Kouzelná optika
Jedno z témat letošního Mladého vědce, ke kterému jsme se rozhodli nabídnout klubům možnost experimentů v rámci pravidelné činnosti je „Kouzelná optika“. A druhým námětem pro klubovou činnost je dvojice experimentů nazvaná „Záhadné šipky“ a „Překvapivá matematika“.
Zákon lomu a spojná čočka
V tomto případě mnozí z vás na začátku přemýšlí, zda se jedná o optický klamy nebo fyzikální experimenty. Ne, nejedná se o optický klam ale o fyzikální experiment využívající důsledky zákona lomu a různá zobrazení válcovou spojnou vodní čočkou.
Záhadné šipky
Pomůcky: tři stejné válcové sklenice, voda, tři pruhy čtvrtky přibližně v šířce sklenice se shodně nakreslenými dvěma šipkami
Na všechny tři pruhy čtvrtek nakreslíme dvě šipky mířící stejným směrem. Papír y postavíme do vhodné vzdálenosti za tři sklenice tak, aby všechny šipky ukazovaly stejným směrem. Následně necháme první sklenici prázdnou, do druhé nalijeme vodu do úrovně mezi první a druhou šipku a do třetí nalijeme vodu až pod okraj a pozorujeme šipky přes sklenice. Některé šipky „se obrátí“.
Šipky pozorujeme buď přes vzduch, nebo přes vodu. Ve vzduchu se světlo šíří rovnoměrně přímočaře, zatímco na rozhraní vzduch – voda – vzduch dochází k lomu světla. K lomu světla dochází na rozhraní dvou opticky různých průhledných prostředí, proniká–li světlo z jednoho prostředí do prostředí druhého. Roli zde hraje také válcové zakřivení sklenice, která se chová jako spojná válcová vodní čočka. Kdybychom šipku pozorovali přes sklenici ve tvaru kvádru, neotočí se.
Možnosti: přes sklenici s vodou můžete pozorovat a fotit například budovy, květiny, vlastní barevné obrazy a podobně, sklenici také můžeme naplnit z poloviny vodou a z poloviny olejem a pozorovat odlišnosti lomu na dvou prostředích zároveň.
Překvapivá matematika
Pomůcky: válcová sklenice, voda, pruh čtvrtky se sčítáním pod sebe
Na pruh čtvrtky zapíšeme pod sebe součet dvou čísel a výsledek. Pruch postavíme za prázdnou sklenici. Zadání je vytvořeno tak, že zadaný součet je chybný. Naším úkolem však je „opravit výpočet na správný“, aniž bychom cokoli přepisovali.
80I0
I080
_____
II88
A vy už určitě správně tušíte, že využijeme znalosti z předchozího experimentu a do části sklenice nalijeme vodu. Tím dojde ke stranovému převrácení zapsaného čísla, které pozorujeme přes vodní hladinu, zatímco číslo, které pozorujeme přes vzduch zůstane v původním tvaru. Tentokrát vám nebudeme napovídat fotografiemi.
Možnosti: zkuste vymyslet vlastní zadání úkolu, aby splňoval výše uvedené požadavky, nebo zkuste vymyslet sčítání, kdy vidíme správný součet jak přes prázdnou, tak přes vodou naplněnou sklenici.
Vlastní tvorba
Tento experiment dává prostor pro kreativitu všech mladých badatelů. Možností je neomezeně. My ještě jako další námět přidáváme dva různě barevné napínáčky v korkové zátce.
Aktivita byla podpořena v rámci dotačního programu MŠMT Podpora nadaných žáků základních a středních škol v roce 2020.