פעילויות מיני חקר - אתר מורי הפיזיקה
1 פרוייקטונים בקרינה וחומר הנגשת חומרים ללמידה במסגרת התוכנית "ישראל עולה כיתה" אוכלוסיית היעד מורים לפיזיקה בחטיבה העליונה ניהול הפרויקט פרופ' בת-שבע אלון ליקטו את החומרים ד"ר רמי אריאלי, ד"ר דורותי לנגליי, זהורית קאפח הנגשת החומרים זהורית קאפח ספטמבר 4102 תיאור כללי של הפרויקט מטרת הפרויקט היא להנגיש למורים פעילויות המשלבות למידה מבוססת פרויקטים בפיזיקה ,בנושא קרינה וחומר. הנגשה כזו נותנת למורים מענה לצורך: -1בהפעלת הערכה חלופית במסגרת התוכנית "ישראל עולה כיתה" שיישומה יחל בשנת הלימודים תשע"ה .חלק זה מהווה 03%מלימודי הפיזיקה בתיכון. -2בהגדלת מספר לומדי הפיזיקה ,באמצעות שילוב של פעילויות למידה חווייתיות לתלמידים. במסגרת פרויקט זה הונגשו תשעה פרויקטונים .פרויקטון הוא פעילות "מיני חקר" המאפשרת ללומדים לקחת אחריות על הלמידה תוך עיסוק בהיבטים אותם הם מוצאים כרלוונטיים לעולמם. חלק מהפעילויות מובאות מתוך חומרי הלמידה של התוכנית "פיזיקה ותעשייה" ,המתקיימת מזה כעשור במכון דוידסון לחינוך מדעי. חלק מהפעילויות מובאות מתוך חומרי הלמידה של לימודי המעבדה במסלול פל"א המתקיימים כחמש שנים בכ 13-בתי ספר תיכוניים בארץ. חלק מהפעילויות מפורסמות כאן לראשונה. חלק מהפעילויות מובאות מתוך פרויקט קודם במסגרתו פרסמנו באתר מורי הפיזיקה אוגדן חומרים בקרינה וחומר .במסמך זה הונגשו מתוך האוגדן פעילויות המתאימות לתיאור של "פרויקטון" .בפעילויות אלה ,לא מובאים שוב החומרים מתוך האוגדן ,אולם בהנגשתם באתר מורי הפיזיקה הם יובאו כקבצים נפרדים לנוחות שימוש על ידי המורים. החומרים המובאים כאן זמינים לכלל מורי הפיזיקה וכן למנחי השתלמויות המיועדות לשילוב פעילויות מיני-חקר בהוראת הפיזיקה בתיכון .המורים והמנחים ימצאו באתר האינטרנט דף htmlנפרד לכל פעילות .כל פריט שלצידו מופיע הסימן מובא למורים כקובץ מצורף לדף ה html-של הפעילות (כאמור אם פורסמו בפרויקט קודם הם לא מובאים במסמך זה). 1 תוכן העניינים הקדמה2 .................................................................................................................................. .1 כיצד ניתן להשתמש במראה מישורית כאמצעי למדידת מרחק? 0 .................................... .2 קלידוסקופ 4 ................................................................................................................. .0 מה רואים כאשר מתבוננים דרך חלון עבה ,בעצם מואר חזק? 5 ....................................... .4 פריסקופ 6 .................................................................................................................... .5 בניית טלסקופ ו/או מיקרוסקופ 04 ................................................................................. .6 מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה 54 ..................................................................... .7 בעין העדשה 11 ............................................................................................................. .1 האמיתי והנראה לעין 15 ................................................................................................ .9 הפנים הגליות של אור מונוכרומטי94 ............................................................................. 2 הקדמה ניסיונם של מורים רבים ומחקרים בהוראת הפיזיקה מראים שלמידה באמצעות פרויקטים מקדמת את התלמידים ומוריהם בהיבטים קוגניטיביים כמו גם רגשיים והתנהגותיים. הפיקוח על הוראת הפיזיקה מקדם למידה בגישה זו ,כחלק מתפישה כוללת הגורסת שהמסלול הפרוייקטוני החוויתי מאפשר "למשוך" ללמידת הפיזיקה תלמידים שההוראה הסטנדרטית אינה מלהיבה אותם .מגמה זו של עידוד התנסות בלמידה באמצעות פרויקטים הביא למספר מכובד של כ 433-תלמידים הניגשים לבחינה על פרויקט ,כחלק מבחינת הבגרות בפיזיקה ,בכל שנה ( 5%של הבוגרים) .מספר זה נשאר יציב בשנים האחרונות והפיקוח מנסה להרחיבו על ידי חשיפת המורים להוראה בגישה זו .זאת על מנת לקרב לתחום אוכלוסיות תלמידים שמתקשות להתמיד במגמת הפיזיקה (עד כה ישנה נשירה של כ 15%-מהתלמידים בין כיתה י"א לכיתה י"ב) או אוכלוסיות בעלות פוטנציאל מתאים ללמידת פיזיקה שלא בוחרות במגמת הפיזיקה (למשל ,בנות הלומדות 5יח"ל מתמטיקה). מגמה זו של הפיקוח על הוראת הפיזיקה מקבלת חיזוק בתקופה זו בה הוכרזה התוכנית "ישראל עולה כיתה" .במסגרת התוכנית, א .מקודמת למידה משמעותית המעודדת העמקה ,חקר ,עבודת צוות ומכשירה את הלומד להתמודד עם אתגרי המאה .21 ב .התלמידים אמורים להיבחן בבחינה חיצונית על 73%מחומר הלימוד ולקבל הערכה פנימית על למידה בהיקף 03%של החומר .הפיקוח מעוניין שההערכה הפנימית תתבסס על למידה בדרך החקר ולמידה באמצעות פרויקטים. במסמך זה רעיונות לפרויקטונים בנושא "קרינה וחומר". פרויקטון (או חקר-פתוח) הוא פעילות "מיני-חקר" המאפשרת ללומדים לקחת אחריות על הלמידה תוך עיסוק בהיבטים אותם הם מוצאים כרלוונטיים לעולם .פעילויות מסוג זה יכולות להתנהל כאתגרי תיכון לפי דרישות מוגדרות (למשל בניית פריסקופ) ,אך גם יכולות להתנהל סביב חקירת קשר בין שני גדלים פיזיקאליים (למשל הקשר בין רוחב פס האור המרכזי בתבנית עקיפה לבי ן רוחב הסדק שבאמצעותו מתקבלת תבנית העקיפה) .בפעילויות אלה המורה יוזם את התופעה או את אתגר התיכון ,התלמידים יוזמים ,מתכננים ומבצעים את החקר ומשתפים את חבריהם בידע ובתוצרים .היקף שעות כיתה המומלץ לפעילות מסוג זה הוא 1שעות כיתה (שעת כיתה אחת = 45דקות). כיצד ניתן להשתמש במראה מישורית כאמצעי למדידת מרחק? .0כיצד ניתן להשתמש במראה מישורית כאמצעי למדידת מרחק? הפעילות חוברה ע"י ד"ר רמי אריאלי ופורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. המשימה לתלמידים :תכנון ויישום של מדידת מרחקים באמצעות מראה מישורית. ציוד וחומרים מכשיר לייזר מראה מישורית מנוע צעדים )*(Step Motor מטרה גלאי כיווני ,הקולט אור רק מכיוון מוגדר * אם אין מנוע צעדים ,ניתן לבצע את הפעילות עם מראה מישורית ,אותה מזיזים באופן ידני (משנים את הזווית שלה, ביחס לכיוון הפגיעה המקורי של אלומת הלייזר) ,על מד זווית. המלצות למורה :תיאור הפעילות ואופן הנחייה המסמך מובא מתוך הרקע לפעילות 1.5שפורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2630&dbsRW=1 0 4 קלידוסקופ .4קלידוסקופ כיצד ניתן ליצור ,מעצם אחד ,הרבה דמויות ,בו זמנית ,תוך שליטה במספרן? הפעילות חוברה ע"י ד"ר רמי אריאלי ופורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. בפעילות זו התלמידים יתנסו בבניית קלידוסקופ במטרה למצוא את הקשר הזווית בין המראות המישוריות לבין מספר הדמויות הנוצרות. ציוד וחומרים 2מראות מישוריות ,מחוברות לאורך ציר משותף. מד זווית ,מודפס על נייר (.)0633 עצם קטן ,לשים בין המראות. מכשיר קלידוסקופ מסחרי (צעצוע ילדים) ,להדגמה. 4מראות מישוריות מלבניות ,בהן האורך גדול בהרבה מהרוחב נייר דבק רקע מדעי המסמך מובא מתוך הרקע לפעילות 1.4שפורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. דפי הפעילות לתלמידים המסמך מובא מתוך פעילות 1.4שפורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2631&dbsRW=1 מה רואים כאשר מתבוננים דרך חלון עבה ,בעצם מואר חזק? .3מה רואים כאשר מתבוננים דרך חלון עבה ,בעצם מואר חזק? הפעילות חוברה ע"י ד"ר רמי אריאלי ופורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. הפעילות עוסקת בהחזרה של אור משני משטחים של חלון ,כפי שמודגם בתמונה הבאה: ציוד וחומרים מתקן עם זכוכית עבה -רצוי בעובי גדול מ 1 סנטימטר (ראו תמונה). מקור אור המורכב מ ( 0או יותר) דיודות פולטות אור צבעוניות ,בצבעים שונים ,המותקנות בשורה, במרחקים קבועים אחת מהשנייה. עצמים קטנים שונים ,המוארים על ידי מקור תאורה חזק (רצוי אזור חשוך מהצד השני של החלון העבה). המלצות למורה :תיאור הפעילות ואופן הנחיה המסמך מובא מתוך הרקע לפעילות 1.6שפורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2632&dbsRW=1 5 6 פריסקופ .2פריסקופ הפעילות חוברה ונוסתה ע"י ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגלי ,במסגרת פרויקט "פיזיקה ותעשייה" במכון דוידסון לחינוך מדעי. הפעילות פורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. לפעילות זו שני חלקים .חלק Iהכנה ,חלק IIיישום. בחלק , Iההכנה ,התלמידים מתנסים בחקירת השר בין כיוון העצם וכיוון הדמות המתקבלת במראה מישורית. בחלק ,IIהתלמידים מתכננים ובונים מכשיר אופטי המאפשר לראות מעבר למחסומים בהתאם לדרישות נתונות. המלצות למורים: הפריסקופ -סיבוב המראות והאוריינטציה של הדמות הניצפית" ,תהודה ,כרך ,)1( 25עמודים . 2335 ,17-22 בניית פריסקופ שאחת המראות בו ניתנת לסיבוב" ,תהודה ,כרך ,)2( 25עמודים .2335 ,21-01 הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2627&dbsRW=1 7 פריסקופ חלק ,Iהכנה :אוריינטציה של דמות במראה מישורית פעילות זו מופיעה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. "אוריינטציה" פירושה כיוון ,מצב במרחב ,נטייה ובהשלכה גם גישה ,נקודת מבט. שאלת החקר המובילה את הניסוי היא :כיצד משפיעה הזווית בין מישור המראה ,לציר של העצם הקווי ,על האוריינטציה של הדמות הנוצרת במראה ,יחסית לעצם? באופן יותר מפורט :כאשר מישור המראה יוצר זווית ,לעומת ציר העצם (במגמה מסוימת), איזו זווית יוצרת הדמות עם ציר העצם ,ובאיזו מגמה? ציוד וחומרים 2מראות מישוריות ,שניתן להציבן באופן יציב על מישור אופקי (שולחן מגנטי וזוויות). עצם קווי שיש לו כיוון ,והוא באורך הקטן מאורך המראה (עיפרון קצר). עצם קווי מאותו סוג ,ארוך יותר מרוחב המראה (עיפרון ארוך). מכשיר כתיבה ,נייר לבן עליו מסמנים את מיקום הרכיבים והדמויות. מד זווית ,סרגל. דוגמאות לתמונות המתארות את ביצוע הניסויים: דפי הפעילות לתלמידים המסמך מובא מתוך פעילות 1.2שפורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים דוגמה 2לתוצרים של תלמידים 1 פריסקופ חלק ,IIיישום :בניית מכשיר דמוי פריסקופ בניית מכשיר דמוי פריסקופ המקיים דרישות מוגדרות. פריסקופ הוא מתקן אופטי המשמש לראייה מעבר למחסום (כאשר אין קו ראייה ישיר בין העצם הנצפה לגלאי). ציוד וחומרים רכיבים אופטיים :מראות מישוריות ,בממדים של עד 1X1סנטימטרים. פוליגל קרטון ביצוע קאפה מספריים סכין חיתוך נייר דבק דבק חם גומיות דף הנחיות לתלמידים דף ההנחיות לתלמידים מובא מתוך פעילות 1.0שפורסמה באוגדן חומרים בקרינה וחומר. דוגמה 0לתוצרים של התלמידים דוגמה 4לתוצרים של התלמידים דוגמה 5לתוצרים של התלמידים דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית אוריינטציה של דמות של עצם ,במערכת מראות מישוריות חלק ראשון:דמות של עצם קווי במראה מישורית שאלת החקר :כיצד משפיעה הזווית בין מישור המראה ,לציר של העצם הקווי ,על האוריינטציה של הדמות הנוצרת במראה ,יחסית לעצם? ציוד נדרש: 2 מראות מישוריות ,שניתן להציבן באופן יציב על מישור אופקי (שולחן מגנטי וזוויות). עצם קווי שיש לו כיוון ,והוא באורך הקטן מאורך המראה (עיפרון קצר). עצם קווי מאותו סוג ,ארוך יותר מרוחב המראה (עיפרון ארוך). מכשיר כתיבה ,נייר לבן עליו מסמנים את מיקום הרכיבים והדמויות. מד זווית ,סרגל. ביצוע הניסויים: .0איתור מקום הדמות בשיטת ביטול הפרלקסה :מקמו את ה מראה המישורית על דף נייר לבן ,כך שתהיה מאונכת לשולחן. נוח לבצע זאת על השולחן המגנטי .הניחו את העיפרון הקצר (העצם הקווי) לפני המראה המישורית .השתמשו בעפרון הארוך והניחו אותו מאחורי המראה ,תוך התבוננות בדמות המשתקפת במראה ,כך שהעיפרון הארוך הבולט משני צידי המראה ,ייראה כהמשך הדמות הנראית במראה .שנו את זווית ההתבוננות בדמות דרך המראה ,עד שתקבלו חפיפה בין הדמות לבין המשכי העיפרון הארוך. .4לאחר הצבת העיפרון הארוך במקום המתאים ,סמנו את מיקומו באמצעות כלי כתיבה אחר .במהלך הניסוי השאירו את המראה המישורית במקום קבוע שיסומן בקו על הדף הלבן ,ושנו בהדרגה את הזווית בין מישור המראה לציר העצם (נוח ביותר לבצע זאת על ידי סיבוב העצם הקווי ,סביב ציר אנכי המאונך למרכזו) .לצורך אחידות ,כולם מסובבים את העצם בכיוון מגמת התקדמות מחוגי השעון ,ואת כל הזוויות מודדים באותה מגמה, לעומת הציר האופקי. .3עבור כל מצב ,סמנו על הנייר את הקו המייצג את מיקום העצם הקווי ,את מישור המראה וכן את הקו המייצג את ציר הדמות. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית .2מדדו את הזווית בין ציר העצם לציר הדמות ואת מגמת הסיבוב (עם /נגד מגמת מחוגי השעון) ורשמו בטבלה. הזווית בין מישור המראה לציר העצם. 3 45 93 105 113 225 273 הזווית בין מישור המראה לציר הדמות 3 45 93 105 113 225 273 הזווית בין ציר העצם לציר הדמות 3 93 113 93 3 93 113 מסקנה :כאשר מישור המראה יוצר זווית לעומת ציר העצם (במגמה מסוימת) ,יוצרת דמות זווית 2עם ציר העצם .האם הדמות הסתובבה במגמה זהה ,או נגדית ,לכיוון הסיבוב של העצם? הדמות הסתובבה במגמה נגדית. .5הסבירו את הממצאים שלכם באמצעות חוקי האופטיקה .ניתן לראות בתרשים כי המשולשים חופפים ובכך גם הזוית שיוצר מישור הדמות עם המראה שווה לזווית שיוצר מישור העצם עם המראה .לפיכך הדמות תמיד מסתובבת במגמה מנוגדת .בנוסף אם נסתכל על המערכת באמצעות מערכת צירים קרטזית ,הדמות תשתנה במראה רק בציר ה( Xהציר המאונך למראה). _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית חלק שני :דמות של עצם קווי במערכת שתי מראות מישוריות ניסוי :0 .0הציבו את שתי המראות ,זו מול זו ,במקביל. .4הציבו עצם קווי קטן ביניהן ,כך שצירו מקביל למישורי המראות ,והעצם במרכז בין שתי המראות. .3התבוננו באחת המראות ,באופן שתוכלו לראות את הדמויות המשתקפות בה. .2תארו את האוריינטציה של הדמות הראשונה והשנייה הנצפות במראה ,יחסית לציר העצם (זווית ומגמה) .נסו למצוא קשר מתמטי ,המתאר את המרחק בין הדמויות הנוצרות. הדמות הראשונה נוצרת בזווית 3למישור העצם ובמגמה זהה עם כיוון המקביל לכיוון העצם ובמרחק שווה מהמראה .הדמות השנייה נוצרת במרחק הגדל במרחק בין המראות כפול 2 ,מגמה זהה ובזווית 3למישור העצם .כלומר הביטוי המתמטי למרחק בין הדמויות הוא: (.2N )X+Yכאשר Xו Yהם המרחקים של העצם מכל מראה ו Nהוא האינדקס של הדמויות. למשל בתרשים דמות בצבע שחור ,1 -דמות בצבע אדום 2-וכן הלאה... .5קרבו את העצם לאחת המראות ,ותארו מה השתנה .מה הקשר המתמטי המתאר את המרחק בין הדמויות עתה? נסו למצוא קשר כללי ,בין כל הדמויות הנוצרות ,בשתי המראות. הקשר המתמטי למרחק בין הדמויות לא השתנה אך הדמות הראשונה התקרבה לאחת המראות והשאר התרחקו .הכיוון אליו פונה הדמות נשמר. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית .6הסבירו את התופעות בהן צפיתם ,לאור מסקנותיכם מהניסוי שביצעתם עם מראה מישורית אחת. הדמויות שמספרן הוא אינסופי שנוצרו כתוצאה מהצבת המראות זו מול זו נובעות מכך שלכל עצם יש דמות במראה הנמצאת במרחק שווה מהמראה למרחק העצם מהמראה .כאשר מעמידים את המראות זו מול זו ,הן יוצרות זו לזו דמויות ,משמע ,לדמות העצם שנוצרה במראה 1יש דמות שנוצרת במראה 2ולה דמות במראה 1וכן הלאה ...לכן נוצרות אינסוף דמויות .הן נוצרות מהקרניים המוחזרות מהמראות. .7חזרו על התהליך עבור עצם קווי שאינו מקביל למישור המראות (נמצא בזווית) .תחילה מקמו אותו במרחק שווה משתי המראות ,ותארו את האוריינטציה של הדמות הראשונה והשנייה הנצפות במראה ,יחסית לציר העצם (זווית ומגמה) .נסו למצוא קשר מתמטי המתאר את המרחק בין הדמויות הנוצרות. (הנחת יסוד -העצם יוצר עם המראה זווית בת ) 45הדמות הראשונה נמצאת בזווית של 45עם המראה ,ו 93עם העצם ,הדמות נוצרת במגמה מנוגדת .והזווית של הדמות השנייה עם המראה היא 45ו 3עם העצם הדמות השנייה נוצרת במגמה זהה לעצם ומנוגדת לדמות הראשונה .כלומר הדמות הרא שונה נוצרת במגמה מנוגדת והדמות השנייה נוצרת במגמה מנוגדת לדמות הראשונה, מגמה מנוגדת למגמה המנוגדת של הדמות הראשונה היא בעצם מגמה זהה למגמה של העצם .הקשר המתמטי למרחק הדמויות נותר קבוע. .8מקמו את העצם הקווי קרוב יותר לאחת משתי המראות המקבילות ,ובצעו שוב את המדידות. הדמות הראשונה מתקרבת והשאר מתרחקות אך הזוויות נותרו כשהיו כשהעצם היה במרכז המרחק בין המראות .הקשר המתמטי למרחקים בין הדמויות קבוע. .9סכמו את מסקנותיכם לגבי המרחק היחסי (קשר מתמטי) ,בין כל שתי דמויות סמוכות המתקבלות במראה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית מבין כל הניסויים שביצעתי ניתן לראות כי המרחק היחסי נותר קבוע .המרחק הזה תלוי במרחק של עצם מ 2מראות. ניסוי :4 .1הציבו את שתי המראות באופן שמישוריהן מקבילים ,אך אין חפיפה בין השטחים מול המראות. כלומר ,אין לשתי המראות אנך משותף . .2הציבו עצם קווי קטן מול אחת המראות ,כך שצירו מקביל למישורי המראות (כמוראה בתרשים). התבוננו במראה השנייה ,באופן שתוכלו לראות את הדמות של העצם הקווי המשתקפת בה. .0תארו את האוריינטציה של הדמות הנצפת ,יחסית לציר העצם (זווית ומגמה) .יש להראות בשרטוט היכן נמצאת העין הצופה ביחס למערכת. הדמות הנצפת נמצאת בזווית 3ביחס לעצם ובמגמה זהה . .4הסבירו את התופעה לאור הניסוי הקודם. כמו שהוסק בניסוי הקודם הדמות תשתנה בכיוונה רק בציר המאונך למראה .לעצם אין השפעה בציר זה במקרה הזה ולכן היא תשמור על כיוונה .בנוסף הוסק כי כשמראות עומדות זו מול זו נוצרות לדמויות העצם דמות במראה המקבילה מהאור המוחזר מן המראה. .5חזרו על התהליך עבור עצם קווי שאינו מקביל למישור המראות. הדמות הנצפת בזווית של 3ביחס למישור העצם ובמגמה זהה -כלומר היא מקביל אליו .בדומה לעצם הישר שומרת הדמות של עצם זה על כיוונה מכיוון שנוצרה כתוצאה מהחזרת אור ב 2מראות. כמו שראיתי בניסוי ה 1לאחר החזרת אור במראה אחת מתהפכת דמות העצם ולכן לאחר 2 תתהפך שוב ובעצם תתיישר. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית .6כיצד משפיע מיקום העצם (מרחקו מהמראה הראשונה) על מיקום הדמות המתקבלת במראה השנייה? ככל שהעצם רחוק יותר דמותו רחוקה יותר .בנוסף יכול להיות שלא כל הדמות תראה דרך המראה השנייה. ניסוי :3 .1הציבו את המראות באופן שמישוריהן ניצבים זה לזה ,כשהמשטחים המחזירים "רואים זה את זה". .2הציבו עצם קווי קטן מול אחת המראות ,כך שצירו מקביל למישור המראה (כמוראה בתרשים) .התבוננו במראה השנייה ,באופן שתוכלו לראות את הדמות המשתקפת בה. .0תארו את האוריינטציה של הדמות הראשונה הנצפית יחסית לציר העצם (זווית ומגמה). הדמות הראשונה הנצפית בזווית 113יחסית למישור העצם ובמגמה מנוגדת( .הדמות הנוצרת במראה השנייה). .4הסבירו את התופעה לאור הניסוי הקודם .בניסוי הקודם ראיתי כי דמויות אינן משתנות בכיוונן בשום ציר מלבד הציר המאונך למראה. מסיבה זו הדמות שמאונכת למראה השנייה מנוגדת בכיוונה לכיוון העצם ובמגמה מנוגדת. .5חזרו על התהליך עבור עצם קווי שאינו מקביל למישור המראות. הדמות הראשונה נוצרת במגמה מנוגדת ובזווית 45עם מישור המראה .ו 113עם מישור העצם. .6כיצד משפיע מיקום העצם (מרחקו מהמראה הראשונה) על מיקום הדמות המתקבלת במראה השנייה? ככל שהעצם רחוק יותר הדמות מתרחקת יותר ואף עלולה לא להתקבל במראה השנייה מפני שהמראה לא תהיה בשדה הראיה של הדמות הראשונה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית חלק ראשון :דמות של עצם קווי במראה מישורית- ביצוע הניסויים: 1° 25° 91° 035° 081° 445° 471° הזווית בין מישור המראה לציר העצם. מצב מצב מצב מצב מצב מצב מצב (סיבוב העצם עם מגמת מחוגי השעון) א ב ג ד ה ו ז הזווית בין מישור המראה לציר הדמות 3° 45° 93° 105° 113° 225° 273° הזווית בין ציר העצם 3° 93° 113° 273° 063° 453° 543° לציר הדמות ♣ מסקנה :כאשר מישור המראה יוצר זווית αלעומת ציר העצם (במגמה מסוימת) ,יוצרת הדמות זווית 2αעם ציר העצם. הדמות הסתובבה במגמה נגדית לכיוון הסיבוב של העצם. ♣ המראה המישורית הופכת את הכיוונים אחורה וקדימה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית ♣ שרטוטי המצבים: מצב א מצב ג מצב ב מצב ד _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית מצב ו מצב ה מצב ז _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית ♣ שרטוט: מקרא למצבים: צבעי חיצים חץ סגול -מצב א' חץ ירוק -מצב ב' חץ כחול -מצב ג' חץ ורוד -מצב ד' חץ אדום -מצב ה חץ צהוב -מצב ו' חץ שחור-מצב ז' _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית ♣ תמונות: _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית ♣ שרטוט של אלומת אור היוצאת מהעצם ופוגעת במראה המישורית ויוצרת דמות המתלכדת עם העצם הנוסף שמאחוריי המראה המישורית: חלק שני :דמות של עצם קווי במערכת שתי מראות מישוריות- ניסוי :0 ♣ תמונות הניסוי -מצב א -העצם הקווי מקביל למישורי המראות: _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית ♣ תיאור האוריינטציה- האוריינטציה אינה נשמרת במלואה ,המראה המישורית הופכת את הכיוונים קדימה אחורה. ♣ המרחק הנוצר בין הדמויות הנוצרות- – Lהמרחק בין שתי המראות המישוריות. – Xהמרחק בין העצם לאחת המראות המישוריות. המרחק בין הדמויות 𝒳 ℒ ♣ עצם קווי שאינו מקביל למישור המראות- ניסוי :4 .1הציבו את שתי המראות באופן שמישוריהן מקבילים ,אך אין חפיפה בין השטחים מול המראות. כלומר ,אין לשתי המראות אנך משותף. .2הציבו עצם קווי קטן מול אחת המראות ,כך שצירו מקביל למישורי המראות (כמתואר בתרשים) .התבוננו במראה השנייה ,באופן שתוכלו לראות את הדמות של העצם הקווי המשתקפת בה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית . 0תארו את האוריינטציה של הדמות הנצפית ,יחסית לציר העצם (זווית ומגמה) .יש להראות בשרטוט היכן נמצאת עין הצופה ביחס למערכת. הדמות הנצפית נמצאת בזווית 1°ביחס לציר העצם ובמגמה זהה. .4הסבירו את התופעה לאור הניסוי הקודם. כמו שהוסק בניסוי הקודם הדמות תשתנה בכיוונה רק בציר המאונך למראה .לעצם אין השפעה בציר זה במקרה הזה ,ולכן היא תשמור על כיוונה .בנוסף הוסק כי כשמראות עומדות זו מול זו נוצרות לדמויות העצם דמות במראה המקבילה מהאור המוחזר מן המראה. .5חזרו על התהליך עבור עצם קווי שאינו מקביל למישור המראות. הדמות נצפית בזווית של 1°ביחס למישור העצם. ובמגמה זהה – כלומר היא מקבילה אליו .בדומה לעצם הישר שומרת הדמות של עצם זה על כיוונה מכיוון שנוצר כתוצאה מהחזרת אור ב 4 -מראות .כמו שראינו ,בניסוי ה 0-לאחר החזרת אור ,במראה אחת מתהפכת דמות העצם ולכן לאחר 4תתהפך שוב ובעצם תתיישר. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית .6כיצד משפיע מיקום העצם (מרחקו מהמראה הראשונה) על מיקום הדמות המתקבלת במראה השנייה? ככל שהעצם רחוק יותר דמותו רחוקה יותר .בנוסף יכול להיות שלא כל הדמות תראה דרך המראה השנייה. ניסוי :3 .1הציבו את המראות באופן שמישוריהן ניצבים זה לזה ,כשהמשטחים המחזירים "רואים זה את זה". . 2הציבו עצם קווי קטן מול אחת המראות ,כך שצירו מקביל למישור המראה (כמתואר בתרשים) .התבוננו במראה השנייה ,באופן שתוכלו לראות את הדמות המשתקפת בה. .0תארו את האוריינטציה של הדמות הראשונה הנצפית יחסית לציר העצם (זווית ומגמה). הדמות הראשונה נצפית בזווית 081°יחסית למישור העצם ובמגמה מנוגדת (הדמות הנוצרת במראה השנייה). _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק Iשל פרוייקטון הפריסקופ :אוריינטציה של דמות במראה מישורית .4הסבירו את התופעה לאור הניסוי הקודם. בניסוי הקודם ראינו כי הדמויות אינן משתנות בכיוונן בשום ציר מלבד הציר המאונך למראה. מסיב ה זו הדמות שמאונכת למראה השנייה מנוגדת בכיוונה לכיוון העצם ובמגמה מנוגדת. .5חזרו על התהליך עבור עצם קווי שאינו מקביל למישור המראות. הדמות הראשונה נוצרה במגמה מנוגדת ובזווית 25°עם מישור המראה .ו 081°-עם מישור העצם. .6כיצד משפיע מיקום העצם (מרחקו מהמראה הראשונה) על מיקום הדמות המתקבלת במראה השנייה? ככל שהעצם רחוק יותר הדמות מתרחקת יותר ואף עלולה לא להתקבל במראה השנייה מפני שהמראה לא תהיה בשדה הראייה של הדמות הראשונה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ פרויקטון :בניית מערכת ייחודית המאפשרת ראייה מעבר למחסומים הבעיה הטכנולוגית ופתרונה .0מטרת הפרויקט ,תיאור הבעיה מטרת הפרויקטון היא :לבנות מכשיר אופטי המאפשר לראות מעבר למחסומים .המערכת צריכה לאפשר לצופה לראות את דמותו של העצם ,כאשר אין קו ראייה ישיר בין העצם לצופה. דרישות מהמערכת : .1על המערכת ליצור דמות באוריינטציה (מצב במרחב) זהה לאוריינטציה של העצם עליו מסתכלים (דמות ישרה). .2על המערכת לאפשר שדה ראייה גמיש במידה מרבית. .0על המכשיר להיות יחידה ניידת אחת (קשיחה ועמידה עד כמה שניתן). הציוד : רכיבים אופטיים :מראות מישוריות ,בממדים של עד 1X1סנטימטרים. ציוד עזר :פוליגל ,קרטון ביצוע ,קאפה ,מספריים ,סכין חיתוך ,נייר דבק ,דבק חם וגומיות. .4תיאור תמציתי של הפתרון שנבחר: הפתרון שפיתחנו מבוסס על הרעיון החזרת אור -קרן אור פוגעת במשטח המראה התחתונה ואז תיווצר החזרה מלאה של הקרניים הפוגעות (מפני שהמשטח הוא אטום -מראה) אל כיוון המראה השנייה ,וכך ניתן לראות דרך המראה השנייה . המערכת כוללת 5 :מראות מישוריות ,קאפה ,פוליגל ,קיסם ,דבק מגע ,נייר דבק ,גומייה. שאלות החקר אותן שאלנו במהלך העבודה הן : .i כיצד הזווית משפיעה על טווח הראייה ? .ii כמה מראות יש למקם ? .iii היכן צריך למקם כל מראה ? _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ .iv האם יש השפעה על הזווית של המראה על התמונה המתקבלת ? .v כיצד יש לשמור על האוריינטציה ? .vi באילו חומרים יש להשתמש כדי שנקבל את התוצאה האידיאלית ביותר ? .vii כיצד יש לבנות את המערכת כדי שהמערכת תהיה קומפקטית ? .viii מהו המרחק שצריך להיות בין המראות כדי שנקבל את טווח הראייה הגדול ביותר? .ix איזו מראה יש להזיז כדי לקבל שדה ראייה גמיש ? התובנות אשר הניב תהליך העבודה : .i כדי לשמור על אוריינטציה צריך להשתמש בשתי מראות אחת מול השנייה . .ii מראה הופכת את הכיוון ימין ושמאל. .iii יש לשמור על אותה הזווית בין המראה למשטח ,לבין המראה השנייה למשטח. .iv כדי לקבל שדה ראייה רחב ניתן להשתמש במראות נוספות. .v כדי לקבל שדה ראייה גמיש ,יש לאפשר למראה שעליה מסתכלים (המראה התחתונה) להיות ניתנת להזזה. צילום המערכת: _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ שרטוט סכימטי של המערכת ,המתאר את הרכיבים ,את מהלך האור ואת היווצרות הדמות הערכת השגת התכלית באיזו מידה עונה המערכת שבנינו ,על המפרט שהצבנו בתחילה? .i המערכת יוצרת דמות באוריינטציה זהה לאוריינטציה של העצם עליו אנחנו מסתכלים. .ii המכשיר הוא יחידה ניידת אחת קשיחה ועמידה. .iii המערכת מציגה טווח ראייה גמיש על ידי סיבוב המראה התחתונה. .iv המערכת מציגה טווח ראייה רחב על ידי ריבוי המראות העליונות. האם הדמות שרואה הצופה ,נמצאת בדיוק באותו מקום בו נמצא העצם? לא ,הדמות המתקבלת היא דמות מדומה והיא מתקבלת על המראה התחתונה האם גודל הדמות שרואה הצופה ,שווה לגודל העצם? לא אפיון רוחב שדה הראייה המתקבל במערכת ,לעומת ראייה ישירה באמצעות העיניים: רוחב השדה הראייה באמצעות העיניים רחב יותר מרוחב שדה הראייה באמצעות שימוש בפריסקופ. הצעותינו לשיפורים עתידיים במערכת שבנינו: .i לייצב את המערכת באמצעות הדבקת צלעות נוספות . .ii להוסיף אפשרות של הזזת המראה התחתונה ימינה שמאלה ולא רק למטה למעלה. סיכום בעבודה על הפרויקט למדנו כיצד לעמוד בלוח זמנים מוקצב ,חווינו לחץ ,תכנון מערכת בזמן מוגבל ,כיצד להציג פרויקט מול קהל .נהנו מתהליך בניית הפריסקופ. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 4לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ פרויקטון :בניית מערכת ייחודית המאפשרת ראייה מעבר למחסומים תיאור תמציתי של הפתרון שנבחר :עקרון הפעולה ,רכיבים עיקריים ,הערכת השגת התכלית. הפתרון שפיתחנו מבוסס על הרעיון ( ...תיאור עקרונות פיזיקליים ,עליהם מבוסס המכשיר) מבוסס על עיקרון זווית הפגיעה שווה לזווית ההחזרה ,וחוקי האוריינטציה ,על מנת שלא תיווצר דמות הפוכה. המערכת כוללת (פירוט כל המרכיבים בהם השתמשתם) ___ :מראות מישוריות... , ארבע מראות מישוריות בשיפוע של 45מעלות כל אחת ומחסום או קיר באמצע לקראת יישום הפתרון שלנו למוצר במציאות ,שניתן למכור ,יש לתת את הדעת לשאלות כגון: מהן שאלות החקר אותן שאלנו במהלך העבודה? מה אנו רוצים לראות בקצה המערכת? האם אנו רוצים לראות את הדמות המתקבלת ישרה או הפוכה? -האם גודל המראה משפיעה על תקינות המערכת? מהן התגליות\התובנות אשר הניב תהליך העבודה (מה למדנו בפעילות)? שאפשר לראות אנשים גם אם עובר ביניהם מחסום שלא מאפשר ראיה ישירה ,שניתן לראות אנשים גם אתה עומד עם הגב אליהם -באופן כללי-אם אתה נמצא בסיטואציה שבאופן ישיר אתה לא יכול לראות את חברך ,בעזרת פריסקופ תוכל למצוא דרך לראות. מהן השאלות אשר נשארו ללא מענה ,לאחר ביצוע הפעילות? לא נשארו לנו שאלות כאלה. צילום המערכת: (נמחק לנו הצילום של המערכת לכן ,ניצור הדמיה) _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 4לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ שרטוט סכימטי של המערכת ,המתאר את הרכיבים ,את מהלך האור ואת היווצרות הדמות (לפחות משתי נקודות על העצם ,ומהלך של לפחות שתי קרניים מכל נקודה): הערכת השגת התכלית באיזו מידה עונה המערכת שבנינו ,על המפרט שהצבנו בתחילה? הסבירו. הבעיה הייתה -לראות מעבר למחסומים .המערכת שלנו מאפשרת לראות מעבר למחסומים ישר ובגודל שווה ,המערכת שלנו גם יכולה לאפשר תקשורת בין שני אנשים שנמצאים מצדדים שונים של המחסום. האם הדמות שרואה הצופה ,נמצאת בדיוק באותו מקום בו נמצא העצם? הסבירו. כן ,מראה מישורית שומרת על יחס ישר של מרחק העצם והדמות מן המראה. האם גודל הדמות שרואה הצופה ,שווה לגודל העצם? הסבירו. כן ,מראה מישורית לא משנה את גודל העצם בדמות. עליכם לאפיין את רוחב שדה הראייה המתקבל במערכת ,לעומת ראייה ישירה באמצעות העיניים. שדה הראיה יהיה קטן יותר ,מפני שגודל המראה לא כגודל המחסום ולכן ,לא תתאפשר השתקפות של כל המעבר למחסום. הצעותינו לשיפורים עתידיים במערכת שבנינו: הוספת צינור למעבר גלי קול של האנשים מן הצדדים השונים של המחסום על מנת לאפשר תקשורת מילולית בין השניים. סיכום בעבודה על הפרויקט ,חווינו הנאה ורוח יצירתית ,הרגשנו שהפכנו את הבלתי-אפשרי לאפשרי! לא חשבנו תחילה שאנשים יכולו לראות מבעד למחסום והפתענו לגלות שיש דרכים רבות לכך. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 5לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ פרויקטון :בניית מערכת ייחודית המאפשרת ראייה מעבר למחסומים מטרת הפרויקט ,תיאור הבעיה: ♣ מטרת הפרויקטון: לאפשר למורה הנמצאת עם הגב אל התלמידים לראות מה מתרחש מאחוריה. ♣תיאור הבעיה: בזמן שיעור המורה שמלמדת נמצאת עם הגב אל התלמידים ,לפעמים במהלך השיעור קורים תרחישים שונים המפריעים למהלך תקני של השיעור ,ובגלל שהמורה נמצאת עם הגב אל הכיתה היא איננה רואה הכל .המוצר שפיתחנו מאפשר למורה תוך כדי כתיבה על הלוח לראות את המתרחש מאחוריה. תיאור תמציתי של הפתרון שנבחר :עקרון הפעולה ,רכיבים עיקריים ,הערכת השגת התכלית. ♣ הפתרון שפיתחנו מבוסס על הרעיון: החזרת אור :חוק ההחזרה ראשונה-הקרן הפוגעת האנך והקרן המוחזרת נמצאים על אותו מישור. חוק ההחזרה השני :זווית הפגיעה שווה לזווית ההחזרה והן נמצאות מצדי האנך . ♣ המערכת כוללת: 6מראות מישוריות וקאפה מלבנית לשלושת המראות שנמצאו בזווית של . 113° ♣ לקראת יישום הפתרון שלנו למוצר במציאות ,שניתן למכור ,יש לתת את הדעת לשאלות כגון: איך אפשר לאפשר שדה ראייה גמיש במידה מרבית? האם הדמות שנוצרה זהה לאוריינטציה של העצם עליו מסתכלים? איך אפשר להפוך את המוצר לנוח יותר להחזקה? ♣ מהן שאלות החקר אותן שאלנו במהלך העבודה? מהי מטרת הפרויקט? למי הוא מיועד? מהן הדרישות? באילו מרכיבים נשתמש כדי ליישם את הפתרון? _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 5לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ ♣ מהן התגליות\התובנות אשר הניב תהליך העבודה? למדנו מהי אוריינטציה והבנו שעד עכשיו הייתה לנו תפיסה מוטעית בקשר למראה המישורית, "מראה מישורית הופכת כיוונים ימין שמאל" אלא היא הופכת את הכיוון המאונך למראה. ראינו איך ניתן בעזרת מראות לשמור על אוריינטציה. למדנו ש"אור מתפשט בקווים ישרים" ,ולמדנו שהראייה מתבצעת באמצעות אור ,המגיע מן העצם ,אל העין של הצופה. צילום המערכת: שרטוט סכימטי של המערכת ,המתאר את הרכיבים ,את מהלך האור ואת היווצרות הדמות: _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 5לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי חלק IIשל פרויקטון הפריסקופ :יישום ,בניית מכשיר דמוי פריסקופ הערכת השגת התכלית: ♣ באיזו מידה עונה המערכת שבנינו ,על המפרט שהצבנו בתחילה? הסבירו. המערכת שבנינו אינה שמרה על אוריינטציה באופן מלא. אם נסתכל באמצעות המוצר על העצם נגלה שכיון מיקומו הפוך ביחס לאנך לכיוון שבו העצם נמצא אם נסתכל באמצעות עינינו. ♣ האם הדמות שרואה הצופה ,נמצאת בדיוק באותו מקום בו נמצא העצם? הסבירו. הדמות שרואה הצופה הפוכה למיקומו של העצם במרחב הפתוח .האוריינטציה לא נשמרה באופן מלא .מיקום הדמות שתתגלה לעיני הצופה תהיה הפוכה למיקום העצם אם נסתכל עליו באמצעות העיניים. ♣ האם גודל הדמות שרואה הצופה ,שווה לגודל העצם? הסבירו. גודל הדמות שרואה הצופה שווה לגודל העצם .המוצר שיצרנו שומר על מימדי העצמים כך שהדמויות הנוצרות שוות בגודלן לעצמים. ♣ עליכם לאפיין את רוחב שדה הראייה המתקבל במערכת ,לעומת ראייה ישירה באמצעות העיניים. שדה הראייה המתקבל מהמוצר שיצרנו הוא כמו ראייה ישירה באמצעות העיניים .ניתן לשנות את זווית האחיזה של המוצר (להטות אותו בכיוונים שונים) ,וכך לראות את שדה הראייה בצורה המרבית .המצב דומה לראייה בעזרת העיניים. ♣ הצעותינו לשיפורים עתידיים במערכת שבנינו: לדאוג לכך שהאוריינטציה תשמר באופן מלא. ליצור מוצר יותר אסתטי למשתמשים בו. לדאוג לנוחות מקסימאלית. סיכום: בעבודה על הפרויקט ,חווינו מספר קשיים ,גילינו שתפיסתנו הייתה מוטעית לגביי המוצר שיצרנו. הבנו באופן מעמיק יותר מהי אוריינטציה ואיך מגלים אם היא נשמרה באופן מלא. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בניית טלסקופ מיקרוסקופ 04 .5בניית טלסקופ ו/או מיקרוסקופ הפעילות חוברה ע"י ד"ר רמי אריאלי. הפעילות נוסתה ע"י ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגלי ,במסגרת פרויקט "פיזיקה ותעשייה" במכון דוידסון לחינוך מדעי. בפעילות משימות ביצוע לבניית מכשיר אופטי לפי דרישות. ציוד וחומרים מגוון רחב של עדשות מרכזות דקות. רקע מדעי ,חיבר ד"ר רמי אריאלי דפי הפעילות לתלמידים דוגמה 1לתוצרים של תלמידים דוגמה 2לתוצרים של תלמידים דוגמה 0לתוצרים של תלמידים הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2633&dbsRW=1 בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ :רקע מדעי חיבר ד"ר רמי אריאלי פרויקטון בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ רקע מדעי וטכנולוגי זווית הראייה וכושר ההפרדה מערכת העין ,יוצרת על הרשתית ,דמות ממשית ומוקטנת של העצמים בשדה הראייה .בעין נורמאלית ,תפקוד זה מתקיים עבור עצמים שהמרחק בינם לבין העין ,גדול מערך מינימאלי מסוים ,המכונה "נקודת הראייה הקרובה ביותר" (כ 25ס"מ עבור אדם בוגר) .מערכת הראייה של העין ,מתפקדת במגוון מרחקי העצמים ,על ידי שינוי עדין של מרחק המוקד של עדשת העין בהתאם למנגנון משוב. היכולת להבחין בפרטים של העצם ,קשורה לגודל הדמות הנוצרת על הרשתית ,שאותה ניתן לראות כרשת צפופה של חיישני אור .כדי לראות את הפרטים בצורה הברורה ביותר ,רוצים שדמות העצם על הרשתית תהיה גדולה ככול האפשר. התרשים מראה ,שגודל הדמות על הרשתית ,משתנה בהתאם לגודל הזווית הנקראת "זווית הראייה" ,ומקיימת ( .tan = h/sעבור זוויות קטנות ברדיאנים ,הזווית עצמה ,שווה גדל ככול בקירוב לטנגנס הזווית) .כלומר ,גודל הדמות של עצם בגובה מסוים ,על הרשתיתֵ , שהגודל sקטֵ ן (העצם קרוב יותר). הדמות הברורה הגדולה ביותר מתקבלת ,עבור עצם הנמצא במרחק הראייה הקרוב ביותר (25 סנטימטרים אצל בוגר בעל ראייה נורמאלית) .במצב זה נוצרת עבור העצם זווית הראייה המכסימלית .מגדירים זאת כהגדלה .0אם נביא את העצם למרחק קטן יותר מהעין ,לא יוכל כושר ההסתגלות של העין לאפשר יצירת דמות חדה על הרשתית. ובכן ,אנו ניצבים בפני בעיה של הגדלת זווית הראייה של מערכת העין .בעיה זאת נוגעת הן לעצמים קטנים ,שניתן לקרב אותם אל העין והן לעצמים רחוקים ,שלא ניתן לשנות את המרחק בינם לעין. המטרה היא לתכנן ולבנות מערכת אופטית המבצעת הגדלה זוויתית של הדמות המתקבלת. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ :רקע מדעי חיבר ד"ר רמי אריאלי ניתוח הבעיה חשיבה מההתחלה לסוף הבעיה נובעת מכך ,שכושר ההסתגלות של העין מוגבל .כלומר קיים רוחק מוקד מינימאלי למערכת העין .במילים אחרות ,קיימת עוצמה מכסימאלית למערכת העין .אילו היה ניתן להקטין את מרחק המוקד ,כלומר להגדיל את העוצמה של מערכת העין ,הייתה הבעיה נפתרת! כלומר ,עלינו לבנות מערכת אופטית הכוללת את העין ורכיבים נוספים ,שהעוצמה של המערכת תהיה גדולה מזו של מערכת העין .דבר זה מתאפשר על ידי הצמדת עדשה מרכזת למערכת העין. חשיבה מהסוף להתחלה נניח שכבר פתרנו את הבעיה ,כלומר כבר בנינו מערכת אופטית הכוללת את העין ורכיבים נוספים ,כך שזווית הראייה תהיה גדולה מזווית הראייה המכסימלית בעין לבדה .כלומר, המערכת יוצרת על הרשתית דמות חדה גדולה יותר ,מזאת הנוצרת על ידי העין לבדה ,בנקודת הראיה הקרובה ביותר .כידוע ,בעין מרחק הדמות הוא קבוע (קוטר גלגל העין) ,לכן יחס הגדלה גדול יותר ,קשור למרחק עצם קטן יותר ,ולכן למרחק מוקד קטן יותר – בהתאם לקשרים בעדשות .כלומר עלינו להגדיל את העוצמה של מערכת העין ודבר זה דורש הצמדת עדשה מרכזת למערכת העין. הסתכלות מערכתית המערכת האופטית מכילה כתת מערכות ,את מערכת העין ואת העדשה המרכזת שעלינו להוסיף ,את העצם ואת מהלך האור (תרשים מלבנים). העדשה המרכזת העין האור העצם האור האור המגיע אל העדשה מן העצם ,צריך ליצור דמות שתהווה בעצמה עצם עבור מערכת העין. כלומר ,הדמות צריכה להיווצר במקום שבו מערכת העין יכולה לתפקד וליצור דמות חדה על הרשתית .כך הגדרנו את תפקוד העדשה המרכזת בתוך המערכת .כדי לאפיין את העדשה המרכזת (מרחק המוקד ,מיקום ,ממדים) עלינו לחשוב על גבולות התפקוד של מערכת העין. גבול עליון :העין תתפקד במלא עוצמתה .העצם שלה ימצא בנקודת הראיה הקרובה ביותר. יתרונות :עוצמת העדשה שיש להוסיף תהיה קטנה יחסית ,פחות עיוותים. חסרונות :העין מתעייפת ,צפייה ממושכת כרוכה במאמץ. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ :רקע מדעי חיבר ד"ר רמי אריאלי ניתוח :העדשה המרכזת צמודה לעין ויוצרת דמות מדומה ומוגדלת ,בנקודת הראיה הקרובה ביותר של העין .העצם צריך להיות קרוב יותר ,מאשר מרחק המוקד של העדשה המרכזת. נניח שמעוניינים בזווית ראייה גדולה פי 5מאשר זווית הראייה המכסימאלית ,המתאפשרת על ידי העין לבדה. כלומר ,צריך יחס הגדלה של פי 5בעדשה המרכזת .נוכל לחשב: 5 = 25/u u = 5 cm )1/f = 1/5+1/(-25 1/f = 4/25 f = 6.25cm אפשר כמובן לשים את העדשה המרכזת במרחקים שונים מהעין ואז החישוב משתנה בהתאם. גבול תחתון :העין תתפקד במינימום עוצמתה .העצם שלה ימצא בנקודת הראיה הרחוקה ביותר (אינסוף). יתרונות :העין אינה מתעייפת ,צפייה ממושכת אינה כרוכה במאמץ. חסרונות :עוצמת העדשה שיש להוסיף תהיה גדולה יחסית ,יותר עיוותים. ניתוח :העדשה המרכזת צמודה לעין .העצם נמצא במישור המוקד של העדשה המרכזת. במקרה זה נוצרת דמות מדומה באינסוף .העין מקבלת אלומות קרניים מקבילות ואינה צריכה להסתגל. זווית הראייה המכסימאלית של העין לבדה: tan = h/d זווית הראייה המכסימאלית של המערכת: tan = h/f ההגדלה הזוויתית: tan tan =d/f כדי לקבל הגדלה זוויתית פי 5במצב זה ,נזדקק להצמיד לעין עדשה מרכזת ,בעלת מרחק מוקד של ,5cmולהציב את העצם בדיוק במישור המוקד. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ :רקע מדעי חיבר ד"ר רמי אריאלי "זכוכית מגדלת": המתקן הפשוט ביותר להגדלת הדמות המתקבלת על הרשתית ,היא עדשה מרכזת בעלת מרחק מוקד קצר .העצם נמצא במוקד העדשה .נוצרת דמות מדומה ,ישרה ,מוגדלת. סיכום ביניים באופן עקרוני ,פתרנו את הבעיה של הגדלת זווית הראייה ,עבור עצמים קטנים וקרובים. לכאורה ,כל שעלינו לעשות הוא להשתמש בעדשות מרכזות ,בעלות מרחקי מוקד קטנים כרצוננו ,ונשיג כל הגדלה זוויתית רצויה. האומנם? ובכן ,מרחקי מוקד קטנים ,כרוכים ברדיוסי עקמומיות קטנים וסטייה משמעותית מהתנהגות אידיאלית של עדשות .מידת העיוותים הצורניים והצבעיים תלך ותחמיר .לכן יש צורך להמשיך לשפר את הרעיון ,על ידי יצירת מערכות אופטיות מורכבות יותר ,שיתנו מענה הן לעצמים קטנים וקרובים והן לעצמים גדולים ורחוקים. שיקולים של עוצמת האור עדשה עם רדיוסים קטנים ,פירושה גודל פיזי קטן של העדשה ,ולכן כמות האור הנקלטת באמצעותה קטנה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ :רקע מדעי חיבר ד"ר רמי אריאלי במיקרוסקופ העצם נמצא קרוב מאוד ,ולכן משתמשים ב 2עדשות מרכזות. העדשה הקרובה לעצם הנבדק (אוביקט) ,נקראת עצמית (אובייקטיב = ,)Objectiveוהעדשה הקרובה לעין נקראת עינית (אוקולר = .)Ocular העצם עליו צופים ,נמצא מעט לאחר מרחק המוקד של האוביקטיב (כפי שרואים באיור). עדשה ראשונה יוצרת דמות ממשית (מוגדלת) של העצם בנקודה ,I1ועדשה שנייה משמשת כ"זכוכית מגדלת". הגדלת המיקרוסקופM = s'/s*25/f : בטלסקופ העצם נמצא רחוק ,ולכן זווית הראייה שלו קטנה מאוד .אנו רוצים לראות אותו בזווית ראייה גדולה יותר (לראות אותו כאילו הוא נמצא קרוב יותר). הגדלת הטלסקופM = F/f : ההבדל בין טלסקופ למיקרוסקופ ,הוא בשימוש בעדשה בעלת מרחק מוקד ארוך ,בצד בו נמצא העצם עליו מתבוננים. עדשת האוביקטיב קולטת אלומת אור כמעט מקבילה (מגיעה מאינסוף) ,ולכן יוצרת דמות שלה במוקד ).(I1 _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ :דפי הפעילות לתלמידים חיבר ד"ר רמי אריאלי פרויקטון בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ מבוא בלימודי הפיזיקה בבית הספר ,המערכת האופטית מוצגת במקרים רבים כ"בעיה" ,שאותה יש לפתור באמצעות חישובים ונוסחאות .בעולם הטכנולוגיה ,המערכת האופטית מהווה פתרון לבעיה טכנולוגית. בתכנון של מערכת אופטית יש להגדיר דרישות ולאפיין תפקודים הדרושים להשגת המטרה. המשימה בפרויקטון שתבצעו היום ,תדרשו לבנות מערכות אופטית המבוססת על שימוש בעדשות ,על מנת לאפשר ראייה ברורה של עצמים ,בתנאים שהראייה הטבעית אינה מספקת – ראייה של עצמים קטנים וקרובים וראייה של עצמים גדולים ורחוקים. יישום מושכל של רכיבים אופטיים במערכת בפרויקט יש צורך להגדיר אילו רכיבים יכולים לשמש להשגת המטרה של הפרויקט .לעיתים קיים מיגוון רכיבים אופטיים המבצעים את הפעולה הנדרשת ,ויש לדעת לבחור מביניהם את הרכיב האופטימלי (המתאים ביותר) ,שכן לכל רכיב יש מגבלות אופייניות .כדי לבחור את הרכיב האופטימלי ,יש להכיר את הר כיבים מבחינת תכונותיהם ,ובמיוחד יש להכיר את היתרונות והחסרונות של כל אחד מהם. כל רכיב אופטי שרוצים לשלב במערכת ,יש לאפיין מבחינת תכונותיו ,כדי לקבוע האם הוא מתאים להשגת המטרה ההנדסית של הפרויקט. רכיבים אופטיים ניתן לאפיין מבחינת: גיאומטריה :מבנה ,צורה ,גודל (ממדים) ,וכו'. חומרים מהם בנוי הרכיב – קובעים את התכונות האופטיות שלו. תכונות מכניות ,תרמיות וחשמליות. עמידות בתנאים משתנים. יש פרמטרים אותם קל לאפיין (למשל ,ממדים) ,ולעומתם אחרים ,שנדרשת מדידה מסובכת למציאתם (למשל ,אפיון ספקטראלי). _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ :דפי הפעילות לתלמידים חיבר ד"ר רמי אריאלי בכל מדידה של פרמטר המאפיין את הרכיב האופטי ,יש לציין גם את השגיאה היחסית (אי הוודאות) המוערכת של התוצאה. יש לתעד את המדידות והתוצאות המתקבלות באופן ברור ,כך שלקורא יהיה ברור מה ביצענו, ומה התוצאות שקיבלנו. הדיווח בדו"ח יש לכלול: תרשים סכימטי של המערכת שבניתם ,כולל מהלך קרניים ,החל מהעצם ועד לדמויות. מספר העדשות בהן השתמשתם, סוגי העדשות (מפזרת/מרכזת) ואיפיונן (גודל ,צורה וכו'). סדר העדשות (מי פונה לכיוון האובייקט עליו מסתכלים). מיקומן היחסי (המרחק ביניהן) של העדשות ומיקום העין ביחס אליהן. מרחק העצם מהעדשה הראשונה. האם הדמות המתקבלת ישרה או הפוכה ,מוגדלת או מוקטנת. מהי ההגדלה של המערכת? (גם בדרך של מדידה עם הסבר ,וגם בדרך של חישוב). צילום המערכת שבניתם ,עם כיתוביות על הצילום המסבירות את המערכת. הצעות ורעיונות לשיפורים של המערכת שבניתם. ... _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ פרויקטון מיקרוסקופ וטלסקופ מיקרוסקופ: תרשים סכימטי של המערכת (כולל קרניים) אדום -דמויות שנוצרו והעצם אפור -עדשות עיגול לבן ושחור -עין מספר עדשות בהן השתמשנו ,סוג העדשות (מפזרת/מרכזת) איפיונן השתמשנו בשתי עדשות מרכזות .העדשה הקרובה יותר לעין בעלת מוקד של 0.5ס"מ והרחוקה יותר 4ס"מ .גודל העדשות וצורתן עדשה מרכזת דו קמורה .קוטר עדשה הקרובה לעצם 2.5 ס"מ ,קוטר העדשה הקרובה לעין 0ס"מ. סדר העדשות ,מיקומן ומיקום העין קבענו קודם את העדשה בעלת מרחק המוקד הקטן יותר 0.5 ,ס"מ ,העין במרחק כמה ס"מ בודדים מהעדשה (כמה שיותר קרוב) .העדשה השנייה מרוחקת מעצם 16.5ס"מ ,ומהעדשה הקרובה לעין מרוחקת 01.5ס"מ. מרחק בין העצם לעדשה הראשונה בין העצם לעדשה הראשונה 16.5ס"מ. תאור דמות ( ישרה-הפוכה ,מוגדלת מוקטנת) הדמות שהתקבלה מוגדלת והפוכה. הגדלה כללית של המערכת (מדידה ,הסבר ,חישוב) לפי הנוסחה ,צריך להציב את העדשה בעלת מרחק המוקד הקטן יותר קרוב לעין .כמו כן המרחק בין שתי העדשות צריך להיות גדול מאוד (ככל שניתן) .מדדנו את המרחק בין העדשה _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ הראשונה לעצם 16.5 ,ס"מ .המרחק בין שתי העדשות 01.5ס"מ ומרחק העדשה הקרובה לעין מהעצם 55 ,ס"מ. צילום המערכת (כולל כתוביות) הדמות המתקבלת, והפוכה מוגדלת המילה "שלום" עדשה לעין קרובה עדשה לעצם קרובה ע צ הצעות לשיפור כדי לשפר את המערכת וההגדלה ניתן היה לשים את העדשה הקרובה לעצם קורב יותר מהמרחק בו אנו הנחנו אותה ,כך הייתה מתקבלת הגדלה גדולה אף יותר. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ טלסקופ תרשים סכימטי של המערכת (כולל קרניים) מספר עדשות בהן השתמשנו ,סוג העדשות (מפזרת/מרכזת) איפיונן השתמשנו בשתי עדשות .העדשה הקרובה לעין היא עדשה מפזרת ,רוחק מוקד 0.5ס"מ ,ואילו העדשה הקרובה לעצם היא עדשה מרכזת בעלת רוחק מוקד של 23ס"מ. סדר העדשות ,מיקומן ומיקום העין העדשה הקרובה לעין היא עדשה מפזרת ,קרובה מאוד לעין ,עדשה שנייה ,מרכזת ,רחוקה ממנה 23ס"מ. מרחק בין העצם לעדשה הראשונה בין העצם לעדשה הראשונה המרחק הוא כאורך המסדרון מחוץ לכיתה (התבוננו עם המכשיר על בר המים שניצב במקום) ,אנו מעריכות כי המרחק הוא 13-15מטרים( .מצטערות אם חוש המידה שלנו לא משהו). תאור דמות ( ישרה-הפוכה ,מוגדלת מוקטנת) הדמות מוגדלת ,ישרה. הגדלה כללית של המערכת (מדידה ,הסבר ,חישוב) לפי הנוסחה ,מרחק כולל בין שתי העדשות פחות מרחק המוקד של העדשה הקרובה לעין חלקי מרחק המוקד של העדשה הקרובה לעין שווה להגדלה .לכן ,בחרנו בעדשה הקרובה לעין בעלת מרחק מוקד קטן יותר כדי שההגדלה תהיה גדולה יותר וכן ניסינו מרחק גדול למדי בין שתי העדשות .אבל במרחק גדול מדי בין העדשות לא ראינו בבירור את העצם עליו הבטנו. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ צילום המערכת (כולל כתוביות) עדשה קרובה לעין (מפזרת) עדשה קרובה לעצם (מרכזת) הצעות לשיפור בטלסקופ זה בחרנו את המרחק בין שתי העדשות שיהיה לא גדול מאורכי המוקד שלהם.את העדשה הקרובה לעין בחרנו כמפזרת כך שהדמות שתיווצר תהיה ישרה ולא נצטרך לשים עדשה נוספת כדי להפוך אותה .אבל ,ההגדלה שיצאה לנו היא יחסית קטנה ,כדי לשפר את ההגדלה יכולנו לבנות דגם טיפה שונה של טלסקופ ,בעל שתי עדשות מרכזות ועדשה נוספת שניתן להציב כדי לקבל את ה דמות של העצם ישרה .כדי להפוך את הדמות צריך להציב את העצם במרחק פעמיים אורך המוקד לפני העדשה ואז הדמות תתקבל באותו מרחק אחרי העדשה ,לכן ההגדלה תהיה בערך פי 4מאורך המוקד של העדשה .אם היה לנו מספיק זמן היינו מנסות לבנות מודל זה כדי להוכיח את השערתנו ,בינתיים ניאלץ להסתפק במה שהספקנו. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ פרוייקטון מיקרוסקופ טלקסקופ בניית מערכת :מיקרוסקופ תרשים סכמטי של המערכת הכולל מהלך קרניים – מספר העדשות בהן השתמשתי – השתמשתי בשתי עדשות מרכזות ,כאשר האחת קרובה לעצם הנבדק ונקראת אובייקט ,ואילו השנייה היא עדשה אשר קרובה לעין ונקראת עינית ( אוקולר). סוגי העדשות ואפיונן – 2עדשות מרכזות .העדשה הקרובה יותר לעין בעלת מרחק מוקד של 5.5ס"מ ואילו העדשה הרחוקה יותר מהעין והקרובה לעצם בעלת מרחק מוקד של 7ס"מ .העדשות הן עדשות מרכזות ,כלומר דו קמורות . סדר העדשות ,מיקום העין ביחס אליהן ,מרחק העצם מהעדשה הראשונה -קבעתי את העדשה בעלת מרחק המוקד הקטן יותר ( 5.5ס"מ) כעדשה הקרובה יותר לעין ,ומיקמתי אותה במרחק 5 ס"מ מהעין .את העדשה השנייה בעלת מרחק מוקד של 7ס"מ מיקמתי כאשר היא קרובה יותר לעצם במרחק 22ס"מ מן העצם .המרחק בין העין לעדשה זו היה 02ס"מ ,ואילו המרחק בין שתי העדשות היה 55ס"מ. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ תיאור הדמות המתקבלת -הדמות המתקבלת היא הפוכה ומוגדלת .מן האובייקטיב מתקבלת דמות הפוכה ,ממשית ומוגדלת ומשמשת בתור עצם לאוקולר ,הפועל כזכוכית מגדלת .האוקולר יוצר תמונה מדומה ,מוגדלת והפוכה . הגדלה כללית של המערכת ( מדידה עם הסבר ,חישוב ) – הגדלת המיקרוסקופ מקיימת ,M= S'/S * 25/f :ולכן : M= 15/20 * 25/5.5 = 3.41 צילום המערכת שבניתי ( כולל כתוביות המסבירות את המערכת ) הצעות לשיפור המערכת -יכולתי ליצור מערכת שמגדילה אף יותר את האובייקט אם הייתי מקרבת עוד יותר את העדשה הקרובה לעין אל העין ,עד שכמעט ולא קיים ביניהם מרחק ,או אם הייתי מגדילה את המרחקים שבין שתי העדשות . _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ בניית מערכת :טלסקופ תרשים סכמטי של המערכת הכולל מהלך קרניים – מספר העדשות בהן השתמשתי ,סוגי העדשות ואפיונן – השתמשתי בשתי עדשות כאשר האחת היא עדשה מפזרת ( דו קעורה ) שמשמשת כאוקולר ,רוחק המוקד שלה היה 0ס"מ ,ועדשה אחרת הייתה עדשה מרכזת ( דו קמורה ) שמשמשת כאובייקטיב ,בעלת רוחק מוקד של 51ס"מ . סדר העדשות ,מיקומן ,מיקום העין ,מרחק ביון העצם לעדשה הראשונה -העדשה הקרובה לעין היא העדשה המפזרת שמשמשת כאוקולר ,והיא נמצאת במרחק של כ 5-ס"מ מהעין .העדשה השנייה היא עדשה מרכזת ,אשר נמצאת קרוב יותר לאובייקט עליו מסתכלים .העדשה המרכזת נמצאת במרחק של כ 52-ס"מ מן העצם ,המרחק בין שתי העדשות הוא 22ס"מ ,והמרחק בין העין לעדשה המרכזת הוא 25ס"מ . תאור דמות שהתקבלה – המוקדים של האובייקטיב והאוקולר מתלכדים כך שנוצרת דמות hרחוקה מאוד ,מדומה והפוכה ל- ' . Hכיוון ש H' -הפוכה לעצם ,הרי ש h -היא ישרה יחסית לעצם . הגדלה כללית של המערכת – עפ"י נוסחת ההגדלה הקווית של טלסקופ המרחק הכולל בין שתי העדשות פחות מרחק המוקד של העדשה הקרובה לעין חלקי מרק המוקד של העדשה הקרובה לעין שווה להגדלה הקווית .ולכן ,הטלסקופ יש שימוש בעדשה בעלת מרחק מוקד ארוך בצד בו נמצא העצם עליו מתבוננים ,ובעדשה בעלת מרחק מוקד קטן אשר קרובה לעין .שילוב זה יוצר הגדלה קווית גדולה יותר . ולכן ההגדלה הקווית היא : (20-4) : 4= 4 _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ צילום המערכת (כולל כתוביות) הצעות לשיפור המערכת – הטלסקופ שבניתי הוא למעשה עפ"י דגם טלסקופ גליליי. אך ,ההגדלה הקווית שיצאה לי הייתה קטנה מדי ,ולכן כדי לשפר את המערכת וליצור ראייה של העצם כאילו הוא קרוב יותר ובזווית ראייה גדולה יכולתי להגדיל עוד יותר את המרחקים או אף לבנות דגם שונה של טלסקופ – טלסקופ אסטרונומי .טלסקופ זה בנוי מ 2-עדשות מרכזות . הקרניים המגיעות מהעצם ,פוגעות בעדשה ,5עדשת העצם (האובייקטיב) .הדמות הממשית וההפוכה של העצם מתקבלת ב H ' -סמוך מאד ומעבר ל , f 1 -מוקד האובייקטיב .עדשה ,2 עדשת העין (האוקולר) ,מוצבת כך ,שמוקדה f 2מתלכד עם זה של האובייקטיב .הדמות ' H נמצאת לפיכך בין האוקולר ו , f 2 -אולם כל כך קרובה למוקד ,שהיא למעשה מתלכדת עמו H ' .משמשת כעצם לאוקולר ,כך שנוצרת דמות hמדומה הרחק מעבר לh . H ' - הפוכה יחסית לעצם ,ואינה מופיעה בציור .50העין רואה את hבזווית . הדמות שהעין רואה ,נשארת למעשה רחוקה מאד מהעין ,אולם גודלה הזוויתי גדל .הגדלה אפקטיבית של הגודל הזוויתי של עצם רחוק גורמת לכך ,שניתן להבחין בפרטיו .ולכן ,הגדלת הטלסקופ _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בבניית דגם זה תהיה יעילה יותר מהמערכת שבניתי בכיתה. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ פרויקטון מיקרוסקופ וטלסקופ מיקרוסקופ: השתמשנו בשתי עדשות. עדשה :1העינית .עדשה מרכזת שמרחק המוקד שלה הוא .12 עדשה :2העדשה הקרובה אל העצם .עדשה מרכזת שמרחק המוקד שלה .6 מיקום: העינית נמצאת במרחק של 05ס"מ מהאובייקטיב שנמצא 1ס"מ מהעצם. גודל העצם: 1מ"מ (אות בספר תהילים קטן). גודל הדמות: 0.34ס"מ. חישוב: H0=1מ"מ H1\H0=V\U=24\8=3 H1=3H0=3מ"מ .51.01=|\13213|-='\U'H2\H1=V 511H2=12H1=3מ"מ H2=3.6ס"מ הסבר לשינוי בגודל: תחילה רצינו ליצור דמות ממשית ומוגדלת לעצם שלנו ,לכן הנחנו אותו במרחק גדול ממוקד האובייקטיב ( )6וקטן מפעמיים מוקד האובייקטיב ( .)12נוצרה לנו דמות ממשית מוגדלת בגודל 0מ"מ. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ לאחר מכן רצינו ליצור לדמות הממשית שנוצרה ע"י האובייקטיב דמות מדומה מוגדלת ,לכן הנחנו את העינית בצורה כזו שמרחק הדמות יהיה קטן ממוקד העינית ( 11 -)12ס"מ .נוצרה דמות מדומה מוגדלת בגודל של 0.34ס"מ. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי בניית מיקרוסקופ ו/או טלסקופ טלסקופ: השתמשנו בשתי עדשות: עדשה :1עינית .מרחק מוקד 5ס"מ. עדשה :2אובייקטיב .מרחק מוקד 23ס"מ. מיקום: המרחק בין שתי העדשות הוא 24ס"מ. גודל העצם :כ 1מטר. גודל הדמות :כ 0ס"מ. חישוב: ראשית ,מכיוון שאל האובייקטיב מגיעה אלומת קרניים מקבילות מהאינסוף (מרחק גדול מאוד ביחס למוקד העדשה) ,נוצרת דמות במוקד האובייקטיב בגודל של כ 3.6ס"מ. H1\H2=V’\U’=|-20\4|=5 H2=5H1=3ס"מ הסבר לשינוי בגודל: כאמור ,אל האובייקטיב מגיעה אלומת קרניים מקבילות שיוצרות דמות ממשית בגודל 3.6ס"מ על מוקד האובייקטיב. ע"מ ליצור דמות מדומה מוגדלת יש להניח את העינית בצורה כזו שהדמות הממשית תהיה בינה לבין מרחק המוקד ( -)5במרחק 4ס"מ מהעדשה. כך נוצרה דמות מוגדלת ומדומה בגודל 0ס"מ. הצעה לשיפור: (מתאימה גם למיקרוסקופ וגם לטלסקופ) כדי ליצור דמות מדומה יותר גדולה יש להניח את העינית כך שהמרחק בין הדמות הממשית לבין העדשה יהיה קטן ממרחק המוקד של העינית בפחות מ 1ס"מ ( 1מ"מ וכו') _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. מצלמת אינטרנט 54 .6מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה הפעילות חוברה ע"י ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי. הפעילות נוסתה ע"י ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי ,במסגרת פרויקט "פיזיקה ותעשייה" במכון דוידסון לחינוך מדעי. בפעילות זו התלמידים יעשו שימוש במצלמת האינטרנט ויאפיינו את תכונותיה כמערכת ליצירת תמונה וכמערכת לגילוי אור וצבע. ציוד וחומרים: לפעילות בכיתה יש להכין מספר רב של מקורות אור (בדומה לפעילות צפייה במקורת אור באמצעות עין ובאמצעים אופטיים כגון שריג) :נוריות להט ,דיודות פולטות אור בצבעים שונים (כולל לבן) ,פלואורסצנט" ,אור שחור" ,שפופרות גז מסוגים שונים וכו') .יש לצייד את התלמידים בשריגי עקיפה ,ובפילטרי צבע בצבעים שונים. מקורות אור שונים ,עם ספקי המתח שלהם, שריגים, מקטבים, בריסטולים שחורים, מספריים ,ניירות דבק ,וכו', שולחנות אופטיקה מגנטיים עם המחזיקים (זוויות), מחשבים עם כניסת USBלמצלמת האינטרנט ,ועם תוכנת הפעלת המצלמה מותקנת. דפי הפעילות לתלמידים דוגמה 1לתוצרים של תלמידים דוגמה 2לתוצרים של תלמידים דוגמה 0לתוצרים של תלמידים דוגמה 4לתוצרים של תלמידים הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2634&dbsRW=1 מצלמת אינטרנט – דפי הפעילות לתלמידים 55 מתוך חומרי הלמידה של התוכנית פיזיקה ותעשייה חיברו :ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מצלמת האינטרנט המתחברת למחשב היא מערכת אופטית מורכבת .המערכת כוללת את המצלמה האופטית ואת המחשב עם התוכנה .במצלמה קיימת מערכת עדשות המשמשת למיקוד האור (יצירת דמות) אל מערך חיישנים דו ממדי רגיש המתרגם את אותות האור המגיעים לכל חיישן לאותות חשמליים המועברים לעיבוד מידע אלקטרוני במחשב .התוצאה המתקבלת היא תמונה על המסך המתחדשת בקצב של 15-03פעמים בשנייה .ניתן ,באמצעות התוכנה ,גם להקפיא תמונה ,ולשמור אותה כקובץ תמונה במחשב (תיעוד !). מצלמת האינטרנט תשמש אותנו בפעילות זו כמערכת ליצירת תמונה וכמערכת לגילוי אור וצבע. למצלמת האינטרנט רגישות יתר לגבי חלק גדול ממקורות האור .פירוש המושג רגישות יתר היא שהאות המגיע לרכיב הרגיש של המערכת חורג מהתחום אותו מיועד הרכיב למדוד. במקרה זה המערכת נכנסת למצב רוויה ) - (Saturationעל המסך רואים כתם לבן ללא קשר לצבע המקורי של האור. אין לכוון קרינת לייזר אל חיישן המצלמה (!) מכיוון שחיישן המצלמה עלול להינזק באופן קבוע. קיימות מספר שיטות להקטנת העוצמה המגיעה אל המצלמה: הרחקת המצלמה ממקור האור .שיטה זו גורמת לכך שגם זווית הראייה של המקור קטנה ,וכן מקשה על עבודה של מספר צוותים בחדר (בייחוד כאשר מתרחקים למרחקים של מטרים). חסימת חלק מהאור המגיע ממקור האור באמצעות מחסום עם חריר קטן המוצב לפני מקור האור. שימוש ב 4מקטבים הנמצאים אחד מסובב בזווית כלפי השני( .פעילות בנושא קיטוב האור בעתיד). שיטות להקטנת "רעשי הרקע" ,והגדלת היחס של האות לרעש ,הן האפלת התאורה בחדר ,חסימת מסלול האור שבין מקור האור למצלמה (באמצעות בריסטולים שחורים). _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. מצלמת אינטרנט – דפי הפעילות לתלמידים 56 מתוך חומרי הלמידה של התוכנית פיזיקה ותעשייה חיברו :ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי פעילות הניסוי: בפעילות תשתמשו במצלמת האינטרנט ותאפיינו את תכונותיה כמערכת ליצירת תמונה וכמערכת לגילוי אור וצבע. עומד לרשותכם מגוון של מקורות אור (נוריות להט ,דיודות פולטות אור בצבעים שונים, פלואורסצנט ,וכו') .כמו כן יש לרשותכם מספר רכיבים אופטיים :שריגי עקיפה ,פילטרי צבע בצבעים שונים.... , דוגמאות לשאלות שסביבן תוכלו לתכנן ניסויים: מה הקשר בין הדמות הנוצרת על המסך לבין העצם הנצפה מבחינת :גודל ,אוריינטציה, צבע?... , כיצד משפיע מרחק המצלמה מהעצם הנצפה על גודל ,חדות הדמות בתמונה? ... , כיצד ניתן להשתמש במצלמת האינטרנט לגלאי המאפשר הפרדת ספקטרום (זיהוי צבעים)? ( עליכם לרשום לפחות עוד 2שאלות חקר מתאימות) תכנון וביצוע תכננו ובצעו ניסויים לאיפיון מצלמת האינטרנט ,במסגרת הזמן העומד לרשותכם .תעדו לגבי כל ניסוי את מטרת הניסוי ,פירוט הציוד ומערכת הניסוי ,תוצאות הניסוי והמסקנות מהניסוי. שאלות חשיבה לאחר ביצוע הניסויים: מהם יתרונות מצלמת האינטרנט ומהם חסרונותיה כגלאי אור וכגלאי צבע? מצלמות האינטרנט הן בעלות מיקוד ) (Zoomאוטומטי .מה היתרונות והחסרונות של תכונה זו? _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מה הקשר בין הדמות הנוצרת על המסך לבין העצם הנצפה מבחינת :גודל ,אוריינטציה, צבע? ציוד :מצלמת אינטרנט ,דף לבן עם טקסט. מהלך הניסוי :מציבים את המצלמה מול הטקסט ומשווים גודל ואוריינטציה של הטקסט לדמות. מסקנות: ניתן לראות שהדמות מופיעה באותם כיוונים "מעלה מטה" ו"-ימינה שמאלה" של העצם. הדמות המופיעה קטנה יותר מהעצם .המצלמה לא מעבירה את האחידות של שני הצבעים - על הדף ניכרים עיוותים קלים בצבעים. כיצד משפיע מרחק המצלמה מהעצם הנצפה על גודל וחדות הדמות בתמונה? ציוד :מצלמת אינטרנט ,סרגל ,מרקר " "Stabilo Bossכחול _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מהלך הניסוי: שמים את הסרגל בניצב לעדשת המצלמה ומודדים את המרחק שממנו הכיתוב על המרקר אינו קריא. תוצאות הניסוי: דמות של כיתוב בגודל 3.5X5ס"מ לא קריאה ממרחק 25ס"מ ואילך .ניתן לראות ברקע התמונה כיצד הדמות של המסך מטושטשת. מסקנות :המצלמה מעבירה דמויות מדויקות כמו העין רק כאשר הדמות נמצאת במרחק קטן ממנה -חצי מטר ומטה (הניסויים של העמיתים שלנו מחזקים את ההערכה) המצלמה אינה מתכווננת באותה יעילות של העין האנושית. כיצד ניתן להשתמש במצלמת האינטרנט כגלאי המאפשר הפרדת ספקטרום? ציוד :מצלמת אינטרנט ,נורות מסוגים שונים ,שריג ( 033רווחים). )1מהלך הניסוי :מציבים את המצלמה ללא ציוד נוסף מול מקורות אור שונים. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה תוצאות הניסוי :המצלמה לא מפרידה את הספקטרום )2מהלך הניסוי :מציבים את המצלמה מול מקורות אור הפולטים אורות מסוגים שונים ומנסים באמצעות שריג להפריד ספקטרום דרך המצלמה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה ספקטרום שפופרת גז– ניתן לראות רוויה במרכז ספקטרום שפופרת גז מימן _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה ספקטרום נורת להט ספקטרום של לדים (מלמעלה למטה) :אינפרא-אדום ,אדום ,ירוק ,כחול ,לבן מסקנות: המצלמה לא מפרידה ספקטרום בפני עצמה אך היא יכולה לגלות ספקטרום מופרד -רציף ולא רציף .אף על פי כן ,קיימת בעיית הרוויה בספקטרום המופרד של מקורות אור חזקים מספיק שגורמת למצלמה להראות אור לבן בנקודות מסוימות בספקטרום. האם מצלמת האינטרנט רגישה גם לאורכי גל שלא נמצאים בתחום הנראה? ציוד :מצלמת אינטרנט ,לדים של אולטרא סגול ואינפרא אדום מהלך הניסוי :מציבים את המצלמה מול הלדים הדולקים ובודקים מה מופיע במסך _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה לד UV לד אינפרא אדום תוצאות הניסוי :שני הלדים נראים מאירים במסך המחשב. מסקנות :המצלמה מגלה אורכי גל ארוכים יותר וקצרים יותר מהספקטרום הנראה. מכאן שהמצלמה רגישה לתחום אור גדול יותר מזה שאליו רגישה העין האנושית. כמה רגישה המצלמה לשינויים? כאשר יש שינוי גדול בעוצמת האור המגיע אל המצלמה (חדר מואר /חשוך למשל) יש קטע זמן קצר של פחות משנייה שבו התמונה במסך לא מתעדכנת. בנוסף ,המצלמה לא מגיבה מהר לשינויים מהירים בסביבה (יש דיליי בין הסביבה למצלמה). _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 1לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה שאלות חשיבה לאחר ביצוע הניסויים: אילו יישומים של מצלמת האינטרנט יכולים לשמש בפרויקט שלכם? ניתן להשתמש בתופעת הרוויה במצלמת האינטרנט כדי לגלות מתי עוצמת האור עוברת מכסה מסוימת. מהם יתרונות מצלמת האינטרנט ומהם חסרונותיה כגלאי אור וכגלאי צבע? יתרונות :למצלמה כבר יש מערכת תצוגה במחשב ,המצלמה מגלה גם אורכי גל ארוכים וקצרים יותר מאלו של האור הנראה. חסרונות :המצלמה מספקת תמונות באיכות נמוכה ,עצמים שאינם מקורות אור נראים מטושטשים ,לא אחידים בצבעם בתמונות ,המצלמה אינה מדויקת במרחקים גדולים ,לא ניתן לקבל אומדן כמותי ממצלמת האינטרנט והיא לא מגיבה מהר לשינויים. השוו את מצלמת האינטרנט לתא השמש כגלאי אור וצבע. לתא השמש יש משטח מגלה גדול יותר ואינו מגיע עם עדשה מרכזת .כמו כן ,תא השמש מספק מתח חשמלי בעוצמה הקשורה ליניארית לעוצמת האור שהוא מגלה ואינו מגיע עם תצוגה בעוד שמצלמת האינטרנט מספקת אותות חשמליים היוצרים תמונה במחשב. מצלמת האינטרנט דורשת חיבור למחשב ,תא השמש דורש חיבור למעגל בלבד ואינו זקוק לספק כוח. מצלמות האינטרנט הן בעלות מיקוד ) (Zoomאוטומטי .מה היתרונות והחסרונות של תכונה זו? חסרונות -המצלמה עלולה להתמקד על העצם הלא נכון ולפגוע בדייקנות המדידה. יתרונות -כאשר המצלמה מתמקדת על העצם הנכון מתקבלת תמונה חדה יותר של העצם ,המצלמה מגבירה את האות הרצוי ומחלישה את הרעש. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה הגלאי הרביעי שנעסוק בו הוא מצלמת האינטרנט – מצלמת האינטרנט היא מערכת אופטית מורכבת הכוללת את המצלמה האופטית ואת המחשב עם התוכנה .מצלמת האינטרנט משמת כמערכת גילוי ותצוגה ,באמצעות יצירת תמונה על המסך המתחדשת בקצב של 15-30 פעמים בשנייה ,וכן כמערכת לגילוי אור וצבע .יש לציין שבאמצעות התוכנה ניתן להקפיא את התמונה המתקבלת. לגבי מצלמת האינטרנט ,נפעל בדרך שונה על מנת לאפיין את תכונות הגלאי .מאחר שאנו רואים את העצם או מקור האור אותו אנו מעוניינים לגלות ,ומאחר שהוא מוצג באמצעות התוכנה ישירות על גבי מסך המחשב ,נאפיין את מצלמת האינטרנט באמצעות השוואה בין צילומי תמונות רגעיות (הקפאת התמונה) של עצמים ומקורות אור לפי מאפיינים מסוימים. יתרה מזו ,נעזר בשריגים ובפילטרים בצבעים שונים על מנת לאפשר השוואה בין התמונה המתקבלת על ידי הגלאי ,מצלמת האינטרנט ,לבין מה שאנו רואים באמצעות העין. כעת נבצע מספר ניסויים שכל אחד מהם יכלול שאלה שבאמצעותה נרצה לאפיין יותר לעומק את הגלאי ,ואחריה מספר צילומים באמצעות המצלמה בשביל לקבל תשובה לשאלה וכך להגדיר לבסוף תכונה או מספר תכונות נוספות לגבי מצלמת האינטרנט .ננסה בצילומים לא לחזור על מה שכבר היסקנו ולכן שנביא מספר תמונות לגבי אותה שאלה נשתדל לקחת אותם כדוגמות למקורות אור מתחומים שונים. שאלות: ראשית נבחן שתי שאלות ראשונות במקביל: מה הקשר בין הדמות הנוצרת על המסך לבין העצם הנצפה מבחינת :גודל ,אוריינטציה וצבע? כיצד משפיע מרחק המצלמה מהעצם הנצפה על הגודל וחדות הדמות בתמונה? ניסויים אלו נבצע באמצעות מצלמת האינטרנט ועצם קבוע (דיסק און קי) ובו נצלם את העצם בשני מצבים :אחד קרוב למצלמה והשני רחוק יותר. מכל אחד מן התמונות בנפרד נוכל לראות כי מצלמת האינטרנט שומרת על צבע ואוריינטציה בין הדמות הנוצרת לבין העצם. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה אולם באמצעות השוואה בין התמונות נוכל גם לראות כי הגודל אינו נשמר (אותו עצם נראה לכאורה בגדלים שונים בכל אחת מן התמונות) .נוכל לציין כי ישנו יחס בין המרחק בין המצלמה לעצם לבין גודל העצם המתקבל בתמונה ,אותו יחס הקיים גם על ידי העין .נוסיף גם כי גודל התמונה על המסך גם כן משפיע על גודל הדמות. ניתן לראות בבירור כי ככל שהעצם רחוק יותר מן הגלאי חדות הדמות בתמונה קטנה. כיצד ניתן להשתמש במצלמת האינטרנט כגלאי המאפשר הפרדת ספקטרום (זיהוי צבעים)? נערוך גם כן מספר ניסויים ובהם נשתמש בנוסף למצלמת האינטרנט גם בשריג עקיפה ,ובאחד מהניסויים נשתמש גם בפילטר צבע – כדוגמא לפילטרים ניקח את הצבע האדום (פילטר אדום). ניתן לרא ות כי באמצעות הוספת השריג התקבל הספקטרום ממנו מורכב מקור האור ,באחת מן הפינות של התמונה. כך בעזרת השריג אנו מפרידים את הספקטרום ומזהים את הצבעים של מקור האור. באמצעות שתי התמונות :פלורסנט (מימין) וארבעה לדים – לבן ,כחול ,ירוק ואדום (משמאל), ניתן לזהות את הספקטרום של מקור האור. הפלורסנט מורכב מהצבעים :סגול ,כחול ,תכלת ,ירוק ,צהוב ,כתום .אדום. הלד הלבן מורכב מהצבעים :כחול ,ירוק ואדום. הלד הכחול מורכב רק מכחול .הלד הירוק מורכב רק מירוק .הלד האדום מורכב רק מאדום. כאשר נוסיף את הפילטר האדום לתמונה שצילמנו את הפלורסנט נראה אך ורק את הצבע האדום ממנו הוא מורכב ולא משאר הצבעים שהיינו יכולים להבחין לולא הוספתו של הפילטר. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה כיצד ניתן להשתמש במצלמת האינטרנט כגלאי הבודק האם הספקטרום של האור רציף או בדיד? נערוך גם כאן מספר ניסויים וגם בהם נשתמש במצלמת האינטרנט ובשריג עקיפה ומספר מקורות אור שונים שלא השתמשנו בהם. ניתן לראות כי הספקטרום שהתקבל באמצעות הוספת השריג ,היה שונה במקורות אור שונים מלבד הצבע ,כלומר היה שוני בין מקורות האור גם ברציפות של הספקטרום .לחלק ממקורות האור הספקטרום היה רציף ולחלק ממקורות האור הספקטרום היה בדיד .ובעזרת השריג גילינו ובדקנו האם למקור האור הספקטרום רציף או בדיד. ניתן לראות באמצעות התמונות כמה דוגמאות :לנורית הלהט ספקטרום רציף מהצבע הסגול ועד לצבע האדום ,בעוד שלשפופר ת הגז הספקטרום בדיד .ניתן להתייחס בשאלה זו גם למקורות אור אחרים שכבר בדקנו ,למשל ללדים יש ספקטרום בדיד. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מהו תחום הספקטרום בו ניתן להבחין באמצעות הגלאי – מצלמת אינטרנט? נערוך גם כאן מספר ניסויים וגם בהם נשתמש במצלמת האינטרנט ובמקורות אור שונים מאלו שהשתמשנו בהם עד עכשיו אשר מה שמאפיין אותם זה שהם מאירים בתחום שאינו נראה לעין. כאן השתמשנו בדיודה שמאירה אור בתחום האינפרא אדום .ניתן לראות שבמקום ממנו מאירה הדיודה יש כתם לבן על התמונה .אף על פי שהאור האינפרא אדום גרם חרג מהתחום הנראה, והופיע כתם לבן ,עדיין ישנו זיהוי של האור האינפרא אדום בעזרת מצלמת האינטרנט. ננסה לבדוק גם :האם מצלמת האינטרנט מצליחה לזהות מקורות אור המאירים בתחום האולטרה סגול ,לשם כך נשתמש גם בנורת כספית וגם בדיודה המאירה בתחום האולטרה סגול. בשתי מקורות האור ננסה לראות האם קיים הבדל בין האור המצולם למצלמה ישירות לבין האור המצולם למצלמה עם תוספת של סריג (התמונה עם השריג בצד השמאלי). נורת כספית: דיודה – בתחום האולטרה סגול: _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 2לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה ניתן לראות שאין שינוי בין התמונה בלי השריג לבין התמונה בתוספת השריג ולכן נסיק כי מצלמת האינטרנט אינה מבחינה בספקטרום האולטרה סגול. סיכום: מצלמת האור משמשת כגלאי אור ,ובהשוואה לגלאים הקודמים כמו תא השמש ,מצלמת האינטרנט מתפקדת גם כגלאי צבע .כמו כן הפלט של מצלמת האינטרנט (תמונה) שונה באופן מסוגי הפלט הקודמים שהכרנו מהגלאים השונים שעסקנו בהם עד כה. לבסוף נציג את היתרונות והחסרונות של מצלמת האינטרנט: יתרונות: בנוסף לכך ,שהמצלמה מתפקדת כמו העין האנושית ,ומגלה אור בתחום הנראה .מצלמת האינטרנט מסוגלת לזהות גם אור בתחום הלא-נראה (איפרא אדום). מצלמת האינטרנט יכולה להקפיא מצב מסוים ,ולשמור את נמצב הנתון כתמונה במחשב. חסרונות: בניגוד לגלאים הקודמים שנעזרו בתוכנות שונות במחשב ,לא ניתן לכמת את הנתונים במצלמת האינטרנט. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מצלמת האינטרנט היא מערכת אופטית מורכבת ,הכוללת את המצלמה האופטית ואת המחשב עם התוכנה .במצלמה קיימת מערכת עדשות המשמשת למיקוד האור אל מערך חיישנים דו מימדי רגיש המתרגם את אותות האור המגיעים לכל חיישן לאותות חשמליים המועברים לעיבוד מידע אלקטרוני במחשב .התוצאה המתקבלת היא תמונה על המסך המתחדשת בקצב של 55- 12לשנייה . ניסוי מס' 1 מטרת הניסוי :לבדוק האם המצלמה מסוגלת לזהות ספקטרום ,להפריד ספקטרום ולזהות צבעים ( בתחום האור הנראה לאדם ) . הציוד שלפנינו :נורת להט ,פילטר אדום ,פילטר כחול ,פילטר צהוב ,שריג , 522 שריג ,5222מקור מתח ( סוללה ) ,חוטי תיל . במערכת הראשונה חיברנו נורת להט למעגל חשמלי . מצאנו כי במצלמת האינטרנט ניתן להבחין בנפיצה :האור הלבן הופרד לצבעיו . נורת הלהט והאור שמופרד לצבעיו כפי שנראה על ידי _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה במערכת השנייה חיברנו שוב נורת להט למעגל חשמלי ,אך הפעם כיסינו את המצלמה בכל פעם בפילטר צבע שונה .בכל פעם ,הבחינה המצלמה בצבע האור המועבר דרך פילטר הצבע בלבד . פילטר צבע אדום על נורת הלהט כפי שנראה במצלמת האינטרנט פילטר צבע כחול על נורת הלהט כפי שנראה במצלמת האינטרנט פילטר צבע צהוב על נורת הלהט כפי שנראה במצלמת האינטרנט _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה במערכת השלישית חיברנו נורת להט כאשר שמנו על המצלמה שריג . 522ניתן היה להבחין בספקטרום האור כפי שניתן לראות בתמונה : שריג 533על המצלמה ונורת להט ,כפי שניתן לראות ע"י מצלמת שריג במערכת הרביעית חיברנו נורת להט ,כאשר שמנו על המצלמה שריג . 5222הפעם ,לא היה ניתן להבחין בספקטרום האור . שריג 1333על המצלמה ונורת להט ,כפי שניתן לראות ע"י מצלמת מסקנות מהניסוי : מצלמת האינטרנט מאפשרת הפרדת ספטרום וזיהוי צבעים על ידי שימוש בפילטר צבע . מצלמת האינטרנט מאפשרת נפיצה – הפרדת האור הלבן לצבעיו . מצלמת אינטרנט מאפשרת הפרדת ספקטרום על ידי שימוש בסריג 522אך לא בסריג . 5222 _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה ניסוי מס' 2 מטרת הניסוי :לבדוק האם המצלמה קולטת תחומי אור נוספים מלבד אור בתחום הנראה ע"י האדם הציוד שלפנינו :דיודה הפולטת אור בתחום האולטרא סגול ,דיודה הפולטת אור אינפרא אדום , חוטי תיל ,מקור מתח ( סוללה ). במערכת הראשונה ,חיברנו דיודה הפולטת אור בתחום האולטרא סגול למעגל חשמלי .העין האנושית לא מסוגלת לזהות את האור הנפלט .לעומת זאת ,מצלמת האינטרנט זיהתה והציגה אותו . דיודה הפולטת אור בתחום האולטרא סגול כפי שניתן לראות ע"י במערכת השנייה ,חיברנו דיודה פולטת אור בתחום האינפרא אדום למעגל חשמלי . העין האנושית לא מסוגלת לזהות את האור שנפלט .לעומת זאת ,מצלמת האינטרנט זיהתה והציגה אותו . דיודה הפולטת אור בתחום האינפרא אדום כפי שניתן לראות ע"י מסקנה מהניסוי :מצלמת האינטרנט מסוגלת לזהות את תחומי האור שלא נראים לעין האדם כמו אינפרא אדום ואולטרא סגול . _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה ניסוי מס' 3 מטרת הניסוי :אפיון האור הנפלט מדיודה פולטת האור הנוצר על המסך על ידי מצלמת האינטרנט הציוד שלפנינו :דיודה פולטת אור בצבע לבן ,דיודה פולטת אור ירוק ,סריג , 5222מקור מתח ( סוללה ) ,חוטי תיל בכל אחת מן המערכות ,חיברנו דיודה הפולטת אור בצבע שונה למקור מתח ,כאשר המעגל החשמלי מוצג ע"י המצלמה . דיודה הפולטת אור בצבע ירוק כפי שניתן לראות ע"י מצלמת דיודה הפולטת אור בצבע לבן כפי שניתן לראות ע"י מצלמת האינטרנט המכוסה בסריג – 1333ניתן להבחין במערכת הבאה ,חיברנו דיודה הפולטת אור לבן למקור המתח ,וכיסינו את המצלמה בסריג . 5222 דיודה הפולטת אור בצבע לבן כפי שניתן לראות ע"י מצלמת האינטרנט -ניתן _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מסקנות מהניסוי : המצלמה מעבירה את צבע האור הנפלט ע"י הדיודה ,אך באופן ובעוצמה לא ברורה ניתן להבחין בנפיצה על גבי המסך ע"י הדיודה הפולטת אור בצבע לבן הפעם ,כשאת המצלמה כיסינו סריג 5222ולפניה שמנו דיודה הפולטת אור בצבע לבן ניתן היה להבחין בספקטרום האור בניגוד לניסוי הקודם ( שבוצע עם נורת להט). ניסוי מס' 4 מטרת הניסוי :למצוא את הקשר בין הדמות הנוצרת על המסך לבין העצם הנצפה מבחינת גודל, אוריינטציה וצבע הציוד שלפנינו :נייר המצויר עליו חץ ,דיודה הפולטת אור סגול ,עצם . במערכת הראשונה ,ציירנו חץ על גבי נייר והנחנו אותו לפני המצלמה .הדמות שהתקבלה הייתה ישרה – אוריינטציה ישרה . החץ המצויר על גבי הדף כפי שנראה במציאות והחץ כפי שנראה על גבי המסך לאחר שנצפה ע"י מצלמת האינטרנט במערכת השנייה ,כאשר הזזנו למשל את הראש ימינה ,במצלמה הראש הוזז שמאלה ולהפך . כאשר התקרבנו למצלמה הדמות גדלה ואילו כאשר התרחקנו ממנה היא קטנה . _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה ניסוי מס' 5 מטרה :לבדוק האם המצלמה מסוגלת לבטא /להציג שינוי בעוצמת האור כפונקציה של מרחק הציוד שלפנינו :דיודה פולטת אור בצבע סגול ,מקור מתח ,סרגל מדידה . בנינו מעגל חשמלי ,כאשר בכל פעם בדקנו מהי עוצמת האור הנראית על המסך כשהמרחק בין מצלמת האינטרנט למקור האור ( דיודה פולטת אור סגול ) משתנה . במרחק 72ס"מ במרחק 52ס"מ במרחק 12ס"מ- במרחק 52ס"מ- מסקנות מהניסוי : ככל שהמרחק בין מקור האור למצלמה גדול יותר ,עוצמת האור הנראית על המסך קטנה יותר ,אך המיקוד טוב יותר . ככל שהמרחק בין מקור האור למצלמה קטן יותר ,עוצמת האור הנראית על המסך גדולה יותר ,התמונה המתקבלת פחות ממוקדת ולא ברורה . _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 3לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה שאלות חשיבה לאחר ביצוע הניסויים . 5יישומים של מצלמת האינטרנט שיכולים לשמש לפרוייקט שלנו : מצלמת האינטרנט יכולה לשמש כמערכת בקרה משום שהיא מסוגלת לזהות אור הנפלט בתחום האולטרא סגול .בפרוייקט שלנו יעשה שימוש בדיודות הפולטות אור בתחום האולטרא סגול כדי למשוך את היתושים .מכאן ,שבמקרה בו הדיודות יפסיקו לעבוד , המצלמה תוכל לזהות זאת וכך ליידע את האדם . לגלות יתוש בתנועה ולהודיע על כך ישירות דרך המחשב לאדם .2יתרונות של מצלמת האינטרנט : מתחברת בקלות למחשב מסוגלת לזהות אור בתחום הנראה ובתחום הבלתי נראה – אולטרא סגול ,אינפרא אדום מסוגלת לזהות צבעים על ידי הפרדת ספקטרום בעלת מיקוד אוטומטי .1חסרונות של מצלמת האינטרנט : בעלת רגישות יתר לגבי חלק ממקורות האור – האות המגיע לרכיב הרגיש של המערכת חורג מהתחום אותו מיועד הרכיב למדוד .במקרה זה המערכת נכנסת למצב רוויה -על המסך רואים כתם לבן ללא קשר לצבע המקורי של האור . לעיתים ,עוצמת האור המגיעה דרך מצלמת האינטרנט חזקה מדי .לכן ,יש להתאים את עוצמת האור כדי לקבל תמונה ברורה על המסך במרחקים גדולים ,התמונה שמתקבלת לא ברורה מהירות תגובה של המצלמה -התמונה על המסך מתחדשת בקצב של 12 -55פעמים בשנייה .במהירויות גבוהות יותר יהיה קשה להבחין בתמונה שתתקבל באופן ברור . .0היתרונות במיקוד אוטומטי : מתמקדת באופן אוטומטי על נקודה או אזור שנבחר באופן ידני המיקוד שמתבצע הוא מדויק יותר מאשר המיקוד ניתן להשיג עם עינית רגילה מזהה ניגודיות – בעוצמת אור גבוהה מול עוצמת אור נמוכה מאפשרת לקבל תמונה חדה נחסך זמן של מיקוד העדשה לפני הצילום והתמונה מתקבלת בזמן מהיר יותר טווח קטן יחסית .5החסרונות במיקוד אוטומטי : ניתן להשיג מיקוד מדויק יותר עם אבזירים מיוחדים אחרים . אם יש תקלה במערכת והמיקוד משתנה ,יש צורך לכוונה שוב במיקוד ידני. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 4לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה דוגמא לשאלה סביבה נוכל לתכנן ניסויים: כיצד משפיעה כמות האור הנפלטת /המוחזרת מהעצם על הנראה בתמונה? ביצוע .1מטרת הניסוי :לבדוק האם המצלמה היא גלאי צבעים טוב. ציוד ומערכת הניסוי :חפצים שונים בעלי צבעים שונים ,מצלמת האינטרנו ומסך תצוגה -מחשב. תוצאות הניסוי: מסקנות הניסוי :בתמונה ניתן לראות חפצים שונים בצבעים שונים .הצבעים בתמונה הם אותם הצבעים של החפצים במקור .לכן ,המסקנה היא שמצלמת האינטרנט היא גלאי צבעים טוב. .2מטרת הניסוי :לבדוק את הקשר בין הדמות הנוצרת על המסך לבין העצם מבחינת האוריינטציה. ציוד ומערכת הניסוי :בריסטול בצורה לא סימטרית ,מצלמת אינטרנט ומחשב. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 4לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה תוצאות הניסוי: מסקנות מהניסוי :האוריינטצה של התמונה היא כאילו אנו צופים בעצם דרך המסך ,אוריינטציה ישרה( .ישנה אפשרות בתכנת המחשב של המצלמה ,לצלם עצם באוריינטציה הפוכה). .3מטרת הניסוי :לבדוק את השפעת מרחק העצם מהמצלמה על גודל הדמות. ציוד ומערכת הניסוי :צורה מבריסטול אותה מרחיקים מהמצלמה ,מצלמת אינטרנט ומחשב. תוצאות הניסוי: מסקנות מהניסוי( :ההשוואה היא לתמונה מהסעיף הקודם) ככל הרחקנו את הבריסטול מהמצלמה ,הדמות קטנה .כמו במציאות. .4מטרת הניסוי :לבדוק מה קורה לספקטרום של מקורות אור שונים כאשר מתבוננים בהם דרך סריגי עקיפה שונים. ציוד ומערכת הניסוי :לד ירוק ,שפופרת הליום ,שריג עקיפה עם 522חריצים למ"מ ,סריג עקיפה עם 022חריצים למ"מ ,מצלמת אינטרנט ומחשב. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 4לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה תוצאות הניסוי: לד ירוק: 522חריצים למ"מ 022חריצים למ"מ שפופרת הליום: 522חריצים למ"מ 022חריצים למ"מ מסקנות מהניסוי :במצלמת האינטרנט ניתן לראות את הספקטרום של מקורות אור שונים כמו שרואים אותם בעין. .5מטרת הניסוי :לבדוק האם ניתן לראות במצלמת האינטרנט עצמים הזזים מהר. ציוד ומערכת הניסוי :חפץ הזז במהירות ,מצלמת אינטרנט ומחשב. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. דוגמה 4לתוצרים של תלמידים שהשתתפו בתוכנית פיזיקה ותעשייה בהנחיית ד"ר רמי אריאלי וד"ר דורותי לנגליי מצלמת אינטרנט כמערכת גילוי ותצוגה תוצאות הניסוי: מסקנות מהניסוי :כאשר הזזנו חתיכת בריסטול במהירות ,ראינו שבמצלמת האינטרנט לא ניתן לעקוב אחר תנועת הבריסטול בבירור ,בניגוד לעין האנושית. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. 11 בעין העדשה .7בעין העדשה הפעילות מובאת מתוך חומרי הלמידה של המעבדה במסלול פל"א לבגרות. בפעילות זו התלמידים מבצעים חקירה סביב עדשות כדוריות דקות. תחילה התלמידים נחשפים למגוון תופעות הקשורות לנושא עדשות כדוריות דקות ומתארים אותן .התלמידים יעלו באופן חופשי שאלות מהן יבחרו שאלה אותה ינסחו במידת האפשר כשאלת חקר .התלמידים יתכננו ויבצעו את החקירה וישתפו את עמיתיהם לכיתה בעבודתם. ניתן לבצע את הפעילות בסיום הלמידה של הפרק "עדשות כדוריות דקות". רשימת ציוד ראשונית שתי עדשות ,אחת מרכזת והשנייה מפזרת מסך לבן עצם מואר דפי הפעילות לתלמידים הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2635&dbsRW=1 12 בעין העדשה – דפי הפעילות בעין העדשה הזמנה לחקר לרשותכם שתי עדשות ומסך לבן. .1ביצוע תצפית בעזרת כל אחת מהעדשות שלרשותכם בצעו את הפעולות הבאות: א .הביטו דרך העדשה על עצמים הנמצאים במרחקים שונים מכם (הנמצאים מחוץ לחלון ,על הכתוב בספר שעל שולחנכם וכדומה), ב .קרבו והרחיקו את העדשה מהעין תוך כדי צפייה על עצמים דרך העדשה, ג .נסו לקבל היטל של תמונת עצם רחוק על גבי מסך :העמידו את המסך מול העצם, העמידו את העדשה בין המסך והעצם וקרבו או הרחיקו את העדשה מהמסך. ד .הציעו פעולה/פעולות נוספות ,בקשו אישור מהמורה לבצע אותן ולאחר קבלת האישור בצעו אותן. תארו את כל התופעות בהן צפיתם לפחות בשני אופנים שונים (מילולי ,תרשים ,גרף ,טבלה וכדומה). .2שאילת שאלות נסחו לפחות 5שאלות רלוונטיות ומגוונות שמתעוררות בעקבות התצפית שביצעתם. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. בעין העדשה – דפי הפעילות 10 מימוש החקר .3א .שאלת החקר בחרו שאלה אחת מהשאלות שהעליתם. במידת הצורך נסחו אותה כשאלת חקר. ב .העלאת השערה נסחו בצורה בהירה השערה לגבי שאלת החקר .נמקו השערתכם בהתבסס המושגים והעקרונות בפיזיקה שלמדנו. .4א .תכנון ניסוי לבדיקת שאלת החקר תארו בקצרה את מהלך הניסוי והסבירו כיצד באמצעותו ניתן לענות על שאלת החקר. ציינו את :הגורם/הגורמים הקבועים ,המשתנה התלוי והמשתנה הבלתי תלוי בניסוי. ציינו את הערך המקסימאלי ,הערך המינימאלי ואת מרווחי הדגימה הרצויים למשתנה הבלתי תלוי ,הסבירו. ערכו רשימת ציוד מפורטת. בקשו מהמורה אישור לתכנון הניסוי שלכם. ב .ביצוע הניסוי לאחר קבלת הציוד בצעו מדידה שבעזרתה תעריכו מהו מרחק המוקד של העדשה/העדשות שקיבלתם .תארו כיצד ביצעתם זאת. בצעו את הניסוי כפי שאושר לכם ע"י המורה. אם ביצעתם תיקון לתכנון הניסוי שלכם תארו אותו והסבירו מדוע הוא היה הכרחי. .5עיבוד הממצאים והסקת מסקנות הציגו את תוצאות המדידה (ע"י טבלה ,גרף ,תרשים ,נוסחה וכדומה). הסיקו מסקנות המתייחסות לקשר שבין תוצאות הניסוי ובין שאלת החקר שבחרתם. האם השערתכם הייתה נכונה? אם לא ,מהי לדעתכם הסיבה לחוסר ההתאמה? ציינו את הקשר שבין המסקנות שהסקתם ובין עקרונות ומושגים בפיזיקה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. 14 בעין העדשה – דפי הפעילות .6מה יקרה אם... הציעו שני שינויים שניתן לבצע במערכת הניסוי. עבור אחד השינויים ,תכננו כיצד לבדוק את תוצאות השינוי ,בצעו את הבדיקה ועמדו על הדומה והשונה בין תוצאת השינוי ובין מסקנותיכם מהניסוי הקודם שערכתם. עבור השינוי האחר ,קבעו מה יהיו תוצאות השינוי .נמקו קביעתכם על סמך מסקנותיכם או התיאוריה. שיתוף החקר .7דיווח ודיון א .הציגו לפני תלמידי הכיתה את חלק זה של הפעילות בעזרת מצגת .PPהתייחסו בהצגתכם גם לקשיים איתם נאלצתם להתמודד במהלך הפעילות .על כל חברי הקבוצה לקחת חלק בהצגה שתמשך לא יותר מ 5-דקות. ב .הגישו דיווח בכתב על פי ההוראות שיוגשו לכם ע"י המורה. עבודה נעימה! _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין 15 .8האמיתי והנראה לעין הפעילות מובאת מתוך חומרי הלמידה של המעבדה במסלול פל"א לבגרות. הפעילות מיועדת לסיכום נושא השבירה של האור (כולל עדשות כדוריות דקות). לפעילות שני חלקים. חלק :Iתצפית התלמידים יעברו בין מספר תחנות יצפו בתופעות ויתארו אותן .לאחר מכן יבחרו שתיים מהתחנות בה ביצעו תצפית וישאלו שאלות סביב התופעות בהן צפו. חלק :IIהחקר עבור כל אחת משתי התחנות שנבחרו ע"י התלמידים ,התלמידים יבחרו שאלת חקר אחת, יתכננו את אופן החקירה ,יבצעו אותה ,יעמדו על הדומה והשונה בין החקירות וידווחו על עבודתם. דפי הנחיות לביצוע התצפיות (כולל רשימות ציוד לכל תחנה) דפי הפעילות לתלמידים :הנחיות לביצוע שני חלקי הפעילות הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2636&dbsRW=1 האמיתי והנראה לעין – הנחיות לביצוע התצפיות 16 ביצוע תצפית מנסרת פרספקס בצורת חצי עיגול לרשותכם משטח עגול ,הניתן לסיבוב ,שניתן למדוד בעזרתו זוויות. מקור אור ,המחובר לספק ,עליו מולבש תריס ,על מנת לקבל אלומה צרה של אור. מנסרת פרספקס בצורת חצי עיגול. א. (ללא המנסרה) כוונו את האור היוצא ממקור האור כך שיעבור דרך הישר המסומן ב.0- ב. הניחו את המנסרה כך שהאור יפגע באמצע החלק השטוח .כיצד וידאתם זאת בעזרת אלומת האור? ג. מבלי להזיז את המנסרה יחסית למשטח ,הגדילו בהדרגה את זווית הפגיעה של האור בחלק השטוח של המנסרה ,הביטו באלומות האור. ד. היעזרו בתרשים מתאים והסבירו כיצד ניתן למדוד את זווית השבירה של האור במעברו מהאוויר אל הפרספקס. ה. הסירו את המנסרה וחזרו על הוראה .1 ו. הניחו את המנסרה כך שחלקה העגול יפנה אל מקור האור ,ולאחר מעבר דרך המנסרה האור יצא מאמצע החלק השטוח .כיצד וידאתם זאת בעזרת אלומת האור? ז. מבלי להזיז את המנסרה יחסית למשטח ,הגדילו בהדרגה את זווית הפגיעה של האור בחלקה השטוח של המנסרה ,הביטו באלומות האור. ח. היעזרו בתרשים מתאים והסבירו כיצד ניתן למדוד את זווית הפגיעה של האור במעברו מהפרספקס אל האוויר. ט. מה הקשר בין סעיף ד וסעיף ח? _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין – הנחיות לביצוע התצפיות 17 ביצוע תצפית מיכל מלבני מלא בנוזל לרשותכם לוח קאפא שמוצמד אליו נייר מילימטרי מיכל מלבני שקוף בעל דפנות דקים מלא בנוזל שמונה סיכות סרגל א .הניחו את המיכל על הנייר המילימטרי ,וסמנו בעזרת עיפרון את מיקום שתיים מצלעותיו המקבילות זו לזו (ראו תרשים). ב .שרטטו 2ישרים שונים (מספרו אותם!) כך שכל אחד מהישרים יתאר קרן פגיעה של אור באותה נקודה באחת מדפנות התיבה .במה שונה קרן אחת מהשנייה? ג .עבור כל אחד מהישרים בנפרד בצעו את שלושת הפעולות הבאות: .1 נעצו שתי סיכות תפירה (סיכה א' וסיכה ב') סמוכות זו לזו לאורך הישר ששרטטתם. סי סי כה כה א' ב' תלמיד א' :עצום עין אחת והסתכל בסיכה א' כך שתסתיר את סיכה ב'. תלמיד ב' :נעץ מעברה השני של התיבה סיכה שלישית (סיכה ג') ומאחוריה סיכה רביעית (סיכה ד') ,באופן כזה שסיכות ג' וד' יוסתרו לתלמיד א' ע"י סיכות א' ו-ב'. האם סיכות ג' ו-ד' מסתירות את סיכות א' ו-ב' לתלמיד ב'? בדקו זאת והסבירו את התופעה בעזרת עקרונות ומושגים בפיזיקה. .2 הורידו את התיבה מעל דף הנייר והשלימו בתרשים שקיבלתם את מהלך קרן האור בתוך התיבה ,ולאחר מעברה דרך התיבה .מספרו מסלול זה בהתאם למספרה של קרן הפגיעה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין – הנחיות לביצוע התצפיות 11 ביצוע תצפית מערכת מנסרות לרשותכם 13לוחיות פרספקס זהות גומייה שקף שניתן להשתמש בו כסרגל לוח אופטי :נייר שעליו משורטטים שני ישרים aו b-המאונכים זה לזה ,ומסומנות בו זוויות מ100-ועד .700 א .הצמידו 13לוחיות זו לזו בעזרת הגומייה כך שתיווצר תיבה. ב .הציבו את התיבה על הלוח האופטי כך שהפאה (דופן) הקדמית של התיבה תתלכד עם הישר bכמוראה בתרשים .1 ג .הביטו מתוך התיבה אל עבר הישר .a ד .סובבו את התיבה כך שתיווצר זווית =300בין הדופן הקדמית של התיבה ובין הישר .bהיעזרו בישר המתאים על גבי הלוח אופטי. ה .הביטו מתוך התיבה אל עבר הישר ,aעד שישר זה יראה תרשים 1 לכם מוסח. ו .הניחו את השקף על הלוח האופטי ,כך שהקו המוסח יראה בהמשכו של הקו העבה שעל גבי השקף .מדודו את מרחק ההסחה ( dראו תרשים .)2 ז .מה קורה למרחק ההסחה כאשר משנים את העובי של התיבה? ח .מה קורה למרחק ההסחה כאשר משנים את הזווית ? תרשים 2 _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין – הנחיות לביצוע התצפיות 19 ביצוע תצפית מקור אור נקודתי בקרקעית כלי המכיל נוזל לרשותכם כַּן עם אוחז מצביע לייזר צלוחית פטרי משורה עם נוזל פיפטה מחוגה סרגל א .בעזרת המחוגה והסרגל מדדו את הקוטר הפנימי של הצלוחית וחשבו את שטח הקרקעית שלה. ב .מזגו לצלוחית נוזל כך שגובה פני המים בצלוחית יהיה ,h=0.3cmבעזרת הפעולות הבאות: .1חשבו את נפח המים הנדרש לקבלת גובה זה בצלחת הפטרי (נפח=גובהשטח). .2היעזרו במשורה ובפיפטה כדי למדוד את נפח הנוזל הנדרש על מנת למזוג אל הצלוחית את הנוזל בגובה הנדרש. .0מזגו את הנוזל אל צלחת הפטרי. מדוע שיטה זו עדיפה על מדידת הגובה בעזרת הסרגל שלרשותכם? ג .הדליקו את הלייזר כך שאורה יפגע בקרקעית צלחת הפטרי .הביטו על העיגול הכהה שהתקבל. ד .הוסיפו אל הצלוחית נוזל בהדרגה .האם וכיצד משתנה קוטר העיגול הכהה? _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין – הנחיות לביצוע התצפיות 93 ביצוע תצפית עדשה מרכזת לרשותכם עדשה מרכזת על גבי כן לעדשה עצם מואר ,המחובר לספק סרגל 1 ,מטר נורת להט ,על גבי בית נורה ,המחוברת לספק .1מדדו את מרחק המוקד של העדשה בעזרת עצם רחוק מאוד ,סרגל ומסך .תארו כיצד מדדתם את מרחק מוקד של העדשה בשיטה זו. .2הדליקו את העצם המואר .הניחו מולו את העדשה המרכזת והביטו על העצם דרך העדשה. .0שנו את המרחק בין העצם ובין העדשה ובכל פעם הביטו על העצם דרך העדשה. .4קבלו דמות של העצם גם על מסך. .5הניחו את נורת הלהט כך שמרחקה מהעדשה יהיה קטן ממרחק המוקד של העדשה .העמידו את המסך ,מעברה השני של העדשה ,במקום שבו קוטר עיגול האור המתקבל עליו כפול מקוטר העדשה. הסבירו בעזרת תרשים מתאים מדוע המרחק בין המסך והעדשה שווה למרחק של הדמות המדומה מהעדשה (למרות שהדמות המדומה מתקבלת מאחורי העצם) .התייחסו אל נורת הלהט כאל מקור אור נקודתי המונח על ציר העדשה. מתוך :תחרות הצילום ,תשס"ה _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין – הנחיות לתלמידים לביצוע שני חלקי הפעילות 91 האמיתי והנראה לעין סיכום הנושא שבירה של האור הזמנה לחקר .0ביצוע תצפית בחרו שלוש מתוך חמש התחנות שלפניכם. עבור כל תחנה בנפרד: עבדו על פי ההוראות הרשומות ליד התחנה שבחרתם. תארו את התופעות בהן צפיתם .הציגו זאת לפחות בשני אופנים שונים (מילולי ,תרשים, גרף ,טבלה וכדומה). .4שאילת שאלות בחרו אחת מהתחנות שבהן התמקדתם בביצוע התצפית ,שסביבה תבצעו את הניסוי שלכם. עבור התחנה שבחרתם :נסחו לפחות 5שאלות רלוונטיות ומגוונות שמתעוררות בעקבות התצפית שביצעתם בתחנה זו. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין – הנחיות לתלמידים לביצוע שני חלקי הפעילות 92 מימוש החקר .3א .שאלת החקר בחרו שאלה אחת מהשאלות שהעליתם ,הניתנת לחקירה במסגרת הזמן והציוד שברשותכם. נסחו שאלה זאת כשאלת חקר ,במידת האפשר כקשר בין שני משתנים. ב .העלאת השערה נסחו בצורה בהירה השערה לגבי שאלת החקר שבחרתם .נמקו השערתכם תוך שימוש במושגים ובעקרונות בפיזיקה. .2א .תכנון ניסוי לבדיקת שאלת החקר תארו בקצרה את מהלך הניסוי והסבירו כיצד באמצעותו ניתן לענות על שאלת החקר. ציינו את :הגורם/הגורמים הקבועים ,המשתנה התלוי והמשתנה הבלתי תלוי בניסוי. ציינו את הערך המקסימאלי ,הערך המינימאלי ואת מרווחי הדגימה הרצויים למשתנה הבלתי תלוי ,הסבירו. קבלו אישור המורה לתכנון הניסוי שהצעתם. אם נחוץ ציוד נוסף העבירו לאחר קבלת האישור רשימה מפורטת ללבורנט/ית. ב .ביצוע הניסוי בצעו את הניסוי שהצעתם כפי שאושר על ידי המורה. .5עיבוד הממצאים והסקת מסקנות הציגו את תוצאות המדידה (ע"י טבלה ,גרף ,תרשים ,נוסחה וכדומה). הסיקו מסקנות המתייחסות לקשר שבין תוצאות הניסוי ובין שאלת החקר שבחרתם .האם השערתכם הייתה נכונה? אם לא ,מהי לדעתכם הסיבה לחוסר ההתאמה? ציינו את הקשר שבין המסקנות שהסקתם ובין עקרונות ומושגים בפיזיקה. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. האמיתי והנראה לעין – הנחיות לתלמידים לביצוע שני חלקי הפעילות 90 .6מה יקרה אם... הציעו שינוי אחד שניתן לבצע במערכת הניסוי וקבעו מה יהיו תוצאות השינויים. נמקו קביעתכם על סמך מסקנותיכם או התיאוריה. שיתוף החקר .7דיווח ודיון הציגו לפני תלמידי הכיתה את חלק זה של הפעילות בעזרת מצגת .PPההצגה תכלול תיאור של החקר שביצעתם ופיתוח דיון קצר בכיתה .התייחסו בהצגתכם גם לקשיים איתם נאלצתם להתמודד במהלך הפעילות .על כל חברי הקבוצה לקחת חלק בהצגה שתמשך לא יותר מ 13-דקות. הגישו דיווח בכתב על פי ההוראות שיוגשו לכם ע"י המורה. עבודה נעימה! _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. הפנים הגליות של אור מונוכרומטי 94 .9הפנים הגליות של אור מונוכרומטי עיבוד של פעילות מתוך חומרי הלמידה של המעבדה במסלול פל"א לבגרות שחוברה ע"י המורה מנסא אליאס ,התיכון האורתודוקסי ,רמלה. בפעילות זו התלמידים יעשו שימוש בתופעות של עקיפה והתאבכות כדי למדוד אורך גל של מקור אור מונוכרומטי. המלצות למורה oמקור האור המונוכרומטי המומלץ לביצוע הפעילות הוא לייזר .ניתן להשתמש בפויינטר לייזר פשוט ואף בלייזר דיודה (אם כי יתכן ובחלק מהמקרים אורך הגל שלו אינו ידוע). oלהשגת סדק יחיד בעל רוחב משתנה (כמשתנה הבלתי תלוי של הניסוי) ,ניתן להשתמש בחלופות הבאות: א .מספר שקופיות בהן סדק יחיד הנבדלות זו מזו ברוחב הסדק. ב .קליבר. ציוד וחומרים ספסל אופטי ,מקור אור מונוכרומטי ,מסך שצמוד לו נייר מילימטרי ,עיפרון ,מגוון סריגים, שקופיות עם שני חריצים ,התקן להשגת סדק יחיד ,חלון הצבה (מתקן בו ניתן להיעזר כדי להעמיד את השקופיות במקביל למסך). דוגמאות לשאלות חקר שבעזרתן ניתן למדוד את אורך הגל של מקור הלייזר: - מהו הקשר בין רוחב פס האור המרכזי בתבנית האור המתקבלת מסדק יחיד ,לבין רוחב הסדק? - בסריג עקיפה :מהו הקשר בין קבוע השריג לבין ?sin1 - מהו הקשר בין המרחק בין שני הסדקים לבין המרחק הממוצע בין שני קווי מקסימום סמוכים ? דפי הפעילות לתלמידים הפעילות נגישה למורים ב"אתר מורי הפיזיקה" בכתובת: http://62.90.118.237/?CategoryID=2637&dbsRW=1 הפנים הגליות של אור מונוכרומטי – דפי הפעילות לתלמידים 95 הפנים הגליות של אור מונוכרומטי ע"פ פעילות פל"א שחוברה ע"י המורה מנסא אליאס הזמנה לחקר עליכם למדוד את אורך הגל של מקור אור מונוכרומטי באמצעות חקירה של תופעת התאבכות או תופעת עקיפה (נתון לבחירתכם). נסחו שאלת חקר שבאמצעותה תבצעו סידרה של מדידות .מעיבוד תוצאות המדידות עליכם להפיק את אורך הגל המבוקש. בטרם ביצוע הניסוי העלו השערה מנומקת לתשובה אפשרית לשאלת החקר שבחרתם. תארו בקצרה מהלך ניסוי לבדיקת השערתכם .בתיאורכם: ציינו את :הגורם/הגורמים הקבועים ,המשתנה התלוי והמשתנה הבלתי תלוי בניסוי. ציינו במידת האפשר את הערך המקסימאלי ,הערך המינימאלי ואת מרווחי הדגימה הרצויים למשתנה הבלתי תלוי ואת השיקולים שבעזרתם קבעתם ערכים אלה. פרטו סדר פעולות שתבצעו. הסבירו את הקשר בין הצעתכם ובין שאלת החקר וההשערה. פרטו את רשימת הציוד שאיתה תעבדו. קבלו אישור מהמורה לתכנון הניסויים שהצעתם. _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו. הפנים הגליות של אור מונוכרומטי – דפי הפעילות לתלמידים 96 מימוש החקר ביצוע הניסוי בצעו את הניסוי שהצעתם כפי שאושר לכם על ידי המורה .תעדו את כל תבניות האור שהתקבלו על גבי הנייר המילימטרי. עיבוד הממצאים והסקת מסקנות הציגו את תוצאות המדידה ע"י טבלה וגרף. הסיקו מסקנות המתייחסות לקשר שבין תוצאות הניסוי ובין שאלת החקר שבחרתם .האם השערתכם הייתה נכונה? אם לא ,מהי לדעתכם הסיבה לחוסר ההתאמה? ציינו את הקשר שבין המסקנות שהסקתם ובין עקרונות ומושגים בפיזיקה. חשבו את אורך הגל מקור האור המונוכרומטי. השוו את ערכי אורך הגל של מקור האור שהתקבל על ידכם עם זה שהתקבל ע"י עמיתכם לכיתה (שעבדו עם מקור אור זהה לשלכם) ועם הנתון של היצרן (אם קיים) .מהם לדעתכם הגורמים להבדל בתוצאות? שיתוף החקר .8דיווח ודיון הציגו לפני תלמידי הכיתה את הפעילות שביצעתם .התייחסו בהצגתכם גם לקשיים איתם נאלצתם להתמודד במהלך הפעילות. הכינו דיווח בכתב ,הכולל את הרקע המדעי המתאים ,פירוט ההפעלה שביצעתם ותיאור קצר של החקירה והממצאים של חבריכם לכיתה. עבודה נעימה! _________________________________ קובץ זה נועד אך ורק לשימושם האישי של מורי הפיזיקה ולהוראה בכיתותיהם .אין לעשות שימוש כלשהו בקובץ זה לכל מטרה אחרת ובכלל זה שימוש מסחרי ,פרסום באתר אחר (למעט אתר בית הספר בו מלמד המורה) ,העמדה לרשות הציבור או הפצה בדרך אחרת כלשהי של קובץ זה או כל חלק ממנו.
© Copyright 2024