Met welk licht groeien plantjes binnen het best?

Techniek is alomtegenwoordig. Daarom is het belangrijk dat kinderen en jongeren vroeg met techniek in contact komen, liefst geïntegreerd met andere vakken. In deze voorbeeldles combineren we fysica, techniek, leren onderzoeken en probleem oplossend denken. We vertrekken vanuit het vraagstuk: 'Wat hebben planten nodig om binnen te kunnen groeien?' om uiteindelijk te evolueren naar een zelfgebouwde spectrometer waarmee je verschillende lichtbronnen kan vergelijken.

Deze activiteit is ontwikkeld voor de derde graad van het lagere onderwijs en de eerste graad van het middelbaar onderwijs.


Wat hebben planten nodig?

Te vaak krijgen leerlingen theorie aangeboden zonder enige toepassing te kennen. In dit project draaiden we het om. We vroegen aan leerlingen van de lagere school: Wat hebben planten nodig om binnen te groeien als het winter is? De antwoorden varieerden van water, aarde of mest tot licht. Vervolgens vroegen we hun welke lichtbron het meest geschikt is. De leerlingen bedachten met enige onzekerheid dat een lichtbron die idealiter het zonlicht benadert, het beste zou zijn.

De doelstelling van dit project is de kinderen vertrouwd maken met de concepten licht en kleur. Ze tekenen een eigen plan aan de hand van een technische tekening; maken een eigen meetinstrument, verrichten zelf een kwalitatief onderzoek met een fysisch meetinstrument en noteren hun bevindingen.

Bouw jouw eigen spectrometer

Om verschillende lichtbronnen (LED-lampen, gekleurde gloeilampen, spaarlampen, TL-verlichting, de zon,...) met elkaar te vergelijken, stellen we voor om een spectrometer te bouwen. Een spectroscoop of spectrometer is een instrument dat toelaat licht op te breken in verschillende kleuren en zo het lichtspectrum van de lichtbron te bekijken. Het spectrum is de kleurenreeks die ontstaat wanneer men het licht scheidt (zoals de waterdruppels die het zonlicht breken zodat er zich een regenboog vormt). Meer informatie over het spectrum vind je op wikipedia.

Om een eigen eenvoudige spectrometer te bouwen, heb je nodig: wat cornflakes-dozen, een stukje DVD, aluminium-folie, lijm en wat plakband. Kostprijs per leerling: € 0,00!

Van technische tekening naar realisatie

De leerlingen beginnen met de interpretatie van een de technische tekening van de spectrometer die ze dan kopiëren. Ze worden verdeeld in groepen van 4 en krijgen de Dwengo technische tekening die ze overtekenen op geruit papier. Op het Dwengo plannetje staan de afmetingen weergegeven zonder eenheden. Dat is bedoeld om de kinderen de kans te geven de grootte van hun spectrometer te schalen zoals ze zelf willen: een 3 kan dus betekenen 3 cm, 6 cm of 3 ruitjes. De exacte afmetingen zijn niet belangrijk zolang de verhoudingen kloppen.

Wanneer de technische tekening overgetekend is, wordt deze op een dun karton gekleefd. (Een cornflakes-doos is ideaal.) Daarna kunnen de kinderen hun spectrometer uitknippen. Knip enkel op de volle lijnen, de stippellijnen zijn de plooilijnen. Als je het karton plooit volgens de stippellijnen krijg je een doosje. Over de rechthoekige opening (2 bij 1.5) plak je twee stukken aluminium-folie. Plak die zo dat er een zeer smalle horizontale gleuf ontstaat. Over de vierkante opening (2 bij 2) plak je vervolgens een stukje DVD met de folie naar binnen gericht. Een volwassene knipt de stukjes DVD voor en splijt die vervolgens in twee. (Een DVD bestaat uit twee helften: enkel het deel met de folie wordt gebruikt voor de spectrometer.) De folie wordt geplakt op de binnenkant van de spectrometer, met de blinkende kan naar binnen gericht. Opgelet: de folie van de DVD is kwetsbaar, je komt er best niet met de vingers aan.

Spectrometer

Als de aluminium-folie en het stukje DVD op zijn plaats liggen, plak je het doosje dicht. Er mogen geen kieren zijn waarlangs het licht kan binnenglippen.

Verschillende lichtbronnen vergelijken

De spectrometer is nu klaar voor gebruik. Je richt de gleuf naar een lichtbron terwijl je kijkt door het stukje DVD. OPGELET: Richt de spectrometer nooit rechtstreeks naar de zon! Dit kan ernstige schade veroorzaken aan de ogen.

Wij vroegen de leerlingen om zelf op onderzoek uit te gaan, verschillende lichtbronnen te observeren en het spectrum ervan neer te tekenen. Hiervoor gaven we hun een invulblad. Welke lichtbron benadert daglicht het best?

Het is belangrijk dat leerlingen de kans krijgen vrij te kiezen hoe ze hun observaties noteren. Terwijl de meeste leerlingen kleurpotloden gebruiken, werken anderen op een beschrijvende manier (zie ook het filmpje bovenaan deze pagina). In onze testklassen waren de meest nauwkeurige observaties gemaakt door de leerlingen die niet met kleurpotloden werkten. Uiteraard hoeft dit bij jouw leerlingen niet noodzakelijk het geval te zijn.

Evaluatie en nabespreking

Na het onderzoek volgt de nabespreking waarbij de leerlingen in groep beschrijven hoe het spectrum van de verschillende lampen eruit zag. Het doel van deze klassikale nabespreking is na te gaan of ze begrijpen dat het wit licht dat ze zien eigenlijk een verzameling is van allerlei kleuren. In onze testgroep observeerden velen kleurverschillen, bij voorbeeld dat de rode lamp enkel een rood/oranje spectrum vertoont terwijl daglicht bestaat uit alle kleuren van de regenboog. Sommigen merkten bovendien een onderscheid op tussen een continu spectrum (dikke in elkaar vloeiende lijnen bij een gloeilamp) en een lijnspectrum (heel fijne intense lijntjes bij een spaarlamp). Het bepalen welke de ideale lichtbron is voor de planten laten we over aan jouw klas!

Problemen?

De lijnen van het spectrum liggen horizontaal in plaats van verticaal: Draai de gleuf van aluminiumfolie met een kwartslag, zodat die horizontaal is .

Kijken naar een tl-buis geeft geen lijntjes, maar eerder vage vlekken: Ofwel zit er een lichtlek in het doosje ofwel is de gleuf te groot.

Dank aan

Dit project kwam tot stand in samenwerking met Jesse Bouman. Het filmpje werd opgenomen in de klas van juf Nathalie in basisschool De Weg-Wijzer te Evere.

Additional Materials