Jeśli uczenie się przedmiotu przyrodniczego ma być interesujące, to oczywiście podstawą musi być eksperyment. Szczególnie istotne są te doświadczenia, które realizowane są przez młodego badacza samodzielnie. Jeśli w przygotowaniach do eksperymentu uczeń musi stworzyć choćby jakąś część używanej aparatury samodzielnie i, w związku z tym, dochodzi satysfakcja z własnoręcznego wykonania działającego (!) przyrządu laboratoryjnego, to, z moich doświadczeń belferskich wynika, że efekt edukacyjny jest gwarantowany!
W związku z powyższym postanowiłem rozpocząć nowy cykl artykułów, w których postaram się przedstawić propozycje ciekawych doświadczeń do wykonania zarówno na lekcji, jak i w domu, na przykład w formie projektu uczniowskiego.
Pierwszy pomysł – samodzielnie wykonany spektroskop – do tej pory wykorzystywałem w ramach zajęć z dziećmi z klas siódmych i ósmych szkoły podstawowej, ale, z powodzeniem, można go wykorzystać w formie projektu z licealistami.
Przyrząd można użyć w szkole podstawowej w toku lekcji optyki, omawiając na przykład różnicę pomiędzy światłem białym a monochromatycznym, zjawisko rozszczepienia światła czy widzenie barwne. W szkole średniej poza wymienionymi zagadnieniami można, między innymi, pokazać różnicę pomiędzy żarówką a świetlówką i sprawdzić, czy dioda LED w telefonie komórkowym lub płomień emituje światło o widmie ciągłym, czy też liniowym.
Zasada działania tego spektroskopu opiera się na tym, że powierzchnia optycznego nośnika danych, czyli płyty CD składa się z mikroskopijnych rowków. Bardzo upraszczając przebieg zjawiska… można powiedzieć, że strumień światła odbijający się od takiej powierzchni podlega dyfrakcji, a następnie interferencji i w rezultacie zostaje rozszczepiony, czyli zastosowanie płyty CD daje efekt podobny do użycia siatki dyfrakcyjnej.
No to do dzieła! 😉
Do wykonania przyrządu potrzebne będą arkusz A4 brystolu (kartonu kreślarskiego), nożyczki, nóż introligatorski, taśma klejąca i/lub klej oraz płyta CD lub DVD, którą możemy poświęcić, ponieważ będzie jednym z głównych elementów spektroskopu.
Pierwszą czynnością będzie wydrukowanie szablonu papierowej części spektroskopu (do pobrania na końcu artykułu). Przy wyborze papieru warto zwrócić uwagę na dwie rzeczy – kolor papieru i jego gramaturę. Najkorzystniejszy jest czarny karton, bo przepuszcza najmniej niepożądanego światła do wnętrza spektroskopu. Z drugiej strony, jeśli spektroskopy tworzone są przez dzieciaki ze szkoły podstawowej, to możliwość wyboru koloru budowanego przyrządu jest często bardzo ważna :). Gramatura papieru powinna być jak największa z tych samych powodów, co preferowany czarny kolor. Trzeba jednak pamiętać o możliwościach używanej przez nas drukarki. Z moich doświadczeń wynika, że optymalną wartością jest 180 g/m2.
Po wydrukowaniu powinniśmy otrzymać:
Teraz kolej na użycie nożyczek. Jak najstaranniej wycinamy wydrukowany kształt wzdłuż kropkowanych linii.
Następnie tępą krawędzią nożyczek (możemy sobie pomóc, używając dodatkowo linijki) delikatnie „wygniatamy” ciągłe linie. Ułatwi nam to precyzyjne (a to ważne!) zagięcie poszczególnych linii. Kierunek poszczególnych zagięć ilustruje kolejna fotografia.
Używając noża introligatorskiego (tu chyba lepiej pomóc dzieciom ;)) wycinamy według kropkowanego konturu dwie szczeliny, opisane na szablonie: „oko” i „światło”. Ponownie ważna jest tu precyzja!
Na koniec przystępujemy do montażu przyrządu. Zaczynamy od sklejenia elementów oznaczonych literami A’ i B’. Jeśli korzystamy z taśmy klejącej, musimy jej użyć wewnątrz i na zewnątrz powstającego pudełka. Znów chodzi o to, aby do wnętrza docierało jak najmniej niepożądanego światła. Strumień światła powinien wnikać do środka tylko przez szczelinę oznaczoną „światło”.
Po sklejeniu tego elementu montujemy całość na płycie CD tak, aby ścieżka płyty (strona bez napisów) znalazła się po stronie pudełka. Duży element wskazany na poniższym zdjęciu strzałką powinien znaleźć się „od spodu” płyty, czyli po stronie z napisami. Również i tutaj staramy się tak przykleić wszystkie krawędzie, aby całość była jak najszczelniejsza.
A tak powinien mniej więcej wyglądać końcowy efekt naszych działań. 🙂
Jak korzystać z przyrządu?
Kierujemy spektroskop w stronę źródła (np. żarówki) tak, aby światło wpadało przez szczelinę oznaczoną napisem „światło”. W tym samym czasie patrzymy przez szczelinę „oko” kierując wzrok (inaczej niż podpowiada intuicja”!) prawie prostopadle w stronę powierzchni płyty.
W przypadku zwykłej żarówki zobaczymy widmo ciągłe, czyli po prostu „tęczę”. Ciekawsze efekty daje rozszczepienie światła ze świetlówek kompaktowych lub tzw. jarzeniówek powszechnie używanych w oświetleniu klasopracowni szkolnych czy też np. sklepów. Uzyskamy w tym przypadku widmo liniowe, czyli tylko wybrane kolory, których zestaw zależny jest od substancji użytych w konstrukcji danego źródła światła.
Ciekawym pomysłem (nie jest to proste! :)) jest próba sfotografowania uzyskanego widma. Poniżej przedstawiam efekty takich działań uzyskane przez Helenę Golec i Kajetana Koniecznego na zajęciach Klubu Zdolnego Ucznia w II LO w Lesznie. Dwa pierwsze to widma światła emitowanego przez świetlówkę kompaktową, trzecie to widmo ciągłe światła zwykłej żarówki.
Dość niska ostrość obrazu wynika z problemów z jej uchwyceniem przez obiektyw telefonu komórkowego, ale uważam, że zadanie zostało wykonane na szóstkę! 🙂
Wykorzystane fotografie:
obrazek wyróżniający: Dobromir Hristov: https://www.pexels.com/pl-pl/zdjecie/trojkatny-pryzmat-ze-szkla-optycznego-3845162/
Fizyka Okiem Praktyka 
Musisz się zalogować aby dodać komentarz.