מהי ההשפעה של גופים אטומים כהים ובהירים על עוצמת החזרת האור

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫נושא‪ :‬אנרגית קרינה (אור)‪ -‬המרת אנרגיה‪ /‬כיתה‪ :‬ו'‬

‫מהי ההשפעה של גופים אטומים כהים ובהירים על‬ ‫עוצמת האור?‬

‫אתגר‬ ‫מסלול האור‬ ‫צפו בסרטון ורשמו איזו תכונה של האור מוצגת בסרטון?‬

‫מה נחקור?‬ ‫בניסוי זה נבחן את תופעת החזרת האור מגופים אטומים כהים ובהירים‪ ,‬נמדוד את עוצמת האור‬ ‫המוחזרת ממשטחים כהים וממשטחים בהירים וננסה לגלות מהי ההשפעה של גופים כהים ובהירים על‬ ‫עוצמת האור?‬

‫ציוד וחומרים‬ ‫‪‬‬

‫טאבלט איינשטיין‬

‫‪‬‬

‫חיישן אור‬

‫‪‬‬

‫סרגל עד ‪ 15-20‬ס"מ‬

‫‪‬‬

‫סילוטייפ‬

‫‪‬‬

‫‪ 3‬זוגות של משטחים שונים (למשל‪ ,‬פלסטיק‪ ,‬בד‪ ,‬קרטון) משטח אחד כהה משטח שני בהיר‬ ‫(ודאו שכל זוג חומרים שאתם משווים יהיו מאותו סוג‪ ,‬גודל ובאותו מרקם (חלק ‪/‬מחוספס)‪.‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫העמדת הניסוי‬ ‫עבודה קבוצתית‬ ‫‪ .1‬על מנת למדוד את החזרת האור מהמשטחים‪ ,‬הדביקו את הסרגל באמצע החלק האחורי של‬ ‫הטאבלט‪ .‬כך שיבלוט ‪ 10‬ס"מ מקצהו‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫‪.2‬‬

‫בכל פעם שאתם מודדים משטח כלשהוא‪ ,‬ודאו שאתם מחזיקים את המכשיר בניצב למשטח‬ ‫המדידה ובמרחק קבוע של ‪ 10‬סמ‪.‬‬

‫‪ .3‬שומרים על תנאי מדידה שווים‪ :‬מיקום‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫‪ .4‬שומרים על תנאי מדידה שווים‪ :‬כיוון‬

‫‪ .1‬הפעילו את טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬ ‫‪ .2‬לחצו על תוכנת ה‪) MiLAB-‬‬

‫)‬

‫‪ .3‬הגדירו את מערך אוגר הנתונים‬

‫מערך אוגר הנתונים‬ ‫חיישן אור ( ‪) 0-600 Lux‬‬ ‫קצב הדגימה‪:‬‬

‫‪ 25‬בשנייה‬

‫משך הדגימה‪:‬‬

‫‪ 30‬שניות‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫רגע לפני‪...‬‬ ‫גופים בהירים יחזירו יותר‪/‬פחות אור‬ ‫גופים כהים יחזירו יותר‪/‬פחות אור‬ ‫נמקו את בחירתכם‬ ‫ציירו את הדיאגרמה שהנכם משערים שתתקבל עבור כל אחד מהגופים‪.‬‬ ‫החזרת אור מגופים אטומים בהירים וכהים‬

‫עוצמת האור‬

‫גופים כהים‬

‫ביצוע הניסוי‬

‫‪.1‬‬

‫בחרו מהזוג ראשון של המשטחים את המשטח הבהיר‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫גופים בהירים‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪.2‬‬

‫‪.3‬‬

‫ודאו שאתם מחזיקים את הטאבלט בניצב למשטח המדידה (הבהיר) ובמרחק קבוע של ‪ 10‬סמ‪.‬‬ ‫(הקפידו לשמור על מיקום וכוון שווים בכל מדידה) ‪.‬‬ ‫לחצו על התחל )‬

‫( כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫( בתום הניסוי‪.‬‬

‫‪.4‬‬

‫לחצו עצור )‬

‫‪.5‬‬

‫לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬ ‫העליון‪.‬‬

‫‪.6‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫‪.8‬‬ ‫‪.9‬‬

‫בכל ניסוי צריך לבצע מספר חזרות חזרו על המדידה ‪ 3‬פעמים‪.‬‬ ‫חזרו על סעיפים ‪ 1-6‬עם המשטח הכהה‪.‬‬ ‫אספו את תוצאות המדידות של זוג החומרים בטבלה שיתופית‪.‬‬ ‫בחרו זוג שני של חומרים וחזרו על סעיפים ‪. 1-8‬‬

‫‪ .10‬בחרו זוג שלישי של חומרים וחזרו על סעיפים ‪. 1-8‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫) בסרגל הכלים‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫עיבוד נתונים‬ ‫רשמו את תוצאות המדידות בטבלה השיתופית והעלו לאתר הכיתתי‪:‬‬

‫משטחים‬

‫סוג‬ ‫המשטח‬

‫מדידה ‪1‬‬

‫מדידה ‪2‬‬

‫מדידה ‪3‬‬

‫ממוצע‬

‫החזרת‬ ‫האור‬

‫החזרת‬ ‫האור‬

‫החזרת האור‬

‫החזרת האור‬

‫)‪)Lux‬‬

‫)‪)Lux‬‬

‫)‪)Lux‬‬

‫)‪)Lux‬‬

‫משטח ראשון כהה‬ ‫בהיר‬ ‫משטח שני‬

‫כהה‬ ‫בהיר‬

‫משטח שלישי כהה‬ ‫בהיר‬

‫עבודה קבוצתית‬

‫תוצאות ומסקנות‬ ‫צפו בממצאים שהעליתם לטבלה השיתופית ודונו בשאלות הבאות‪:‬‬ ‫‪ .1‬מהם הגורמים השווים בניסוי?‬ ‫‪ .2‬מהו הגורם השונה והמשפיע בניסוי?‬ ‫‪ .3‬מה הגורם המושפע בניסוי?‬ ‫‪ .4‬כמה חזרות ביצעתם? מדוע חשוב לבצע חזרות?‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫דיון במליאה‬ ‫‪ .1‬דרגו את המשטחים לפי עוצמת האור שנמדדה‪.‬‬ ‫‪ .2‬מיהם ‪ 3‬המשטחים שהחזירו את עוצמת האור הגבוהה ביותר?‬ ‫‪ .3‬מיהם ‪ 3‬המשטחים שהחזירו את עוצמת האור הנמוכה ביותר?‬ ‫המשגת התופעה‪:‬‬ ‫גוף בהיר‪ /‬כהה מחזיר את רוב האור הפוגע בו ובולע מעט ממנו‪.‬‬ ‫גוף בהיר ‪ /‬כהה בולע את רוב האור הפוגע בו ומחזיר מעט ממנו‪.‬‬

‫יישום‬

‫כשגופנו חשוף לקרינת שמש חזקה הוא מתגונן בעזרת "שיזוף" (יצירת הפיגמנט מלנין בעור הבולע את‬ ‫קרינה השמש)‪ .‬חומרים רבים מחזירים חלק מהאור הפוגע בהם וזו יכולה להיות קרינה חזקה‪.‬‬ ‫הסבירו איך קורה שמשתזפים בשלג למרות שבחורף עוצמת הקרינה חלשה יותר?‬

‫רקע מדעי‬ ‫האור נפלט ממקור האור‪ ,‬נע ומתקדם לכל הכיוונים בקווים ישרים‪ .‬מסלולי האור הישרים נקראים קרני‬ ‫אור‪ .‬האור עובר דרך גופים שקופים‪ ,‬ואנו רואים דרכם בבירור‪ .‬האור עובר דרך גופים שקופים למחצה‪,‬‬ ‫אבל אנו רואים דרכם במטושטש‪ .‬האור אינו עבור דרך גופים אטומים‪ ,‬ואי אפשר לראות דרכם‪.‬‬

‫מהי החזרת אור?‬ ‫כאשר גוף אטום מואר‪ ,‬נבלע חלק מהאור בתוך הגוף‪ ,‬וחלק ממנו מוחזר‪ ,‬בדרך כלל בצורה מפוזרת‪ ,‬לכל‬ ‫הכיוונים‪ .‬אפשר לראות גופים שאינם מקורות אור‪ ,‬כאשר הם מוארים‪ ,‬וכאשר חלק מהאור המוחזר מהם‬ ‫מגיע לעינינו‪ .‬גופים בהירים מחזירים את רוב האור המגיע אליהם‪ .‬גופים כהים בולעים את רוב האור‬ ‫המגיע אליהם‪ .‬גוף הבולע את כל האור המגיע אליו נקרא "גוף שחור" אור הנבלע בתוך גוף מחמם אותו‪.‬‬ ‫הקשר בין החזרה ובליעה‬ ‫כאשר מאירים גוף אטום כהה‪ ,‬הוא בולע את רוב האור הנופל עליו ומחזיר מעט ממנו‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫גוף בהיר המואר באותה מידה‪ ,‬מחזיר את רוב האור הפוגע בו‪ .‬ובולע מעט ממנו‪.‬‬ ‫בליעת אור בצבע כהה וגלגול אנרגיה‬ ‫מה קורה לאור שנבלע בתוך הגוף? אור הנבלע בתוך גוף מחמם אותו‪ .‬כלומר‪ ,‬אנרגית האור הופכת‬ ‫לאנרגית חום‪.‬‬

‫מתוך מסמך ההתנסויות לכיתה ו'‬ ‫‪‬‬

‫אנרגיית קרינה (אור)‬

‫‪‬‬

‫לאנרגיה מופעים שונים (סוגי אנרגיה)‬

‫ציוני דרך‬

‫‪‬‬

‫בליעת אור‪ ,‬החזרת אור‪ :‬גוף כהה‪ ,‬גוף בהיר‬

‫מיומנויות‬

‫‪‬‬

‫ניסוי– הוראה מפורשת‬

‫‪‬‬

‫ניסוח שאלה או שאלת חקר‬

‫‪‬‬

‫העלאת השערות מבוססות‬

‫‪‬‬

‫הכרת מאפייני ההשערה (גורם משפיע וגורם מושפע)‬

‫‪‬‬

‫ביצוע ניסוי לאישוש או להפרכת ההשערה‬

‫‪‬‬

‫ייצוג נתונים בטבלה ובתרשים‬

‫‪‬‬

‫תיאור תוצאת הניסוי‬

‫‪‬‬

‫הסקת מסקנות‬

‫רעיונות ודגשים‬

‫ההתנסות‪-‬‬ ‫הניסוי‪/‬התצפית‪/‬תהליך‬ ‫טכנולוגי‪/‬דגם‬

‫החזרת אור‬ ‫התנסות תלמידים (מערך הניסוי בפעילות כרוך במדידות באמצעות חיישנים‬ ‫ולכן הוא שונה מעט ממה שמוצג במסמך)‪.‬‬ ‫ציוד וחומרים ‪:‬תיבה אפלה ‪,‬שני ריבועי נייר זהים בצבעים שונים‪.‬‬ ‫)אחד בצבע לבן והשני בצבע שחור(‬ ‫‪ ‬הכנסת שני ריבועי נייר אחד ליד השני בתיבה האפלה‪.‬‬ ‫‪ ‬צפייה בתופעה ) האם רואים את הניירות באותה מידה(?‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪‬‬

‫הצעות למקורות‬ ‫תומכים‬

‫‪‬‬

‫הסבר לתופעה ‪:‬גופים בהירים מחזירים יותר אור מגופים כהים לכן‬ ‫ניתן לראותם טוב‬

‫מדע וטכנולוגיה לכתה ו' הוצאת רמות אוניברסיטת תל אביב עמודים‬ ‫‪183-201‬‬

‫‪‬‬

‫מסע מדע ו' הוצאת כינרת עמודים ‪31-57‬‬

‫‪‬‬

‫מדע בעידן טכנולוגי חלק שישי ‪,‬הוצאת רכס עמודים ‪100-110‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬