Επίσκεψη στον Πειραματίξ: Φως

Σήμερα, οι μαθητές της πέμπτης και της έκτης τάξης των σχολείων μας,  επισκέφτηκαν τον Πειραματίξ. Οι μαθητές της πέμπτης έκαναν πειράματα σχετικά με τον ηλεκτρισμό κι οι μαθητές της έκτης ασχολήθηκαν με το φως. 

Ξεκινώντας το ταξίδι μας, με οδηγό τον κύριο Αντώνη, γυρίσαμε 2.500 χιλιάδες χρόνια πίσω στον αρχαίο φιλόσοφο Εμπεδοκλή και είδαμε πως πρώτος αυτός υποστήριξε την άποψη πως το φως είναι σωματίδιο, απορρέει από το φωτίζον σώμα, ταξιδεύει στο μεταξύ ουρανού και γης και μας διαφεύγει η κίνησή του λόγω της ταχύτητάς του.

Δεξιά, ο Εμπεδοκλής μας λέει τη θεωρία του για το φως. Αριστερά ο σύγχρονος επιστήμονας κύριος Αντώνης, καμαρώνει τον αρχαίο φιλόσοφο να επεξηγεί την πρωτοποριακή, για την εποχή του, θεωρία.

Στη συνέχεια, ο επιστήμονας ρώτησε μια ερώτηση παγίδα:

Ποιο είναι το πιο διάσημο φρούτο στην ιστορία της επιστήμης;

Δυο παιδιά, ο Χρήστος και ο Νίκος, έδωσαν τη σωστή απάντηση που είναι φυσικά το μήλο, κι έτσι ο επιστήμονας έμεινε χωρίς γραβάτα και ποδιά...

Δεξιά ο Νεύτωνας (αυτοπροσώπως!!) μας περιγράφει τη συγκλονιστική εμπειρία που είχε με το μήλο! Αριστερά ο βοηθός του. 

Στη συνέχεια ο Νεύτωνας και ο βοηθός του, διατύπωσαν την άποψη ότι τα χρώματα είναι κρυμμένα στο φως. Για να το αποδείξουν χρησιμοποίησαν ένα πρίσμα και φως.

Ο Νεύτωνας κρατάει το πρίσμα και ο βοηθός είναι έτοιμος να ανάψει το φως. 

Μετά την απαραίτητη συσκότιση και την κατάλληλη γωνία...

Παρατηρήσαμε αυτό τον σχηματισμό από χρώματα στο ταβάνι

 Έξαλλοι οι υπόλοιποι συμμαθητές, φώναζαν πως ο Νεύτωνας και ο βοηθός του τους κορόιδεψαν και πως τα χρώματα βρίσκονταν κρυμμένα μέσα στο πρίσμα... Απογοητευμένοι λοιπόν οι μικροί επιστήμονες, σκέφτηκαν να δοκιμάσουν ένα πείραμα με πιο μοντέρνα υλικά. Φώναξαν λοιπόν δυο νέες εκκολαπτόμενες επιστήμονες, που τις ξέρετε ως Mystery και Πεταλούδα, για να κάνουν το ίδιο πείραμα με Cd. Κι επειδή οι κραυγές δεν έλεγαν να σταματήσουν, αποφάσισαν να πουν πως με το φως μπορείς να ακούσεις μουσική...

Σσσ, ησυχία, θα ακούσουμε μουσική χρησιμοποιώντας Cd και φως...

Βέβαια, μπορεί μουσική να μην ακούσαμε, μια και κάτι τέτοιο δεν γίνεται, αλλά αναλύσαμε το φως στα διάφορα χρώματα από τα οποία αποτελείται και συζητήσαμε για το φάσμα του λευκού φωτός.

Το φάσμα του λευκού φωτός

Συζητώντας για το φάσμα του φωτός καθώς και για την υπεριώδη και την υπέρυθρη ακτινοβολία

Στη συνέχεια συζητήσαμε τις έννοιες διαφανές, αδιαφανές και ημιδιαφανές υλικό αφού πρώτα έγιναν τα σχετικά πειράματα.

διαφανές υλικό

αδιαφανές υλικό

ημιδιαφανές υλικό

Έπειτα συζητήσαμε για το φάσμα εκμπομπής σωμάτων με διαφορετικά χρώματα. Για το πείραμα αυτό, μερικοί μαθητές μας ντύθηκαν με υφάσματα σε χρώματα κόκκινο, μαύρο και λευκό.

Όταν το φως χτύπησε πάνω τους, με τη βοήθεια ειδικών γυαλιών μπορέσαμε να δούμε το φάσμα εκπομπής τους. Ειδικότερα για το λευκό χρώμα παρατηρήσαμε ότι τα λευκά αντικείμενα φαίνονται λευκά επειδή ανακλούν όλη την ακτινοβολία του λευκού φωτός που δέχονται ενώ αντίθετα τα μαύρα αντικείμενα απορροφούν  το φως που δέχονται και το μετατρέπουν σε θερμική ενέργεια που εκπέμπεται ως θερμότητα στο σώμα μας και στο περιβάλλον. Όσο για τα κόκκινα σώματα, φαίνονται κόκκινα γιατί ανακλούν το κόκκινο χρώμα και τα υπόλοιπα τα απορροφούν μετατρέποντάς τα σε θερμική ενέργεια.

κόκκινο πανί - ανακλά κόκκινο χρώμα

μαύρο - τα απορροφά όλα

λευκό - ανακλά όλα τα χρώματα

Έπειτα ήρθε η ώρα να αποδείξουμε πως το φως διαδίδεται ευθύγραμμα. Βάλαμε ένα λέιζερ στον τοίχο, πήραμε τα σφουγγάρια με το τάλκ και αρχίσαμε να σκονίζουμε ακριβώς πάνω από το λέιζερ. Το αποτέλεσμα; Εκπληκτικό.

Ευθεία διάδοση φωτός

Ύστερα πειραματιστήκαμε με την ανάκλαση του φωτός. Το αποτέλεσμα; διπλά εκπληκτικό, αν και οι φωτογραφίες το αδικούν!

ανάκλαση φωτός

ανάκλαση φωτός

Μετά την ανάκλαση συζητήσαμε για τη διάχυση του φωτός.  

διάχυση φωτός

Ο κύριος Αντώνης μας εξήγησε πως το φαινόμενο αυτό στον τοίχο συμβαίνει επειδή αν δούμε τον τοίχο σε μικροσκόπιο θα παρατηρήσουμε πως έχει σχήμα ακανόνιστο σαν το σφουγγάρι (τις επιφάνειες αυτές τις λέμε τραχειές) κι έτσι συμβαίνουν ανακλάσεις προς πολλές κατευθύνσεις. Αυτή είναι η λεγόμενη διάχυση του φωτός.

σαν το σφουγγάρι είναι οι τραχειές επιφάνειες

Μια εφαρμογή της ανάκλασης του φωτός συναντάμε στην οπτική ίνα. Μια οπτική είναι ένας σωλήνας που μέσω των εσωτερικών ανακλάσεων μεταφέρει το φως από ένα σημείο σε ένα άλλο. 

Κάπως έτσι δουλεύει μια οπτική ίνα.

Μια πραγματική οπτική ίνα. Στη μια πλευρά της έχουμε βάλει ένα λέιζερ και παρατηρούμε το φως να μεταφέρεται με ανακλάσεις και να βγαίνει από την άλλη μεριά.

Πολλές οπτικές ίνες

 Μετά από τόσα πειράματα κι επειδή κουραστήκαμε, ο κύριος Αντώνης θέλησε να μας κάνει μαγικά. Έτσι, πήρε το χέρι μιας μαθήτριας και την ρώτησε αν την πειράζει να το κάνει πιο μεγάλο. 

Άμπρα κατάμπρα και το χέρι ...έγινε τεράστιο

Ένας μαρτυριάρης από το κοινό, μας πρόδωσε σχεδόν αμέσως το μυστικό: Το βάζο λειτουργεί σα συγκλίνων φακός κι έτσι το χέρι φαίνεται μεγαλύτερο! 

Οι φωτεινές ακτίνες, σχεδόν παράλληλες πριν τον συγκλίνοντα φακό. Μετά τον φακό συγκλίνουν σε ένα σημείο που το λέμε εστία.

Αποκλίνων φακός. Οι φωτεινές ακτίνες σχεδόν παράλληλες πριν προσπέσουν στον φακό

αποκλίνουν αφού περάσουν μέσα από τον φακό.

Στο τέλος αφού όλα τα παιδιά είχαν συμμετάσχει σε πείραμα, ήρθε κι η ώρα των δασκάλων...

το είδωλο του κεριού που σχηματίζεται στον τοίχο...

είναι ανεστραμμένο!

Τη σημερινή εκδρομή την ευχαριστηθήκαμε και δάσκαλοι και μαθητές. Ευχαριστούμε ιδιαίτερα τον κύριο Αντώνη που με το χιούμορ του και τη διαφορετική του προσέγγιση, μας έκανε να νιώσουμε τρανοί επιστήμονες!!! Για περισσότερα σχετικά με το φως, διαβάστε το εμπλουτισμένο ηλεκτρονικό βιβλίο του ψηφιακού σχολείου εδώ.