Fizyka LO Turek
Start
Nauczyciele
Nauczanie
Konkursy
Ciekawostki
Aktualności
Astronomia
Struktura materii
Doświadczenia domowe
Testy z fizyki
Spis treści i wyszukiwarka
Hosted by:
W kręgu fizyki LO Turek

Doświadczenia domowe - optyka

Doświadczenie 1
Przejście światła przez płytkę równoległościenną
Materiały: płytka szklana, papier ścierny, laser, metalowy drucik, taśma klejąca
Przebieg doświadczenia: Prostokątną płytkę ze szkła z jednej strony matujemy papierem ściernym, aby ta powierzchnia rozpraszała światło. Do płytki przyklejamy prostopadle do powierzchni sztywny drucik za pomocą bezbarwnej taśmy klejącej, który będzie pełnić rolę prostej prostopadłej do powierzchni, zwanej inaczej normalną i kładziemy płytkę zmatowiałą powierzchnią na stole. Na płytkę kierujemy promień świetlny ze wskaźnika laserowego (włącznik zaklejamy taśmą klejącą), równolegle do stołu. Jeśli promień laserowy pada na płytkę wzdłuż normalnej to światło nie załamuje się i wiązka przechodzi bez zmiany kierunku. Gdy promień pada na szkło pod pewnym kątem do normalnej, to załamuje się ku normalnej czyli kąt załamania jest mniejszy niż padania. Oprócz tego część wiązki ulega odbiciu. Na przeciwległej ścianie światło przechodząc ze szkła do powietrza załamanie od normalnej czyli kąt załamania jest większy od padania. Tam również część wiązki się odbija i wraca przez płytkę wychodząc z powrotem. Promień świetlny po przejściu przez płytkę równoległościenną jest przesunięty równolegle w stosunku do promienia wchodzącego do płytki. Gdy zwiększamy kąt padania to przesunięcie równoległe wzrasta.
Wyjaśnienie: Jeśli promień świetlny przechodzi przez granicę dwóch ośrodków o różnych prędkościach rozchodzenia się światła, to zmienia swój kierunek czyli załamuje się. Gdy przechodzi z ośrodka o większej prędkości do mniejszej (z ośrodka optycznie rzadszego do gęstszego), na przykład z powietrza do szkła, to załamuje się ku normalnej. Jeśli przechodzi z ośrodka o mniejszej prędkości światła do większej (u nas ze szkła do powietrza) to odchyla się od normalnej. Ponieważ kąt padania na drugiej powierzchni granicznej równa się katowi załamania na pierwszej powierzchni to kąt załamania po wyjściu z płytki jest równy kątowi padania na płytkę i wyjściowy promień jest równoległy do wchodzącego. Następuje jedynie przesunięcie równoległe, im większy jest kąt padania to promień bardziej jest przesunięty. Oprócz tego na każdej powierzchni granicznej część wiązki ulega odbiciu. Zgodnie z prawem odbicia światła kąt odbicia jest równy kątowi padania.
Autor: Szymon Pacześny
Uwagi do wykonania: dość trudne, laser należy umieścić nieco niżej niż stół z płytką i podkładając papierki należy ustawić go tak, aby promień biegł wzdłuż stołu, płytkę szklaną można kupić za niewielką kwotę u szklarza natomiast laser w sklepie z pamiątkami lub materiałami elektronicznymi (może być prosty wskaźnik laserowy wysyłający światło czerwone, my użyliśmy zielony ponieważ miał większą moc)


Doświadczenie 2
Zabawa w chowanego czyli zjawisko załamania światła
Materiały: kubek, moneta, naczynie z wodą (na filmie aby napełnianie kubka wodą było powolne i jednostajnie użyto plastikowej butelki stojącej nieco wyżej i wężyka)
Przebieg doświadczenia: Monetę kładziemy na dnie kubka. Ustawiamy wzrok, a na filmie kamerę tak, aby nie widać było monety. Powoli napełniamy kubek wodą (można powoli nalewać wodę z innego kubka). Czym więcej wody w kubku, tym większa część monety jest widoczna.
Wyjaśnienie: Światło rozproszone na monecie wychodząc z wody ulega załamaniu. Ponieważ przechodzi z ośrodka gęstszego do rzadszego to kąt załamania jest większy niż padania. Czym więcej jest wody tym światło po wyjściu z wody pada na krawędź pod większym kątem. Stąd coraz większa część monety jest widoczna.
Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 3
Ołówek w wodzie - załamanie światła
Materiały: szklane naczynie (może być szklanka ale zjawisko załamania lepiej widać w szerszym naczyniu), woda, ołówek przebieg doświadczenia
Przebieg doświadczenia: Do Szklanego naczynia wlewamy prawie do pełna wody i stawiamy w nim ukośnie ołówek. Patrząc z boku widzimy przesunięty obraz ołówka w wodzie i wydaje nam się, że ołówek jest przecięty. W pewnym położeniu widzimy podwójny obraz ołówka. Gdy patrzymy z góry to mamy wrażenie, że ołówek jest krzywy, a długość zanurzonej części ołówka wydaje się krótsza niż w rzeczywistości. Dodatkowo można zobaczyć obraz po odbiciu światła od dna naczynia.
wskazanie woltomierza Wyjaśnienie: Zgodnie z prawem załamania promień świetlny przechodząc z wody do powietrza ulega załamaniu czyli zmienia kierunek rozchodzenia się ponieważ zmienia się prędkość światła. Kąt załamania jest wtedy większy niż padania. Docierające do oka promienie są rozbieżne więc nasz mózg konstruuje obraz na przedłużeniu promieni docierających do oka. Ponieważ promienie zmieniły kierunek biegu widzimy obraz w innym miejscu niż w rzeczywistości. Jeśli patrzymy z boku to docierają promienie załamane przez ścianę boczną, jeśli z góry to załamane na powierzchni wody.
Co ciekawe przedmioty zanurzone w wodzie wydają nam się krótsze a w przypadku małych rozmiarów znajdować się płycej niż bez wody. Trudno jest więc wycelować w przedmiot lub żywe stworzenie zanurzone w wodzie gdyż widzimy je w innym miejscu (rysunek przedstawia widzenie ryby w wodzie). Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 4
Znikająca moneta
Materiały: moneta, szklanka, woda
Przebieg doświadczenia: Na stole kładziemy monetę i na niej stawiamy szklankę. Patrzymy na monetę z boku szklanki, ustawiając oko powyżej niej. Do szklanki powoli nalewamy wody. W pewnym momencie przestajemy widzieć monetę na dnie. Pojawia się za to niewyraźny obraz monety za szklanką.
Wyjaśnienie: Światło przechodząc z wody do powietrza ulega załamaniu czyli zmienia kierunek rozchodzenia się ponieważ zmienia się prędkość światła. Kąt załamania jest wtedy większy niż padania. Kiedy kąt załamania wynosi 90° to taki kąt nazywamy granicznym. Gdy światło pada wychodząc z wody pod kątem większym niż graniczny to światło w całości się odbija i takie zjawisko nazywamy całkowitym wewnętrznym odbiciem.
Promienie odbijane przez powierzchnię monety najpierw wchodzą do szklanki a następnie padają na powierzchnie boczną szklanki i ulegają całkowitemu wewnętrznemu odbiciu i ich nie widzimy. Widzimy jedynie obraz na przedłużeniu promieni, które wychodzą przez górną powierzchnię wody. Gdy wody jest więcej promienie załamane na powierzchni nie dochodzą już do oka i nie widzimy monety. Widzimy za to rozmyty obraz promieni, które uległy całkowitemu wewnętrznemu odbiciu na przeciwległej ścianie i zostały załamane przy przejściu przez górną powierzchnię wody.
Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: bardzo proste, eksperyment ten można pokazywać jako sztuczkę, nie pokazując, że moneta jest pod spodem szklanki


Doświadczenie 5
Moneta widmo
Materiały: szklanka napełniona wodą, moneta
Przebieg doświadczenia: Napełnioną wodą szklankę ustawiamy na brzegu stołu. Za szklanką w odległości mniejszej niż wysokość wody ustawiamy monetę. Gdy patrzymy od dołu od strony krawędzi stołu to widzimy na powierzchni wody unoszącą się monetę.
Wyjaśnienie: Podczas przechodzenia światła z wody do powietrza zachodzi zjawisko załamania światła. Gdy światło przechodzi z ośrodka gęstszego do rzadszego (np. z wody do powietrza) to dla pewnego kąta padania zwanego granicznym kąt załamania wynosi 90°. Jeśli kąt padania będzie większy od granicznego to nie zajdzie załamanie, tylko cała wiązka ulega odbiciu. Zjawisko to nazywamy całkowitym wewnętrznym odbiciem.
Światło rozproszone na monecie wchodzi do szklanki załamując się, a następnie pada na górną powierzchnię wody pod kątem większym niż graniczny. Zachodzi wtedy całkowite wewnętrzne odbicie i promienie odbite wychodzą do dołu. Ponieważ są one rozbieżne to nasze oko widzi obraz pozorny monety na przedłużeniu tych promieni.
Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe


Doświadczenie 6
Wodny światłowód
Materiały: laser czerwony i zielony, butelka z wypalonym otworem o średnicy kilku milimetrów, woda
Przebieg doświadczenia: W plastikowej butelce wypalamy gwoździem dziurkę o średnicy kilku milimetrów, zaklejamy ją taśmą i nalewamy wody. Po odklejeniu taśmy woda wypływa z butelki. Za butelką naprzeciwko dziurki ustawiamy laser emitujący światło czerwone. Wiązka laserowa przechodzi przez wodę w butelce i rozchodzi się w strumieniu wypływającej wody. Gdy wyłączymy światło to lepiej można obserwować snop wędrującego światła laserowego. Jeśli oświetlimy strumień wody laserem zielonym obraz jest podobny.
Wyjaśnienie: Strumień wody zachowuje się tak, jak włókno szklane. Promień światła pada na powierzchnię tego strumienia pod kątem większym niż graniczny. Nie ulega on wtedy załamaniu tylko zachodzi całkowite wewnętrzne odbicie czyli odbicie w 100%, bez żadnych strat. Taki "świetlny przewód" nazywamy światłowodem.
Światłowód znalazł zastosowanie w wielu dziedzinach. Używa się go przede wszystkim w telekomunikacji i informatyce do przesyłania informacji, a także w medycynie . W chirurgii pełnią rolę kamery, która wpuszczona przez niewielkie nacięcie w skórze pacjenta, przekazuje obraz lekarzowi. Dzięki temu unika się rozległych cięć i łatwiej jest dotrzeć do głębiej położonych organów. Światłowody służą także do oświetlania i obserwacji zakamarków ludzkiego (na przykład endoskopia). Używa je się też w stomatologii i okulistyce.
Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: średni łatwe, laser czerwony można kupić w sklepie z artykułami biurowymi, zielony w sklepie elektronicznym


Doświadczenie 7
Powstawanie obrazów w soczewce skupiającej
Materiały: lupa, ekran czyli ściana, obserwowany przedmiot czyli trzy świeczki ustawione na podstawce ze styropianu
Przebieg doświadczenia: Skupiamy światło słoneczne przechodzące przez lupę, będącą soczewką skupiającą, na białej kartce papieru. Jest to ognisko soczewki. Odległość od lupy do ogniska nazywamy ogniskową.
Ustawiamy trzy zapalone świeczki w odległości około jednego metra od ściany, która jest ekranem. Pomieszczenie powinno być częściowo zaciemnione. Gdy patrzymy na świeczki z odległości bliższej niż jedna ogniskowa to powstaje obraz pozorny, powiększony i prosty czyli nieodwrócony. Jeśli lupę ustawimy w odległości większej niż jedna ogniskowa, a bliżej niż dwie ogniskowe od świeczek czyli przedmiotu, to powstaje na ekranie obraz rzeczywisty, powiększony i odwrócony. Gdy lupę ustawimy blisko ściany, czyli dalej niż dwie ogniskowe od przedmiotu to powstaje obraz rzeczywisty, pomniejszony i odwrócony.
Wyjaśnienie: Lupa jest soczewką skupiającą. Miejsce skupienia się wiązki promieni równoległych nazywamy ogniskiem rzeczywistym. Gdy przedmiot znajduje się dalej niż ogniskowa to promienie załamane przez soczewkę skupiają się i na ekranie powstaje obraz rzeczywisty. Gdy przedmiot znajduje się bliżej niż ogniskowa to promienie załamane są rozbieżne. Oko ludzkie informację o rozbieżnych promieniach przesyła do mózgu, a tam tworzymy sobie obraz na przedłużeniu promieni rozbieżnych. Jest to obraz pozorny i jego tak naprawdę nie ma, jest to iluzja, ale przyda je się w życiu. Większość z nas przegląda się często w lustrze, a tam powstaje również obraz pozorny.
Konstrukcje obrazu we wszystkich omawianych przypadkach można znaleźć w podręcznikach szkolnych.
Autor: Kamil Mozio, Szymon Kamiński
Uwagi do wykonania: dość proste, lupę można pożyczyć od biologów lub zdających na maturze geografię


Doświadczenie 8
Niesferyczne soczewki
Materiały: kieliszek, szklanka, woda, zadrukowana kartka papieru
Przebieg doświadczenia: Nalewamy do ustawionych w szereg naczyń wodę. Tuż za naczyniami umieszczamy zadrukowaną kartkę i patrzymy na kartkę przez naczynia.
Wyjaśnienie: Zwykłe soczewki ograniczone są dwoma powierzchniami kulistymi lub jedną kulistą a drugą płaską. W niektórych układach optycznych stosuje się soczewki niesferyczne, ograniczone innymi powierzchniami, na przykład cylindrycznymi lub hiperbolicznymi. Takie soczewki otrzymamy napełniając wodą naczynia o różnych kształtach. Gdy przedmiot umieścimy blisko napełnionego kieliszka lub szklanki powstaje obraz pozorny, prosty i powiększony i zniekształcony.
Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe
soczewki niesferyczne


Doświadczenie 9
Rozpraszanie światła w roztworze koloidalnym
Materiały: laser czerwony i zielony, szerokie naczynie szklane, olej jadalny, płyn do mycia naczyń, woda, plastikowe butelki, lejek
Przebieg doświadczenia: Do szerokiego szklanego naczynia wlewamy czystą wodę. Gdy oświetlamy wodę światłem czerwonym to prawie w ogóle nie widzimy rozchodzącej się wiązki. Jeśli oświetlimy wodę laserem zielonym to światło jest bardziej widoczne.
W drugim eksperymencie sporządzamy roztwór koloidalny czyli zawiesinę bardzo małych kropelek oleju w wodzie. W tym celu do butelki wlewamy nieco oleju, trochę płynu do mycia naczyń i uzupełnimy wodą. Zakręcamy butelkę i intensywnie mieszamy. Tak otrzymany roztwór wlewamy do szklanego naczynia. Gdy oświetlamy ten roztwór światłem czerwonym lub zielonym to widzimy szeroką rozszerzającą się, czerwoną wstęgę. W przypadku lasera zielonego rozmycie wiązki jest większe.
Wyjaśnienie: Światło laserowe napotykając na małe kropelki oleju ugina się (następuje dyfrakcja), wyniku czego się rozprasza. Powstaje charakterystyczny stożek świetlny. Zjawisko fizyczne polegające na rozpraszaniu światła przez koloid nazywamy efektem Tyndalla (zjawisko Tyndalla). Rozpraszanie zależy od długości fali światła. Im mniejsza jest długość fali światła tym rozpraszanie jest większe. kolor zielony ma mniejszą długość światła niż czerwony więc bardziej się rozprasza (kąt rozwarcia stożka jest wtedy większy). Rozproszenie dobrze widać patrząc na wiązkę światłą za naczyniem z roztworem (na filmie kolor biały środka wiązki wynika z działania kamery oświetlonej światłem o dużym natężeniu).
Zwykła woda bez zanieczyszczeń słabo rozprasza światło, ale kolor zielony widać lepiej gdyż ma krótszą długość fali.
Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: średni łatwe, laser czerwony można kupić w sklepie z artykułami biurowymi, zielony w sklepie elektronicznym


Doświadczenie 10
Świetlne miecze czyli rozpraszanie światła na kropelkach wody
Materiały: laser czerwony i zielony, czajnik, woda
Przebieg eksperymentu: W zaciemnionym pomieszczeniu świecimy nad pustym zlewem laserem czerwonym i zielonym. Widzimy jedynie blask odbitego światła od zlewu, a nie widzimy promieni świetlnych. Do zlewu wlewamy z czajnika wrzątek. Obserwujemy smugi światła laserowego.
W drugiej części pod otworem czajnika, w którym wrze woda ustawiamy laser świecący do góry. Również obserwujemy smugi świetlne, które wyglądają tak jak "miecz świetlny". Jeśli jednocześnie będziemy świecić dwoma laserami oglądamy jakby walkę czerwonego i zielonego miecza świetlnego.
Wyjaśnienie: Czyste powietrze jest przezroczyste dla światła laserowego. Gdy woda intensywnie paruje to wokół zlewu i powyżej otworu w czajniku tworzą się kropelki wody, tak jak podczas mgły. Światło laserowe ugina się na tych kropelkach co powoduje rozproszenie wiązki we wszystkich kierunkach i światło dochodzi do naszych oczu. Zjawisko polegające na rozpraszaniu światła przez zawiesinę małych cząsteczek w powietrzu lub cieczy nazywamy efektem Tyndalla. W podobny sposób światło rozprasza się we mgle lub mętnej wodzie. Wtedy widoczność gwałtownie maleje.
Autor: Szymon Bartczak
Uwagi do wykonania: średnio łatwe, laser czerwony można kupić w sklepie z artykułami biurowymi, zielony w sklepie elektronicznym


Doświadczenie 11
Emisja światła przez rozgrzany metal
Materiały: duży spinacz biurowy, szczypce z izolowanymi rączkami, kuchenka gazowa
Przebieg doświadczenia: Drut z metalowego spinacza prostujemy, chwytamy go szczypcami z izolowanymi rączkami i jego koniec wkładamy do płomienia kuchenki gazowej. Początkowo drucik nagrzewa się, ale nie świeci. Po krótkim czasie zaczyna świecić, wysyłając najpierw światło barwie ciemnoczerwonej, następnie pomarańczowej, aż w końcu żółtej. W miarę ogrzewania wzrasta również intensywność świecenia. Gdy drucik wyjmujemy z płomienia dość szybko przestaje świecić.
Wyjaśnienie: Każde ciało wysyła promieniowanie elektromagnetyczne. Zgodnie z prawem Stefana Boltzmanna ilość wysyłanego światła czyli natężenie światła jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury w skali Kelwina. Czyli im jest wyższa temperatura to tym więcej, światło wysyła promieniowania. Prawo Wiena natomiast stwierdza, że długość światła odpowiadającego maksimum promieniowania jest odwrotnie proporcjonalna do długości fali. Czyli im wyższa jest temperatura tym fale są krótsze. Ciała w temperaturze pokojowej emitują fale w zakresie podczerwieni. Światło widzialne ma krótszą długość, więc emitowane jest przez ciała o temperaturze przekraczającej 700°C. Najdłuższy jest kolor czerwony i taki kolor pojawia się jako pierwszy, potem kolejne kolory: pomarańczowy i żółty. Warto zauważyć, że płomień palnika gazowego ma fioletową poświatę gdyż jego temperatura jest wysoka i emituje krótkie fale, a kolor fioletowy ma najkrótszą długość spośród całego zakresu światła widzialnego.
Emisja promieniowania przez ciała o różnych temperaturach znalazła zastosowanie w zdjęciach termowizyjnych.
Autor: Anita Wachowska
Uwagi do wykonania: łatwe


Doświadczenie 12
Emisja promieniowania cieplnego
Materiały: dwie jednakowe półlitrowe butelki szklane, duża przezroczysta butelka szklana, karton papieru białego i czarnego, nożyczki, klej, plastikowa rurka kupiona w sklepie motoryzacyjnym, zabarwiona woda, obudowa od długopisu pełniąca rolę pipety, czajnik z gorącą wodą
Przebieg doświadczenia: W zakrętkach dwóch przezroczystych butelek wykonujemy dziurki i łączymy je przezroczystym wężykiem uszczelniając połączenia plasteliną. Do wężyka wprowadzamy kroplę zabarwionej wody i zakręcamy zakrętki. Miedzy butelki wstawiamy dużą butlę oklejoną z jednej strony białym papierem, a z drugiej czarnym. Wlewamy do środkowej butelki gorącą wodę. Kropla cieczy przesuwa się od strony butelki znajdującej się obok czarnej powierzchni w stronę butelki sąsiadującej z biała kartką.
Wyjaśnienie: Każde ciało wysyła promieniowanie elektromagnetyczne. Z prawa Wiena wynika, że im wyższa jest temperatura ciała, tym emitowane fale są krótsze. Przedmioty w temperaturze pokojowej wysyłają promieniowanie podczerwone czyli inaczej cieplne.
Zgodnie z prawem Kirchhoffa dla promieniowania, zdolność emisyjna ciał jest wprost proporcjonalna do zdolności absorpcyjnej, czyli im więcej ciało pochłania (absorbuje) tym więcej energii wysyła (emituje). Czarna powierzchnia całe padające promieniowanie pochłania, ma więc również większą zdolność emisyjną niż biała powierzchnia i wysyła więcej promieniowania, które pochłania stojąca obok butelka. Powietrze zawarte w tej butelce ogrzewa się, rośnie w niej ciśnienie i kropla cieczy przesuwa się w stronę butelki ustawionej z białej strony butli.
Autor: Anita Wachowska, Justyna Kuźnicka
Uwagi do wykonania: trochę pracochłonne ale za to łatwo uzyskujemy efekt


Doświadczenie 13
Absorpcja czyli pochłanianie energii promieniowania
Materiały: dwie jednakowe przezroczyste butelki szklane, karton papieru białego i czarnego, nożyczki, klej, plastikowa rurka kupiona w sklepie motoryzacyjnym, zabarwiona woda, obudowa od długopisu pełniąca rolę pipety, plastelina, żelazko
Przebieg doświadczenia: Jedną z butelek oklejamy czarnym papierem, a drugą białym. W zakrętkach wykonujemy dziurki i łączymy je przezroczystym wężykiem. Do wężyka wprowadzamy kroplę zabarwionej wody. Wężyk wokół dziurek w nakrętkach uszczelniamy plasteliną. W bliskiej odległości od butelek ustawiamy rozgrzane żelazko. Kropla cieczy przesuwa się w stronę butelki oklejonej białym papierem.
Wyjaśnienie: Ciało o barwie białej odbija w całości padające promieniowanie, więc nie pochłania promieniowania cieplnego. Czarna kartka absorbuje czyli pochłania prawie całe promieniowanie cieplne czyli podczerwone i butelka oklejona tą kartką szybciej się nagrzewa. Powietrze w niej się rozszerza i wypycha kroplę wody do butelki oklejonej kolorem białym.
Autor: Anita Wachowska, Justyna Kuźnicka
Uwagi do wykonania: dość trudne, wymaga dłuższego przygotowania i starannego wykonania


Doświadczenie 14
Rozpalanie ognia za pomocą soczewki
Materiały: lupa, biała kartka papieru, czarny pisak
Przebieg doświadczenia: Fragment białej kartki papieru zamalowujemy czarnym pisakiem. Trzymamy kartkę na nasłonecznionym miejscu i przystawiamy lupę, która jest soczewką skupiającą, tak aby promienie słoneczne skupiały się na białej części kartki. Nawet po dłuższej chwili kartka pozostaje zimna. Kierujemy skupione przez soczewkę światło na zaczernioną część kartki. Kartka szybko się nagrzewa i ukazuje się dym, a zaraz potem mały płomień.
Wyjaśnienie: Przedmioty o białej barwie odbijają prawie całe światło, które ma nie pada, natomiast czarne przedmioty bardzo silnie pochłaniają światło (zachodzi absorpcja). Światło czyli fala elektromagnetyczna przenosi energię. Gdy pada na czarną powierzchnię to w wyniku pochłaniania ciało się nagrzewa, wzrasta temperatura i może się zapalić.
Autor: Kamil Mozio, Szymon Kamiński
Uwagi do wykonania: bardzo łatwe, lupę można pożyczyć od biologów lub zdających na maturze geografię


Doświadczenie 15
Dyfrakcja i interferencja światła czyli ugięcie i nakładanie się wiązek świetlnych
Materiały: wskaźnik laserowy, spinacz do wieszania bielizny, płytka szklana, farba plakatowa, pędzel, agrafka, linijka, włos ludzki, żyłka nylonowa
Przebieg doświadczenia: Płytkę szklaną malujemy czarną farbą plakatową. Po wyschnięciu farby za pomocą agrafki wzdłuż linijki wykonujemy wąską szczelinę. W innym miejscu rysujemy dwie szczeliny umieszczone blisko siebie. W tym celu za drugim razem odchylamy nieco w bok ostrze agrafki nie zmieniając położenia linijki. Ustawiamy czerwony laser w odległości około jednego metra od ściany, która pełni rolę ekranu. Spinacz od wieszania bielizny blokuje włącznik lasera. W zaciemnionym pomieszczeniu na drodze promienia ustawiamy kolejno: wąską pojedynczą szczelinę, włos ludzki, żyłkę nylonową i dwie wąskie równoległe szczeliny.
Wyjaśnienie: Jeżeli wiązka fal przechodzi przez szczelinę lub omija obiekt (włos ludzki lub żyłkę nylonową), to zachodzi zjawisko ugięcia lub inaczej dyfrakcji. Zgodnie z zasadą Huygensa fala rozchodzi się w ten sposób, że każdy punkt fali staje się nowym źródłem fali kulistej. Za przeszkodą fale nakładają się na siebie zgodnie z zasadą superpozycji. Za przeszkodą pojawiają się obszary wzmocnienia i osłabienia rozchodzących się fal (interferencja). Naprzeciwko przeszkody pojawia się szerokie główne widmo, a po bokach węższe i dużo słabsze wstęgi. Im węższa jest szczelina lub omijany obiekt tym ugięcie jest większe. Gdy na drodze promienia ustawimy włos ludzki to wstęgi są szerokie ale bardzo słabo widoczne. Jeśli użyjemy dość grubej żyłki nylonowej to co prawda wyraźnie widać widmo dyfrakcyjne, ale boczne prążki są bardzo blisko siebie (na filmie niestety te prążki zlewają się w jedną wstęgę).
Gdy światło laserowe przechodzi przez dwie wąskie równoległe szczeliny umieszczone blisko siebie to obserwujemy nakładanie się ugiętych wiązek. W miejscach, gdzie spotykają się grzbiety z grzbietami i doliny z dolinami, czyli fale świetlne o tych samych fazach, następują wzmocnienia czyli jasne prążki. W miejscach gdzie spotykają się grzbiety z dolinami, czyli fale o przeciwnych fazach następują wygaszenia i widać ciemne prążki.
Autor: Szymon Bartczak i Adam Bartczak
Uwagi do wykonania: średnio trudne, laser można kupić na przykład w sklepie z zabawkami lub upominkami


Doświadczenie 16
Dyfrakcja i interferencja światła na płycie CD
Materiały: całkowicie zapisana płyta CD, taśma klejąca, wskaźnik laserowy wysyłający światło czerwone i zielone, spinacze do bielizny
Przebieg doświadczenia: Do całkowicie zapisanej płyty CD przyklejamy taśmę klejącą i odrywamy ją razem z wierzchnią warstwą płyty. Ustawiamy lasery w odległości około jednego metra od ściany, która pełni rolę ekranu. Spinacze od wieszania bielizny blokują włącznik lasera. Włączamy laser czerwony i ustawiamy za nim naszą siatkę dyfrakcyjną. Obserwujemy dwa boczne światełka czyli światełka. Powtarzamy doświadczenie dla lasera zielonego, który ma większą moc i wtedy widać dodatkowe dwa boczne wzmocnienia. Jeśli włączymy jednocześnie oba lasery to widać, że wzmocnienia koloru czerwonego są dalej od środkowego niż dla koloru zielonego. Gdy krawędź płyty natrafi na wiązkę światła laserowego to obserwujemy ugięcie czyli dyfrakcję na krawędzi.
Wyjaśnienie: Wgłębienia na płycie mają szerokość 500 nm, a odległości między kolejnymi ścieżkami wynosi 1,6 ľm. Po oderwaniu wierzchniej osłony powstaje więc siatka dyfrakcyjna czyli układ szczelin, przy czym na jednym milimetrze przypada 625 szczelin (jest to tak zwana stała siatki). Światło na szczelinach płyty CD ugina się czyli ulega dyfrakcji, a następnie ugięte wiązki nakładają się na siebie. W miejscach, gdzie spotykają się grzbiety z grzbietami i doliny z dolinami, czyli fale świetlne o tych samych fazach, następują wzmocnienia i widać boczne światełka. Odległość bocznych wzmocnień zależy od długości fali światła. Im większa jest długość padającego tym boczne wzmocnienia są dalej od środka. Wzmocnienia dla lasera czerwonego zatem są dalej od środkowego niż dla lasera zielonego.
Powyższy eksperyment wykorzystuje się do wyznaczania długości fali światła. Wystarczy zmierzyć odległość od płyty kompaktowej do ekranu (ściany), odległość między wzmocnieniami oraz wykorzystać stałą siatki wynoszącą 625 rys na milimetr.
Autor: Szymon Bartczak i Adam Bartczak
Uwagi do wykonania: dość łatwe, laser można kupić na przykład w sklepie z zabawkami lub upominkami


Doświadczenie 17
Rozszczepienie światła białego po przejściu przez płytę CD
Materiały: całkowicie zapisana płyta CD, taśma klejąca, ramka do przeźroczy, czarny papier, rzutnik do przezroczy
Przebieg doświadczenia: Do całkowicie zapisanej płyty CD przyklejamy taśmę klejącą i odrywamy ją razem z wierzchnią warstwą płyty. Do oprawki od slajdów wkładamy obok siebie dwa ucięte paski czarnego papieru tak, aby powstała wąska szczelina. Szczelinę wkładamy do rzutnika do przezroczy, który jest źródłem światła białego. Rzutnik ustawiamy w odległości od jednego do dwóch metrów od ściany, która pełni rolę ekranu. Włączamy rzutnik i ustawiamy ostrość. Gdy za obiektywem rzutnika wstawimy naszą siatkę dyfrakcyjną to widać kolorowe boczne widma (na filmie widmo ciągłe nie składa się z naturalnych kolorów, tylko ze zmieszanych barw zarejestrowanych przez matrycę kamery cyfrowej CCD).
Wyjaśnienie: Wgłębienia na płycie mają szerokość 500 nm, a odległości między kolejnymi ścieżkami wynosi 1,6 ľm. Po oderwaniu wierzchniej osłony powstaje więc siatka dyfrakcyjna czyli układ szczelin, przy czym na jednym milimetrze przypada 625 szczelin (jest to tak zwana stała siatki). Gdy za obiektywem rzutnika wstawimy naszą siatkę dyfrakcyjną to następuje dyfrakcja światła na otworach płyty czyli inaczej ugięcie, a następnie interferencja czyli nakładanie się tych wiązek i powstają boczne wzmocnienia. Światło białe składa się ze wszystkich kolorów. Każdy kolor ma inną długość fali. Im większa jest długość fali światła tym dalej od środkowej wiązki powstaje boczne wzmocnienie. Kolor czerwony ma największą długość fali, a fioletowy najmniejszą, więc kolor czerwony jest najdalej od środka, a fioletowy najbliżej. Następuje tutaj rozszczepienie światła białego na poszczególne kolory.
Autor: Szymon Bartczak i Adam Bartczak
Uwagi do wykonania: Trudność może sprawić znalezienie rzutnika do przeźroczy. Rozszczepienie można zobaczyć bezpośrednio bez rzutnika, patrząc przez zapisaną płytę bez wierzchniej warstwy, lub jeszcze prościej patrząc na zapisaną płytę, w której odbija się światło słoneczne lub ze sztucznego źródła.


Doświadczenie 18
Rozszczepienie światła białego w pryzmacie
Materiały: pryzmat szklany, ramka do przeźroczy, czarny papier, rzutnik do przezroczy
Przebieg doświadczenia: Do oprawki od slajdów wkładamy obok siebie dwa ucięte paski czarnego papieru tak, aby powstała wąska szczelina. Szczelinę wkładamy do rzutnika do przezroczy, który jest źródłem światła białego. Rzutnik ustawiamy w odległości od jednego do dwóch metrów od ściany, która pełni rolę ekranu. Włączamy rzutnik i ustawiamy ostrość. Za obiektywem ustawiamy szklany pryzmat. Światło białe pochodzące z rzutnika przechodząc przez pryzmat dwukrotnie załamuje się ku podstawie i widać kolorowe widmo (na filmie widmo ciągłe nie składa się z naturalnych kolorów, tylko ze zmieszanych barw zarejestrowanych przez matrycę kamery cyfrowej CCD).
Wyjaśnienie: Światło białe składa się ze wszystkich kolorów, a każdy kolor ma inną długość fali. Najkrótszą długość ma światło fioletowe, a najdłuższą czerwone. Promień świetlny przechodząc z powietrza do szkła załamuje się tym bardziej, im krótsza jest długość fali światła,. Wobec tego najbardziej załamuje się kolor fioletowy, a najmniej czerwony. Po dwukrotnym załamaniu światła białego w pryzmacie następuje więc rozszczepienie światła białego na poszczególne kolory czyli długości fali.
Autor: Szymon Bartczak i Adam Bartczak
Uwagi do wykonania: Trudność może sprawić znalezienie rzutnika do przeźroczy, pryzmat można zakupić w Internecie. Rozszczepienie można zobaczyć bezpośrednio bez rzutnika, patrząc przez pryzmat na źródło światła odpowiednio ustawiając pryzmat.


Doświadczenie 19
Krążek Newtona
Materiały: nożyczki, dwustronna taśma klejąca, kolorowe kartki (czerwona, pomarańczowa, żółta, zielona, niebieska, jasno niebieska, fioletowa), tektura, obwód z silniczkiem z gry "Zasady elektroniki", ewentualnie wiertarka lub szlifierka
Przebieg doświadczenia: Kolorowe kartki tniemy tak, aby otrzymać wycinki koła każdego koloru. Za pomocą taśmy dwustronnej przyklejamy je do tektury. Zrobiony krążek zakładamy na silniczek i włączamy przełącznik Gdy wprawimy krążek w szybki ruch obrotowy, przestajemy widzieć poszczególne barwne sektory. Cała powierzchnia wydaje się mieć barwę zbliżoną do białej. Dla lepszego efektu możemy przymocować krążek do szlifierki lub wiertarki i włączyć, aby się szybko obracała.
Wyjaśnienie: W oku następuje opóźnienie w czasie między powstaniem wrażenia wzrokowego u obserwatora a bodźcem wywołującym to wrażenie oraz powodująca trwanie wrażenia po zaniknięciu tego bodźca. Jest to bezwładność wzroku. Dzięki temu mamy wrażenie ciągłości ruchu obrazów filmowych. Przy szybkim obracaniu się krążka nie widzimy więc poszczególnych obrazów dysku ale w jednej chwili oko otrzymuje bodźce od wszystkich sektorów przesuwających się przez miejsce, na które patrzymy. Otrzymując bodźce pochodzące z różnych sektorów, a więc z różnych czopków siatkówki niemal równocześnie człowiek widzi barwę białą lub inną barwę mieszaną.
Autor: Katarzyna Kasprzak
Uwagi do wykonania: łatwe ale potrzebny jest przyrząd wprawiający krążek w ruch obrotowy


Wykonanie filmów w poszczególnych eksperymentach (w nawiasach podane są numery doświadczeń)
Filmowanie: Sz. Pacześny (1), Sz. Bartczak (2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 15, 16, 17, 18), A. Bartczak (11, 12, 13, 19), K Mozio (7, 14)
Lektor: D. Antczak (2), Sz. Bartczak (1, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) J. Jastrzębski (19)
Montaż: D. Antczak (2, 5) Sz. Bartczak (3, 4, 6, 9, 10), K Mozio (7, 14), A. Bartczak (1, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19)