האופטיקה הגיאומטרית מתארת את האור באמצעות תיאור פשוט למדי של קרנים שמתפשטות לכל עבר ממקור האור. באמצעות התיאור הזה אפשר להבין מה קורה כשהאור עובר מתוך תווך אחד (לדוגמה האוויר) לתווך אחר (לדוגמה מים או זכוכית) בעל מקדם שבירה שונה, כלומר כזה שהאור מתקדם בו במהירות אחרת.
אחד הכלים לשליטה באור הוא עדשות. היישומון שלפניכם מאפשר לכלם לגלות איך משפיעה עדשה על אור שפוגע בה ומה תהיה הדמות שנראה כשנמקם גופים שונים במקומות שונים מול העדשה. לצפייה ביישומון לחצו על התמונה ופתחו את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).
היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב לחצו כאן.
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.
היישומון מאפשר לנו לשנות את העדשה או את מיקומי הגוף. הבה נתחיל במשחק בעדשה. תחילה שנו את גודלה ותראו שהדבר משפיע על בהירות העצם. הסיבה לכך היא שככל שעדשה קטנה יותר כך היא קולטת פחות אור.
כעת שחקו עם מקדם השבירה של העדשה או עם רדיוס המשטח שלה. תוכלו לראות שהנקודה שמצוינת באיקס קטן לפני העדשה ואחריה משנה את מקומה. הנקודה הזו נקראת "מוקד העדשה", ומיד נסביר את חשיבותה.
כעת הבה נבחן מודע נוצרת הדמות שאנחנו רואים מאחורי העדשה, סמנו "נקודה שנייה" וקרניים עיקריות. כאן תראו את שלוש הקרניים הפשוטות ביותר לתיאור. ראשית, הקרן שיוצאת מהעצם ועוברת בדיוק דרך מרכז העדשה פשוט תמשיך ישר בדרכה. הקרן שעוברת דרך מוקד העדשה, בצד הקרוב לעצם, ואז פוגעת בעדשה, נשברת ויוצאת מהעדשה בקו מקביל. ולסיום, הקרן שיוצאת מהעצם במקביל לעדשה, נשברת בה ועוברת דרך מוקד העדשה בצדה השני.
אם נציב מסך מאחורי העדשה, נקבל עליו דמות של העצם המקורי. כאשר שלוש הקרנים שיצאו מנקודה מסוימת בעצם המקורי מצטלבות מאחורי העדשה, ייראה לנו כאילו הנקודה הזו בעצם נמצאת שם.
עכשיו, כשאתם מצוידים בידע הזה, התחילו לשחק בעצם המקורי. הזיזו אותו קדימה באזור שמאחורי מוקד העדשה (כלומר לא בין המוקד לבין העדשה עצמה אלא מאחורי המוקד). תוכלו לראות שיש תלות בין המרחק מהמוקד לגודל העצם שמתקבל מאחורי העדשה, האם תוכלו להסיק מהו קשר זה? כמו כן תראו שהדמות מתקבלת הפוכה. מדוע?
כעת קרבו את העצם לאזור שבין מוקד העדשה לעדשה עצמה. תגלו שהדמות שמאחורי העדשה נעלמה. הקליקו על האפשרות "דמות" ותגלו שהדמות מופיעה במקום אחר. היכן ? הדמות הזו שונה מאוד מהדמות שראיתם קודם – מהם שני ההבדלים המרכזיים? האחד קשור למקומה והשני לשאלה איזה חלק מקרני האור מצטלב כדי ליצור את הדמות.
חזרו על אותם משחקים עם עדשות בגדלים שונים ובעלי מוקדים שונים. תוכלו לשים עצמים שונים או נקודות אור פשוט ולראות רק חלק מהקרניים או את כולן כדי לקבל תמונה מלאה של פעולת העדשה
אם יש לכם רעיונות לניסויים מעניינים באמצעות העדשה הזו, או שאלות לגביה, פרסמו אותן כאן בלי היסוס.
ירון גרוס
המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
