Valaistusta valosta

1. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Valaistustavalosta

2. Oppilaat kuvittelevat, että valo etenee katsojan silmästä katsottavaan kohteeseen. • Todellisuudessa valo tulee esineestä silmään. • Oppilaat ajattelevat, että silmä saa aikaan näkemisen. Valo auttaa näkemään paremmin ja selvemmin. • Silmä ei saa aikaan näkemistä, vaan näkeminen perustuu silmään tulevaan valoon. • Oppilaat päättelevät, että valo koostuu valonsäteistä. • Valonsäde on vain eräs tapa kuvata valoa, se on valon malli. • Oppilaat ajattelevat, että valon näkee pimeässä huoneessa. • Ihminen voi nähdä vain kohteet, joista valo tulee silmään. Oppilaiden käsityksiä valosta

3. Valolla tarkoitetaan sitä sähkömagneettisen säteilyn osaa, joka havaitaan ihmissilmällä • Aallonpituusalue 400 nm -700 nm (n tarkoittaa nanoa eli 10-9) • Sähkömagneettisen säteilyn lajeja: • Gammasäteily • Röntgensäteily • Ultraviolettisäteily • Näkyvä valo • Infrapunasäteily • Radioaallot

4. Täydennä sähkömagneettisen säteilyn lajit kuvaan harmaiden palkkien päälle. radioaallot • Näkyvä valo saadaan hajotettua eri väreiksi esimerkiksi prisman avulla. Prismassa violetti valo taittuu eniten ja punainen vähiten.

5. Säteilyn energia pienenee aallonpituuden kasvaessa. • Valo etenee tyhjiössä nopeudella 300000 km/s. Väliaineessa valonnopeus pienenee. Valo ei siis välttämättä tarvitse väliainetta, mutta etenee myös sopivissa väliaineissa. • Valolla on havaittu olevan sekä • ns. hiukkasluonne: valo koostuu massattomista hiukkasista, fotoneista; että • ns. aaltoluonne: valo on etenevää poikittaista aaltoliikettä [vrt. II harjoitukset, työ 5]

6. Aurinko lähettää sähkömagneettista säteilyä kaikilla näkyvän valon aallonpituuksilla (lisäksi ultravioletti- ja infrapunasäteilyä) • Kaikki aineet lähettävät (emittoivat) valoa tarpeeksi korkeissa lämpötiloissa (~5000 °C) • Alkuaineita (tai niiden ioniyhdisteitä) voidaan tunnistaa tämän tiedon avulla • Hehkulampussa sähkövirta kuumentaa hehkulangan, joka rupeaa säteilemään valoa (ja lämpöä) • Loisteputkessa valo synnytetään ns. fluoresenssi-ilmiön avulla (ei tämän kurssin sisältöä)

7. Ominaisuuksia: • Suoraviivainen eteneminen (I peruslaki., vrt. IV harj.) • Heijastuminen (II pl., vrt. IV harjoitukset) • Taittuminen (III pl., vrt. IV harjoitukset) • Diffraktio ja interferenssi (ei tämän opintojakson sisältöä) • Sironta (ei tämän opintojakson sisältöä) • Valo vaihtaa suuntaansa osuessaan esimerkiksi ilmamolekyyleihin (esim. taivaansini)

8. Pohdittavaa: • Näet kirjan pöydällä. Mihin seuraavista kirjan näkeminen perustuu? • Kirja lähettää valoa silmään • Kirja nähdään lampusta silmään tulleen valon avulla • Lampusta lähtenyt valo heijastuu kirjasta silmään Kirja – sen enempää kuin silmäkään – ei ole valonlähde! Kokeile vaikka pimeässä! • Mistä ihmisen väriaistimus riippuu? • Esineen materiaalista • Tilan valaistuksesta • Valaistuksen voimakkuudesta Kaikki em. seikat vaikuttavat väriaistimukseemme. Materiaalit voivat olla itsessään erivärisiä, tarpeeksi ”hämärässä kaikki kissat ovat harmaita”. • Kuinka valo heijastuu tyynen veden pinnasta? • Takaisin tulosuuntaansa • Heijastuskulma on yhtä suuri kuin tulokulma • Vesi ei heijasta valoa Ratkaisuna valo-opin II pääsääntö eli heijastumislaki.