Toista 200 vuotta vanha suuri tiedelöytö paperimukeilla! Näe kotona itse todiste siitä, että valo on aalto (Youngin koe)
Tässä tiedeblogi Science Trainer Kuwako Keniltä. Joka päivä on uusi koe.
【Tämä artikkeli on kuunneltavissa myös radioversiona!】
“Valo kulkee suoraviivaisesti.” Auringonvalo ja taskulampun valo näyttävätkin juuri siltä. Mutta entä jos kysytään näin: “Onko valo hiukkanen vai aalto?” Tämä kysymys piti fyysikot kiistelemässä vuosisatojen ajan aina Newtonista Huygensiin asti. Ja mikä uskomattominta – voit todistaa vastauksen itse kotona paperimukin, mattoveitsen ja noin 2000 jenin laserosoittimen avulla.
Tänään rakennamme kokeen, jossa näet omin silmin valon käyttäytyvän aaltona. Kyseessä on kuuluisa “valon interferenssi”. Vaikka nimi kuulostaa vaikealta, koe sopii hyvin myös lasten kanssa tehtäväksi ja toimii loistavasti koulussa havainnollistamaan, mitä aallot oikeasti ovat. Aloitetaan!
Mistä tiedämme, että valo käyttäytyy kuin aalto?
Kokeen tärkein osa on mattoveitsellä tehty erittäin ohut viilto. Aalloilla on erityinen ominaisuus: kun ne kulkevat kapean aukon läpi, ne leviävät myös aukon taakse sivuille. Tätä ilmiötä kutsutaan diffraktioksi.
Ehkä olet joskus nähnyt videon, jossa meriaallot leviävät viuhkan muotoisesti aallonmurtajan aukosta. Valo tekee aivan saman asian.
Paperimukiin tehty pieni viilto toimii itse asiassa kuin kaksi hyvin lähekkäistä aukkoa. Terän paksuus ja paperin epätasainen pinta vaikuttavat tähän. Näiden aukkojen läpi kulkevat “diffraktoituneet” valoaallot kohtaavat seinällä ja menevät päällekkäin.
Kun aaltojen harjat osuvat yhteen, valo voimistuu ja näkyy kirkkaina juovina. Kun harja ja aallonpohja kohtaavat, ne kumoavat toisensa ja syntyy tummia juovia. Näin syntyy kuuluisa interferenssikuvio.
Jos valo olisi pelkkiä hiukkasia, seinälle näkyisi vain aukon muoto. Juovakuvion ilmestyminen on todiste siitä, että valo käyttäytyy myös aaltona.
Tee kotona oma “valon aallot” -koe
【Tarvitset】
- Laserosoittimen (tavallinen esityskäyttöön tarkoitettu riittää)
- Paperimukin
- Mattoveitsen tai askarteluveitsen
Muuten, rakennuslaserit toimivat tässä kokeessa erityisen hyvin.
【Ohjeet】
- Tee paperimukin pohjaan yksi mahdollisimman suora ja ohut viilto mattoveitsellä. Tämä toimii “rakona”.
- Pimennä huone ja osoita laser mukin sisältä kohti viiltoa.
- Tarkkaile seinälle muodostuvaa kuvioita. Sopiva etäisyys seinään on noin 50 cm – 1 m.
Mitä seinällä näkyy?
Seinälle ei ilmesty pelkkä laserpiste. Sen sijaan valo leviää sivuille ja muodostaa vuorottelevia kirkkaita ja tummia juovia. Onneksi olkoon – näet juuri nyt valon interferenssin omin silmin!
Tämä koe perustuu samaan ideaan kuin kuuluisa brittiläisen tiedemiehen Thomas Youngin noin 200 vuotta sitten tekemä koe. Young käytti tätä kokeellista todistetta väittäessään, että valo on aaltoa. Monet tutkijat eivät kuitenkaan uskoneet häntä heti. Ajatus oli niin vastoin ihmisten arkijärkeä.
Ja nyt sinä olet toistanut yhden fysiikan historian kuuluisimmista kokeista paperimukin avulla.
Kokeile siirtää mukia kauemmas seinästä. Huomaatko, että juovien väli kasvaa? Näiden juovien välistä etäisyyttä mittaamalla voidaan itse asiassa laskea valon aallonpituus.
【Tärkein turvallisuusohje】
Laserin valo on erittäin voimakas. Älä koskaan katso suoraan lasersäteeseen äläkä osoita sitä kenenkään silmiin. Tarkkaile vain seinälle heijastunutta valoa.
Lasketaan valon aallonpituus
Miltä kuulosti? Aika uskomattomalta, että näin yksinkertainen koe paljastaa jotain niin syvällistä luonnosta.
Esimerkiksi: jos juovien väli on 1,5 cm ja etäisyys seinään 5,863 m, voidaan laskea laserin aallonpituus. Punaisen laserin aallonpituus on yleensä noin 600–700 nanometriä. Yksi nanometri on miljoonasosa millimetristä.
On hämmästyttävää ajatella, että noin tarkka tieto piilee noissa hennon näköisissä juovissa.
Tein myös Scratchilla interaktiivisen oppimateriaalin Youngin kokeesta. Sen avulla voi kokeilla ja oppia itse:
Kokeile Scratch-materiaalia täällä
Sen esittelyvideo löytyy tästä:
Tein lisäksi videoluennon, jossa selitän Youngin kokeen yksityiskohtaisesti. Jos haluat syventyä aiheeseen enemmän, katso tämä:
Tällä kertaa tutkimme valon interferenssiä vain paperimukin ja laserosoittimen avulla. “Valo on sekä hiukkanen että aalto” kuulostaa melkein taikuudelta, mutta juuri sitä moderni fysiikka meille kertoo. Kokeile tätä kotona tai luokkahuoneessa ja koe fysiikan ihme itse.
Koulussa kokeesta saa vieläkin mielenkiintoisemman käyttämällä oikeaa kaksoisrakolaitetta ja laskemalla juovista valon aallonpituuden tarkasti. Myös äänen interferenssin yhdistäminen tähän kokeeseen toimii loistavasti: kahdesta kaiuttimesta tuleva sama ääni voi kuulua eri kohdissa voimakkaampana tai heikompana. Se auttaa ymmärtämään, että aallot käyttäytyvät samalla tavalla riippumatta siitä, ovatko ne valoa vai ääntä.
Yhteystiedot ja yhteistyö
Haluan tehdä tieteen ihmeistä helposti lähestyttäviä kaikille! Sivustolta löytyy paljon hauskoja kotikokeita ja selkeitä ohjeita niiden tekemiseen. Käy tutkimassa lisää!
・Tiedeblogin sisällöstä on julkaistu myös kirja. Lisätiedot täällä
・Lisätietoa blogin ylläpitäjästä Kuwako Kenistä täällä
・Yhteistyöpyynnöt, luennot, TV-esiintymiset ja tiedetyöpajat täällä
・Uusimmat artikkelit löytyvät myös X:stä!
Science Idea Channel julkaisee jatkuvasti uusia kokeiluvideoita!
５月のイチオシ実験！
キーンと冷えるドライアイス！気温が上がってくるこの時期・ドライアイスを使った昇華・凝結・等速度直線運動の実験はいかが？
液体ゼロ！ドライアイスが消えるまでの３時間を科学する（昇華・凝結・等速度直線運動）
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 4月30日（木）「THE突破ファイル」（日本テレビ）の科学監修を担当しました。
- 5月8日（金）理科教育ニュースを担当しました。
- 6月14日（日） 千葉大学インスタレーション「探究」にて講師を務めます
- 6月26日（金） 千葉大学の公開研究会（中学理科について授業公開予定）
- 7月18日（土） 教員向け実験講習会「ナリカカサイエンスアカデミー」の講師をします。お会いしましょう。
書籍のお知らせ
- 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
X(Twitter)／instagram／Facebook（日本語）
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
