Svetloba: pripomočki za cilje iz učnega načrta

Svetloba je ena prvih tem pri fiziki in učenci jo najlažje razumejo, ko pot svetlobe vidijo na lastne oči. Prenovljeni učni načrt za fiziko iz leta 2025 temo deli na tri dele: odboj in lom svetlobe, preslikave ter optične naprave, med katerimi je zdaj poudarjeno tudi oko. Za vsak cilj predlagamo poizkus in pripomoček, s katerim ga izvedete.

Odboj svetlobe

Cilj: Učenec s poizkusi razišče odboj svetlobe, nariše žarkovni diagram ter loči zrcalni in difuzni odboj.

Uro lahko začnete pred tablo. Pri demonstracijski magnetni optiki (47095) svetilko, zrcala in leče pritrdite na magnetno tablo, magnetni kotomer pa pokaže kote, tako da poizkus hkrati vidi ves razred. Snop svetlobe usmerite na ravno zrcalo in ga pod različnimi koti odbijete. Učenci hitro opazijo, da je vpadni kot vedno enak odbojnemu.

Nato poizkus ponovijo sami. Za delo v skupinah je namenjen učni set Optika 2.0 (47530). V kovčku so svetilka, ki preklaplja med LED in laserjem, merilna miza s kotno skalo, ogledalo, leče, prizma, optična klop in zaslon, priložena pa so navodila z delovnimi listi za 16 poizkusov. Svetloba je dovolj močna tudi v nezatemnjeni učilnici. Manjši in cenejši je Optika mini set (16110) z LED svetilko, optično klopjo, lečami, ogledali in prizmo za 15 poizkusov o širjenju svetlobe, odboju, lomu in preslikavah.

Učenci na merilni mizi ali na listu papirja narišejo zrcalo, pravokotnico ter vpadni in odbiti žarek in izmerijo oba kota. Ko isti snop usmerijo še na bel papir, vidijo razliko med zrcalnim in difuznim odbojem: z zrcala se svetloba odbije v eno smer, papir pa jo razprši na vse strani. Zato vidimo predmete okoli sebe, v zrcalu pa njihovo sliko.

Lom svetlobe in popolni odboj

Cilj: Učenec s poizkusi razišče lom svetlobe na meji dveh snovi, nariše žarkovni diagram in prepozna pogoje za popolni odboj.

Na tabli snop svetlobe usmerite v središče ravne ploskve polkrožne leče iz kompleta 47095. Ko vstopi v steklo, se lomi proti pravokotnici, na ukrivljeni strani pa izstopi brez loma, ker tam pade pravokotno na mejo. Nato učenci isto raziščejo pri mizah: v odprto polkrožno prizmo (300020) nalijejo vodo, vanjo usmerijo snop iz učne svetilke, spreminjajo vpadni kot in za vsakega zapišejo lomni kot. Če šola učnih setov nima, je samostojna rešitev laserski svetlobni vir s 5 žarki (288790): njegovi ozki vzporedni snopi so na mizi dobro vidni, pet žarkov hkrati pa skozi zbiralno lečo pokaže tudi gorišče.

Zanimivo postane, ko lečo obrnete in svetloba potuje iz stekla v zrak. Pri vpadnem kotu nad približno 42° svetloba sploh ne izstopi, ampak se vsa odbije. Ta popolni odboj omogoča optična vlakna, po katerih potuje internet. Z modelom optičnega vlakna (142100) učenci vidijo, da svetloba sledi vlaknu tudi okoli ovinkov. Laserja nikoli ne usmerjamo v oči.

Preslikave z zbiralno lečo

Cilj: Učenec s poizkusi razišče nastanek navideznih in realnih slik na ravnem zrcalu in pri zbiralni leči, nariše žarkovni diagram ter določi gorišče in goriščno razdaljo.

Učenci preslikave raziščejo na optični klopi iz učnega seta, za demonstracijo pred razredom pa postavite optično tirnico (NL118521) z LED virom svetlobe (NL122147), zbiralno lečo +150 mm (NL112318) in zaslonom. Učenci najprej poiščejo gorišče: z lečo preslikajo okno na drugi strani učilnice in izmerijo razdaljo od leče do ostre slike. Nato svetilo približujejo leči in vsakič poiščejo ostro sliko. Ugotovijo, da je slika oddaljenega predmeta pomanjšana in blizu gorišča, ko se predmet približa, pa se slika veča in oddaljuje. Ko je predmet bližje od gorišča, slike na zaslonu ni več.

Navidezno sliko na ravnem zrcalu raziščejo s ploščo stekla in dvema enakima svečama. Ko prižgano svečo postavijo pred steklo, drugo pa za steklo na mesto slike, je videti, kot da gori tudi ta. Tako vidijo, da je slika v zrcalu enako daleč za zrcalom, kot je predmet pred njim.

Oko

Cilj: Učenec spozna zgradbo in delovanje očesa, akomodacijo in adaptacijo ter opiše kratkovidnost in daljnovidnost in njuno popravljanje.

Oko je zbiralna leča s kratko goriščno razdaljo, mrežnica pa zaslon. Najbolj pregledno to pokažete z magnetno optiko, geometrijska optika (47080). Na magnetno tablo pritrdite folijo s prerezom človeškega očesa in nanjo postavite lečo iz kompleta: žarki se zberejo na mrežnici. Ko lečo zamenjate z močnejšo, se žarki zberejo pred mrežnico, tako kot pri kratkovidnem očesu. Pred oko nato postavite razpršilno lečo, ki deluje kot očala, in slika je spet na mrežnici. Pri daljnovidnosti na enak način pomaga zbiralna leča. Z menjavo leč pokažete tudi akomodacijo: ko gledamo blizu, mora leča v očesu močneje lomiti svetlobo, zato se odebeli.

Komplet ima pet konkavnih in konveksnih leč ter folije za oko, kamero, Galilejev in Keplerjev daljnogled, zato ga uporabite tudi pri optičnih napravah. Vir svetlobe ni priložen, uporabite svetilko iz kompleta 47095. Adaptacijo učenci opazijo drug pri drugem: v zatemnjenem prostoru se zenica razširi, na svetlem zoži.

Optične naprave in svetlobno onesnaženje

Cilj: Učenec razišče delovanje camere obscure in drugih optičnih naprav ter analizira svetlobno onesnaženje.

Camero obscuro učenci izdelajo sami iz škatle, v katero naredijo majhno luknjico, na nasprotni strani pa nalepijo paus papir. Slika okna na papirju je obrnjena. Ko namesto luknjice uporabijo lečo, dobijo svetlejšo in ostrejšo sliko, torej preprost fotoaparat. Z veliko lupo s podporo (078431) ugotovijo, da lupa poveča le, če je predmet bližje od gorišča.

Svetlobno onesnaženje učenci raziščejo z digitalnim merilnikom svetlobe (188800). Zvečer izmerijo osvetljenost pod ulično svetilko, na vrtu in na temnem travniku ter se pogovorijo, kako umetna svetloba vpliva na živali in koliko zvezd še vidimo.

Za radovedne: barve svetlobe

Razklon svetlobe v novem učnem načrtu ni več obvezen, a ostaja eden najlepših poizkusov pri fiziki. Newtonova prizma (298500) belo svetlobo razkloni v mavrico, z barvnimi filtri iz kompleta 47095 pa pokažete še, kako se barvne svetlobe mešajo.

Izdelki iz članka