Hesarin lasten tiedekysymyksissä oli seuraava
Miksi vaahto on valkoista?
TIEDE 8.12.2014 2:00
Helsingin Sanomat
Vaahto on pieniä ilmakuplia. Ne ovat jääneet veden tai muun nesteen sisään. Kun katsoo vaahtoa tarkasti, kuplat voi nähdä.
Kylpyveteen syntyy paljon kuplia, koska siinä on saippuaa, joka pienentää veden pintajännitystä. Saippua lisää ilmakuplien määrää vedessä.
Vaahdon valkoisuus johtuu siitä, että vaahdon läpi kulkeutuva valo taittuu pienten ilmakuplien pinnoista ja kimpoilee joka suuntaan. Tätä kimpoilemista kutsutaan siroamiseksi.
Eniten valo siroaa sellaisesta vaahdosta, jossa on paljon hyvin pieniä ilmakuplia. Tiiviin vaahdon läpi ei näe kättään.
Veli-Matti Ikävalko
koordinaattori
Kemian opetuksen keskus Kemma
Minähän ei tätä oikein niellyt, vaan laitoin Hesariin seuraavan kommentin.
"Sironta on hieno ja monille tuntematon termi. Se on kuitenkin monien visuaalisten ilmiöiden takana oleva mekanismi ja olisi fysikaalisesti parempaa käyttää sitä heijastumisen sijasta.
Paitsi tässä. Vaahdon valkoisuus, myös värillisen nesteen kuten oluen, johtuu heijastumisesta. Kun valo heijastuu vaahtokuplien pinnasta, niin kaikki aallonpituudet eli näköaistin havaitsemat värit heijastuvat siitä. Kaikkiin suuntiin, koska kuplat kaarevina heijastavat valoa toisin kuin taso moniin suuntiin. Siksi valkoisessa valossa vaahto on valkoista, värillisessä valossa juuri valon väristä. Kun vaahtoa katsotaan tekstissä kerrotulla tavalla vaahdon läpi kulkevalla valolla, niin vaahto on enempi vähempi siinä olevan nesteen väristä. Siis esimerkiksi oluessa ruskeaa.
Ihan kaikki ei sentään ole väärin. Tiiviin vaahdon läpi ei todellakaan näe kättään, eikä juuri muutakaan. Miten se liittyy vaahdon valkoisuuteen, sitä jäin vain miettimään.
Timo Suvanto"
Fysiikka on kokeellinen luonnontiede. Joten pakkohan sitä oli vähän tutkiakin vaahtoa, miten se valo siinä oikein käyttäytyy. Huomasin, että ei minunkaan selitykseni ihan vedenpitävä ole. Vaahdon valkoisuus nimittäin johtuu kuplien reunoista kirkkaina kuin rengassalamasta tulleina valoympyröistä. Seuraava kysymys olikin sitten, että mistä nämä valoympyrät tulevat.
Sen selvittämiseksi pitikin paitsi ottaa pari valokuvaa, myös raapia hieman päätä. Tässä minun hypoteesini ilmiölle.
Kun valo osuu kuplaan, niin valon suunnassa kuplan keskeltä menee suurin osa lävitse. Mitä suuremmassa tulokulmassa pintaan nähden valo tulee, sitä suurempi osuus siitä heijastuu. Kun kahden vierekkäisen kuplan koot, paikat ja kuplasta heijastunut valonsäde ovat sopivassa suhteessa, niin kuplasta heijastunut valonsäde saattaa heijastua takaisin suunnilleen tulosuuntaansa käytyään välillä heijastumassa viereisestä kuplasta. Joka tapauksessa vinosti kuplaan tuleva valo ei läpäise juuri lainkaan kuplan pintaa, vaan heijastuu sivulle.
Yhden valonsäteen kulku sen osuessa ensin isompaan kuplaan ja palatessa takaisin ylös kolmen heijastuksen jälkeen. Heijastuskulmia ei ole piirretty astelevyn kanssa, joten ne ovat "sinne päin".
Hypoteesin pitää paitsi antiikin filosofisen periaatteen mukaan säilyttää ilmiö, niin sillä saisi olla myös ennustevoimaa. Kuten
1. Jos kuplan vieressä ei ole toista kuplaa, niin sen reunan ei pitäisi näkyä valkoisena, vaan tummana, koska valo on heijastunut vain sivuun, ei enää takaisin.
2. Pienissä kuplissa pitäisi olla poikkipinta-alaan nähden enemmän valkoista kuin isoissa. Ympyrän reuna kun kasvaa suhteessa pinta-alan neliöjuureen.
3. Kuplia alta päin valaistessa reunojen pitäisi näkyä tummina.
Astianpesuaineen kuplia veden pinnalla. Alla suurennettu yksityiskohta kuvasta. Kuplia on vain yksi kerros, jotta ilmiöt näkyisivät selvemmin. Valaisu kuplien päältä.
Valo tulee lievästi yläviistosta siten, että kuvassa valo tulee kuvan yläreunan suunnassa. Siksi kuvien kuplat ovat valkoisia vain ylöspäin kuvassa olevilta reunoiltaan. Ilman vieruskaveria olevien kuplien sen puoleinen reuna on tumma hypoteesin ennusteen mukaisesti. Samoin pienten kuplien valkoinen reuna kuplan kokoon nähden suurempi.
Sama altapäin valaisten ja kuvasta suurennos. Edelleen hypoteesin mukaista. Tumma reuna on nyt koko kuplan ympärillä, koska valo tulee tasaisesti lävitse. Ilman kaveria olevien kuplien ympärillä on myös pieni valkoinen rantu. Se tulee niistä valosäteistä, jotka ohittavat kuplan lähes hipaisten ja kasautuvat aivan kuplan muuten tummana näkyvän reunan ulkopuolelle.
Näinhän tiede, jopa poikkitiede toimii. Nyt minun selitykseni on esillä, alttiina kritiikille ja vertaisarviolle. Olen itse aika vakuuttunut sen oikeellisuudesta, olen perustellut sen esittämiini havaintoihini vedoten. Kuka tahansa voi kuitenkin kumota sen joko sen johonkin minulta huomaatta jääneeseen heikkouteen vedoten tai iskemällä pöytään oman ilmiön paremmin selittävän selityksen.
Kävin muuten netissä vähän katsemassa, millaisia vastauksia löytyy kysymykseen "Why is the foam white?" Yksikään niistä ei tarjonnut samaa selitystä kuin minä. Siitä huolimatta katson teoriani pätevän - ainakin toistaiseksi.
Kävin muuten netissä vähän katsemassa, millaisia vastauksia löytyy kysymykseen "Why is the foam white?" Yksikään niistä ei tarjonnut samaa selitystä kuin minä. Siitä huolimatta katson teoriani pätevän - ainakin toistaiseksi.