5. Valoilmiöitä

Valon muodostuminen

Kuumuus synnyttää valoa. Tärkein valonlähteemme on tavattoman kuuma Aurinko.

Sen kuumuus johtuu ydinreaktiosta. Ydinreaktioiden seurauksena Auringon pinnasta vapautuu suuri määrä säteilyä, josta osa on näkyvää valoa.

Valo etenee avaruuden tyhjyydessä toisin kuin ääni. Valo etenee nopeasti, 300 000 kilometriä sekunnissa.

Auringon valo saavuttaa maan pinnan noin kahdeksassa minuutissa, vaikka etäisyys on 150 miljoonaa kilometriä!

Sähkövirta synnyttää valoa monella tavalla, kuten kuumentamalla aineita.

Sähkönpurkaus kuumentaa ilmaa, mikä saa aikaan valokaaren. Luonnon oma valokaari on salama.

Ääni kulkee valoa paljon hitaammin. Siksi ensin nähdään salama, ja vasta sen jälkeen kuullaan jyrinä. Jos jyrinä kuuluu kolme sekuntia salaman välähdyksen jälkeen, salama on ollut kilometrin päässä.

Aina valon syntyyn ei kuitenkaan tarvita kuumuutta. Monet eliöt kykenevät tuottamaan valoa.

Oheisessa kuvassa on tietokoneanimaatio krottikalasta, joka tuottaa valoa meren pimeydessä elimeensä, joka houkuttelee pieniä kaloja lähelle.



Suomessa elää kiiltomato-kovakuoriainen, joka pystyy tuottamaan kesäyön pimeydessä itse valoa.

Kylmää valoa syntyy myös kemiallisesti. Tästä esimerkkinä ovat valotikut.

Kun tikun sisällä oleva kapseli rikotaan, pääsee kaksi ainetta sekoittumaan. Niiden välinen reaktio saa valoa aikaan.

Valon eteneminen

Valo etenee suoraan. Siksi syntyy varjoja. Jos valo voisi mutkitella, se pääsisi myös esteen taakse.

Ylemmässä kuvassa valon tiellä on Kuu. Sen aiheuttamassa varjossa on auringonpimennys.

Alemmassa kuvassa Auringon valon tiellä on Maa. Kuu on jäänyt Maan varjoon, ja siitä on aiheutunut kuunpimennys.

Valon heijastuminen

Aurinko on tähti, eli se synnyttää oman valonsa.

Kuut ja planeetat eivät tuota omaa valoa. Ne ainoastaan heijastavat Auringon valoa Maahan.

Kirkkaana kuutamoyönä Kuu heijastaa niin paljon Auringon valoa, että luonnossa selviää ilman lamppua.



Peilikaukoputki perustuu valon heijastumiseen. Siinä on koveraksi hiottu pyöreä peili, joka suurentaa kuvaa, ja toinen peili heijastaa kuvan okulaariin, josta kuvaa katsotaan.

Peilikaukoputkia käytetään avaruuden tutkimiseen. Maailman suurin peilikaukoputki sijaitsee Kanarian saarilla. Sen peilin halkaisija on 10,2 metriä.

Peilin toiminta

Valo heijastuu lähes kaikista pinnoista silmiimme. Sen vuoksi näemme kaiken ympärillämme. Mitä tasaisempi ja valkoisempi pinta on, sitä paremmin valo heijastuu. Esimerkiksi peili heijastaa valoa hyvin siksi, että sen pinta on erittäin tasainen ja se on väriltään metallinvalkoinen.

Vasemmanpuolisessa kuvassa nähdään, miten valon säteet heijastuvat vinossa olevasta peilistä.

Heijastuminen kääntää kuvan peilikuvaksi. Peilikuvan tekstiä onkin vaikea lukea.

Kovera ja kupera peili

Peilejä on erilaisia. Osa peileistä suurentaa ja osa pienentää. Ilmiö saadaan aikaan peilin pinnanmuodolla.

Suurentava peili on kovera. Esimerkiksi metallinen keittolautanen voi toimia koverana peilinä. Sellaista juuri käytetään kaukoputkessa. Koveraa peiliä käytetään myös meikkauksen ja parranajon apuna.

Kun keittolautanen käännetään väärinpäin, syntyy kupera peili. Se pienentää kuvaa. Kuperia peilejä käytetään esimerkiksi vaarallisissa risteyksissä ja autojen taustapeileissä.



Valon taittuminen

Kun valo etenee aineesta toiseen, se taittuu.

Taittuminen aiheuttaa harhakuvia. Kohde voi näyttää esimerkiksi alkuperäistä suuremmalta.

Vahva taittuminen saadaan aikaan linsseillä, joita valmistetaan lasista tai muovista. Kupera linssi kokoaa valonsäteet (vasen kuva). Kovera linssi levittää valonsäteet (oikeanpuoleinen kuva).

Valon taittumisen hyödyntäminen

Linsseillä saadaan kohde näyttämään suuremmalta.

Suurennuslasi on kupera linssi, jonka läpi katsottuna kohteet näyttävät suuremmilta. Kyse on valekuvasta.

Aurinkoon jäänyt suurennuslasi voi sytyttää tulipalon.

Mikroskoopissa on useampia linssejä, jotka muodostavat objektiivin. Okulaarilla, jota vasten silmä asetetaan, tarkennetaan objektiivin heijastama kuva. Mikroskoopilla voi nähdä monia paljain silmin näkymättömiä kohteita. Muun muassa tästä syystä mikroskoopin keksiminen mahdollisti solun ja bakteerin löytämisen.

Linssikaukoputkessa käytetään valon taittumista hyväksi. Linssikaukoputki koostuu useista erilaisista linsseistä. Sillä voidaan tutkia avaruutta. Galileo Galilei ei keksinyt kaukoputkea, mutta kehitti sitä merkittävästi. Kaukoputkellaan hän löysi esimerkiksi Jupiterin suurimmat kuut.


Valon hajoaminen

Taittamalla valoa voimakkaasti se saadaan hajoamaan värikirjoksi eli spektriksi.

Värikirjon avulla voidaan tutkia tähtiä. Tähden oma värikirjo paljastaa, mistä aineista se on koostunut.

Lasia, joka taittaa valon värikirjoksi, kutsutaan prismaksi.

Vesipisarat saavat luonnossa aikaan värikirjon. Sellainen on esimerkiksi sateenkaari. Värikirjo syntyy myös vesiputouksen tai jopa puutarhan sadettimen sumuun.



Tiivistelmä

  • Valo etenee myös tyhjyydessä, ja sitä synnyttää moni asia: kuumuus, sähkövirta ja kemiallinen reaktio.
  • Valo kimpoaa ympäristöstä silmiimme ja sitä kutsumme valon heijastumiseksi.
  • Valo voi muuttaa suuntaansa lävistäessään aineen pinnan ja sitä kutsumme taittumiseksi.