Fizika je znanost koja se temelji na stalnome eksperimentalnom i teorijskom propitivanju. Brojna edukacijska istraživanja nastave fizike pokazala su da eksperimentalni rad pomaže boljem razumijevanju fizikalnih koncepata, a također pomaže i razvijanju praktičnih sposobnosti.

Raznim eksperimentima učenici istražuju i promatraju pojave koristeći se mjernom opremom u kabinetu, tj. učionici fizike. Međutim, u ovim specifičnim uvjetima kada su učitelji udaljeni od učenika i od svog kabineta, preostaje nam posegnuti za digitalnim alatima, ali i za fotografijama snimljenima u prirodi i u učionici fizike prije početka nastave na daljinu.

Na početku obrade nastavne jedinice Razlaganje svjetlosti na boje, radoznalost učenika može se probuditi pitanjima:

Zašto ne vidimo staklenu čašu uronjenu u ulje [slika 1.]?

Kako objašnjavaju „nestajanje“ štapa uronjenoga u čašu s glicerinom, vodom i uljem?

Zašto stakleni štap vidimo u zraku i vodi, a ne vidimo ga u ulju i glicerinu [slika 2.]?

Što se događa pri prolasku svjetlosti iz jednoga optičkog sredstva u drugo?

Što se događa ako je optička gustoća tekućina jednaka optičkoj gustoći uronjenoga predmeta?

Lomi li se tada svjetlost koja prolazi kroz predmet?

Da bi došli do odgovora, učenici se trebaju prisjetiti do tada naučenoga o rasprostiranju svjetlosti i njezinoj brzini.

Kakva je bijela svjetlost koja nam dolazi od Sunca?

Ona je polikromatska svjetlost koja se sastoji od više boja – crvene, narančaste, žute, zelene, plave i ljubičaste. Svakoj boji odgovara određena valna duljina.

Svjetlost koja ima samo jednu valnu duljinu naziva se monokromatska svjetlost.

Brzina svjetlosti u vakuumu, c je najveća brzina u prirodi. Ona iznosi oko 300 000 km/s.

Pri prolasku kroz različita optička sredstva, svjetlost usporava i dolazi do pojave koju nazivamo lom svjetlosti.

Indeks loma je omjer brzine svjetlosti c u vakuumu i brzine širenja svjetlosti v u sredstvu: n = c/v.

Učenici su ranije naučili da se zraka svjetlosti, ako prelazi iz optički rjeđega u optički gušće sredstvo, jednim dijelom reflektira, a drugim dijelom lomi prema okomici. Ako prelazi iz optički gušćega u optički rjeđe sredstvo, lomi se od okomice, no samo ako je kut upada manji od graničnoga kuta, a inače se potpuno reflektira. Ako su brzine svjetlosti u oba sredstva jednake, ne dolazi do loma.

Virtualni lom svjetlosti učenici su dodatno istražili uz pomoć Phet interaktivne simulacije.

Kad predmet i sredstvo u koje ga uranjamo imaju jednake [ili približno jednake] vrijednosti indeksa loma, svjetlost se ne lomi na granici tih optičkih sredstava. To je razlog „nestajanja“ male čaše uronjene u ulje, kao i razlog zašto vidimo stakleni štap samo unutar srednjega sloja, tj. zašto ga ne vidimo u ulju i glicerinu.

Potom se učenicima može postaviti pitanje: hoće li se ljubičasta, zelena i crvena zraka svjetlosti jednako otkloniti prilikom prolaska kroz različita optička sredstva, npr. staklo i ulje?

Laserima snage 5 mW, valnih duljina 405 nm [ljubičasta boja] [slika 4.a i 5.a], 532 nm [zelena boja] [slika 4.b i 5.b] i 635 nm [crvena boja] [slika 4.c i 5.c] ranije smo provjeravali mijenja li se indeks loma različitoga optičkog sredstva [staklo, suncokretovo ulje] povećanjem valne duljine upadne svjetlosti.

Za sve ispitane optički prozirne tvari indeks loma bio je manji za veće valne duljine pa se najmanje otklanjala crvena, a najviše ljubičasta svjetlost.

Ta saznanja učenicima omogućuju da razumiju što se događa pri prolasku bijele svjetlosti kroz staklenu prizmu. Staklena prizma mijenja smjer zrakama svjetlosti. Kad zraka crvene svjetlosti pada na površinu prizme, lomi se prema okomici, a pri izlasku iz prizme, lomi se skrećući od okomice [slika 6.a].

Kad plava zraka svjetlosti padne na površinu prizme, također se lomi, ali više od crvene zrake [slika 6.b]. Ako na prizmu koso pada bijela svjetlost, na izlazu iz prizme dolazi do disperzije tj. razlaganja svjetlosti na boje [slika 7.].

Disperziju svjetlosti na prizmi učenici mogu dodatno istražiti s pomoću Phet interaktivne simulacije.

Učenici se mogu upitati kako mogu objasniti pojavu duge na nebu nakon kiše. Duga se stvara disperzijom u sitnim kapljicama vode [slika 9.]. Sunčeva se svjetlost kroz kapljice kiše razlaže na boje budući da kapljice kiše djeluju kao male prizme. Dugu vidimo ako stojimo leđima okrenuti Suncu, tj. između Sunca i kapi kiše.

Svaka pojedina kap kiše koja pada na zemlju šalje sve dugine boje prema promatraču. Vrh duge je crven, a dno je ljubičasto [slika 8.].

Kako bi provjerili naučeno, učenici su rješavali kviz OVDJE na poveznici.

Na kraju sata, učenici mogu zaključiti da samo boljim poznavanjem fizike i fizikalnih zakona mogu objasniti različite pojave u prirodi. Uživajmo u njihovu istraživanju i ubuduće!

■ Piše: Andrea NORAC, nastavnica fizike ■ OŠ Ivana Lovrića, Sinj ■