อธิบายสเปกตรัมแสงสำหรับเด็ก

สายรุ้ง พระอาทิตย์ตก และแสงเทียนที่ริบหรี่ในความมืดแสดงให้เห็นถึงความสามารถของสเปกตรัมในการกำหนดโลกรอบตัวคุณ NASA กำหนดสเปกตรัมว่าเป็น "ช่วงของการแผ่รังสี EM ทั้งหมด" EM ย่อมาจากแม่เหล็กไฟฟ้า - คำที่อธิบายแสงที่คุณเห็นและการแผ่รังสีที่คุณมองไม่เห็น วิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังสเปกตรัมแสงอาจไม่ง่ายนัก แต่ก็ยังสามารถสอนเด็กๆ ว่าคลื่นนี้ส่งผลต่อทุกสิ่งอย่างไร ตั้งแต่การส่งสัญญาณวิทยุไปจนถึงไมโครเวฟ

ผู้คนเคยเชื่อว่าสีเกิดจากการผสมความมืดและแสงเข้าด้วยกัน อยู่มาวันหนึ่ง เซอร์ไอแซก นิวตันได้พิสูจน์ว่าพวกเขาผิดโดยทำการทดลองที่มีชื่อเสียง เมื่อเขาปล่อยให้แสงอาทิตย์ส่องผ่านด้านหนึ่งของปริซึม สีของรุ้งก็ออกมาจากปลายอีกด้านหนึ่ง การทดลองนี้ยืนยันว่าจริง ๆ แล้วแสงประกอบด้วยสีที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม อธิบายสิ่งนี้ให้เด็กๆ ฟังและให้พวกเขาได้สัมผัสกับการค้นพบของนิวตันด้วยปริซึมของตัวเองโดยตรง

แสดงให้เด็ก ๆ เห็นว่าพวกเขาสามารถเรียนรู้สีของสเปกตรัมได้อย่างไรโดยจดจำชื่อ Roy G Biv ตัวอักษรย่อมาจากสีแดง สีส้ม สีเหลือง สีเขียว สีฟ้า สีคราม และสีม่วง ขอให้พวกเขาตรวจสอบรุ้งและสังเกตว่าสีของสเปกตรัมปรากฏอย่างไรในลำดับที่ระบุไว้ในชื่อ Roy G Biv อธิบายว่าสีของสเปกตรัมที่มองเห็นจะปรากฏในลำดับนั้นอย่างไร ไม่ว่าจะอยู่ในรุ้งหรือโผล่ออกมาจากด้านข้างของปริซึม บอกพวกเขาว่าแต่ละสีมีปริมาณพลังงานเฉพาะอย่างไร โดยสีแดงมีน้อยที่สุดและสีม่วงมากที่สุด

นักวิทยาศาสตร์ วิลเลียม เฮอร์เชล ตั้งข้อสังเกตว่าฟิลเตอร์สีต่างๆ ดูเหมือนจะส่งผ่านความร้อนในปริมาณที่ต่างกันเมื่อแสงแดดส่องผ่านฟิลเตอร์เหล่านั้น ในการทดลอง เขาปล่อยให้แสงแดดส่องผ่านปริซึมเพื่อสร้างสีของสเปกตรัม จากนั้นเขาก็วัดอุณหภูมิของแต่ละสีและพบว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจากปลายสีม่วงของสเปกตรัมไปเป็นสีแดง ความประหลาดใจเกิดขึ้นเมื่อเขาตรวจสอบบริเวณที่นอกเหนือจากสีแดงซึ่งไม่มีแสงแดดและพบว่ามีอุณหภูมิที่อบอุ่นที่สุดทั้งหมด บริเวณนั้นประกอบด้วยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองไม่เห็นซึ่งเฮอร์เชลเรียกว่า "รังสีความร้อน" ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้เปลี่ยนชื่อเป็น "อินฟราเรด"

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าได้ชื่อมาจากข้อเท็จจริงที่ว่ามันประกอบด้วยคลื่นของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่สั่นสะเทือน คลื่นเหล่านี้มีระดับพลังงานที่แตกต่างกันและคุณสมบัติอื่นๆ ที่เด็กๆ สามารถเรียนรู้ได้ รูปแบบอื่นของ EM ที่มองไม่เห็น ได้แก่ รังสีแกมมา ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ Johann Ritter ค้นพบรังสีอัลตราไวโอเลตพลังงานสูงที่อยู่เหนือแสงสีม่วงบนสเปกตรัม ที่น่าสนใจคือในขณะที่มนุษย์มองไม่เห็นแสงนี้ ผึ้งและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ บางชนิดก็มองเห็นได้

รังสีอินฟราเรดมีประโยชน์หลายอย่าง ตั้งแต่กล้องที่ช่วยทหารและตำรวจ ไปจนถึงวิธีการตรวจสอบมลพิษและวิเคราะห์เนื้อเยื่อของร่างกายในการรักษาพยาบาล รังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ ผิวไหม้จากแดด และผลข้างเคียงอื่นๆ ที่ไม่พึงประสงค์ อธิบายว่า EM ประเภทอื่นๆ เช่น คลื่นวิทยุและไมโครเวฟ ช่วยให้เด็กๆ เพลิดเพลินกับเพลงโปรดและอุ่นเครื่องพิซซ่าได้อย่างรวดเร็ว