Τα πειράματα
Χρώματα
Ανάλυση λευκού φωτός, Σύνθεση φωτός, Διάθλαση φωτός
Τι χρειάζεσαι
- Ένα φακό που να εκπέμπει λευκό φως
- Χρωματιστά χαρτιά ή άλλα αντικείμενα (κόκκινο, μπλε, πράσινο κτλ.)
- Χρωματιστά σελοφάν (κόκκινο, μπλε, πράσινο κτλ.)
Τι θα δεις:
Το άσπρο αντικείμενο ανακλά όλες τις ακτινοβολίες που δέχεται και δεν απορροφά καμία. Αν το φωτίσουμε με κόκκινο φως, ανακλά την κόκκινη ακτινοβολία και φαίνεται κόκκινο. Αν το φωτίσουμε με μπλε φως, ανακλά την μπλε ακτινοβολία και φαίνεται μπλε κτλ.
Το κόκκινο αντικείμενο ανακλά μόνο την κόκκινη ακτινοβολία και απορροφά όλες τις άλλες. Αν το φωτίσουμε με λευκό φως, ανακλά την κόκκινη ακτινοβολία που περιέχεται στο λευκό φως και απορροφά τις άλλες. Φαίνεται λοιπόν κόκκινο. Αν το φωτίσουμε με μπλε φως, θα απορ-ροφήσει την μπλε ακτινοβολία και, αφού δεν υπάρχει κόκκινη ακτινοβολία για να την ανακλάσει, δεν ανακλά καθόλου φως, άρα φαίνεται μαύρο.
Παρόμοιες προτάσεις ισχύουν και για τ’ άλλα χρώματα.
Το γαλάζιο χρώμα του ουρανού και το πορτοκαλί του ηλιοβασιλέματος.
Διάθλαση φωτός, ανάλυση φωτός
Τι χρειάζεσαι
- Ένα φακό που να εκπέμπει λευκό φως.
- Ένα ποτήρι με νερό
- Λίγο γάλα
Τι θα κάνεις - τι θα δεις:
Σε σκοτεινό δωμάτιο άναψε το φακό, τοποθέτησε τον πίσω απ’ το ποτήρι και κοίταξε το φως του μέσα απ’ το νερό. Βλέπεις το λευκό φως που εκπέμπει.
Ρίξε πολύ λίγο γάλα στο νερό (δυο σταγόνες φτάνει). Κοίταξε πάλι το φως του φακού. Είναι τώρα λίγο κιτρινωπό.
Ρίξε ακόμα μερικές σταγόνες γάλα στο ποτήρι. Το φως αρχίζει να παίρνει πορτοκαλί χρώμα.
Δοκίμασε βάζοντας ακόμη μερικές σταγόνες και παρακολούθησε τη μεταβολή στο χρώμα του φωτός που έρχεται στα μάτια σου.
Πάρε τώρα το φακό και φώτισε απ’ το πλάι το ποτήρι με το νερό και το γάλα. Το περιεχόμενο θα φαίνεται γαλάζιο.
Τι συνέβη:
Όταν το λευκό φως του ήλιου (που είναι μια ακτινοβολία σύνθετη, δηλαδή αποτελείται από πολλές απλές χρωματιστές ακτινοβολίες) φτάνει στην ατμόσφαιρα της γης, προσπίπτει πάνω στα διάφορα μόρια των αερίων ή και της σκόνης που περιέχει αυτή και σκορπίζεται (διαχέεται) προς όλες τις κατευθύνσεις. Όμως, οι διάφορες ακτινοβολίες δε διαχέονται ομοιόμορφα. Περισσότερο απ’ όλες διαχέονται οι μπλε. Γι’ αυτό ο ουρανός παίρνει γαλάζιο χρώμα, όπως το ποτήρι με το γάλα όταν το φώτισες απ’ το πλάι (στην περίπτωση του πειράματος το φως διαχέεται λόγω των μορίων του γάλακτος που είναι σκορπισμένα στο νερό).
Ποιες ακτίνες έφταναν στα μάτια σου όταν είχες το φακό πίσω απ’ το ποτήρι με το γάλα; Αυτές που δεν έπαθαν μεγάλη διάχυση. Αυτές είναι οι κόκκινες και οι κίτρινες. Να γιατί το φως του φακού γινόταν πορτοκαλί.
Όταν ο ήλιος «γέρνει» προς τη δύση, οι ακτίνες του κάνουν μεγαλύτερη διαδρομή στην ατμόσφαιρα πριν φτάσουν στα μάτια μας. Οι μπλε ακτινοβολίες λοιπόν σκορπίζονται πολύ. Στο μάτι μας φτάνουν οι υπόλοιπες, που δημιουργούν το κοκκινοκίτρινο χρώμα του ηλιοβασιλέματος.
Παιχνίδια με τα χρώματα
Λειτουργίες ματιού, Σύνθεση χρωμάτων
Τι χρειάζεσαι
- Ένα λευκό χαρτί.
- Ένα χαρτόνι ή χαρτί με φωτεινό κόκκινο χρώμα.
- Ένα χαρτόνι ή χαρτί με φωτεινό κίτρινο χρώμα
Τι θα κάνεις:
«Κάρφωσε» τη ματιά σου σταθερά στο κόκκινο χαρτόνι για δυο λεπτά, χωρίς να κοιτάζεις αλλού. Στη συνέχεια κοίταξε το λευκό χαρτί.
Τι θα δεις:
Στο λευκό χαρτί σχηματίζεται το χαρτόνι που κοίταζες, αλλά τώρα έχει ένα γαλαζοπράσινο χρώμα.
Τι συνέβη:
Μία από τις θεωρίες που εξηγούν την έγχρωμη όρασή μας δέχεται ότι στο μάτι μας υπάρχουν τρία είδη κυττάρων ευαίσθητων στο φως, τα πρώτα ευαίσθητα στην κόκκινη ακτινοβολία, τα δεύτερα στην πράσινη και τα τρίτα στην μπλε.
Όταν κοιτάζεις πολύ ώρα το κόκκινο χαρτόνι, τα κύτταρα τα ευαίσθητα στην κόκκινη ακτινοβολία «κουράζονται». Όταν κοιτάζεις στη συνέχεια το λευκό χαρτί, αυτό στέλνει στο μάτι σου όλες τις ακτινοβολίες, αλλά φαίνεται γαλαζοπράσινο, ακριβώς διότι τα κύτταρα τα ευαίσθητα στην πράσινη και στη μπλε ακτινοβολία είναι πιο ξεκούραστα απ’ τα άλλα και «δουλεύουν» καλύτερα.
Παρατηρήσεις:
Επανάλαβε το πείραμα με το κίτρινο χαρτόνι. Στο λευκό χαρτί θα φανεί μπλε (αφού το κίτρινο «κούρασε» και τα κύτταρα τα ευαίσθητα στο κόκκινο και τα κύτταρα τα ευαίσθητα στο πράσινο).
Βάψε τον παπαγάλο κόκκινο. Κοίταξε τον σταθερά για δυο λεπτά και κατόπιν κοίταξε στο κλουβί. Τι βλέπεις μέσα;
Πώς δημιουργείται το είδωλο στους καθρέφτες
Ανάκλαση του φωτός, Γεωμετρική οπτική
Τι χρειάζεσαι
- Ένα τζάμι 30 cm x 30 cm περίπου.
- Μερικά βιβλία για να το στηρίξεις κατακόρυφα
- Ένα κερί.
- Ένα ποτήρι με νερό.
- Σπίρτα.
Τι θα κάνεις:
Mε τη βοήθεια των βιβλίων στήριξε το τζάμι κατακόρυφα πάνω στο τραπέζι.
Άναψε το κερί και τοποθέτησέ το μπροστά στο τζάμι.
Βάλε πίσω απ’ το τζάμι το ποτήρι με το νερό. Μετακίνησε το ποτήρι έτσι που το είδωλο του κεριού να φαίνεται ότι είναι μέσα στο ποτήρι.
Σβήσε τα φώτα του δωματίου.
Τι θα δεις:
Θα φαίνεται σαν να υπάρχει ένα δεύτερο αναμμένο κερί μέσα στο νερό.
Τι συνέβη:
Οι ακτίνες του φωτός απ’ το κερί ανακλώνται στο τζάμι (που λειτουργεί τώρα σαν ένα επίπεδο κάτοπτρο) και φτάνουν στο μάτι μας. Το μάτι μας νομίζει ότι οι ακτίνες αυτές προέρχονται (αφού το φως ταξιδεύει ευθύγραμμα) από ένα υποθετικό κερί που βρίσκεται πίσω απ’ τον καθρέφτη. Αυτό είναι το είδωλο του κεριού.
Αν μετρήσεις την απόσταση του ειδώλου απ’ το τζάμι, θα διαπιστώσεις ότι είναι ίση με την απόσταση του αντικειμένου (του κεριού) απ’ το τζάμι. Αυτό ισχύει πάντοτε στα επίπεδα κάτοπτρα.
Τοποθέτησε πιο κοντά το κερί και επαλήθευσε την παραπάνω πρόταση.
Μία απλή κάμερα
Γεωμετρική οπτική
Τι χρειάζεσαι
- Ένα άδειο χαρτονένιο κουτί (όπως π.χ. το κουτί από ενα ζευγάρι παπούτσια).
- Μαύρη μπογιά
- Ένα φύλλο από ημιδιαφανές χαρτί ιχνογραφίας.
- Κόλλα ή κολλητική ταινία.
- Ψαλίδι
- Ένα κομμάτι μαύρο πανί
- Καρφί
Τι θα κάνεις:
Κόψε με το ψαλίδι ένα ορθογώνιο παραλληλόγραμμο στη μια πλευρά του κουτιού, αφήνοντας περίπου δυο εκατοστά περιθώριο απ’ τις άκρες.
Στην απέναντι πλευρά του κουτιού άνοιξε στο κέντρο μια τρύπα με το καρφί. Βάψε μαύρο το εσωτερικό του κουτιού και κλεισ’ το καλά.
Κάλυψε με το ημιδιαφανές χαρτί το παραλληλόγραμμο άνοιγμα του κουτιού και κόλλησε το χαρτί καλά. Η κάμερά σου είναι έτοιμη.
Τι θα δεις:
Στρέψε την τρύπα προς ένα καλά φωτισμένο αντικείμενο. Στο ημιδιαφανές χαρτί θα σχηματιστεί η εικόνα του αντικειμένου που σημαδεύεις. Μάλιστα η εικόνα αυτή θα είναι ανάποδη (το πάνω κάτω). Για να βλέπεις καλύτερα την εικόνα σκέπασε το κεφάλι σου και το πίσω μέρος του κουτιού (όχι βέβαια την τρύπα του) με το μαύρο πανί, όπως οι παλιοί φωτογράφοι. Αν χρειάζεται, κούνησε το κουτί λίγο μπρος πίσω, μέχρι να δεις καθαρά στο χαρτί την εικόνα.
Τι συνέβη:
Οι ακτίνες του φωτός περνάνε απ’την τρύπα του κουτιού και πέφτουν στο ημιδιαφανές χαρτί, σχηματίζοντας το «είδωλο» του αντικειμένου που σημαδεύεις. Το είδωλο είναι αναποδογυρισμένο εξαιτίας της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός: Οι ακτίνες που ξεκινάνε απ’ το επάνω μέρος του αντικειμένου πέφτουν στο κάτω μέρος του ημιδιαφανούς χαρτιού. Το ανάποδο συμβαίνει με τις ακτίνες που ξεκινάνε απ’ το κάτω μέρος του αντικειμένου.
Με τον ίδιο τρόπο «λειτουργεί» το μάτι μας, στο οποίο οι ακτίνες συγκεντρώνονται στον αμφιβληστροειδή χιτώνα.
Με τον ίδιο τρόπο επίσης λειτουργεί και η φωτογραφική μηχανή, όπου στη θέση του ημιδιαφανούς χαρτιού υπάρχει το φιλμ. Το φιλμ αλλοιώνεται μόνιμα απ’ το φως που προσπίπτει επάνω του και αποτυπώνεται έτσι η φωτογραφία.
