SPEKTRI
Mitä on valkoinen valo?
TYÖ1.
Tehdään paperista tai pahvista kapea rako (2 mm – 3 mm), jota valaistaan esim.
kirkkaalla led-lampulla (piirtoheitin paras valonlähde). Raosta tullut valo johdetaan
prismaan tai vedellä täytettyyn keittopulloon tai vedellä täytettyyn ylösalaisin
olevaan pyöreään lasiin tai peiliin, jossa on taitos peilin reunassa. Esineen
läpimennyt valkoinen valo taittuu rajapinnoissa ja hajaantuu eri väreihin
varjostimelle.
Työ on osoitus siitä, että valkoinen valo sisältää eri värejä eli näkyvän valon eri
aallonpituuksia. Valkoinen valon sisältämät värit taittuvat prisman pinnoissa
erilaisiin kulmiin, jolloin saadaan näkyviin spektri (aallonpituusjakauma).
Kuva 1. Valkoisen valon taittuminen prismassa.
(kuvan lähde: http://timosuvanto.blogspot.fi/2014_05_01_archive.html)
SPEKTROMETRI
Spektrometri on laite, jolla tutkitaan spektrejä. Työssä 2 ja 3 tutkitaan erilaisten
valonlähteiden spektrejä laadullisesti (kvalitatiivisesti). Työssä 2 ja 3 spektrin
muodostamiseen käytetään cd-levyä. Cd-levy toimii heijastushilana. Cd-levyn urat
muodostavat hilan, jossa valkoinen valo taipuu eri väreihin. Taipuneet valot
heijastuvat cd-levyn pinnasta ja siksi käytetään nimitystä heijastushila. Työssä 4
mitataan laadullisesti (kvantitatiivisesti) kynttilän valon tietyn värin aallonpituus.
TYÖ 2. Oman spektrometrin rakentaminen 1
Rakennetaan kuvan 2 mukainen spektrometri.
- leikataan wc-paperirullaan noin 60 :n kulmaan saksilla viilto
- asetetaan cd-levyn pala viiltoon
- leikataan rullan cd-levyn vastaiselle puolelle katsomisluukku kuvan 3
mukaisesti, noin
1,0 cm x 1,0 cm,
- leikataan luukku vain kolmelta reunalta auki siten, että luukun voi taittaa
valosuojaksi silmälle
- tehdään rullan yläpäähän teippien avulla rako siten, että raon suunta
verrattuna cd-levyn ja luukun suuntaan (poikittain) (kuva 3.).
- asetetaan spektrometri kohti valon lähdettä siten, että teipeistä tehty rako on
suunnattuna koti valonlähdettä
- katsotaan katsomisluukusta cd-levystä heijastunutta valoa ja havaitaan spektri
Kuva 2. Spektrometri sivusta
Kuva 3. Spektrometri päältä
TYÖ 3. Oman spektrometrin rakentaminen 2
Löytyy LIITE 1
Tutkitaan valonlähteen tuottamaa spektriä spektrometrin avulla kuvan 4 mukaisesti.
Kuva 4. Spektrometrin suuntaaminen kohti valonlähdettä.
K1. Piirrä kynttilästä tullut spektri.
K2. Piirrä loisteputkilampusta tullut spektri.
K3. Mitä eroa on kynttilän ja loisteputkilampun spektrissä?
TYÖ 4. Vihreän valon aallonpituuden määrittäminen
Valkoinen valo voidaan hajaannuttaa väreihin eli muodostaa spektri kahdella eri
tavalla. Hilassa valo taipuu ja prismassa valo taittuu. Molemmissa ilmiöissä
valkoisen valon sisältämät eri valon aallonpituudet taipuvat tai taittuvat eri kulmiin.
Kun valkoinen valo taittuu prismassa, taittuu punainen väri vähiten ja sininen eniten
(Kuva 1.). Kun valkoinen valo taipuu hilassa, taipuu punainen väri eniten ja sininen
vähiten (katso K1 piirtämäsi spektri).
Määritetään hilassa taipuneesta kynttilän valosta vihreän valon aallonpituus kuvan 5
osoittamalla tavalla.
a
hila

silmä
b
Kuva 5. Kuvassa esitetään mallikuva vihreän valon aallonpituuden määrittämiseen
käytetystä koejärjestelystä.
Vihreän valon aallonpituus saadaan määritettyä hilayhtälöstä
k  d sin  , missä
k = 1, diffraktiomaksimin kertaluku, joka tässä työssä on 1
 = tutkittavan valon aallonpituus
d = hilavakio = hilan rakojen välinen matka = __________________
 = taipumiskulma
Lasketaan taipumiskulma 
tan  
a
b
a
b
  tan 1 ( ) 
Tällöin vihreän valon aallonpituudeksi saadaan

d sin 

k
Verrataan saatua tulosta kirjallisuusarvoon.