מה בפורטל?

ניסוי: הבדלי אור, צבע וחומר

מה קורה כשאור פוגש חומר, ואיך זה קשור לצבעים שאנחנו רואים? מה ההבדל בין חֵפץ שָׁקוּף לחפץ אָטוּם באותו צבע? שעשועי מדע להכרת החומר, האור והצבעים והמפגש ביניהם 

בת-שבע וגון-גלמידי 12.11.14

אחד המפגשים המרתקים בפיזיקה הוא המפגש בין אור לחומר. מה קורה לחומר כאשר אור פוגע בו? ומה קורה לאור כשהוא נתקל בחומר? על השאלות המעניינות האלה נוכל לענות רק לאחר שנבין ממה החומר מוּרכּב וממה האור מורכב.

ממה החומר מורכב?

החומר הרגיל שסביבנו מורכב מאָטוֹמים. בַּרזֵל מורכב מאטומים של ברזל, חַמצָן מורכב מאטומים של חמצן, וכן הלאה. סְביב גַּרעין האָטוֹם, הנמצא במרכזו, חגים אֵלֶקטרוֹנים קטַנטנים. אלה יעדיפו להימָצא במסלול הקרובביותר לגרעין מסיבה פשוטה מאוד: כדי להתרחק מהגרעין הם צריכים להשקיע אנרגיה. בפיזיקה יש חוק ידוע: אף אחד (גם לא חלקיקים קטנים) לא ישקיע אנרגיה אם אינו חייב.

אלקטרונים שנמצאים במסלולים רחוקים מהגרעין נמצאים שם משתי סיבות: את כל המסלולים הקרובים יותר כבר תפסו אלקטרונים אחרים, או שהם קיבלו במתנה חבילה קטנה של אנרגיה מבחוץ, וזוֹ מאפשרת להם לצאת לטייל למסלולים רחוקים יותר. אם החבילה הזו ממש גדולה, היא תאפשר להם אפילו לצאת לגמרי מהאָטוֹם, להינתק ממנוּ ולא לחזור עוד.

ממה מורכב האור?

האור מורכב מחבילות של אנרגיה. כל חבילה כזו נקראת פוֹטוֹן. צִבעֵי הקֶשת השונים מְכילים פוטונים שונים, בעלי חבילות אנרגיה בגְדָלים שונים: צבע אדום מורכב מחבילות האנרגיה הקטנות ביותר, וצבע סגול - מהגדולות ביותר. מאדום לסגול הצבעים מסודרים בקשת לפי אנרגיית הפוטונים שלהם. כשפוטון פוגע באטום, הוא לפעמים נותן לו בשמחה את חבילת האנרגיה שלו, ונעלם.

בַּרְרָן במתנות

אבל האטוֹם לא ייקח כל חבילת אנרגיה שתגיע אליו במתנה. הוא בּוֹרר את החבילות בקְפִידה, ומוכן לקבל רק פוטונים כאלה שהאנרגיה שלהם מספיקה בדיוק למעבר של אַחד האלקטרונים למסלול אחר! לא פחות ולא יותר. תהליך כזה, שפוטון פוגע באטום ונותן לו את האנרגיה שלו, נקרא "בְּליעה של אור". הבררָנוּת הזאת של האטומים היא בדיוק הסיבה שחומרים שונים בטבע הם בצבעים שונים: כל אטום מוכן לבלוע אך ורק את הצבע שמתאים לו. אם יפגע בו אור בצבע לא מתאים, הוא פשוט יתעלם ממנוּ ויעביר אותו הלאה כאילו שהוא שקוף או יחזיר אותו לכל עֵבר כמו מראָה.

חפץ אטוּם (שאינו שקוף) בצבע אדום, לדוגמה בולע את כל הצבעים, מלבד אדום, ולכן זה הצבע היחיד שמַגיע לבסוף לעינינו. לעומת זאת, חפץ שקוף שצבעו אדום, כמו זכוכית או נייר צֵלוֹפָן, בולע את כל הצבעים אך מעביר אך ורק את הצבע האדום.

ומה קורה לאטום שבלע פוטון וקיבל אנרגיה? אטומים אינם אוהבים לחיות זמן רב עם כל האנרגיה המיותרת הזו, והם ימצאו דרך להיפָּטֵר ממנה: בדרך כלל האנרגיה הזו תשתנה לחוֹם. אבל יש אפשרות נוספת: יש חומרים זוֹהרים, שנקראים חומרים פְלוּאוֹרֶסצֶנטיים (אלה שנמצאים בנורות פלואורסצנטיוֹת) - הם נפטרים מהאנרגיה המיותרת על ידי כך שהם פולטים פוטון וקוֹרְנים.

ניסוי תחרות הבליעה

צריכים את זה

דף לבן

דף שחור

דף צבעוני

שמש צהריים

 

מנסים את זה

1. מַניחים את שלושת הדפים זה לצד זה בשמש חזקה למשך 10-20 דקות.

2. מניחים את שתי הידיים בובזמן על הדף השחור ועל הדף הלבן: מי חם יותר? בודקים גם את הדף הצבעוני.

מסבירים את זה

הלבן והשחור אינם מצבעי הקשת, כלומר אין להם פוטון ששייך להם.

אנחנו רואים לבן כאשר אל העין שלנו מַגיעים כל צבעי הקשת יחד, או במילים אחרות: עצמים בצבע לבן מחזירים את כל הצבעים ואינם בולעים אף אחד מהם. לעומת זאת, הצבע השחור בולע את כל צבעי הקשת ואינו מחזיר אף אחד. אנרגיית האור שנבלעה משתנה מייד לחוֹם, וזו הסיבה שעצמים שחורים בשמש מתחממים מאוד, והלבן כמעט אינו מתחמם.

הכתבה פורסמה בגיליון אוקטובר 2014 של גליליאו צעיר

מדגים: יואב קוזי

רוצים לקרוא עוד? לקבלת מגזין גליליאו צעיר במתנה

  • הפעלות

  • חפש את המטמון ביתי

  • מערכת "את זה"20.06.19

  • ורד ארויו מגישה את המדריך המלא להכנת "חפש את המטמון" ביתי, על פי ניסיונה עם שלושת ילדיה וחבריהם במהלך השנים. המדריך כולל רשימת רעיונות למקומות מסתור וכן רעיונות למשימות שאפשר לשלב בכל גיל, ויש גם פתקים מוכנים להדפסה, ואפילו פתקים עם תמונות רהיטים לגיל הרך. מתאים להפעלות של בית חם/בית מארח
  • הפעלות מדע וטבע

  • ניסוי מהחלל החיצון

  • בת-שבע וגון-גלמידי08.04.19

  • האם כוכבי הלֶכת נעים במסלולים מעגליים? לא בדיוק. כבר לפני 410 שנה גילה יוֹהָנֶס קֶפְּלֶר את החוקים השולטים בתנועתם של כוכבי הלכת סביב השמש. אבל איך פיצה קשורה לזה? בת שבע וגון-גלמידי כותבת מסבירה ומדגימה. קראו ונסו בעצמכם בבית

תגובות הקוראים


ללא תגובות

בניית אתרים - בניית אתרים