Izrada Spektroskopa

Okvirni plan rada

[osnovne informacije]

Trajanje: 2h

Broj djece: 10ak

Prikladno za dobnu skupinu: 10-15 godina

[opis radionice]

Cilj radionice:

Pokazati djeci da izvore svjetlosti možemo razlikovati prema tome kakvu svjetlost odašilju, pomoću spektroskopa koji će sami izraditi od priloženih materijala.

Izvori informacija:

Physics 2000 - http://www.colorado.edu/physics/2000/index.pl?Type=TOC - stranica sa mnogo informacija o modernoj fizici (+ mnogo Java appleta), primjerena za osnovnu školu, ali na engleskom. Dio "Quantum atom" se direktno tiče spektroskopije, s obzirom da daje vrlo lijep uvod u atomsku strukturu materije.

Spektroskopija u školi - http://susbaza.ifs.hr/onlineverzija/ - domaća stranica koja pruža uvod u optiku i spektroskopiju pomoću niza interaktivnih animacija u Flashu. Odavde sam i uzeo osnovni dizajn za spektroskop od priručnih materijala.

A CD spectrometer - http://www.cs.cmu.edu/~zhuxj/astro/html/spectrometer.html - još jedan primjer dizajna CD spektrometra, s time da ova stranica ima i cijeli niz snimaka izvora svjetlosti sa njihovim spektrima i opisima (na engleskom).

Izvođenje radionice:

Nakon kraćega uvodnoga predavanja o spektroskopiji (10-15 min) sudionici u parovima izrađuju spektrometar od priručnih elemenata (kartonska kutija, CD, papir) i promatraju spektre nekih izvora svjetlosti (razne žarulje, sunce, monitori, spektri nekih elemenata koje možemo lako opaziti raspršivanjem u plamen i sl.).

U ovoj kratkoj izvedbi na uvod u fizikalne pojave se potroši malo vremena, maksimalno 15 minuta, s time da je naglasak na tome od čega se sastoji naš spektroskop i kako radi. U slučaju da za izvedbu radionice imate više vremena isplatilo bi se potrošiti više vremena na uvod u to kako atom izgleda i osnovne mehanizme apsorpcije i emisije svjetlosti. U tome bi vam trebali pomoći materijali sa gornjih linkova, a također ja sam za SSF 2007 napravio pripremu za dulju verziju koja je uključivala rad sa još mlađom djecom (8 godina pa naviše). Taj tekst možete pronaći ovdje (postoji samo engleska verzija s obzirom da je sama radionica bila na engleskom).

Sama izrada spektroskopa se radi u parovima i traje oko sat vremena. Broj djece sa kojom možete raditi ovisi o tome koliko materijala možete skupiti, ali idealna situacija je da ih ne bude više od 10 (i da ih bude paran broj). Planove za izradu spektroskopa možete pronaći na stranici "Spektroskopija u školi" u poglavlju "Primjene i primjeri, povijest" (Kako izraditi spektrometar), a na slici ispod se nalazi crtani plan koji sam ja davao djeci na SSF radionici (nažalost opet samo engleski).

Mentor:

Ivan Novosel

Kratki opis radionice

blab zasad, pogledajte detalje sastrane :)

Preporučam koristiti kutije od žitnih pahuljica (kutije od cipela su u malo prevelike), jedino važno je da je kutija na mjestu gdje umećete CD široka 14 cm. Ovaj dizajn spektroskopa vam omogućava da nagib CD-a prilagođavate nakon što ste završili cijeli spektroskop što može biti jako praktično ako ste recimo rupu za gledanje napravili na krivom mjestu (iako nije problem ni napraviti novu rupu). Inače umjesto CD-a možete koristiti i DVD, koji će vam dati veću rezoluciju, ali će također i jače raspršiti svjetlost pa obično cijeli vidljivi spektar neće stati na površinu DVD-a (morati ćete prilagođavati nagib).

Nakon što su spektroskopi gotovi slijedi promatranje raznih izvora svjetlosti. Preporučam za početak koristiti štedne žarulje s obzirom da one imaju prilično lijepi spektar (izraženi linijski spektar) tako da lako provjerite da li spektroskop dobro radi. Većinu jakih izvora ćete moći promatrati golim okom, ali za slabije izvore ćete se morati poslužiti digitalnim fotoaparatom koji ima opciju duge ekspozicije (uostalom ovako možete i snimiti sve spektre koje promatrate). Npr. spektre određenih elemenata možete promatrati ako ih spalite pomoću plamena na plinskom kuhalu, ali intenzitet je obično preslab da bi se mogli lako vidjeti golim okom. Po lijepom vremenu trebali bi ste moći promatrati i spektar Sunca (koji je za razliku od većine dostupnih izvora apsorpcijski spektar) s tim da računajte da ne smijete usmjeravati spektrometar direktno u Sunce zato da ne oštetite vid (npr. iskoristite refleksiju od zida).

[materijali]

  • razni izvori svijetlosti: flourescente žarulje, žarulje sa žarnom niti, LED diode, crveni laser, svjetleći štapići (kemijski izvor), plazma lampa ...
  • „elementi u spreju“: Na, Sr, K, Ba, Ca ... (razrijeđeni elementi koje stavite u male bočice spreja kako bi ste ih lagano mogli ubacivati u plamen)
    • upute za izradu za svakog sudionika
  • olovke za zacrtavanje
  • plamenik
  • fotoaparat za snimanje nekih spektara koji se slabije opažaju golim okom
  • 1 kutija za cipele ili kutija od Cornflakesa (ili sl.) po paru sudionika
  • 1 CD ROM po paru sudionika (1 spindle od 50 CD-R medija košta oko 60kn)
  • 1 A4 list krutog papira ili tanjeg kartona po paru sudionika (oko 50kn)
  • 2 žileta po paru sudionika (oko 30kn)
  • 10 koluta neprozirne ljepljive trake (oko 30kn)
  • 1 skalpela po paru sudionika (oko 10kn)
  • 1 ravnalo po paru sudionika (oko 10kn)
  • 1 prostorija koja se može DOBRO zamračiti

Napomena: Kutije adekvatnih dimenzija je teško kupiti, tj. treba ih drugačije nabaviti. Npr. bilo bi zgodno kad bi sudionici sačuvali svoje kutije od Cornflakesa ako ih troše kod kuće. Na isti način bi se moglo uštedjeti i na drugim materijalima (skalpeli, škare, ravnala). Sprejeve s elementima sam dobio od svojih kolega kemičara, dakle preporuka bi bila da pokušate kontaktirati nekoga tko se time bavi s obzirom da ćete ih teško kupiti u trgovini.