Feladat: 175. fizika mérési feladat Korcsoport: 18- Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Bános Noémi ,  Bódis Katalin ,  Hauth Gábor ,  Huszár Gergely ,  Liptai Bernadett ,  Major Zsuzsanna ,  Megyeri Ágnes ,  Palotás Krisztián ,  Ronyecz Andrea ,  Sarlós Ferenc 
Füzet: 1996/május, 318 - 319. oldal  PDF file
Témakör(ök): Fénytani (optikai) mérés, Mérési feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 1995/december: 175. fizika mérési feladat

Különféle szövött anyagokon keresztül nézünk egy pontszerű fényforrást. Írjuk le, amit látunk! Mi lehet a magyarázat?

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

A kísérlet elvégzéséhez két dologra volt szükség: ,,pontszerű (pontosabban azt jól közelítő) fényforrásra, valamint alkalmasan megválasztott szövött anyagokra és azok gondos megfigyelésére.
Huszár Gergely (Budapest, Apáczai Csere J. Gyak. Gimn., IV. o.t.) egy asztali olvasólámpára fotókartonból ,,sapkát'' készített, s abba különböző méretű lyukakat szúrt. Megyeri Ágnes (Monor, József A. Gimn., I. o.t.) utcai lámpa fényét figyelte meg kellő távolságból. Major Zsuzsa (Stuttgart, Friedrich-Eugens Gymn., IV. o.t.) gyertya fényével kísérletezett, Sarlós Ferenc (Baja, III. Béla Gimn., II. o.t.) pedig optikai padot (lámpa, blende, gyűjtőlencse) alkalmazott. Mások diavetítővel, lézerrel, zseblámpával kísérleteztek. Többen rájöttek arra, hogy a jelenség megfigyeléséhez kellő fényerőre is szükség van, s ez korlátot szab az egyébként ésszerű ,,minél távolabb van a fényforrás, annál inkább pontszerűnek tekinthető'' érvelés alkalmazásának.
A versenyzők legkülönbözőbb fajtájú és minőségű szövött anyagokat vizsgáltak. Néhány a széles választékból: selyemsál, esernyőhuzat, pamut, poliészter-pamut keverék, műselyem, nejlonharisnya, gyapjúszövet. Bódis Katalin (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn.) a mérési jegyzőkönyvéhez számozott anyagmintákat is mellékelt; ez a későbbi megismételhetőség miatt hasznos lehet.
A versenyzők többféle jelenséget is megfigyeltek. A legszembetűnőbb az, hogy a szöveten keresztül nézve a fényforrás halványabban, de nagyobb méretűnek látszik. A szövet nyilván elnyeli a fény egy részét, de ami átjut rajta, az szóródik, iránya megváltozik, emiatt a pontszerű fényforrás kiterjedtnek látszik.
A fényforrás kiterjedt képe általában szivárványszerűen, színes gyűrűk formájában veszi körül a középső fényes foltot. Két, esetleg három gyűrű is látható, némileg összemosódva. A jelenség a fény hullámtermészetével, a fény interferenciájával magyarázható. Ennek elméleti tárgyalására azonban itt most nem térünk ki, csak annyit említünk meg, hogy a gyűrűk sugara a fény hullámhosszától és a szövet átlagos lyukméretétől függ.
Bizonyos anyagoknál (pl. a sűrűn szőtt selyemnél) a fényforrást megsokszorozva, négyzetrácsos elrendezésben látjuk. A négyzetrács kitüntetett irányai a szövet szálainak irányába esnek, s ha elforgatjuk a szövetet, a rács is vele együtt elfordul. Ez a jelenség is a fény interferenciájával kapcsolatos. A fény elhajlik a szövet szálai közötti kicsiny (viszonylag szabályosan ismétlődő) lyukakon, s az optikai rácsokhoz hasonlóan bizonyos irányokban erősítve, más irányokban pedig gyengítve halad tovább. Ronyecz Andrea (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., I. o.t.) egy diavetítővel ,,kivetítette'' a szövet képét, s az ernyőn leszámolta a szálak sűrűségét. Az így megállapított rácsállandójú optikai rács elhajlási képét tanulmányozta, mérte a (színtől is függő) erősítési szögeket, s ábrázolta ezeket a rácsállandó függvényében. Hasonlóan gondos méréskiértékelést végzett Liptai Bernadett (Kazincbarcika, Ságvári E. Gimn., II. o.t.), aki mikroszkóp segítségével határozta meg a szövetszálak sűrűségét.
A feladat kvalitatív, leíró jellege miatt nem vártunk számszerű eredményeket, vagy a mért fizikai mennyiségek közötti függvénykapcsolatokat és grafikonokat. Az értékelésnél elsősorban a kísérlet gondos összeállítását, a körülmények és a megfigyelt jelenségek részletes, körültekintő leírását vettük figyelembe.