يُتيح لنا المجهر رؤية الأشياء الصغيرة التي لا يمكن للعين البشرية رؤيتها. في هذه التجربة، سوف نبني نسخة منزلية مبسطة من المجهر الذي يقوم بعرضِ معروضاته.

تتطلب التجربة إشراف شخصٍ بالغ.

الشرح

لقطرة الماء صورة تشبه الكرة (تقريبًا)، لذلك يمكن استخدامها كعدسة بصرية - أيّ أنها تستطيع تغيير اتجاه الأشعة الضوئية التي تصطدم بها وتقوم بتجميعها أو نشرها. عادةً ما تنجح في جمع وتركيز أشعة الضوء التي تصطدم بها في النقطة الأقرب من طرف القطرة. يعرض الرسم التوضيحي التالي مسار الأشعة الضوئية، أي إلى أين تتجه بعد اصطدامها بالعدسة الكروية (من درس منكم قليلًا عن علم البصريات في المدرسة، سوف يلاحظ أنّ العدسة ذات الصورة الكروية تقوم بكسر الضوء بشكلٍ مغاير قليلًا عن العدسات الدقيقة الاعتيادية).

عملية انكسار أشعة الضوء في العدسة الكروية (مثل قطرة الماء) | رسم: آفي صايغ

إلقاء ظل مُكبّر بواسطة جسم يوجد داخل قطرة الماء المضاءة بشعاع الليزر | رسم: آفي سايغ

هذا هو فعليًا مبدأ عمل "المجهر" الذي قمنا ببنائه في هذه التجربة.

من الجدير بالذكر

في ظل ظروف انعدام الوزن، كما في محطة الفضاء الدولية، لا تسقط قطرات الماء إلى أي مكان بالتأكيد، من الممكن صنع كرات ضخمة مثالية للمياه، والتي تستخدم بمنزلة عدسة كروية، كما هو موضح في الفيديو التالي الذي نشرته وكالة الفضاء الأمريكية ناسا.

لاحظوا أنّ صورة رائد الفضاء دون بيتيت تظهر في الجانب الآخر من القطرة. هذا هو الحال أيضًا مع الكرة البلورية، ومَن سنحت له الفرصة بالنظر إليها مرة واحدة فمن المؤكد أنه قد لاحظ ذلك. السبب في ذلك هو مسار انكسار الأشعة، كما يظهر في الرسم التوضيحي أعلاه؛ حيث تلتقي الأشعة الضوئية بالقرب من الكرة تمامًا، في الاتجاهات المعاكسة (ينكسر شعاع الضوء القادم من الأعلى نحو الأسفل والعكس صحيح)، وهكذا فإننا نرى صورة معكوسة في العدسة الكروية في كل مكان ننظر إليه تقريبًا.

أودّ شكر إيلي شلاف من مركز شفارتس رايسمان على مساعدته في وضع شرحٍ للتجربة.