Pyydystä valon taittuminen! Neljä nuppineulaa paljastaa valon salaisen reitin (Pystytkö paljastamaan valokuvahuijauksen?)

Olen Ken Kuwako, tiedeohjaaja. Jokainen päivä on koe.

Oletko koskaan huomannut, kuinka juomalasiin upotettu pilli näyttää taipuneelta tai uima-altaan pohja vaikuttaa todellista matalammalta? Nämä kaikki ovat ilmiöitä, jotka johtuvat valon ”taittumisesta” – toisin sanoen, siitä että valo muuttaa suuntaa.

Valon suunnanmuutos on kuitenkin vaikea hahmottaa, sillä emme näe valon kulkureittiä. Oppikirjojen kaaviot eivät sytytä kipinää opiskelijoissa. Siksi esittelen tänään nerokkaan kokeen, jolla näkymätön valon kulkureitti voidaan ”napata kiinni” ja tehdä näkyväksi!

Käytämme kokeessa perinteistä tiedeluokan välinettä: ”lasikuutiota” (tai lasipalikkaa). Mutta lisäämällä vain yhden, yllättävän arkitavaran, oppilaiden ”Ahaa!”-oivallukset tuplaantuvat! Tämä salainen ase on ompelulaatikosta löytyvä nuppineula!

Jos ajattelit: ”Mitä ihmettä?!”, se on loistavaa! Tämän kokeen avulla selvitämme, miksi valo taittuu ja miten yllä olevan kaltaisia, pään ja kaulan toisistaan irrottavia, illuusioita syntyy. Pureudutaan mysteeriin!

頭と首が分かれた！プールで体が分かれる驚きのトリック写真！（光の屈折）

（Tämä tehokas kokeellinen menetelmä on muuten kollegani, opettaja S:n, ansiota. Hänen vinkkinsä syvensi ymmärrystäni entisestään. Loistava koe!）

Tarvikkeet

• Lasikuutio (suorakulmainen): Yksi opiskelijaa/ryhmää kohden.
• Piirustuspaperia (n. A4-koko): Valkoinen paperi auttaa näkemään valon reitin.
• Nuppineuloja: 4 kpl per opiskelija/ryhmä (ota reilusti varalle!).
• Valonlähde/laserosoitin: Laserosoitin toimii korvikkeena, mutta laite, jolla saa valon kulkemaan viivana, on paras.
• Lyijykynä ja viivotin
• (Valinnainen) Pimentävä verho/kangas: Jos luokkahuoneen saa pimennettyä, valon reitti näkyy selkeämmin.

Kokeen suoritus: Valon reitin ”visualisointi”

Jotta oppilaat pääsevät tekemään itsenäisesti, seuraa näitä ohjeita. Kokeen työturvallisuuslomakkeen voit ladata tästä:

Valon taittumisen työkirja (PDF)

Koska työ on hieman pikkutarkkaa, on suositeltavaa katsoa video etukäteen:

1. ”Jahtaa” valon reittiä nuppineuloilla

Aseta ensin lasikuutio piirustuspaperille ja piirrä sen ääriviivat lyijykynällä. Ota kuutio sivuun ja pistä kaksi nuppineulaa paperille sopivaan kohtaan (merkitse pisteet). Nämä toimivat ”valonlähteenä” (eli kohteena, jota katsotaan).

Aseta lasikuutio takaisin paikoilleen ja katso lasin sivusta kahta juuri pistettyä nuppineulaa.

Tässä on tärkein vaihe! Siirrä katsettasi, kunnes näet lasin läpi katsottuna molemmat neulat täydellisesti päällekkäin, ikään kuin ne olisivat yksi ainoa neula.

Kun neulat näyttävät yhdeltä, pistä kolmas nuppineula tarkalleen katseesi linjalle.（Pistä se lähelle lasin etureunaa）

Pidä katseesi samassa linjassa ja pistä lopuksi neljäs nuppineula vielä lähemmäs itseäsi kuin kolmas neula. Nyt silmäsi (neulat 4 ja 3) ja lasin läpi näkyvä kuva (neulat 2 ja 1) ovat samassa suorassa linjassa!

2. Yhdistä pisteet ja vahvista taittuminen!

Ota nyt varovasti pois lasikuutio ja kaikki neljä nuppineulaa. Paperille jää neljä pistettä, joihin neulat oli pistetty.

Yhdistä ensin kaksi kauimmaista pistettä (1. ja 2. neula) viivottimella. Tämä on valo, joka kulkee lähteestä lasiin. Yhdistä seuraavaksi kaksi lähintä pistettä (3. ja 4. neula). Tämä on valo, joka kulkee lasista silmääsi. Yhdistä lopuksi nämä kaksi viivaa lasikuution ääriviivojen sisällä.

Mitä näet? Eikö valon reitti ”napsahda” kulmikkaasti, kun se menee lasin sisään ja sieltä ulos? Tämä on se hetki, kun näkymätön ”valon taittuminen” on saatu nuppineuloilla kiinni!

3. Varmistus: Valaise valon reitti.

Kokeen viimeistelyssä pimennetään luokkahuonetta hieman. Käytä valonlähdettä (laseria) ja suuntaa valo nuppineulojen ”käänteistä” reittiä pitkin (4. neulan pisteestä 3. neulan pisteeseen).

Kun valo kulkee lasin läpi, sen pitäisi jatkaa suoraan kohti 1. ja 2. neulan reikiä. Kun oppilaat näkevät, että heidän piirtämänsä viiva vastaa todellista valonsädettä, heiltä pääsee varmasti äänekäs ”Vau, se on totta!” -huudahdus.

Mysteeri ratkeaa! Miksi valo taittuu?

Miksi valo taittuu (muuttaa suuntaa)? Siksi, että valon nopeus on erilainen ilmassa, lasissa (tai vedessä).

Valo kulkee lasissa hitaammin kuin ilmassa. Kun suoraan kulkeva valo osuu lasiin vinosti, lasiin ensin saapunut osa hidastuu ensimmäisenä, kun taas perässä tuleva osa etenee vielä nopeammin… Tämä ”nopeusero” pakottaa valon kääntymään.

Nyt voimme ratkaista myös alun illuusion salaisuuden!

Kuvassa, jossa ”pää ja kaula ovat erillään”, on kyse täsmälleen samasta periaatteesta. Valo kulkee tankin (lasi ja vesi) ja ilman läpi – alueilla, joissa valon nopeus on erilainen. Siksi kaulasta lähtevä valo ”taittuu” ennen kuin se saavuttaa silmämme.

Aivomme ovat kuitenkin hyvin suoraviivaiset, emmekä oleta valon taittuneen. Uskomme, että ”valo kulkee suoraan”. Tämän seurauksena me ”erehdymme” luulemaan, että kaula sijaitsee taittuneen valonsäteen ”jatkeella”.

Siksi kaula näyttää olevan eri paikassa kuin missä se todellisuudessa on. Nuppineulakoe on loistava tapa paljastaa sekä ”aivojen erehdys” että ”valon todellinen kulkureitti”!

Yhteydenotot ja tiedustelut

Tee tieteen ihmeistä ja hauskuudesta itsellesi entistä läheisempää! Olen koonnut helppoja ja hauskoja tiedekokeita, jotka voi tehdä kotioloissa, sekä vinkkejä niiden onnistumiseen. Kannattaa selailla lisää! ・Tietoa minusta, Ken Kuwakosta, löydät täältä ・Tiedustelut eri toimeksiannoista (kirjoittaminen, luennot, tiedekerhot, TV-konsultointi/esiintymiset jne.) täältä ・Saat tietoa uusista artikkeleista seuraamalla minua X:ssä!

Tieteen Juttuja -kanavalla julkaisen kokeellisia videoita!

２月のイチオシ実験！梱包材で遊ぼう！

• 静電気の時期になってきました。子供と一緒に梱包材で盛り上がろう！→ やめられなくなる！静電気実験２０

体中に梱包材をはりつけてみよう！

テレビ番組等・科学監修等のお知らせ

• 「月曜から夜更かし」（日本テレビ）にて科学監修・出演しました。

書籍のお知らせ

• 1/27 『見えない力と遊ぼう！電気・磁石・熱の実験』（工学社）を執筆しました。
• サクセス15 ２月号にて「浸透圧」に関する科学記事を執筆しました。
• 『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。

講師等・ショー・その他お知らせ

• 2/20（金）「生徒の進学希望実現支援事業」研究授業＠福井県立若狭高等学校　講師
• 3/20（金）　日本理科教育学会オンライン全国大会2026「慣性の法則の概念形成を目指した探究的な学びの実践」について発表します。B会場 第３セッション： 学習指導・教材（中学校）③　11:20-12:20
• 7/18（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。
• 10/10（土）　サイエンスショー予定
• 各種SNS　X(Twitter)／instagram／Facebook／BlueSky／Threads

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。