סיכום למבחן בפיזיקה - 7/2/07

הסיכום נכתב ע"י אביב זהרוני.
שימו לב! קישור להורדת הסיכום מופיע בסוף העמוד. כדי לצפות בו לאחר ההורדה יש להשתמש בתוכנה Acrobat Reader.

תוכן עניינים: (למעבר לנושא לחצו עליו)
1. תפקידי אור השמש בחיי אדם 
2. תכונות האור
3. האור כמקור אנרגיה
4. גופים מאירים וגופים אפלים
5. האם הכוכבים הם מקורות אור?
6. מיון מקורות אור
7. מושגים באופטיקה גיאומטרית
8. צל וצללית dd

תפקידי אור השמש בחיי אדם:

לאור השמש יש מספר תפקידים בחיי אדם:

1. לאפשר ראייה (של העולם).

2. לחמם את כדור הארץ.

3. לאפשר את קיום תהליך הפוטוסינתזה.

תכונות האור:

לאור יש מספר תכונות חשובות:

1.       אי אפשר לראות את קרן האור עצמה באוויר נקי. כאשר יש באוויר אבק, עשן, אבקה, נראה את החזרי קרן האור שפוגעת בהם.

2.       שתי קרני אור לא משפיעות אחת על השנייה.

3.       האור מתפשט בקווים ישרים (דוגמאות: צל, ליקוי מאורות).

4.       האור הוא גל אלקטרומגנטי המתפשט ב"חבילות קטנות" הנקראות פוטונים.

האור כמקור אנרגיה:

קשה להגדיר את המושג אנרגיה, אבל עדיין ישנה הגדרה למושג: "היכולת לבצע עבודה כלשהי".

ישנם סוגים שונים של אנרגיה: אנרגיית אור, אנרגיה חשמלית ומגנטית, אנרגיה מכנית, אנרגיה כימית, אנרגיה קינטית, אנרגיית קול, אנרגיה גרעינית, אנרגיה פוטנציאלית, אנרגיה טרמית ועוד.

אנרגיה לא מופיעה ונעלמת – אלא רק מחליפה צורות. שינויים אלה נקראים גלגולי אנרגיה.

האור היא גם צורה של אנרגיה ולכן גם לה יש גלגולי אנרגיה. רוב מקורות האור נובעים מהמרת אנרגיה מסוג כלשהו לאנרגיית אור כמו לדוגמה:

·          בשמש ובכוכבים מומרת האנרגיה הגרעינית לאנרגיית אור.

·          אצל גחלילות ואצל יצורים חיים הפולטים אור מומרת האנרגיה הכימית לאנרגיית אור.

·           האנרגיה החשמלית בברק מומרת לאנרגיית אור.

ניתן גם לתת דוגמאות אחרות, שבהן אנרגיית האור מומרת לאנרגיה אחרת:

·          דוד שמש, שממיר את אנרגיית האור של קרני השמש לאנרגיית חום.

·          קורא אופטי בחלק מהמחשבונים, שממיר את אנרגיית האור שפוגעות בו לאנרגיה חשמלית.

גופים מאירים וגופים אפלים:

כל הגופים בטבע מתחלקים ל-2 קבוצות: מקורות אור (גופים מאירים) ומחזירי אור (גופים אפלים).  

מקורות אור הם כל הגופים שפולטים אור, קיומו של האור תלוי במקור האור.

מחזירי אור הם כל שאר הגופים, שאנו רואים בזכות האור שפוגע בהם וחוזר אלינו.

האם הכוכבים הם מקורות אור?

רבבות הכוכבים שאנו רואים בשמים הם מקורות אור. כל כוכב הוא גרם שמים שמייצר בעצמו את האור הנפלט ממנו.

כוכב לכת או פלנטה הוא גרם שמים הנע סביב כוכב. כוכבי לכת אינם כוכבים כי הם אינם מייצרים בעצמם את האור המגיע אלינו מהם. אנו יכולים לראות את כוכבי הלכת של מערכת השמש בעזרת אור השמש המוחזר מהם.

ירח הוא גרם שמים המקיף כוכב לכת. לכדור הארץ יש ירח יחיד, לכוכב הלכת צדק יש 16 ירחים. הירחים אינם מקורות אור. אנו יכולים לראות את הירח של כדור הארץ בעזרת אור השמש שהוא מחזיר לעינינו.

מיון מקורות אור:

גם את מקורות האור ניתן למיין ל-2 קבוצות – מקורות לוהטים ומקורות שאינם לוהטים.

·          מקורות אור לוהטים:

לדוגמה – השמש (שהטמפרטורה עליה היא C°6000), נורת להט (שהטמפרטורה של חוט הלהט בה היא C°3000), נר דולק (שטמפרטורת הלהבה שלו היא C°800).

ככל שהמטפרטורה של מקור האור גבוהה יותר, כך צבע האור הנפלט ממנו הולך ומשתנה – בתחילה הוא אדום ולבסוף הוא הופך לבן. אור אדום נפלט ע"י גוף של כמה מאות מעלות.

·          מקורות אור שאינם לוהטים:

לדוגמה – נורת ניאון, נורת נתרן, נורת כספית, נורת פלואורסצנט.

רוב מקורות האור שאינם לוהטים מבוססים על גז שדרכו מוזרם זרם חשמלי. הטמפרטורה של מקורות אור אלה לא גבוהה בהרבה מטמפרטורות החדר, וטמפרטורת הגז שבנורה לא קשור לפליטת האור – סוג הגז הוא זה שקובע את הצבע של האור הנפלט מן הגוף.

מושגים באופטיקה גיאומטרית:

·          מקור אור נקודתי – מקור אור נקודתי מוגדר כנקודה שממנה מתפשטות קרני האור באופן רדיאלי לכל הכיוונים. ככל שמקור האור רחוק יותר, כך הוא נחשב לנקודתי יותר.

·          מקור אור מורחב (מציאותי) – מהווה אוסף אינסופי של מקורות אור נקודתיים.

·          אלומת אור – גזרה מרחבית של "כדור אור". קיימים 3 סוגי אלומות:

א.      אלומת אור מקבילה:

ב.      אלומת אור מתכנסת (מתרכזת):

ג.       אלומת אור מתפזרת:

צל וצללית:

גם הגופים האפלים מתחלקים ל-2 קבוצות – גופים אטומים וגופים שקופים. אם שמים בדרכו של האור גוף אטום (מחסום) מקבלים מאחורי גוף זה אזור שאליו לא מגיע אור. אזור זה נקרא צל. הצל הוא הוא האזור המרחבי שאליו לא מגיע האור, האזור הדו-ממדי על המסך שאליו לא מגיע האור נקרא צללית, שניתן לקרוא לה גם צל מלא. ממקור אור נקודתי אחד ניתן לקבל רק צל מלא.

 הלוחית בציור היא מחסום (גוף אטום). S הוא מקור אור נקודתי, ומולם הלוחית נמצא מסך. אלומות האור הנפלטות ממקור S ופוגעות במסך ישירות (עוברות מעל או מתחת ללוחית) "ייצרו" אזור של אור על גבי המסך. הלוחית חוסמת את שאר אלומות האור, ולכן בחלק שבינה ובין המסך יווצר צל, ועל המסך יווצר צל מלא (צללית).