Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012 Valaistusta valosta Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka Kari Sormunen Kevät 2012

Oppilaiden käsityksiä valosta 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.

Sähkömagneettisen säteilyn lajeja: 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

Täydennä sähkömagneettisen säteilyn lajit kuvaan harmaiden palkkien päälle. gamma infrapuna röntgen UV radioaallot Näkyvä valo saadaan hajotettua eri väreiksi esimerkiksi prisman avulla. Prismassa violetti valo taittuu eniten ja punainen vähiten. (valkoisessa valossa on kaikkia aallonpituuksia sekaisin

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]

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 (ilotulitteet) Hehkulampussa sähkövirta kuumentaa hehkulangan, joka rupeaa säteilemään valoa (ja lämpöä) Loisteputkessa valo synnytetään ns. fluoresenssi-ilmiön avulla (ei tämän kurssin sisältöä)

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)

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.