Kinderuniversiteit over Licht en Chips
Scroll naar beneden om verder te lezen
Scroll naar beneden om verder te lezen
Als academische onderzoeksgroep geven we normaal gesproken les aan bachelor- en masterstudenten in de ingenieurswetenschappen. Deze week (17-21 maart 2025) organiseren we echter een speciale kinderuniversiteit. We ontvangen zeven klassen van het vijfde leerjaar (10-11-jarigen) van basisscholen uit de regio Gent en omstreken, elk voor een halve dag.
Onder leiding van professor emeritus Roel Baets neemt elke klas deel aan een workshop waarin ze in kleine groepjes experimenten uitvoeren rond wetenschap en techniek, en hun toepassingen.
Het doel is simpel: kinderen de "thrill" laten ervaren van het ontdekken en begrijpen van fenomenen (op hun kennisniveau), en te laten zien hoe deze in de maatschappij worden toegepast.
Het thema van de workshop is "Licht en Chips". Dit sluit goed aan bij onze expertise als onderzoeksgroep. Bovendien is "Licht" een fascinerend thema omdat je het kunt zien, en "Chips" zijn alomtegenwoordig in ons dagelijks leven. We leggen graag uit aan de kinderen hoe chips worden gemaakt en waar je ze allemaal tegenkomt.
We beginnen met eenvoudige experimenten rond de basisconcepten van licht. We behandelen onderwerpen zoals breking, weerkaatsing en totale weerkaatsing. Het is een uitdaging om dit alles uit te leggen in termen die 11-jarigen begrijpen. We vermijden bijvoorbeeld het woord brekingsindex, maar leggen breking uit door te zeggen dat licht in water of glas een grotere "weerstand" ondervindt dan in lucht, waardoor het een lagere snelheid krijgt dan in lucht en breking optreedt. Dit lijkt aannemelijk te klinken voor de kinderen. 😊
Daarna werken de kinderen met grote prisma's, waarmee ze het licht van een krachtige zaklamp kunnen opsplitsen in "de kleuren van de regenboog". We leggen uit dat de "weerstand" van het glas (of die van water in het geval van een echte regenboog) een beetje afhangt van de kleur, en de breking dus ook.
Het laatste basisexperimentje draait rond totale interne weerkaatsing. Met een laserpointer kunnen de kinderen dit fenomeen waarnemen door van onderuit op een wateroppervlak te schijnen. En van daar is het een kleine stap naar de golfgeleider. Eerst een dikke ronde plexiglas staaf en dan de glasvezel natuurlijk.
Benieuwd hoe we de toepassingen van licht experimenteel uitleggen?
We beginnen natuurlijk met glasvezelcommunicatie, omdat het hele internet hierop gebaseerd is. De kinderen verzenden morsecode door licht van een rode laserpointer via een morsesleutel in een plastic vezel te sturen. Tien meter verderop ontvangt een ander groepje de data door simpelweg naar de uitgang van de vezel te kijken. Het blijkt een uitdaging om een drieletterwoord correct te verzenden en ontvangen!
In een tweede experiment bepalen we de suikerconcentratie van appelsap uit de supermarkt door de "weerstand" (de brekingsindex) van de vloeistof te meten met een refractometer. De kinderen voelen zich net wijnbouwers! De moeilijkste stap is de conversie van de brekingsindex naar suikerconcentratie, waarvoor we een conversietabel gebruiken. Elfjarigen hebben echter nog niet vaak met een conversietabel gewerkt, wat het extra uitdagend maakt.
In het laatste experiment laten we de kinderen "spelen" met een pulsoximeter, waarmee ze de zuurstofsaturatie van hun bloed kunnen meten. We leggen uit dat deze meting spectroscopisch is, zonder die term te gebruiken. We zeggen dat rood licht makkelijker door je vinger gaat als er veel zuurstof in je bloed zit, en anders niet. Nadat elk kind zijn of haar zuurstofsaturatie heeft gemeten, vragen we hen het gemiddelde per groepje uit te rekenen. Het begrip gemiddelde staat namelijk op het leerplan van het vijfde leerjaar. 😊
Na allerlei proefjes over de basiseigenschappen van licht en over diverse toepassingen volgt een demonstratie. We tonen een windmolenwiek (of beter gezegd, een schaalmodel ervan) die uitgerust is met glasvezelsensoren. We demonstreren hoe deze sensoren de verbuiging en vervorming van de wiek kunnen meten. Hiermee kan de “gezondheid” van de wiek gemonitord worden tijdens haar levensduur. De kinderen mogen (1 keer) met zijn allen samen eens op de grond stampen. Het resultaat blijkt spectaculair. De uitleeseenheid van deze demonstrator is een product van ons spinoffbedrijf Sentea. Het is gebaseerd op een silicon photonics chip die de spectrale verschuiving van de glasvezel-Braggroosters onder invloed van vervorming meet. We leggen ook aan de kinderen kort uit wat een spinoffbedrijf is. Dank aan Sentea voor het ter beschikking stellen van deze demo-opstelling!
In deze laatste post over onze kinderuniversiteitworkshops van de afgelopen week vertellen we nog iets over het laatste onderdeel van de workshop, waar het over chips gaat. We leggen eerst uit (en tonen) dat veel van de technische systemen vandaag uit chips bestaan, elektrische chips en optische chips. Dat is zo bij de puls oximeter, bij de Sentea glasvezelsensor en eigenlijk ook bij heel veel dingen die we dagelijks gebruiken. Dan leggen we – high level – uit hoe chips gemaakt worden, van wafer tot doosje waar een chip in zit. En we maken duidelijk waarom daar “clean rooms” aan te pas komen. En dan komt het “moment suprême” van de workshop: een bezoekje aan onze clean rooms, of beter gezegd, een window tour van onze clean rooms. En ja, dat maakt indruk natuurlijk. Binnengaan in de clean room is natuurlijk geen optie, maar we doen bij één kind toch een volledig cleanroompak aan. Opwinding en hilariteit alom ;-). En daarmee komt de workshop tot een einde.
In het schooljaar 2025-2026 plannen we opnieuw twee STEM-weken met deze workshops, opnieuw voor leerlingen van het vijfde leerjaar van de basisschool. In april starten we met een oproep tot geinteresseerde scholen. Wie nu al interesse wil kenbaar maken, stuur gerust een berichtje naar prof. Roel Baets (email: roel.baets@ugent.be).
Workshop najaar 2025: aanmelden vóór 31 mei