Esperimento scientifico: l’arcobaleno in una stanza.
Scopo
In questo esperimento rifrangiamo la luce del sole attraverso l’acqua.
Età
Dai 4 anni.
Materiali
Luce del sole
torcia
contenitore trasparente
specchietto
vecchio cd
fogli di carta bianca
acqua.
Note di sicurezza
Finché usiamo ragionevolmente i materiali questa è un’attività molto sicura.
Presentazione
. Questo esperimento può essere presentato ad un piccolo gruppo di bambini o all’intera classe.
. mettiamo tutto il materiale necessario sul tavolo
. spieghiamo ai bambini che questo esperimento dimostra che la luce che percepiamo come bianca è composta dai colori dell’arcobaleno
. in una stanza in penombra illuminiamo un contenitore pieno d’acqua con la torcia
. proviamo varie angolazioni finché non vedremo apparire sul muro un piccolo arcobaleno
. ora usciamo all’aperto o andiamo in una stanza ben illuminata dai raggi del sole e versiamo l’acqua in un contenitore trasparente riempendolo circa a metà
. immergiamo lo specchietto in modo che la parte immersa dello specchietto venga colpita dai raggi del sole
. incliniamo lo specchietto finché non vedremo il nostro arcobaleno, quindi appendiamo in foglio di carta bianca per vederlo meglio
. lasciamo il foglio bianco appeso e proviamo a inclinare un cd in modo che riceva i raggi del sole
. chiediamo ai bambini di registrare le loro osservazioni e conclusioni.
Osservazioni e conclusioni
La luce, quando viene rifratta nel modo giusto, si separa nei colori che la compongono.
Con la parola rifrazione intendiamo il modo in cui la luce si piega quando passa attraverso mezzi diversi, come il vetro o l’acqua.
La luce che di appare bianca è una combinazione di tutti i colori visibili. Quindi, quando la luce si piega, tutti i suoi componenti (rosso, arancione, giallo, verde, blu e indaco) si piegano. Ognuno di questi colori si piega con un’angolazione diversa perché ogni colore viaggia a una velocità diversa all’interno dell’acqua o del vetro.
Un arcobaleno è un’eccellente dimostrazione della rifrazione della luce. Dopo o durante la pioggia, puoi vedere un arcobaleno se la luce del sole colpisce le goccioline d’acqua nell’aria ad una certa angolazione.
L’effetto dei nostri esperimenti non somiglia esattamente all’arcobaleno che vediamo nel cielo dopo la pioggia, ma condivide con esso le stesse caratteristiche generali per quanto riguarda i colori e il loro ordine. I nostri esperimenti e l’arcobaleno che appare nel cielo condividono gli stessi principi: la rifrazione e la riflessione.
Nella prima parte dell’esperimento, rifrangiamo la luce della torcia attraverso l’acqua. Quando facciamo brillare la luce bianca della torcia o del sole nell’acqua, la luce si piega. A seconda del tipo di torcia che abbiamo a disposizione l’effetto sarà più o meno marcato.
Nella seconda parte dell’esperimento i diversi colori della luce solare vengono rifratti da diversi angoli perché hanno lunghezze d’onda diverse. Di conseguenza, quando la luce bianca viene rifratta, viene separata in diversi colori, fenomeno che prende il nome di “dispersione”. Quando riflettiamo la luce fuori dall’acqua usando lo specchio, riflettiamo la stessa luce bianca ma scomposta dalla rifrazione nei colori dell’arcobaleno.
Nella terza parte dell’esperimento la luce non viene rifratta, ma diffranta. Nella rifrazione, come abbiamo visto, la luce subisce una deviazione passando da un mezzo a un altro. Nella diffrazione la luce non cambia mezzo, ma devia il suo percorso perché nel mezzo sono presenti degli ostacoli.
Il cd si comporta come un reticolo di diffrazione, uno strumento ottico usato in laboratorio per separare i colori della luce. In un cd le informazioni sono immagazzinate in una singola traccia a forma di spirale, molto densa, che corre dal centro al bordo del disco. I solchi del cd deviano e diffondono la lucei in modo diverso per le diverse lunghezze d’onda, cioè per i diversi colori: i colori si sparpagliano in modo simile alle onde del mare quando arrivano all’imboccatura di un porto: incontrando l’ostacolo, si irradiano in tutte le direzioni, interferendo non solo fra loro ma anche con quelle in arrivo.
I reticoli di diffrazione sono presenti anche in natura. Per esempio, i colori iridescenti delle piume del pavone, della madreperla, le ali delle farfalle e di altri insetti.
