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 המשתמשמהאתר. .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