3. Valo etenee suoraviivaisesti

Johdanto

2013-08-10T16:45:51+03:00

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.

Tiivistelmä - Valo ja värit

2013-09-16T17:45:36+03:00

Esineet nähdään joko siksi, että ne heijastavat toisen valonlähteen valoa tai että ne itse säteilevät valoa eli ovat valonlähteitä tai että ne sirottavat toisen valonlähteen valoa. Valoa säteileviä esineitä ovat esimerkiksi sytytetty kynttilä, Aurinko ja hehkuva lamppu. Valoa heijastavia esineitä ovat esimerkiksi heijastin, Kuu ja tulitikku. Varjot ovat seurausta valon suoraviivaisesta etenemisestä. Suuntaava valonlähde, kuten mopon ajovalo, aiheuttaa läpinäkymättömästä esineestä tumman sydänvarjon. Laaja-alainen valonlähde, kuten jalkalamppu ilman varjostinta, aiheuttaa läpinäkymättömästä esineestä sekä sydän- että puolivarjon. Puolivarjo on harmaampi osa sydänvarjon ulkoreunalla.

Esineen väri riippuu siitä minkälaisessa valossa sitä tarkastellaan. Esineen väri riippuu sen heijastamasta valosta. Esineiden valaistus ja niiden sijainti pitääkin ottaa huomioon esimerkiksi sisustusta mietittäessä.

Valo etenee suoraviivaisesti

2013-07-31T13:37:25+03:00

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.

Valo on poikittaista aaltoliikettä, mutta sillä on myös 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.

Valaistuksen voimakkuus heikkenee etäisyyden kasvaessa

2013-07-31T13:37:54+03:00

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.

Valaistusvoimakkuus heikkenee mitä kauemmaksi valonlähteestä mennään. Kun etäisyys tulee kaksinkertaiseksi, valaistusvoimakkuus pienenee neljäsosaan.

Valon väri riippuu aallonpituudesta

2013-09-16T17:53:49+03:00

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 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 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.

Avainsanat

2013-07-24T13:09:23+03:00

valoa heijastava esine: valoa heijastavia kappaleita ei näe, jos ne viedään tilaan, jossa on pimeää, esimerkiksi kynä, heijastin ja Kuu

valoa säteilevä esine: valoa säteilevät kappaleet nähdään, vaikka ne olisivat pimeässä, esimerkiksi palava kynttilä, päällä oleva taskulamppu ja Aurinko

valonlähde: esine, joka säteilee valoa

valon sironta: valo siroaa, kun se heijastuu epätasaisesta pinnasta

valon suoraviivainen eteneminen: valo kulkee tasakoosteisessa aineessa suoraan

suuntaava valonlähde: valonlähde, joka säteilee valoa tiettyyn suuntaan, esimerkiksi spottivalo

sydänvarjo: suuntaavasta valonlähteestä syntyvä teräväreunainen tumma varjo

laaja-alainen valonlähde: valonlähde, joka säteilee valoa ympäriinsä, esimerkiksi kynttilä

puolivarjo: laaja-alaisesta valonlähteestä syntyvä harmaampi varjo, joka on sydänvarjon ulkoreunalla

esineen väri: väri riippuu esineen heijastamasta valosta

valaistusvoimakkuus: kuvaa tietylle pinta-alalle tulevan valon määrää, yksikkö luksi, 1 lx

valkoinen valo: kaikkia valon aallonpituuksia sisältävä valo, Auringon säteilemä valo on valkoista valoa

prisma: optinen laite, jolla voidaan taittaa, heijastaa tai hajottaa valoa

spektri: eli värikirjo, valkoinen valo hajoaa prismassa spektriksi, joka sisältää kaikki värisävyt. Jos prismaan tuleva valo ei täydellistä valkoista valoa, on spektrikuviossa myös puutteita joidenkin värien osalta

näkyvä valo: silmin nähtävä valo, joka on poikittaista aaltoliikettä. Aallonpituus on välillä 380 - 740 nm.

nanometri: 1 nm, metrin miljardisosa

Navigointi

2013-07-29T12:38:56+03:00

1. Aaltoliike on säännöllistä liikettä
2. Värähtelijä saa aikaan äänen
3. Valo etenee suoraviivaisesti
4. Peilit heijastavat valoa
5. Valon taittuminen
6. Linssit taittavat valoa

7. Universumin mittasuhteita
8. Aurinkokunta
9. Maa ja Kuu
10. Valoilmiöt
11. Radioaktiivisuus ja säteily