Tiedettä kotona! Valoa kiertämällä syntyy värejä? Teippi muuttuu taikamaaliksi — rakenna polarisaatiokaleidoskooppi
Hei, olen tiedevalmentaja Ken Kuwako. Minulle jokainen päivä on uusi koe!
Ympärillämme on valtavasti valoa, joka saapuu auringosta ja lampuista. Mutta tiesitkö, että tämän kirkkaan ja läpinäkyvän valon sisällä lymyää salaisia värejä, joita emme paljain silmin näe?
Valon maailma, jonka ohi yleensä vain kuljemme, kätkee sisäänsä mielikuvitustakin upeampia sateenkaaren sävyjä. Tänään paljastamme valon todelliset kasvot ja teemme tieteellisen kokeen, jolla voit luoda tätä maagista kauneutta omiin käsiisi.
Kävin vastikään Kansallisessa luonnontieteellisessä museossa katsomassa näyttelyä, jossa hyödynnettiin polarisaatiokalvoja. Kun täysin valkoista LCD-näyttöä katsoo tällaisen kalvon läpi, näkyviin nousee lukemattomia värejä. Kurkkaa ensin tämä hämmästyttävä ilmiö videolta:
Tämän taianomaisen ilmiön takana ovat valon polarisaatio sekä tavallisen teipin kaltaisten materiaalien kaksoistaittuminen. Hyödynnetään näitä ilmiöitä ja rakennetaan yhdessä polarisaatiokaleidoskooppi – laite, joka luo täysin ainutlaatuista värien leikkiä.
Katso tästä, miltä valmis lopputulos näyttää:
Tässä tulee tieteellinen resepti, jolla voit kokeilla tätä kotona!
Tiederesepti: Välineet valon anatomiaan
Mitä tarvitset
Polarisaatiokalvoa, putki (esim. talouspaperirulla), peilikalvoa, leikkuri tai pieni saha, pehmustemateriaalia, sakset, kirkasta teippiä, tussi, paperimuki
|
|
Näin rakennat valokaleidoskoopin
Leikkaa putki sopivan pituiseksi (suositus n. 15 cm). Leikkaa peilikalvosta kolme samankokoista suikaletta, jotka mahtuvat putken sisään. Peilikalvoa on helppo leikata saksilla.
Poista suojakalvo varovasti peilien pinnalta ja teippaa kolme palaa yhteen niin, että ne muodostavat kolmion muotoisen peilitunnelin.
Työnnä peilitunneli putken sisään.
Täytä tyhjät välit pehmustemateriaalilla, jotta peilirakenne pysyy tukevasti paikallaan.
Piirrä putken pään avulla polarisaatiokalvoon ympyrä ja leikkaa se irti. Poista suojakalvot ja teippaa pala putken toiseen päähän. Tämä on kurkistusaukkosi.
Seuraavaksi leikkaa paperimukin pohja irti. Kiinnitä siihen toinen samanlainen pyöreä polarisaatiokalvon pala. Tämän jälkeen liimaa kalvon päälle kirkasta teippiä sikin sokin ja useita kerroksia.
Vinkki: Laita aluksi vain vähän teippiä ja lisää sitä myöhemmin samalla kun kurkkaat putkeen – näin löydät parhaan efektin!
Yhdistä putki ja paperimuki, ja polarisaatiokaleidoskooppi on valmis! Suuntaa se kohti valoa ja kurkista sisään.
Tulos: Valon soittama värien sinfonia
Katso videolta, millaisia upeita näkymiä laitteella syntyy!
Ota suunnaksi vaikkapa kattovalo ja pyöritä paperimukia hitaasti samalla kun katsot sisään.
Kuviot muuttuvat jatkuvasti.
On suorastaan uskomatonta, että ilman helmiä tai muita koristeita syntyy näin monimutkaisia värejä ja muotoja. Jos haluat todella kirkkaita värejä, kokeile valaista paperimukin pohjaa LED-valolla tai puhelimen salamalla.
Mutta miksi läpinäkyvä teippi muuttuu värilliseksi? Teipin kaltaisilla muovikalvoilla on ominaisuus nimeltä kaksoistaittuminen. Kun valo kulkee kahden polarisaatiokalvon ja teipin läpi, tietyt valon värit vahvistuvat ja päätyvät silmiimme.
Värikuviot muuttuvat loputtomasti sen mukaan, miten teippi on aseteltu ja kuinka monta kerrosta sitä on. Kokeile, säädä ja löydä oma suosikkikuviosi!
Tässä on vielä esimerkki suuremmasta polarisaationäyttelystä tiedekeskuksesta. Se on hieno tapa nähdä ilmiö isossa mittakaavassa!
Mikä ihme on polarisaatiokalvo?
Tämän kaleidoskoopin salaisuus on polarisaatiokalvo – tuo erikoinen tumma filmi. Fysiikan tunneilla se tulee tutuksi, kun osoitetaan valon olevan poikittaista aaltoliikettä.
Valo etenee aaltoina, jotka värähtelevät kaikkiin suuntiin: ylös, alas, sivuille ja vinottain. Polarisaatiokalvo toimii kuin näkymätön säleverho, joka pakottaa valon järjestykseen.
Jos valo kulkee pystysuuntaisen säleverhon läpi, vain pystysuunnassa värähtelevä valo pääsee läpi. Jos tämän jälkeen asetetaan vaakasuuntainen säleikkö, pystysuuntainen valo ei pääsekään enää läpi ja näkymä muuttuu mustaksi.
Koska kalvoilla on suunta, niiden pyörittäminen päällekkäin joko päästää valon läpi tai estää sen kokonaan.
Tätä ilmiötä hyödynnetään arjessa esimerkiksi aurinkolaseissa. Kun valo heijastuu veden pinnasta, se polarisoituu ja aiheuttaa häikäisyä. Polarisoivat linssit suodattavat tämän heijastuksen pois, jolloin näet helpommin veden alle.
Miksi teippi luo sateenkaaren värejä?
Vaikka polarisaatio selittää valon sammumisen, mistä värit tulevat? Tässä kohtaa kuvaan astuu salainen aseemme: teippi. Teipillä on kyky kiertää läpi kulkevan valon värähtelysuuntaa. Mikä hienointa, kiertymisen määrä riippuu valon väristä (aallonpituudesta).
Kun valo kulkee teippikerrosten läpi, punainen valo kiertyy tiettyyn kulmaan ja sininen valo toiseen. Kun tämä ”kiertynyt” valo osuu kaleidoskoopin jälkimmäiseen polarisaatiokalvoon, vain tietyt värit pääsevät läpi kalvon suunnasta riippuen.
Tämän vuoksi teippikerrosten määrä ja asento muuttavat värejä loputtomasti. Se on puhdasta valon fysiikkaa!
Rakensin tämän kaleidoskoopin kierrätysmateriaaleista, kuten talouspaperin ja kelmun hylsyistä. Se on ekologinen, edullinen ja uskomattoman kaunis tapa tutkia tiedettä.
Kysy lisää tai pyydä yhteistyöhön
Haluan tuoda tieteen ihmeet lähemmäs jokaista! Blogistani löydät helposti lähestyttäviä ohjeita kotikokeisiin. Tutustu rohkeasti! ・Tiedemuistiinpanoistani on julkaistu kirja. Lue lisää täältä. ・Lisää minusta (Ken Kuwako) voit lukea täältä. ・Yhteistyöpyynnöt (luennot, työpajat, TV-konsultointi jne.) täältä. ・Seuraa uusimpia päivityksiä X:ssä (ent. Twitter)!
Tiedevinkit-kanavallani julkaisen lisää koevideoita!
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。
