5. Valon ominaisuuksia
Valo etenee suoraviivaisesti
Esineet voidaan luokitella näkemisen kannalta kahteen luokkaan: valoa heijastaviin ja valoa säteileviin esineisiin eli valonlähteisiin. Sumussa on vesihöyryä, josta taskulampun valo heijastuu katsojan silmiin ja siksi valokeila nähdään. Kirkkaalla säällä ilmassa ei ole mitään, mistä valo voisi heijastua ja siksi valokeilaa ei havaita hiukkasmaisia ominaisuuksia. Valoa voidaan kuvata aallon, hiukkasen tai säteen avulla. On kuitenkin hyvä muistaa, että mikään näistä mallista ei anna täydellistä käsitystä valon luonteesta. Käytettävä malli valitaan tarkasteltavan tilanteen mukaan. Esimerkiksi valon kulkua kuvatessa on luontevaa käyttää sädemallia.
Kun valo osuu läpinäkymättömään esineeseen, esineen taakse muodostuu varjo. Taskulamppu on esimerkki suuntaavasta valonlähteestä. Tällöin muodostuu sydänvarjo.
Varjon syntyminen on seurausta valon suoraviivaisesta etenemisestä. Valon kulkua kuvataan valonsädemallilla. Mallissa valonsäde piirretään suorana viivana. Sydänvarjo muodostuu suuntaavasta valonlähteestä. Suuntaavia valonlähteitä ovat esimerkiksi mopon etuvalo ja taskulamppu.
Laaja-alaisesta valonlähteestä muodostuu sekä puoli- että sydänvarjo.
Laaja-alainen valonlähde aiheuttaa sekä sydän- että puolivarjon. Laaja-alaisia valonlähteitä ovat esimerkiksi palava kynttilä ja Aurinko pilvisellä säällä.
Tutkit, miten laservalo on havaittavissa vedessä, johon on sekoitettu maitoa. Säteen näkee astiassa olevassa nesteessä muttei ennen tai jälkeen astiaa.
Videosta havaitaan, että valo etenee suoraviivaisesti.
Valon väri riippuu aallonpituudesta
Auringon säteilemä valo on valkoista valoa eli Auringon valo sisältää kaikkia värejä. Jokaisella värillä on tietty aallonpituus. Näkyvän valon aallonpituus on välillä 380 nm - 740 nm. Nanometri, nm, tarkoittaa metrin miljardisosaa. Kun valkoinen valo kulkee prisman läpi, se hajoaa värikirjoksi eli spektriksi. Luonnossa sateella esiintyvä sateenkaari on seurausta valkoisen valon hajoamisesta. Silloin “prismoina” toimivat sadepisarat.
Kuvassa näkyy oppilastyössä optisen penkin valonlähteenä toimineen hehkulampun spektrikuvio. Värit vasemmalta oikealle ovat punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen ja violetti.
Kun valkoista valo tulee prismaan oikeassa kulmassa, se hajoaa spektriksi. Hajoaminen eri värisävyiksi johtuu värien erisuuruisesta aallonpituudesta: pisin aallonpituus taittuu vähiten ja lyhyin eniten.
Punaisen valon aallonpituus on pisin ja violetin lyhyin näkyvän valon aallonpituuksista. Punainen ja violetti muodostavat spektrikuvion reunimmaiset värit. Punainen aallonpituus taittuu vähiten ja violetti eniten. Siksi punainen ja violetti muodostavat reunimmaiset värit sateenkaaressa.
Sateenkaaren voi nähdä vain sateen aikana. Se sijaitsee aina havaitsijasta katsoen vastakkaisella puolella kuin Aurinko.
Auringon laskiessa horisontin alapuolelle pilvet värjäytyvät punaiseksi.Tämä johtuu siitä, että auringon säteillä on pitkä matka niiden kulkiessa ilmakehän läpi ennen kuin ne osuvat katsojan silmiin. Ilmassa olevat molekyylit sirottavat auringon säteitä. Sironta on sitä voimakkaampaa, mitä lyhytaaltoisempaa säteily on. Illalla auringon valosta on sironnut enin osa lyhyistä aallonpituuksista pois ja jäljelle ovat jääneet vain pitkät eli punertavat sävyt.
Valon värit
Valon eri värien aikaansaamiseksi tarvitaan kolmea pääväriä: punaista (Red), vihreää (Green) ja sinistä (Blue). Muut värisävyt saadaan näitä yhdistelemällä. Painovärien osalta päävärit ovat keltainen (Yellow), syaani (Cyan) ja magenta (Magenta). Muut värit saadaan näitä yhdistelemällä.
Valolla on kolme pääväriä: punainen, vihreä ja sininen. Niiden yhdistelmänä syntyvät keltainen, magenta ja syaani.
Punainen omena nähdään punaisen värisenä valkoisessa valossa, koska se heijastaa punaista ja imee kaikki muut värisävyt. Valkoinen esine heijastaa kaikki värisävyt ja musta puolestaan imee kaikki. Siksi mustat tai tummat esineet lämpenevät enemmän kuin valkoiset tai vaaleat.
Mustan kartongin sisällä oleva lämpömittarin lukema kasvaa nopeammin, koska musta väri imee enemmän piirtoheittimen lampun säteilemää energiaa kuin valkoinen kartonki.
Kappaleen väri
Kappaleen väri ei ole sen ominaisuus, vaan väri riippuu siitä, minkälaisessa valossa kappaletta tarkastellaan. Jos väri olisi ominaisuus, se tarkoittaisi, että se olisi esineelle aina, kaikenlaisessa valaistuksessa samanlainen. Esimerkiksi massa on aineen ominaisuus. Huonekaluliikkeestä ostettu sohva voi näyttää erilaiselta kotona, koska liikkeessä sohvaa on tarkasteltu esimerkiksi luonnonvalossa suurien näyteikkunoiden vieressä ja kotona se on paikassa, jossa on pelkästään keinovaloa.
Sama esine nähdään eri värisenä, kun sitä tarkastellaan eri värisissä valoissa.
Valaistuksen voimakkuus heikkenee etäisyyden kasvaessa
Kun taskulampulla valaistaan jotain seinää, huomataan, että taskulampun valaiseman alueen koko muuttuu: mitä kauemmaksi lamppua viedään seinästä, sitä suuremmaksi valaistu alue tulee. Siten tietyn suuruisen alueen saama valaistus pienenee. Sanotaankin, että valaistusvoimakkuus pienenee etäisyyden kasvaessa. Valaistusvoimakkuuden yksikkö on luksi, 1 lx.
