Kopernik w krótkiej koszulce - Słońce

Słońce - Gwiazda czy Kopciuszek – scenariusz wykładu

KKK - wróć do strony głównej

Powitanie

Prezentacja multimedialna „Słońce: Gwiazda czy Kopciuszek” - dr Krzysztof Rochowicz

Pokazy i doświadczenia:

Rozszczepienie światła białego.
Światło słoneczne składa się z wielu kolorów, żeby się o tym przekonać wystarczy przepuścić jego promienie przez pryzmat bądź siatkę dyfrakcyjną. na naszych pokazach źródłem światła jest łuk węglowy - światło o posobnym widmie, co światło słoneczne. Po przejściu przez pryzmat na ekranie obserwujemy piękne kolory - 7 kolorów podstawowych oraz przejściowe.
Tęcza.
Tęcza od lat fascynowała ludzi. Powstaje dzięki załamaniu się (rozszczepieniu) i odbiciu promieni słonecznych w kropelkach wody. Na sali można uzyskać podobny efekt. Na silnym rzutniku pisma ustawiamy szerokie płaskie naczynie wypełnione wodą w 9/10 objętości (najlepiej destylowaną). Układ ustawiamy na środku sali i włączamy rzutnik. Wokół na ścianach sali obserwujemy tęczę.
Synteza światła białego.
Do tego doświadczenia potrzebny jest wielobarwny krążek Newtona. Kiedy się nie porusza widzimy, że jego powierzchnia podzielona jest na różne kolory. Kiedy natomiast zacznie się szybko kręcić kolory znikają - powierzchnia staje się jednobarwna (biała, szara, żółtawa, niebieskawa - w zależności od rodzaju światła jakim ją oświetlimy).
Źródła światła.
Pokazujemy różne źródła światła. Tryboluminescencja (przez pocieranie wywołujemy świecenie), świeczka, żarówka, żarówka energooszczędna (świetlówka), żarówka diodowa. Sprawdzamy też widma poszczególnych świateł obserwując je przez specjalne okulary (są rozdane wcześniej publiczności) oraz za pomocą kamery i siatki dyfrakcyjnej. Światło świeczki, żarówki, żarówki diodowej po przejściu przez siatkę dyfrakcyjną dają widma ciągłe, które trochę różnią się między sobą. Żarówka energooszczędna nie daje widma ciągłego. Widać, że poszczególne kolory są wyraźnie od siebie oddzielone.
Widma emisyjne.
Widma emisyjne obserwujemy wykorzystując Rurki Pluckera z różnymi gazami. Światło różnych gazów daje różne linie emisyjne. Włączamy zasilanie w rurce Pluckera i obserwujemy linie przez okulary, siatkę dyfrakcyjną.
Widma absorpcyjne.
Do zestawu przedstawiającego rozszczepienie światła białego za pomocą pryzmatu (łuk węglowy, pryzmat) dołączamy naczynie z dwutlenkiem azotu. Niektóre części widma są absorbowane. W obserwowanych kolorach pojawiają się cienie.
Pochłanianie energii słonecznej.
Doświadczenie pokazujące, że ciemne planety pochłaniają więcej energii słonecznej niż te otoczone jasnymi chmurami. Potrzebne są 2 czujniki temperatury, rejestrator danych, komputer, lampka oraz biała i czarna kartka papieru. Czujniki kładziemy na kartkach włączmy pomiar temperatury i lampkę, skierowana na kartki. po chwili okazuje się, że czarna kartka szybciej się ogrzewa niż biała. Po wyłączeniu lampki szybciej stygnie.
Natężenie oświetlenia a odległość.
Doświadczenie pokazujące zależność natężenia oświetlenia od odległości. Wykorzystujemy czujnik światła, rejestrator danych, komputer i lampkę. Czujnik przymocowujemy do wózka (płynność ruchu) włączamy układ i wolno, ruchem możliwie jednostajnym oddalamy go od źródła światła. Odległość rośnie jednostajnie z czasem. Wykres, jaki otrzymujemy wyraźnie świadczy o tym, że Natężenie oświetlenia zmniejsza się jednostajnie wraz z kwadratem odległości.
Rozpraszanie światła.
Światła nie widać. Zaczyna być widoczne dopiero wtedy, kiedy coś je rozproszy. Wpuszczamy wiązkę laserową do pustego akwarium, którego 2 przeciwległe ściany zbudowane są z luster tak, aby jego promień odbijał się od nich naprzemiennie. Promienia nie widać. Po chwili wpuszczamy do środka akwarium trochę dymu z zadymiarki (może być łuczywo). Promienie można doskonale dostrzec. Jeszcze lepszy efekt uzyskujemy, kiedy użyjemy lasera zielonego.
Błękit nieba (na Ziemi)
Niebo na Ziemi jest błękitne ale dlaczego? Do akwarium z wodą destylowaną wlewamy kilka kropel śmietanki do kawy, po czym oświetlamy je rzutnikiem do slajdów. Pomimo tego, że do wody nie dodaliśmy niczego niebieskiego staje się ona wyraźnie niebieska. Za akwarium można postawić białą kartkę - będzie widać wówczas, że światło po przejściu przez wodę ze śmietanką jest wyraźnie czerwone jak to wytłumaczyć? Światło białe, które składa się z wielu kolorów, rozprasza się na drobinach śmietanki (powietrza). Najlepiej rozprasza się kolor niebieski (krótka fala) a najmniej czerwony (długa fala). Czerwone słońce możemy obserwować kiedy wschodzi albo zachodzi - jego światło musi przejść wtedy przez grubsza warstwę atmosfery niż wtedy, kiedy jest w zenicie.
Czerwień nieba (na Marsie)
Doświadczenie podobne do poprzedniego. Do wody dodajemy odrobinę czerwonego barwnika, bądź drobno sproszkowaną kredę, która ma imitować kurz unoszący się nad powierzchnią Czerwonej Planety. Światło rozprasza się na czerwonym kurzu i to właśnie on powoduje czerwoną barwę nieba na Marsie.
Spadanie
Ciała spadają na różnych planetach z różnym przyspieszeniem. Jest ono zależne od siły grawitacji, które panują na planetach, a ta z kolei zależy od ich mas. Masa planety jest o wiele, wiele mniejsza, niż masy spadających na nich przedmiotów, z dobrym przybliżeniem można więc powiedzieć, że przyspieszenie, z jakim spadają nie zależy od ich masy. Można się o tym przekonać wykorzystując rurę Newtona i pompę próżniową. W rurze umieszczone są piórko i mały, metalowy odważnik. Kiedy jest w niej powietrze piórko oczywiście spada wolniej (opór powietrza). Jeżeli natomiast z rury wypompujemy cześć powietrza okazuje się, że i piórko i odważnik spadają z tym samym przyspieszeniem.
Ciśnienie na różnych planetach
Na planetach, które maja atmosfery panuje różne ciśnienie (w zależności od siły grawitacyjnej - grubości atmosfery). W zależności od ciśnienia zjawiska, które obserwujemy na Ziemi występują z różną intensywnością, albo w innych temperaturach. Na przykład na Ziemi woda wrze w temperaturze 100 C, a jak na innych planetach. Mając zamkniętą kolbę z wodą, podłączoną do pompy próżniowej można to sprawdzić. Włączamy pompę - po chwili, kiedy w kolbie jest dostatecznie niskie ciśnienie, woda zaczyna wrzeć pomimo, że ma temperaturę pokojową. Wniosek na planetach o niższym ciśnieniu woda wrze w niższej temperaturze niż na planetach, które maja wyższe ciśnienie.
Dźwięk w kosmosie
Często w filmach o kosmosie, kiedy przelatuje statek kosmiczny słychać dźwięk jego silnika, ale czy na pewno w kosmosie usłyszymy dźwięk? Pod klosz pompy próżniowej wkładamy źródło dźwięku. Kiedy pod kloszem jest powietrze słychać je znakomicie, natomiast kiedy powietrze wypompujemy dźwięk zanika. Fala akustyczna żeby się poruszać potrzebuje ośrodka. Tym ośrodkiem może być powietrze, woda, ciała stałe - prawie wszystko. W kosmosie materia jest bardzo rozrzedzona - fala akustyczna nie może się rozprzestrzeniać. Obraz statku kosmicznego w kosmosie z "ryczącym silnikiem" możemy włożyć więc między bajki. Przy okazji można pod klosz wstawić źródło światła aby przekonać się, że fala elektromagnetyczna nie potrzebuje
Zorza polarna
Bardzo ciekawym zjawiskiem są widoczne z północnych i południowych miejsc Ziemi są zorze polarne. Wysokoenergetyczne cząstki z promieniowania Słońca docierają tam do atmosfery i powodują jej świecenie. To, że powietrze pod zmniejszonym ciśnieniem potrafi świecić można sprawdzić doświadczalnie. Do rurek z powietrzem o obniżonym ciśnieniu przykładamy wysokie napięcie - okazuje się, że świecą. Intensywność i rodzaj świecenia zależy od wartości ciśnienia powietrza w środku. Taka sama rurka z powietrzem o ciśnieniu normalnym nie świeci.

Zobacz galerię zdjęć z wykładu

KKK - wróć do strony głównej

Opracowanie: K. Służewski