Zaradi svetlobe je ves svet v barvah.
Skrivnostna svetloba
Osupljivo lepo zarjo sončnega zahoda, jesenske barve v gozdu, mavrico, Luno in zvezde na nebu, modrino morja, ognjemet, pisana oblačila, priljubljeno televizijsko oddajo in pravzaprav ves svet okoli nas zaznavamo in spoznavamo predvsem z vidom.
Tisto, kar naše oči sprejemajo, pa je svetloba.
Mavrica je barvni lok na nebu, ki nastane zaradi loma sončnih žarkov v vodnih kapljicah.
Svetloba ima nekatere zelo nenavadne in nepričakovane lastnosti, zato so si učenjaki dolga tisočletja prizadevali odkriti njeno pravo naravo. In tako imenovana vidna svetloba je le majhen del vse »svetlobe« v naravi.
Vsa telesa sevajo in s tem oddajajo toploto, ob čemer nastaja infrardeča svetloba, ki jo zaznajo toplotne kamere. Z njimi lahko človek »vidi« tudi tisti del svetlobe, ki je sicer neviden.
Paaazi, začetek! Stopnja: Ogrevanje (1 od 20)
Kaj pa ti že veš o svetlobi in svetlobnih pojavih? Vabimo te, da vstopiš in ugotoviš, ali se morda lahko "razsvetliš".
Stopnja: Ogrevanje (2 od 20)
Na sliki je plinasti "ognjemet", najmlajši znani ostanek supernove v naši galaksiji. Oddaljen je 10.000 svetlobnih let in je v ozvezdju Kasiopeja. Zvezda je eksplodirala pred več kot 10.000 leti. Vir: Hubble Heritage.
Uh, pa smo te takoj izstrelili med zvezde ... Zakaj le, če bomo govorili o svetlobi? Zato, ker na začetku filmčka vidiš tudi posnetke, ki kažejo predmet v očem nevidnem spektru - rentgenski posnetek Kasiopeje in njeno infrardečo sliko. Potem vidiš tudi sliko "vidnega spektra".
Kaj pa pomeni vidni spekter? Latinska beseda »spectrum« sicer pomeni videz ali prikaz.
Res je. In mnoge žuželke, kot so čebele, vidijo svetlobo v ultravijoličnem spektru, torej v tistem, ki je človeku neviden. Nič se ne boj, kmalu bo vse veliko bolj jasno ...
Stopnja: Ogrevanje (3 od 20)
Gravitacijska leča
Včasih stvari v resnici niso takšne, kot so videti. To boš ugotovil tudi proti koncu učne poti, ko se boš srečal z optičnimi iluzijami.
V posnetku je prikazano, kako je neki znanstvenik odkril, da lahko predmeti z veliko maso odbijejo svetlobo. Zvezdo ponavadi vidimo kot svetlečo se liso. Če pa je med njo in opazovalcem predmet z veliko maso, se opazovalcu zdi, da je nebesno telo drugje in je videti drugače, je na primer v obliki obroča. To se zgodi zato, ker neko masivno telo ukrivlja pot elektromagnetnemu valovanju (in svetlobi), zato se okrog slike vira svetlobe za opazovalca na Zemlji pojavi navidezni obroč.
Kako se imenuje znanstvenik, ki je odkril ta pojav?
Odličen začetek. In zdaj gremo lepo od začetka nazaj ...
Pravilni odgovor je A.I. Razumeš? Hitro ponovi vajo!
Stopnja: Še vedno ogrevanje (4 od 20)
Starogrška upodobitev dame z zrcalom je stara 2500 let.
Začeli smo v vesolju, tam, kjer je začetek vseh stvari. Ampak zdaj gremo pa res lepo po vrsti, da bo bolj razumljivo ...
Pred mnogimi tisočletji, davno preden se je razvila znanost, so ljudje verjeli, da je svetloba povezana z bogovi. Verjetno so prav zato častili tudi ogenj. Šele starogrški misleci in naravoslovci so nekaj stoletij pred našim štetjem zares poskušali razumeti, kaj je svetloba in kako deluje vid. Grški matematik Pitagora je v 6. stol. pr. n. št. menil, da svetlobo oddajajo oči in z njo tipajo po okolici. Torej nekako tako kot Superman, ki z očesnimi žarki gleda skozi stene. O Pitagori se boš v šoli še učil, lahko pa pokukaš na to povezavo.
Prve »svetlobne« naprave so bila kovinska zrcala, ki so bila pomemben pripomoček predvsem pri lepotičenju. Izumili so jih že pred več tisočletji. Prava znanost o svetlobi pa se je rodila šele v 17. stoletju.
Kako se imenuje znanost, ki preučuje lastnosti svetlobe?
Ja, skoraj prelahko, kajne? Kaj čakaš, greva naprej!
Uf, nikakor ne. Se začne na isto črko kot oči, okular, očala, ogledalo ... No, bo kaj?;)
Stopnja: Zdaj gre že skoraj zares (5 od 20)
Newton med poskusom s svetlobo.
Prizma belo svetlobo razkloni v mavrico. Vir: Optics.
Angleški fizik in matematik Isaac Newton je bil eden največjih znanstvenih umov vseh časov. Preučeval je tudi svetlobo. Ugotovil je, da je to nekakšna snov, ki jo oddajajo svetila, Sonce …
Prišel je do pomembnega odkritja, da je bela svetloba, na primer svetloba Sonca, sestavljena iz mavričnih barv. Sončevo svetlobo je s stekleno prizmo, v trikotno obliko zbrušen kos stekla, razklonil v mavrico. Nato je z drugo prizmo spet združil v belo svetlobo.
Belo svetlobo torej sestavljajo mavrične barve od rdeče, oranžne, rumene, zelene, modre do vijolične barve. Kako nastane mavrica, si lahko ogledaš tukaj.
Katere barve ne vidiš v mavrici?
Zelena luč, seveda! Vozi naprej!
Khm, ne bo prav. Se ti zdi siva mavrična barva? Uh, res?
Stopnja: Zdaj gre že skoraj zares (6 od 20)
Galileo je prvi poskušal izmeriti hitrost svetlobe. Vir: Wikipedia.
Nekoč so učenjaki menili, da svetloba potuje z neskončno hitrostjo. Italijanski učenjak Galileo Galilej je pred 400 leti prvi zares poskušal izmeriti hitrost svetlobe. Pomočnike je razposlal na različno oddaljene gričke, ki so drug za drugim odstirali svetilke. Poskusil je izmeriti časovni zamik med njimi, a mu s tedanjimi urami to ni uspelo. Pomisli, da so čas merili kar s srčnim utripom ali peščenimi urami! Vse, kar je lahko Galilej ugotovil, je bilo, da je hitrost svetlobe zelo zelo velika.
Koliko je približna vrednost hitrosti svetlobe?
Čestitamo, obvladaš! Hitrost svetlobe je res svetlobno hitra, hehe!:)
Naka, svetloba je tako hitra, da lahko prepotuje več sto tisoč kilometrov na sekundo. Zdaj pa hitro klikni pravi odgovor!
Stopnja: Zdaj gre že skoraj zares (7 od 20)
Galileo predstavlja svoja vesoljska odkritja.
Današnje astronomske naprave za opazovanje vesolja so velike kot stanovanjski blok. Vir: ESO.
Daljnogledno dobro ti gre! Kar pogumno naprej ...
Naka, ne bo prav. Pomagaj si s povezavo in pazi, da se ne boš zatipkal.
Stopnja: Zdaj gre že skoraj zares (8 od 20)
Newton je menil, da je svetloba sestavljena iz delcev, ki drvijo po prostoru. Toda kasneje so drugi učenjaki odkrili, da se svetloba vede kot valovanje. Natanko pred 150 leti je škotski fizik James Clerk Maxwell pojasnil, da je svetloba posebna vrsta valovanja – elektromagnetno valovanje.
Elektromagnetno valovanje ni le vidna svetloba. Infrardeča svetloba, ki je naše oči ne zaznajo, ima daljšo valovno dolžino od rdeče svetlobe. Še daljšo valovno dolžino imajo mikrovalovi, kakršne v svoji notranjosti ustvari mikrovalovna pečica. Najdaljše valovne dolžine pa imajo radijski valovi, kakršne oddajajo radijske antene, sprejemajo pa jih naši radijski sprejemniki. Tudi vidna vijolična svetloba se nadaljuje v nevidni del – v ultravijolično (UV) svetlobo. Ta nam poleti potemni kožo. Krajšo valovno dolžino od UV-svetlobe ima rentgenska svetloba, s katero zdravniki slikajo notranje organe. Najkrajšo valovno dolžino v elektromagnetnem spektru pa ima sevanje gama, ki nastaja v jedrskih reaktorjih.
Različna telesa oddajajo različne vrste elektromagnetnega valovanja. Sonce oddaja vse vrste elektromagnetnega valovanja, čeprav vidne svetlobe največ.
Poveži telesa in vrsto elektromagnetnega valovanja, ki jo največ oddaja.
Bravo, preprosto odlično, klanjamo se tvoji razsvetlitvi zadeve!
Hm, pretežko? Namig: pečica oddaja infrardečo svetlobo, iskra pri varjenju pa ultravijolično svetlobo. Bo zdaj šlo?
Stopnja: Zdaj gre zares (9 od 20)
Sonce je naša zvezda, ki nam daje svetlobo. Če njegove svetlobe ne bi bilo, tudi mi ne bi obstajali. Vir: NASA.
Svetloba ima nenavadno lastnost, da potuje tudi po praznem prostoru, ki mu učeno pravimo vakuum. Po njem drvi s hitrostjo 300.000 kilometrov na sekundo.
Prazen prostor je mišljen kot prostor, kjer ni ničesar, nobene snovi in ne plina. Prazna soba v tem smislu ni prazen prostor, saj je v njej zrak, torej plin, ki ga sestavljajo drobceni delci – atomi in molekule. Da bi bila soba zares prazen prostor, bi morali iz nje izčrpati prav ves zrak, kar pa je na Zemlji zelo težko. V vesolju, na primer v prostoru med planeti in zvezdami, med Zemljo in Soncem, je tako malo snovi, da ta prostor štejemo kot prazen.
Nobeno telo se ne more gibati s svetlobno hitrostjo, kar je že pred več kot stoletjem dokazal fizik Albert Einstein.
Pomagaj si s povezavo in ugotovi, v kolikšnem času pride svetloba od Sonca do Zemlje. Razdalja med Soncem in Zemljo je kar 150.000.000 kilometrov.
Svetloba potuje od Sonca do Zemlje:
Odlično. Manj kot 500 sekund za 150.000.000 kilometrov, neverjetno hitro!
Ti ga pa sekaš! Daj, lepo prosim, uporabi glavo za preračun: svetloba pride od Sonca do nas v približno 500 sekundah. No, kaj je pravilni odgovor?
Stopnja: Zdaj gre zares (10 od 20)
Infrardečo svetlobo oddajajo segreta telesa, tudi naše telo. Te svetlobe sicer ne moremo videti, lahko pa jo posnamejo s posebnimi kamerami. Barve na slikah niso prave, temveč označujejo različno tople dele obraza. Vir: NASA/IPAC.
Prvi dokaz, da onkraj vidne svetlobe obstaja še nevidna svetloba, je leta 1800 prispeval nemško-angleški astronom Frederick William Herschel.
Tako kot Newton je svetlobo Sonca razklonil v mavrico, potem pa s termometri meril, koliko se segrejejo glede na barvo, ki jih obsije. En termometer je postavil tja, kjer se je v mavrici končala rdeča svetloba. Z njim naj bi meril temperaturo v sobi in jo primerjal z drugimi termometri. Presenečen je ugotovil, da je temperatura tega termometra višja od tistih, ki jih je obsejala mavrica. Tako je odkril nevidno infrardečo svetlobo. Če razumeš angleško, si lahko tukaj ogledaš poučen filmček o Herschelovem odkritju infrardeče svetlobe.
Ali veš, da so se pri nekaterih družinah kač razvila posebna čutila za zaznavanje infrardeče svetlobe? Z njimi lahko tudi v temi »vidijo« toplokrvne živali in z veliko natančnostjo planejo nanje.
Infrardečo svetlobo zaznavamo tudi ljudje kot:
Tako je. Infrardečo svetlobo zaznajo toplotne kamere. Z njimi lahko tudi človek »vidi« tisti del svetlobe, ki je sicer neviden.
Mnja. Kaj če poskusiš s čim, kar bo bolj toplo?
Stopnja: Zdaj gre zares (11 od 20)
Pri varjenju se sprošča ultravijolična svetloba. Vir: Rogue Community College.
Sonce oddaja ultravijolično (UV) svetlobo. Visoko v ozračju je plast, ki vpije večino UV-svetlobe, zato je le malo pride do tal. Vseeno pa je je dovolj, da poleti naša koža porjavi.
Naše oči UV-svetlobe ne zaznajo. Toda očem je UV-svetloba škodljiva, kar dobro vedo tisti, ki hodijo v visoke gore. Tam alpiniste brez zaščitnih očal začnejo oči zelo boleti in lahko začasno ali trajno oslepijo – snežna slepota.
Podobno je tudi z varilci, ki imajo prav zaradi ultravijolične svetlobe, ki nastane pri varjenju kovin, pred očmi posebne zaščitne maske s steklom, ki ne prepušča UV-svetlobe.
Kako se imenuje plast ozračja, ki nas ščiti pred ultravijolično svetlobo?
Čestitke! Brez ozonskega plašča - brrr! Greva raje naprej proti svetlobi!
Hm. Tako kot ti pozimi pred mrazom pomaga plašč, nas pred UV-svetlobo ščiti ...?
Stopnja: Zdaj gre zares (12 od 20)
Prvi naočniki so bili prav smešni.
Očala so izjemen optični pripomoček za kratkovidne in daljnovidne ljudi. Zgodovinski viri pričajo, da so lastnosti leč poznali že Egipčani pred 2500 leti. To pomeni, da so že takrat znali iz stekla izbrusiti leče. Toda očala so izumili mnogo kasneje.
Če znaš angleško, si oglej spletno stran, kjer je razložena zgodovina nastanka očal.
Kdaj in kje naj bi izdelali prva očala? (Namig: to je bilo v srednjem veku v deželi pice in špagetov.)
Očalostastično! In slej ko prej ta pripomoček potrebujemo vsi.
Khm, preberi še enkrat namig. Nooo, bo šlo?
Stopnja: Zdaj gre zares (13 od 20)
Svetloba pri prehodu v steklo ne gre naravnost, temveč se lomi. To je posledica manjše hitrosti svetlobe v steklu. Del svetlobe se na meji med steklom in zrakom odbije, podobno kot na gladini jezera. Foto: Andrej Guštin.
Je žlica na gladini zlomljena? Ne, to je samo optična prevara, ki nastane zaradi loma svetlobe na meji med zrakom in vodo.
Lom svetlobe lahko opazujemo v vodi. Če daš žlico v kozarec vode, opaziš, da se ta zdi na gladini prelomljena.
Ko pride svetloba v snov, na primer v vodo ali steklo, se njena hitrost zmanjša za več deset odstotkov. Zato svetloba ne gre naravnost v vodo oziroma steklo ali iz njiju – svetloba se pri prehodu iz ene snovi v drugo lomi.
Lom svetlobe izkoriščamo pri:
Kapo dol! Skozi tebe se širi svetloba znanja. Zanimivo je, da so človeka razne napake, kot je odpravljanje slabovidnosti z lečami, in otroške igre z lečami in zrcali pripeljale do tega, da je lahko izumil teleskop in "odpotoval" med zvezde ...
Naka! Bi ti morda leče pomagale, da bi bolje videl (ups, odgovarjal)?
Stopnja: Bližaš še velikemu finalu! (14 od 20)
Potek žarkov pri prehodu skozi zbiralno lečo. Foto: Andrej Guštin.
Leče naredijo tako, da debelejši kos stekla izbrusijo v izbočeno ali vbočeno obliko. Nekaj nenavadnega se zgodi, ko gredo skozi izbočeno lečo vzporedni žarki.
Oglej si filmček o lomu svetlobe.
Ugotovi, kaj se zgodi z vzporednimi žarki svetlobe, ki gredo skozi izbočeno lečo. Namig: taki leči pravimo tudi zbiralna leča.
Bravo, tudi tebi gre zbiranje žarkov dobro od rok.
Naka. Boš poiskal skupno eno točko, kjer se srečajo žarki?
Stopnja: Veliki finale (15 od 20)
Zbiralna slika ustvari sliko okolice, ki jo v zatemnjeni sobi lahko vidimo na belem zaslonu. Na leči pa lahko vidimo tudi odsev svetlobe. Foto: Andrej Guštin.
Zbiralna leča vzporedne žarke zbere v eno točko. Točki, kjer se žarki križajo, pravimo gorišče. Razdaljo med lečo in goriščem imenujemo goriščna razdalja. Če tako lečo usmerimo proti Soncu in na mesto gorišča postavimo papir, nastane tam svetla pika, v kateri se sreča svetloba Sonca, ki jo je zbrala leča. Če malo počakamo, svetla točka papir vžge, zato je gorišče zelo primerno ime! Lahko si ogledaš filmček, kako je mogoče s pomočjo velike leče speči celo zajtrk.
POZOR! Skozi lečo nikoli ne poglej proti Soncu, ker boš oslepel!
Zbiralna leča pa ni namenjena le zažiganju papirja. Če jo približamo predmetom, jih vidimo povečane – deluje kot povečevalno steklo. Če pa lečo usmerimo proti oddaljenim predmetom in jo postavimo na pravo oddaljenost od očesa, v njej vidimo sliko. Zbiralna leča torej zbira svetlobo in ustvari sliko okolice.
Zbiralna leča ustvari sliko oddaljenih predmetov. Kako je obrnjena taka slika?
Pravilno! Naprej?
Ah, ne, tu bo prav narobe! Poskusi še enkrat.
Stopnja: Veliki finale (16 od 20)
Očesna leča obrne sliko na glavo, možgani pa jo obrnejo prav. Vir: Optics.
Zelo poenostavljeno povedano je oko optična naprava, ki ima spredaj zbiralno lečo. Več o človeškem vidu si lahko prebereš tukaj.
Zbiralna leča ustvari na glavo obrnjeno sliko. To velja tudi za očesno lečo.
Kako pa je mogoče, da vidimo pravilno sliko? Obrat se zgodi v možganih, ki se v zgodnjem otroštvu naučijo pravilno predelati podatke iz očesa. Znanstveniki so naredili zanimiv poskus. Prostovoljcem so dali posebna očala, ki so sliko obrnila na glavo. Seveda so prostovoljci videli sliko narobe. Toda čez nekaj ur so možgani sliko obrnili. Ko so prostovoljci sneli očala, so videli na glavo obrnjen svet, a so čez čas spet videli normalno.
Kaj lahko zaznavamo z očesom? Izberi dva pravilna odgovora.
Zelo bistrogledno! Pravi strokovnjak ...
Ne ga biksat! Malce razmisli, zamiži in odpri oči ter izberi dva pravilna odgovora.
Stopnja: Veliki finale (17 od 20)
Kratkovidnost
Daljnovidnost
Kratkovidnost je pogosta napaka očesa. Kratkovidni ljudje ostro vidijo le bližnje predmete, oddaljenih pa ne. Pri branju morajo knjigo držati čisto blizu nosa. Toda pomagajo že očala. Kratkovidnost odpravljamo z očali z razpršilnimi lečami.
Daljnovidni ljudje pa ostro vidijo le daljne predmete, bližnje pa neostro. Tudi njim prav pridejo očala, a imajo ta drugačne, zbiralne leče.
Kateri dve trditvi držita?
Ti sonce Vesele šole! Sveti še naprej ...
Uf, uff, ufff. Očitno si zelo daljnoviden, ker je odgovor pred tvojim nosom, pa ga ne uspeš videti. Ne se hecat, razmisli in označi pravilni trditvi!
Stopnja: Veliki finale (18 od 20)
Optična iluzija: šele ko se zastrmiš v del slike, vidiš, da se na njej nič ne premika.
Ugotovili smo, da obstaja tudi svetloba, ki je ljudje ne vidimo. Ampak včasih pa stvari, ki jih vidimo, niso takšne, kot so v resnici.
Optična iluzija ali optična prevara je slika, ki jo možgani tolmačijo drugače, kot zares izgleda. Razlika med predmetom, kakršen v resnici je, in našim vtisom, ko ga gledamo, nastane, ker možgani po svoje razložijo podatke, ki jih dobijo od očesa. Naš vid nas zavede, da vidimo nekaj, česar oči v resnici niso zaznale.
Tukaj se poigraj z optičnimi prevarami in ugotovi, kako nas lahko možgani prevarajo.
Majhen preizkus je tudi spodaj. Ogleduj si sliko tako, da se zastrmiš v križec na sredi. Potem ugotovi, kakšne barve so pike v krogu.
Pravilna ugotovitev, čeprav je verjetno trajalo, da se je porodila. Če so tvoje oči sledile gibanju premikajoče se roza pike, so druge pike ostale roza barve. Če so se oči osredotočile na črn križec v sredini, so roza pike počasi izginile in videla se je samo še ena - zelena. V resnici pa zelene pike sploh ni in roza pike ne izginejo zares. Če to ni dovolj dober dokaz, da ni nujno resnično vse, kar vidimo!:)
Ja, tale bo kar težka. Če delaš po zgornjem navodilu, potem na koncu vidiš le še zeleno piko. Namig: v resnici ni nikjer nobene zelene pike!
Stopnja: Še malo – pa konec! (19 od 20)
Reši to angleško nalogo, če se učiš angleščino. Če se učiš nemščino, klikni gumb Nemška naloga in reši nalogo v nemščini!
What is written here? Most people will read evil, but some will also read good.
Excellent! Well done!
Sorry, that’s not it! Try again!
Stopnja: Še malo – pa konec! (19 od 20)
Zdi se, da se krogi premikajo, ampak v resnici se ne.
1. Was bewegt sich schneller, der Schall oder das Licht?
2. Was bewegt sich schneller als das Licht?
Super, das hast du gut gemacht!
Leider falsch! Verscuh noch einmal!
Stopnja: Zadnji korak in … (20 od 20)
Najprej zagledaš strelo, nato zaslišiš grom, ker je zvok veliko počasnejši od svetlobe.
To je bilo zares odlično, klanjamo se in čestitamo, si pravi razsvetljenec. Vpiši še svoj naslov za žreb. Pa se vidimo čez en mesec:)
Uh, saj se šališ! Pri zadnjem koraku ga takole biksaš, smrk. Trije odgovori so pravilni - in med njimi tipanja z očmi, zdravilne UV-svetlobe in zvoka! Noooooo?
