Fysiikan avoimen opetuslaboratorio Fotonin materiaalipankki
Materiaalipankkiin on koottu ohjeita erilaisiin fysiikan laboratoriotöihin, jotka soveltuvat peruskouluun tai lukioon. Töitä voitte tehdä omassa fysiikanluokassanne mikäli tarvittavat välineet löytyvät koulustanne tai voitte myös varata opintokäynnin ja tulla ryhmänne kanssa tekemään laboratoriotyön tiedeluokka Fotoniin.
Työhjeet fysiikan laboratoriatöihin
  • Valosähköinen ilmiö (pdf): Työssä mitataan fotonien irroittamien elektronien pysäytysjännitteiden kautta Planckin vakio ja valon aallonpituuden ja yhden fotonin energian välinen yhteys.
  • Elektronin ominaisvaraus (pdf). Työssä ohjataan elektronisuihku ympyräradalle magneettien avulla ja mitataan elektronin varauksen ja massan suhde. Samalla nähdään, miten revontulet syntyvät.
    • Työpisteet: 2 x 1-3 opiskelijaa
      • Hyödyllisiä pohjatietoja: jännite, varatun hiukkasen liike sähkö- ja magneettikentässä, ympyräliike, käämin magneettikenttä.
  • Kaksoisrakokoe yhdellä fotonilla (pdf). Klassinen kaksoisrakoe ja sen toistaminen yhdellä fotonilla. Huomaa, että työ kestää n. 30 min - vaihtoehtoina pelkkä klassinen koe (pdf) ja pelkkä yhden fotonin koe (pdf). 
  • Millikanin koe (pdf). Työssä tutustutaan laadullisesti Millikanin öljypisarakokeeseen, jolla määritettiin alkeisvaraus vuonna 1909.
    • Työpisteet: 1 x 1-4 opiskelijaa.
      • 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
    • Työpisteet: 1 x 1-4 opiskelijaa
       
  • Emissiospektrit (pdf). Työssä tarkastellaan lyhyesti erilaisten valonlähteiden, kuten hehkulampun tai kaasupurkausputkien säteilyn spektriä ja spektriviivoja.
  • Signaalien induktio (pdf). Työssä tutkitaan indusoituneita vaihtovirtasignaaleja oskilloskoopin avulla. Ideana on terävöittää ymmärrystä Lenzin laista: miten sisäänmenevä ja ulostuleva signaali (jännite ajan funktiona) liittyvät toisiinsa? (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.

Nämä työt on suunnattu lähtökohtaisesti yläkouluryhmille. Lämpösäteilyä käsittelevä työ sopii myös alakoulun ylemmille luokille.

Opin­to­vie­rai­lu­ko­ko­nai­suu­det

  • Lämpösäteily ja ilmastonmuutos (alakouluversio). Tässä hauskassa työssä tutkitaan lämpökameralla ympäristöä ja joitain infrapunasäteilyn ominaisuuksia. Lisäksi täytetään ilmapalloja ilmalla ja hiilidioksidilla ja tutkitaan, miten lämpösäteily absorboituu eri kaasuihin. Näin opitaan ilmastonmuutoksen perusfysiikkaa.
    • 6 työpistettä, 1-4 opiskelijaa per työpiste.
    • Kesto 45-60 minuuttia.
    • Kevyempi, hauskempi työ, joka ei edellytä paljoa lukemista.
    • Vinkki: kysy mahdollisuutta monialaiseen vierailukokonaisuuteen yhteistyössä Geopisteen kanssa!
    • Katso tästä luokassasi työhön valmistava video (7 min).
  • Ääni, valo ja sähkömagnetismi (peruskoulun työohje uudistuu, ks. lukioversio)Tässä työssä tutkitaan sähkömagneetin toimintaa sekä äänen luonnetta ja joitain ääneen liittyviä ilmiöitä. Lisäksi nämä aihepiirit yhdistetään toisiinsa kokoamalla yksinkertainen kaiutin, jonka voi kytkeä omaan puhelimeen.
    • 5 työpistettä, 2-4 opiskelijaa per työpiste. Huomaa ryhmäkokorajoite. Mahdollista yhdistää spektritutkimukseen (yläkoulu- tai lukiotasolla), jolloin 6 työpistettä.
    • Työn kesto on noin 90 minuuttia sisältäen yhteisen aloituksen ja loppukoonnin. Voit arvioida työohjetta katsomalla, sopiiko työ ryhmällesi. Työ vaatii omatoimista työskentelyä ja ohjeiden lukemista.

Oheis­te­ke­mis­tä

Vierailukokonaisuuden yhteydessä on mahdollista järjestää oheistekemistä edellä listattuja kokeita lyhyemmin tarkastelemalla (laitteistoon tai ilmiöön pintapuolisesti tutustuen). Lisäksi tarjolla ovat ainakin seuraavat aktiviteetit:

  • Hiilipuusalkku. Työssä tutustutaan laitteistoon, jossa hiilidioksidi-, valo- ja lämpötila-antureiden avulla toimiva virtuaalinen puu visualisoi hiilen sitoutumista ilmakehästä metsän biomassaan. Ilmiöön voi tutustua myös koululla hiilipuu.fi -sivuston avulla. (2 työpistettä, 1-4 opiskelijaa.)
  • Kokeita tyhjiössä. Tässä demonstraatiossa tarkastellaan, kuuluuko tyhjiössä ääntä ja mitä vaahtokarkkiastronautille tapahtuu normaalin ilmanpaineen poistuessa. (Ohjaajan demonstraatio.)

Töi­den taus­taa

Katsaus Fotonin klassikkotöiden taustoihin. Osa 1 (pdf) ja Osa 2 (pdf).