F2k

F2k tarjoaa opiskelijaryhmille mahdollisuuden vierailla fysiikan osastolla ja Ilmakehätieteiden keskus INARissa.

F2k-laboratoriossa esitellään kokeellista modernia fysiikkaa lukiolaisille. F2k:ssa tehdään näkymätön näkyväksi ja tutkitaan luonnon mysteerejä (erityisesti valon ja aineen luonnetta ja näiden vuorovaikutusta).

Peruskoululaisille tarkoitetut laboratoriovierailut ovat kehitteillä syksyn 2018 aikana. Yläkoululaisetkin ovat tervetulleita tutkimusosastovierailuille, missä suosittelemme ilmakehätiedevierailua. Tutkimusosastovierailutkin ovat kuitenkin tietotasoltaan ensisijaisesti lukiolaisille tarkoitettuja. Varsinaisia peruskouluvierailuja järjestetään keväästä 2019 alkaen uusien laboratoriotöiden parissa.

Lue alta lisää tietoja ja ota yhteyttä tiedekasvatuskoordinaattori Tapio Rasaan!

F2k-laboratoriossa tutustutaan kokeellisesti ilmiöihin, jotka johtivat klassisesta fysiikasta nykyfysiikkaan.

Modernissa fysiikassa tärkeitä teemoja ovat mm. valon, aineen ja varauksen kvantittuminen. Esimerkiksi kokeet elektronin ominaisvarauksesta ja valosähköisestä ilmiöstä liittyvät lukion viimeisten kurssien sisältöihin, eikä niihin usein löydy kouluista välineitä. Niinpä laboratorio soveltuu erityisen hyvin lukion modernin fysiikan tai sähkömagnetismin kurssin yhteyteen.

Tutustu työohjeisiin, töiden tavoitteisiin, käytännön asioihin ja sovi vierailu! Vierailu voidaan järjestää myös englanniksi (ota normaalisti yhteyttä) tai ruotsiksi (lisätiedot).

CERN-vierailuiden osalta yhteydenotto tapahtuu erillisellä lomakkeella.

Katso myös F2k:n lainattavat tarvikkeet.

F2k välittää fysiikanopettajan sijaisia. Voit lähettää sijaispyynnön yhteyshenkilölle tai suoraan sijaislistalle osoitteeseen fy-sijaiset@helsinki.fi.

Opintovierailullanne teille voidaan esitellä Kumpulan kampusta, fysiikan opiskelua ja fysiikan tutkimusta. Perehtyä voi hiukkaskiihdyttimeen, röntgentomografiaan (röntgenkuvaukseen ja 3D-mallinnukseen), hiukkasdetektorilaboratorioon, tähtitieteen laboratorioihin sekä ilmakehätieteiden tutkimukseen (INAR). Ilmakehätieteissä vierailuvaihtoehtoja ovat säätutka ja SMEAR-asema.

Toimintaa järjestetään lukio- ja yläkouluryhmille. Yläkoululaisille ja lukion ensimmäisen vuositason opiskelijoille suosittelemme ilmakehätieteisiin keskittyvää vierailua. Huomatkaa kuitenkin, että tutkimusosastovierailut ovat taustatietotasoltaan erityisesti lukioikäisille suunnattuja. Esittelijät ovat tutkimusosaston henkilökuntaa eivätkä välttämättä tunne kaikkien opiskelijaryhmien lähtötasoa. Siispä parasta onkin esittää ahkerasti kysymyksiä!

Jotkut tutkijat voivat järjestää lyhyitä luentoja tutkimusaloistaan, kun asiasta sovitaan hyvin etukäteen. Vierailun yhteydessä (kysy mahdollisuudesta vierailla koulullasi) on mahdollista järjestää myös F2k:n tiedettä yleisesti tarkastelevia luentoja (60 min) kaikenkokoisille lukioryhmille. Näiden aiheet ovat Biologiaa fyysikon silmin: hiili, elämä ja ilmastonmuutos sekä Ihminen ja maailmankaikkeus: tieteen- ja mielenfilosofiaa fyysikon silmin.

Lukio

Modernin fysiikan työt

  • Valosähköinen ilmiö (pdf): Työssä mitataan fotonien irroittamien elektronien pysätysjännitteiden kautta Planckin vakio.
  • Elektronin ominaisvaraus (pdf). Työssä ohjataan elektronisuihku ympyräradalle magneettien avulla ja mitataan elektronin varaus. Samalla nähdään, miten revontulet syntyvät.
    • Kaksi työpistettä, 1-5 opiskelijaa per työpiste.)
      • Hyödyllisiä pohjatietoja: jännite, varatun hiukkasen liike sähkö- ja magneettikentässä, ympyräliike, käämin magneettikenttä.
  • Millikanin koe (pdf). Työssä tutustutaan laadullisesti Millikanin öljypisarakokeeseen, jolla määritettiin alkeisvaraus vuonna 1909.
    • Hyödyllisiä pohjatietoja: varatun kappaleen liike sähkökentässä, alfasäteily, ekstrapolointi
    • Työn suorittaminen kokonaan on suositeltavaa vain Millikanin kokeesta erityisesti kiinnostuneille, muille suosittelemme kokeen kvalitatiivista tarkastelua ja koejärjestelyn periaatteeseen tutustumista.
  • Mustan kappaleen säteily (pdf). Työssä mitataan hehkulangan spektri ja tutustutaan mustan kappaleen säteilyn erityispiirteisiin.
    • (Laitteisto epäkunnossa! Jos haluat tuoda ryhmäsi tekemään tämän työn, varmista ensin, onko asia järjestettävissä.)
  • Spektritutkimus (pdf). Työssä tarkastellaan lyhyesti erilaisten valon lähteiden, kuten hehkulampun tai kaasupurkausputkien säteilyn spektriä ja spektriviivoja.
    • 1 työpiste, 1-6 opiskelijaa.
      • Työ sopii kaikille opiskelijaryhmille.
  • Pohdittavaksi (pdf)

Perinteisempiä kokeita

  • Signaalien induktio (pdf). Työssä tutkitaan indusoituneita vaihtovirtasignaaleja oskiloskoopin avulla. Ideana on terävöittää ymmärrystä Lenzin laista: miten sisäänmenevä ja ulostuleva signaali liittyvät toisiinsa? Tässä signaalilla tarkoitetaan jännitettä ajan funktiona ensiö- ja toisiokäämissä. (Kaksi työpistettä, 1-4 opiskelijaa per työpiste.) Hyödyllisiä pohjatietoja: induktio, vaihtovirta, magneettivuo, derivaatta.

Katso myös peruskoulutyöt - näitä voidaan soveltaa lukioryhmille (eritoten 1. vuositaso), jolloin ilmiöitä tarkastellaan hieman syvemmin.

 

Peruskoulu

Huomaathan, että varsinaiset yläkoulutyöt ovat käytössä vasta tammikuusta 2019 alkaen. Yläkouluryhmiä emme lähtökohtaisesti ota töiden kehityksen aikana.

Opintovierailukokonaisuudet

  • Lämpösäteily ja ilmastonmuutos (kehitteillä)
  • Äänen ja musiikin fysiikkaa (kehitteillä)

Oheistekemistä ja lyhyempiä töitä

  • Hiilipuusalkku. Työssä tutustutaan laitteistoon, jossa hiilidioksidi-, valo- ja lämpötila-antureiden avulla toimiva virtuaalinen puu visualisoi hiilen sitoutumista ilmakehästä metsän biomassaan. Ilmiöön voi tutustua myös hiilipuu.fi -sivustolla. (2 työpistettä, 1-4 opiskelijaa.)
  • Kokeita tyhjiössä. Tässä demonstraatiossa tarkastellaan, kuuluuko tyhjiössä ääntä ja mitä normaali vaahtokarkkiastronautille tapahtuu ilmanpaineen poistuessa. 1 työpiste.
  • Äänen nopeus. 1 työpiste, 1-4 opiskelijaa. Tässä nopeassa kokeessa voidaan määrittää äänen nopeus ilmassa. Sopii kaikenikäisille, kun nopeuden käsite on tiedossa.
  • Metallilevyn ominaisvärähtelyt. Tutustutaan Chladnin levyyn, eli metallilevyyn joka pakotetaan värähtelemään tietyllä taajuudella. Tässä visuaalisesti kauniissa kokeessa saadaan pientä tuntumaa fysiikan ja matematiikan väliseen yhteyteen.
  • Spektritutkimus. Työssä tarkastellaan lyhyesti erilaisten valon lähteiden, kuten hehkulampun tai kaasupurkausputkien säteilyn spektriä ja spektriviivoja.

Töiden taustaa

Katsaus F2k:n keskeisimpien töiden taustoihin. Osa 1 (pdf) ja Osa 2 (pdf).

 

 

Ennen vierailua

  • Valitse tehtävät työt (yhteyshenkilöltä eli koordinaattorilta voi kysyä suosituksia). Yksi ryhmä ehtii yleensä tehdä 2-3 työtä.
    • Elektronin ominaisvaraus ja valosähköinen ilmiö ovat kvantitatiivisia töitä, joissa suoritetaan tyypillisesti mittaussarja ja tulokset käsitellään joko paikan päällä tai vierailun jälkeen.
    • Muissa töissä tutustutaan ilmiöihin laadullisella tasolla ja apukysymysten avulla.
  • Käy laboratoriotöiden aihesisällöt läpi etukäteen opiskelijoittesi kanssa. Miettikää etukäteen myös, mihin tutkimuskysymyksiin laboratoriossa haette vastauksia. Koordinaattorilta voi kysyä vinkkejä aiheiden opetukseen.
  • Laboratoriossa on printattuja työohjeita, mutta voit myös tulostaa niitä itse opiskelijoille tutustuttavaksi.

Vierailun aikana

  • Vierailun rakenne on tyypillisesti: Fysiikan laitoksen ja fysiikan opiskelun esittely (15 min); töiden tekoa (esim. 60 min), mahdollisesti vierailu tutkimusosastolle (30-60 min).
    • Koordinaattori hakee ryhmän Physicum-rakennuksen aulasta, ellei toisin sovita.
    • Voitte myös tulla pelkästään tutkimusosastovierailulle. Vierailuun voi liittää myös lyhyen luentopaketin (ks. kohta Yleistä).
  • Opettaja ja F2k-laboratorion koordinaattori auttavat töiden tekemisessä.

Vierailun jälkeen

  • Koonti tuloksista ja opituista asioista.

F2k-laboratorio sijaitsee Helsingissä Kumpulan kampuksella Physicum-rakennuksen (Gustaf Hällströmin katu 2a) toisessa kerroksessa.

Yhteyshenkilö: Fysiikan tiedekasvatuksen koordinaattori Tapio Rasa

Ilmoitathan ryhmäsi koon sekä alustavaa tietoa aikatauluistanne ja toivomastanne ohjelmasta.