Årskurs: 4-6, 7-9
Ämnesområde: Ljus och ljud

Två speglar med gångjärn gör ett kalejdoskop som ger många bilder av ett föremål. Antalet bilder beror av vinkeln mellan speglarna. När du placerar speglarna på en tredje spegel åstadkommer du en reflektor som skickar ljuset tillbaka i samma riktning som det kom från.

Material

• Tre speglar cirka 15x15 centimeter. Plastspeglar är bäst eftersom det är mycket mindre risk att de går sönder eller att man skär sig på dem.
• Kniv att skära plast med, bågfil eller glasskärare. 
• Vävtejp.
• En bit vit kartong.

Tillverka

(30 minuter eller mindre)

Om du utgår från en stor spegel, plast eller glas, skär till tre bitar 15x15 centimeter. Plastspeglarna kan sågas med bågfil eller skäras med kniv speciellt avsedd för plast. Glasspeglarna skärs med glasskärare och av säkerhetsskäl kan speglarna monteras på en pappskiva och kanterna täckas med vävtejp.

Tejpa ihop två av speglarna med vävtejpen så att de kan öppnas och stängas lätt. Tejpa på baksidan av speglarna. Speglarna bör kunna ställas in i alla vinklar mellan 0 och 180 grader i förhållande till varandra.

Experimentet

(15 minuter eller mer)

För att göra ett kalejdoskop, ställ de båda ihopsatta speglarna på den vita pappskivan. Lägg något föremål, en penna eller några mynt mellan speglarna. Öppna speglarna i olika vinklar. Lägg märke till att ju mindre vinkeln är desto fler bilder ser du. Tag bort föremålen och rita olika mönster i utrymmet mellan speglarna.

Blunda med höger öga och titta rakt in i en spegel. Som du ser har spegelbilden det vänstra ögat stängt. Ställ de två ihoptejpade speglarna i 90 graders vinkel och titta in i båda speglarna, rakt mot kanten mellan dem. Om du nu blundar med höger öga ser du att också spegelbilden blundar med höger öga.

Gör en hörnreflektor
Gör nu en hörnreflektor genom att placera alla tre speglarna så att de bildar ett hörn som på bilden nedan. Blunda med ett öga och titta direkt mot punkten där alla tre speglarna möts. Rör på huvudet och lägg märke till att pupillen i ditt öppna öga alltid syns precis i hörnet oavsett hur du håller huvudet. Öppna båda ögonen och titta in i hörnet. Ditt ena öga kan se ut att vara närmare hörnet än ditt andra, detta är i så fall ditt dominanta öga.

Vad händer?

När du placerar ett föremål mellan de två ihopsatta speglarna kommer ljuset att reflekteras fram och tillbaka mellan speglarna innan det når dina ögon. Det blir en bild varje gång ljuset reflekteras i en spegel. 

Antalet bilder som du ser i speglarna beror på vinkeln mellan speglarna. När du gör vinkeln mellan speglarna mindre kommer ljuset att reflekteras fler gånger och du kommer att se fler bilder.

Bilden nedan visar hur en bild skapas av två speglar som bildar vinkeln 90 grader. Ljuset reflekteras i varje spegel enligt reflektionslagen vilket innebär att infallsvinkel och reflexionsvinkel alltid är lika stora. Förhållandet är detsamma om speglarna bildar andra vinklar men strålgången blir lite mer komplicerad.

Insidan av en hörnreflektor  - tre speglar i 90 graders vinkel - skickar tillbaka ljuset parallellt med det infallande ljuset. Om du lyser in i hörnet med en laserpekare kommer ljusstrålen att reflekteras från spegel till spegel och till slut lämna speglarna parallellt med ljusstrålen in. 

Ljus från mitten av ditt öppna öga reflekteras tillbaka så bilden av detta öga ser alltid ut att vara precis i hörnan som speglarna bildar. I en hörnreflektor kommer reflektionerna att vända bilden både i sidled och så att den blir uppochned.

Reflexmaterial för bilar
Den här principen med hörnreflektor ligger bakom reflexmaterial för bilar och cyklar men också för reflexbrickor. Hörnreflektorer har också använts för att reflektera tillbaka laserstrålar till jorden från månens yta.

Ett enkelt experiment som visar samma princip är detta: Kasta en studsboll in i hörnet i ett rum. Bollen bör komma tillbaka till dig efter att ha studsat i tre ytor.

Fem kvadratiska speglar
Tejpa ihop fem kvadratiska speglar till en låda med de speglande ytorna vända in i lådan. Placera en sjätte spegel, i 45 graders vinkel, över den öppna sidan så att du kan se in i lådan och så att det kommer in ljus. Detta kombinerar "Titta in i oändligheten"-experimentet med det aktuella experimentet. Prova andra kombinationer av speglar i tre dimensioner och se vad du kan upptäcka.

Mer detaljerat
För att göra ett mer detaljerat experiment, rita ut följande vinklar på en pappskiva: 180 grader, 90 grader, 60 grader, 45 grader, 36 grader, 30 grader och 20 grader.

Ställ de två ihoptejpade speglarna på var och en av dessa vinklar och placera ett föremål mellan speglarna. Räkna antalet bilder du ser. Kan du komma på sambandet mellan vinkeln och antalet bilder?

(Materialet ingår i Science Snacks och är översatt av NRCF med tillstånd av The Exploratorium, San Francisco. Besök deras hemsida för mer inspiration, ny flik)