Helppo kotikoe! Heijasta seinälle “ylösalainen maailma” – linssien ja valon ihme
Olen Ken Kuwako, tiedekouluttaja. Joka päivä on kokeellinen.
Muistatko sen tiedetunnin kokeen, jossa käytettiin kynttilää, suurennuslasia ja valkokangasta? Eikö ollutkin jännittävää, kun pimeässä huoneessa näit valkokankaalla hämärän mutta selkeän, ylösalaisin olevan kynttilän kuvan?
Mutta tässä herää yksi kysymys: ”Miksi aina kynttilä?”
Ehkä olet sen kokeen takia ajatellut, että ”kuvan voi heijastaa vain jollain erityisellä, itse valoa lähettävällä esineellä, kuten kynttilällä tai hehkulampulla”. ”Eikö siis edessä olevaa lyijykynää tai ikkunan takana olevaa sinistä taivasta voi heijastaa?”… Ei suinkaan!
Itse asiassa suurennuslasilla (kuperalla linssillä) on kyky heijastaa KAIKKI, minkä silmämme näkevät. Tämä johtuu siitä, että kaikki näkemämme esineet ”heijastavat” valoa. Linssi pystyy keräämään tuon heijastuneen valon.
Tänään esittelen sinulle erittäin helpon ja kauniin kokeen, joka todistaa tämän. Emme käytä kynttilän liekkiä. Käytämme ”ikkunan takana olevaa maisemaa”!
Tieteen resepti
Tarvikkeet: Värillinen sellofaani, suurennuslasi (voit ostaa sellaisen edullisesti kaupasta)
Kokeen suoritus:
① On suositeltavaa suorittaa koe päivänvalossa. Sammuta huoneen valot ja pyydä kaveria pitämään värillistä sellofaania ikkunan lähellä.
② Ota suurennuslasi ja siirry lähelle ikkunan vastakkaista seinää.
③ Aseta suurennuslasi lähelle seinää ja liikuta sitä edestakaisin.
Tulos:
Mitä tapahtuu? Tällä tavalla saat seinälle kauniin kuvan ikkunanäkymästä, kuten seuraavassa kuvassa.
Kuvia syntyy yhtä monta kuin sinulla on suurennuslaseja! Kaunista! Jos kuvaa suurentelee, näetkö?
Huomaatko? Sellofaania pitelevä henkilö näkyy heijastuksessa ylösalaisin! Myös koko maisema heijastuu.
Miksi kuva näkyy ylösalaisin? Periaate on täysin sama kuin kynttiläkokeessa. Ikkunan takana oleva maisema ja sellofaani heijastavat auringonvaloa. Kun tämä valo kulkee suurennuslasin (kuperan linssin) läpi, se taittuu. Linssin läpi kulkenut valo kerääntyy jälleen yhteen pisteeseen (tarkentuu). Tätä kuvaa, joka syntyy, kun valo todella kerääntyy, kutsutaan tieteessä ”todelliseksi kuvaksi” (real image). Tämä ”todellinen kuva” voidaan heijastaa selvästi valkokankaalle tai seinälle, ja sillä on aina ominaisuus olla ”ylösalaisin ja sivusuunnassa käännetty”.
Kuva, joka heijastuu suurennuslasin pinnasta, ei ole ylösalaisin! Vain linssin läpi kulkeva valo tuottaa käänteisen kuvan.
Tämä on hieno havainto! Kuva, joka heijastuu suurennuslasin lasipinnasta, on kuin peilikuva, eikä sillä ole mitään tekemistä linssin taittamiskyvyn kanssa. Mutta vain linssin läpi kulkevan valon luoma ”todellinen kuva” kääntyy ylösalaisin. Se on todiste linssin toiminnasta.
”Silmä” ja ”kamera” toimivat samalla periaatteella!
Itse asiassa tämä koe on täysin identtinen kameran periaatteen kanssa. Suurennuslasi toimii ”linssinä”, ja seinä toimii ”filmikelaana” tai ”kuvakennona”. Mikä vielä hämmästyttävämpää, meidän ”silmämme” näkevät maailman samalla mekanismilla. Silmän ”mykiö” toimii linssinä, joka heijastaa maiseman ylösalaisin olevana todellisena kuvana verkkokalvolle, joka on silmän takaosassa oleva ”valkokangas”.
”Miksi sitten emme näe maailmaa ylösalaisin?” saatat miettiä. Se johtuu siitä, että ”aivomme” kääntävät verkkokalvolle heijastuneen ylösalaisin olevan kuvan välittömästi ”oikein päin”! Kehomme on todella uskomaton!
Tämän kokeen voi tehdä ilman sellofaaniakin, mutta kaunis värikuva tekee siitä vieläkin vaikuttavamman. Haluan myös mainita erään oppilaan mielenkiintoisen idean, kun teimme tätä koetta. Hän heijasti kuvan paperille seuraavasti:
Tällä tavalla kuva näkyy selvästi, vaikka ei olisikaan valkoista seinää. En ollut itse ajatellut tätä. Oppilaat ovat mahtavia! Kokeilkaa tätä kotona!
Vinkkejä kokeen suorittamiseen oppitunnilla!
Lopuksi esittelen vinkkejä tällaisten demonstrointikokeiden suorittamiseen oppitunnilla. Vinkit ovat:
Jokaisella oppilaalla on oltava pääsy kokeiluvälineisiin.
Kaikkien oppilaiden on voitava osallistua.
Esimerkiksi 40 oppilaan luokassa valmistelin 20 suurennuslasia. Jaoin ne 20 oppilaalle, ja toiset 20 oppilasta seisoivat ikkunan luona sellofaanin kanssa ja liikuttelivat sitä. Tällä tavalla jokainen oppilas osallistui toimintaan. Tämä pitää tunnin tiiviinä ja on suositeltavaa. Etenkin valon oppialueella on hyvä edetä näyttämällä oppilaille erilaisia kokeita.
Yhteydenotot ja pyynnöt
Tee tieteen ihmeistä ja hauskuudesta itsellesi läheisempää! Olen kerännyt helposti ymmärrettäviä ohjeita hauskoihin tiedekokeisiin, jotka voi tehdä kotona. Etsi niitä lisää!
・Tämä tiedeblogi on julkaistu kirjana. Lisätietoja täältä ・Lisätietoja ylläpitäjä Ken Kuwakosta täältä ・Erilaiset pyynnöt (kirjoitukset, luennot, kokeelliset työpajat, TV-konsultointi, esiintymiset jne.) täältä ・Artikkelien päivitystiedot julkaistaan X:ssä!
Tiedeblogi-kanavalla on kokeellisia videoita!
