, ne eivät hajoa eri väreihin kulkiessaan prisman läpi. Huomio kannattaakin kiinnittää taittumiskulmaan. Jos vertaat kuvia tarkasti, huomaat, että vihreä valo taittuu jyrkemmin kuin punainen.

Tämä johtuu siitä, että vihreän valon aallonpituus on lyhyempi kuin punaisen, jolloin se reagoi voimakkaammin kulkiessaan lasin kaltaisen aineen läpi. Juuri tämä värien välinen ero taitekertoimessa on syypää sateenkaarien syntyyn.

Vinkkejä onnistuneeseen kokeeseen

Kun teet tämän kokeen koulussa tai kotona, huomioi seuraavat seikat saadaksesi parhaan tuloksen ja oivalluksia:

Tarvikkeet

・Kolmioprisma (akryylinen tai lasinen; mitä kirkkaampi, sen parempi)

・Valonlähde (valkoinen LED-valo sekä punainen ja vihreä laserosoitin)

・Musta kartonki tai valkokangas (valonsäteiden selkeään heijastamiseen)

・Pimennetty tila (verhojen sulkeminen tekee valon reitistä huomattavasti selkeämmän)

Kokeen vaiheet

Pimennä huone, kohdista valkoinen valo prisman kulmaan ja heijasta se kankaalle.

Tarkkaile rauhassa, kuinka valo hajoaa sateenkaaren väreihin (tätä kutsutaan spektriksi).

Vaihda valonlähde punaiseen laseriin ja merkitse muistiin, mihin kohtaan se osuu kankaalla.

Vaihda vihreään laseriin ja vertaa sen paikkaa punaiseen valoon. Huomaat eron valon taipumisessa.

Valokuvaamalla tai videoimalla tulokset voit analysoida taitekerrointen eroja visuaalisesti. Alla olevassa kuvassa olemme yhdistäneet punaisen ja vihreän valon: näet selvästi, että punainen valo ”vastustaa” taipumista enemmän.

Vertailemalla dispersiota, taittumista sekä yksivärisen ja valkoisen valon ominaisuuksia, herätät takuulla uteliaisuuden: ”Mitä valo oikein on?”. Valon fysiikka avautuu parhaiten juuri itse näkemällä, ei vain kirjoista lukemalla.

Newtonin tarina valosta

Valon tutkimisesta puhuttaessa ei voi ohittaa Isaac Newtonia. Ennen uskottiin, että prisma itsessään värjää valon. Newton kuitenkin todisti prisman avulla, että valkoinen valo on kaikkien värien summa.

Japanin kansallisessa luonnontieteellisessä museossa on esillä Newtonin värilevy, joka kunnioittaa hänen työtään.

Kyseessä on seitsemään väriin jaettu levy, joka nopeasti pyöriessään näyttää silmään lähes valkoiselta. Se on hauska laite, joka osoittaa prisman ilmiön päinvastoin: värien sekoittuminen tuottaa valkoista. Vaikka Newton ei itse rakentanut juuri tätä laitetta, hänen valoteoriansa elää edelleen vahvana nykyajan tiedekasvatuksessa.

Ota yhteyttä

Tiede on ihmeellistä ja hauskaa! Kerään sivuilleni helppoja kotikokeita ja selkeitä ohjeita tieteen maailmaan. Tutki ja kokeile rohkeasti!

・Lisätietoa ylläpitäjä Ken Kuwakosta löydät täältä. ・Yhteydenotot (kirjoitustyöt, luennot, tiedekerhot, TV-yhteistyö jne.) tämän linkin kautta. ・Seuraa uusimpia päivityksiä X-palvelussa!

Tieteen niksikanavalla julkaisemme koe-videoita!