Mitä syvempi tyhjiö, sitä enemmän värejä！？Salamyhkäinen maailma, jossa tyhjiöputket hehkuvat korkeajännitteessä

Olen tiedevalmentaja Kuwako Ken. Joka päivä on kokeilu.

Pimeässä huoneessa lasiputki hohtaa kevyesti. Sinistä, pinkkiä, oranssia… kuin revontulien kaltaisia valonvaihteluita. Tämä ei ole erikoisvalaistusta eikä tietokonegrafiikkaa. Se on fysiikan koe, jossa väri muuttuu ”tyhjiön asteesta” riippuen. Tällä kertaa esittelemme mystisen valoilmiön, joka syntyy kun putkeen syötetään korkeajännite, sekä sen toimintaperiaatteen.

Mitä tyhjiöputki tekee?

”Oletko kuullut sanan ’tyhjiöputki’?”
Se oli aikoinaan välttämätön elektroniikkakomponentti radioissa, televisioissa ja tietokoneissa, ja se on nykyaikaisten transistorien ja IC-sirujen ”esi-isä”. Tyhjiöputken perusperiaate on hyvin yksinkertainen. Ilma poistetaan lasiputkesta lähes tyhjiöksi, ja elektrodit asetetaan sisään, jolloin sähkövirta kulkee. Tyhjiössä elektronit voivat liikkua törmäämättä ilmamolekyyleihin, mikä mahdollistaa erittäin tarkan virran hallinnan.

Miksi väri muuttuu tyhjiöasteen mukaan?

Tässä kokeessa havaitaan ilmiö, jossa neljä eriasteista tyhjiötä sisältävää putkea hehkuu eri väreissä, kun niihin syötetään korkeajännite. Katso video.

Katsotaan vasemmanpuoleisimman purkausputken väriä.

Toinen

Kolmas

Neljäs – se näyttää valkoiselta.

Miksi väri muuttuu? Avain on putkeen jääneen kaasun tyypissä ja määrässä. Kun jännite kytketään, elektrodeista sinkoutuu nopeita elektroneja. Kun nämä elektronit törmäävät putkessa oleviin kaasumolekyyleihin, molekyylien energiataso nousee (virittyminen). Kun molekyylit palaavat perustilaansa, ne säteilevät valoa, ja säteilevän valon aallonpituus (eli väri) riippuu kaasun lajista.

Alhaisessa tyhjiössä (kun ilmaa on paljon jäljellä) typen ja hapen molekyylit osallistuvat hehkuun, jolloin väri näyttää pinkiltä ja oranssilta. Kun tyhjiöaste kasvaa ja jäljellä oleva kaasu vähenee, valo muuttuu sinertävän valkoiseksi ja kohti ultraviolettia. Kun tyhjiö on äärimmäisen korkea, elektronit osuvat lasiputken seinämään ja synnyttävät fluoresenssia (vihreää valoa). Tätä ilmiötä kutsutaan katodisäteiksi, ja se on sama periaate kuin vanhoissa kuvaputkitelevisioissa. Toisin sanoen värimuutokset kertovat, mihin elektronit törmäävät.

Tässä on laitteen kokonaiskuva.

Päivä, jolloin opin induktiokelan vaaran kehollani

Kun tein tätä koetta, tapahtui jotain unohtumatonta. Selittäessäni tyhjiöputkea esittelyn yhteydessä kosketin vahingossa induktiokelan elektrodia. Sillä hetkellä tajuntani oli lähes mennä. Sain voimakkaan iskun ja lensin taaksepäin, lysähtäen maahan. Olen monesti kertonut kokeiden yhteydessä, että korkeajännite on vaarallista, mutta tuona päivänä koin sähköiskun pelottavuuden omassa kehossani.

Induktiokela näyttää pieneltä laitteelta, mutta se voi tuottaa kymmeniä tuhansia voltteja. Kauniin hehkun takana piilee energia, joka voi olla erittäin vaarallista väärin käsiteltynä. Kokeita tarkkaillessa on tärkeää pitää turvallinen etäisyys.

Yhteydenotto ja tilaukset

Tee tieteen ihmeistä ja hauskuudesta entistä lähempää arkea! Sivustolta löydät helposti tehtäviä kotikokeita ja niiden vinkkejä selkeästi selitettynä. Kokeile rohkeasti etsiä lisää tietoa!

・Tieteen ideakokoelma on nyt myös kirjana. Lisätietoja tästä
・Kuwako Ken -tekijästä lisätietoja tästä
・Tilaustyöt (kirjoitukset, luennot, kokeilutunnit, TV-yhteistyöt jne.) tästä
・Päivityksiä löydät X:ssä!

Science idea channel julkaisee kokeiluvideoita!

６月のイチオシ実験！

レモンやオレンジで風船を割ろう！インパクトが抜群のリモネン風船の実験

テレビ番組監修・イベント等のお知らせ

• ６月３日（水）20:30〜　「バカリズムのちょっとバカりハカってみた！」（テレビ東京）を科学監修・出演します。テーマは「そばの出前は何人前まで運べるのか、限界を測ってみた」です。　
• ６月４日(木)　7:00〜　「THE突破ファイル」（日本テレビ）について科学監修しました。
• 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）　公開研究会「脱作業化！デジタル化と段階的指導で実現する オームの法則の探究」
• ６月28日（日）　ダビンチマスターズ＠昭和女子
• 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）

BlueSky／Threads（英語）

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。