ניסוי לבית ספר יסודי - השפעת סוג החומר על החזרת אור

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫נושא‪ :‬אנרגית קרינה (אור)‪ -‬המרת אנרגיה‬

‫מהי ההשפעה של מרקם המשטח (מחוספס ‪/‬חלק) על עוצמת החזרת‬ ‫האור?‬

‫אתגר‬

‫תארו מה רואים בכל תמונה?‬ ‫איזו תופעה משותפת באה לידי ביטוי בשתי התמונות הללו?‬ ‫נסו להסביר כיצד לדעתכם מתרחשת התופעה?‬

‫מה נחקור?‬ ‫נניח לקרני האור לפגוע במשטחים חלקים ומחוספסים‪ ,‬ובכל פעם נמדוד את עצמת האור‬ ‫המוחזרת מהמשטחים‪ .‬באופן זה‪ ,‬נוכל לבדוק את תופעת החזרת האור מחומרים שונים חלקים‬ ‫או מחוספסים‪.‬‬

‫ציוד וחומרים‬ ‫● ‪ einstein™ Tablet‬או ‪einstein™ LabMate‬‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫● מנורת שולחן‬ ‫●‬

‫‪ 2‬משטחים של נייר אפייה בגודל זהה‪ .‬אחד חלק ואחד מקופל באופן גלי (מניפה)‬

‫● ‪ 2‬משטחים של רדיד אלומיניום בגודל זהה‪ .‬אחד חלק ואחד מקופל באופן גלי (מניפה)‬

‫העמדת הניסוי‬ ‫עבודה קבוצתית‬ ‫‪ .1‬הפעילו את ‪ einstein™ Tablet‬או ‪ .einstein™ LabMate‬בהפעלת וחיבור ה‬ ‫‪ einstein™ LabMate‬יש לקשר את אוסף הנתונים לתוכנה ע"י חיבורית ה‪.bluetooth‬‬ ‫לפרטים נוספים יש להוריד את מדריך המשתמש​​מהאתר‪.‬‬ ‫‪ .2‬לחצו על תוכנת ה‪ MiLABEx -‬ועל הכפתור ‪ MiLABEx‬בעמוד הכניסה‬ ‫‪ .3‬הגדירו את מערך אוגר הנתונים‬

‫מערך אוגר הנתונים‬ ‫אור ‪LUX 0-600‬‬ ‫קצב הדגימה‪:‬‬

‫‪ 25‬בשנייה‬

‫משך הדגימה‪:‬‬

‫‪ 30‬שניות‬

‫רגע לפני‪...‬‬ ‫כיצד לדעתכם תשתנה עוצמת האור המוחזר כאשר נשנה את מרקם המשטח?‬ ‫האם עוצמת האור תהיה גבוהה יותר בהחזרה ממשטח מחוספס (המשטחים שקופלו למניפה) או‬ ‫בהחזרה ממשטח חלק?‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫ציירו את העמודה שהנכם משערים שתתקבל ‪-‬‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫‪ .1‬כבו את האור בחדר‪ ,‬והשתדלו להחשיכו ככל הניתן על ידי הסטת וילונות‪.‬‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪ .2‬כוונו את אלומת האור של המנורה למשטח שאותו תניחו על השולחן‪.‬‬ ‫‪ .3‬הציבו את ‪ einstein™ Tablet‬או ‪ einstein™ LabMate‬כשחיישן האור מופנה‬ ‫לעבר המשטח כדי שיקלוט את האור המוחזר מהמשטח (ראו איור)‬ ‫‪ .4‬הקפידו להציב את ‪ einstein™ Tablet‬או ‪ einstein™ LabMate‬והמנורה‬ ‫במקומות קבועים ככל האפשר‪.‬‬ ‫‪ .5‬לחצו על התחל (‬

‫) כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫‪ .6‬עקבו אחר השינויים המתקבלים בעוצמת האור‪.‬‬ ‫‪ .7‬לחצו עצור (‬

‫)בתום הניסוי‪.‬‬

‫‪ .8‬חזרו על כל מדידה ‪ 3‬פעמים ורשמו את ממוצע המדידות שהתקבל בטבלה‬ ‫‪ .9‬לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬ ‫בסרגל הכלים העליון‪.‬‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫)‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫עיבוד נתונים‬

‫מדידות עוצמת‬ ‫החזרת האור‬ ‫(‪)LUX‬‬

‫נייר אלומיניום‬ ‫חלק‬

‫מחוספס‬ ‫(גלי)‬

‫נייר אפייה‬ ‫חלק‬

‫מחוספס‬ ‫(גלי)‬

‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ממוצע‬

‫‪ .1‬דרגו את המשטחים לפי עוצמת האור המוחזרת שנמדדה‪.‬‬ ‫‪ .2‬באילו משטחים עצמת האור הייתה גבוהה? במשטחים חלקים או מחוספסים?‬ ‫‪ .3‬האם ניתן לראות השתקפות גוף דרך המשטחים הללו?‬

‫תוצאות ומסקנות‬ ‫צפו בממצאים שהעליתם לטבלה השיתופית ודונו בשאלות הבאות‪:‬‬

‫דיון בכיתה‬ ‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫המשגת התופעה‬ ‫‪.1‬‬

‫מהם הגורמים השווים בניסוי?‬

‫‪ .2‬מהו הגורם השונה והמשפיע בניסוי?‬ ‫‪ .3‬מדוע חשוב שהמנורה ‪ einstein™ Tablet‬או ‪ einstein™ LabMate‬יהיו במרחקים‬ ‫קבועים במהלך הניסוי?‬ ‫‪.4‬‬

‫השלימו‪ :‬כשאור פוגע במשטח חלק מאוד האור מוחזר בצורה מסודרת ולכן עוצמת האור‬ ‫הנמדדת ‪ ________:‬וניתן לראות השתקפות גוף דרך משטח חלק‪.‬‬

‫‪ .5‬השלימו‪ :‬כשאור פוגע במשטח מחוספס האור מוחזר בצורה לא מסודרת לכל הכוונים ולכן‬ ‫עוצמת האור הנמדדת ‪__________ :‬ולא ניתן לראות השתקפות דרך גוף מחוספס ‪.‬‬ ‫‪ .6‬האם משנה המקום בו מחזיקים את ‪ einstein™ Tablet‬או ‪?einstein™ LabMate‬‬

‫יישום‬ ‫‪ .1‬האם אגם רוגע יסנוור את המתבונן עליו יותר או פחות מאשר אותו אגם כאשר נושבת רוח‪.‬‬ ‫הסבירו‪.‬‬ ‫‪ .2‬כיצד תעצבו מחזיר אור לאופניים?‬

‫חקירת המשך‬ ‫במקום משטח‪ ,‬שימו צלחת ובה מים‪ .‬בדקו את עצמת האור המוחזר בשני מקרים‪:‬‬ ‫‪ .1‬המים רוגעים‬ ‫‪ .2‬המים רועדים (ניתן להרעידם בעזרת עפרון או חפץ אחר)‬

‫רקע מדעי‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫כאשר אלומת אור פוגעת בכיוון מסוים במשטח חלק‪ ,‬כל קרני האור של האלומה מוחזרות בכיוון‬ ‫מסוים והקרניים מקבילות זו לזו‪ .‬לעומת זאת‪ ,‬כשאלומת האור פוגעת במשטח מחוספס‪ ,‬ייפנו‬ ‫הקרניים המוחזרות לכיוונים שונים‪ .‬זו הסיבה שמשטחים מחוספסים מחזירים את האור הפוגע‬ ‫בם לכל הכיוונים‪.‬‬ ‫כאשר הקרניים המוחזרות מקבילות זו לזו‪ ,‬זוהי החזרה מסודרת (איור שמאלי)‪ .‬החזרה מסודרת‬ ‫קיימת במשטחים חלקים‪ ,‬כגון‪ :‬מראה‪ ,‬מים עומדים או מתכת מלוטשת‪.‬‬ ‫כאשר הקרניים מוחזרות לכיוונים שונים‪ ,‬זוהי החזרה מפוזרת (איור ימני)‪ .‬החזרה מפוזרת‬ ‫מאפשרת לנו לראות את הגופים עליהם אנו מסתכלים היות ואור חוזר מהם לכל הכיוונים‪ ,‬בין‬ ‫היתר אלינו לעיניים‪ .‬דוגמאות להחזרה מפוזרת‪ :‬קיר‪ ,‬דף נייר‪ ,‬בד‪.‬‬ ‫כאשר הקרניים חוזרות במקביל (החזרה מסודרת)‪ ,‬עצמת האור תהיה גדולה יותר‪.‬‬

‫מתוך מסמך ההתנסויות לכיתה ו'‬

‫רעיונות ודגשים‬

‫● אנרגיית קרינה (אור)‬ ‫● אנרגיה יכולה לעבור מגוף לגוף (מעבר אנרגיה)‬

‫ציוני דרך‬

‫● בליעת אור‪ ,‬החזרת אור‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫מיומנויות‬

‫● ניסוי ‪-‬ניסוח מטרת הניסוי‬ ‫● ניסוח שאלה‪ :‬מה הגורם להשתקפות?‬ ‫● העלאת השערות‬ ‫● איסוף מידע‬ ‫● סיכום ניסוי‬ ‫● בניית הכללות‬ ‫● הסבר התופעה‪ :‬כשאור פוגע במשטח חלק מאוד האור מוחזר‬ ‫● בצורה מסודרת ולכן ניתן לראות השתקפות‪.‬‬

‫ההתנסות‪-‬‬

‫● תופעת החזרת אור מחומרים שונים חלקים ומחוספסים‬

‫הניסוי‪/‬התצפית‪/‬תהלי‬

‫● התנסות תלמידים‬

‫ך טכנולוגי‪/‬דגם‬

‫● ציוד וחומרים‪ :‬דף נייר‪ ,‬מראה‪ ,‬קובית עץ‪ ,‬פנס לייזר‪.‬‬ ‫● העמדת מראה ישרה אנכית לדף נייר לבן‪.‬‬ ‫● הקרנת קרן אור מפנס לייזר לכיוון המראה‬ ‫●‬

‫סימון כיוון האור הפוגע במראה על הנייר והאור החוזר מהמראה‪.‬‬

‫● הסבר לתופעה‪ :‬כשאור פוגע במשטח חלק מאוד האור מוחזר‬ ‫בצורה מסודרת ולכן ניתן לראות השתקפות בגוף חלק (לדוגמה‪:‬‬ ‫מראה‪ ,‬מים עומדים‪ ,‬לוח מתכת)‪.‬‬ ‫● הנחת קוביית העץ או גוף מחוספס על דך נייר לבן ‪.‬‬ ‫● הקרנת קרן אור מפנס לייזר לכיוון הקובייה‬ ‫●‬

‫צפייה במתרחש‬

‫● הסבר לתופעה‪ :‬כשהאור פוגע במשטח מחוספס‪ ,‬הוא מוחזר לכול‬ ‫הכיוונים בצורה לא מסודרת ולכן לא ניתן לראות על גבי גוף‬ ‫מחוספס (קובית עץ‪ ,‬קיר)‪.‬‬ ‫● קרן האור מפנס הלייזר לא תופנה לכיוון התלמידים‬

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫הצעות למקורות‬ ‫תומכים‬

‫● 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

‫חברת פורייה מערכות בע"מ‪ ,‬רח' המלאכה ‪ ,21‬ראש העין‬ ‫‪https://einsteinworld.com/home‬‬ ‫‪info@fourieredu.com‬‬