Πειράματα διασποράς φωτός για παιδιά

Η διασπορά φωτός αναφέρεται στην πρακτική του διαχωρισμού μιας δέσμης λευκού φωτός στα μεμονωμένα χρώματα που απαρτίζουν μια ακτίνα φωτός. Χρησιμοποιήστε ένα πρίσμα για να το δείξετε αυτό. Ο Isaac Newton ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε ότι κάθε ακτίνα φωτός αποτελείται από ένα πλήρες φάσμα χρωμάτων. Αν και οι άνθρωποι γνώριζαν τα πρίσματα στο παρελθόν, πίστευαν πάντα ότι τα πρίσματα έδωσαν χρώμα στο φως. Τα πειράματα του Newton απέδειξαν ότι τα πρίσματα διέσχισαν μόνο το φως σε διαφορετικές ζώνες χρώματος.

Ρωτήστε τους μαθητές αν πιστεύουν ότι τα χρώματα ενός ουράνιου τόξου εμφανίζονται πάντα με την ίδια σειρά. Ζητήστε τους να σχεδιάσουν πώς πιστεύουν ότι μοιάζει ένα ουράνιο τόξο. Δείξτε στους μαθητές πώς να δημιουργήσετε ένα ουράνιο τόξο χρησιμοποιώντας ένα πρίσμα. Συγκρίνετε το ουράνιο τόξο που δημιουργήθηκε από το πρίσμα με το ουράνιο τόξο που έβαλαν οι μαθητές. Ζητήστε από τους μαθητές να σημειώσουν τις διαφορές μεταξύ των δύο ουράνιων τόξων. Εξηγήστε ότι όλες οι ακτίνες φωτός περιέχουν το πλήρες φάσμα χρωμάτων, αλλά ότι αυτό το φάσμα μπορεί να φανεί μόνο όταν η δέσμη φωτός ταξιδεύει μέσω ενός πρίσματος. Εξηγήστε ότι κάθε ουράνιο τόξο περιέχει πάντα τα χρώματα κόκκινο, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, μπλε, λουλακί και ιώδες και ότι αυτά τα χρώματα εμφανίζονται πάντα με αυτή τη σειρά.

Οι μαθητές μπορούν να δημιουργήσουν το δικό τους πρίσμα με καθαρή ζελατίνη. Προετοιμάστε τη ζελατίνη χρησιμοποιώντας τη μισή ποσότητα νερού που συνιστάται στη συσκευασία και ρίξτε τη ζελατίνη σε ένα τετράγωνο ή ορθογώνιο καλούπι, όπως ένα επαναχρησιμοποιήσιμο πλαστικό δοχείο ή ένα μικρό ταψί. Μετά τη σκλήρυνση της ζελατίνης, αφαιρέστε την από το καλούπι και κόψτε σε διαφορετικά σχήματα πρίσματος, όπως ημικύκλιο, φαρδιά μέση με λεπτά άκρα ή λεπτή μέση με φαρδιά άκρα. Λάμψτε έναν φακό μέσα από τη ζελατίνη για να δείτε πώς διασκορπίζεται και κάμπτεται το φως. Ζητήστε από τους μαθητές να σημειώσουν πώς συμπεριφέρεται το φως διαφορετικά όταν περνά μέσα από διαφορετικά πρίσματα. Τοποθετήστε μια πλαστική χτένα μεταξύ του φακού και του πρίσματος ζελατίνης και σημειώστε πώς οι γραμμές από τη χτένα διευκολύνουν την προβολή του τρόπου με τον οποίο το φως κάμπτεται από το πρίσμα.

Οι μαθητές αποκτούν καλύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς του φωτός παρατηρώντας το σχηματισμό ενός ουράνιου τόξου σε ένα σκοτεινό δωμάτιο. Για αυτό το πείραμα χρησιμοποιήστε μαύρο χαρτί κατασκευής για να καλύψετε τη δέσμη φακών, αλλά πρώτα κόψτε μια μικρή σχισμή στο κέντρο αυτού του κομματιού χαρτιού. Γεμίστε μια μικρή, διαυγή, πλαστική μπανιέρα με νερό και αφήστε τον καθρέφτη στο νερό στο ένα άκρο της μπανιέρας. Λάμψτε το φως στον καθρέφτη. Κρατήστε μια κενή λευκή κάρτα για να πιάσετε την ανακλώμενη ακτίνα φωτός.

Ακριβώς όπως ένα πρίσμα διασκορπίζει μια λευκή ακτίνα φωτός, τα χρώματα του ουράνιου τόξου όταν φωτίζονται μέσω ενός πρίσματος θα βγουν στο άλλο άκρο ως μια λευκή ακτίνα φωτός. Για να κατανοήσετε καλύτερα, πάρτε τρεις φακούς και καλύψτε τους με διαφορετικά ημιδιαφανή χρώματα, ένα κόκκινο, ένα μπλε και ένα πράσινο. Εξηγήστε ότι αυτά αποτελούν τα κύρια χρώματα του φωτός. Ζητήστε από τους μαθητές να προβλέψουν τι θα συμβεί όταν συνδυάζουν τις διαφορετικές ακτίνες φωτός. Σβήστε τα φώτα και ελέγξτε τα αποτελέσματα λάμποντας τις δοκούς σε ένα λευκό κομμάτι χαρτί.