چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه اول
اهداف:
آموزش مفاهیم پایه موج و پرتوهای نور مرئی
توجیه آزمایش ها بر اساس مفاهیم فراگرفته شده
وسایل مورد نیاز:
پوشه پروژه
مقوا
مداد رنگی
قیچی
ظرف آب
بررسی عوامل مۆثر بر رنگ آسمان و خورشید
ابتدای جلسه اول را با این سوال آغاز می کنیم: به نظر شما "چرا آسمان آبی است؟" برای پاسخ به این سوال فکر کنید.
به سۆالات زیر توجه کنید:
"با وجود این که هوا بی رنگ است و وقتی به بالای سرمان نگاه می کنیم چیزی به جز هوا بالای سرمان نیست پس چرا آسمان آبی به نظر می آید؟"
رنگ آبی آسمان
"هیچ می دانید وقتی از روی کره ی ماه ( یا به طور کلی فضای خارج جو) به آسمان نگاه کنید چه رنگی است؟ (سیاه) "
"تا حالا موقع غروب به افق خیره شده اید؟ رنگ نارنجی یا زرد آسمان غروب مربوط به چیست؟"
رنگ سرخ آسمان هنگام غروب خورشید
"خورشید هنگام غروب سرخ می شود و اما ظهر زرد است. مگر خورشید عصر همان خورشید ظهر نیست؟"
رنگ زرد آسمان هنگام ظهر
مفاهیم پایه موج
احتمالاً تا به حال به این نتیجه رسیده اید که تأثیر هوای جو روی نور خورشید، باعث به وجود آمدن رنگ آبی آسمان و رنگ زرد و نارنجی و سرخ آسمان هنگام غروب خورشید می شود. رسیدن به این نقطه در بحث مدخل خوبی برای پرداختن به مبحث نورشناخت و سۆال پژوهشی مورد نظر است.
ابتدا مروری کلی بر مطالب نور هندسی بیان شده در کتاب علوم راهنمایی داشته باشید. بحث انتشار نور از یک منبع، حرکت مستقیم نور و شکست نور از مطالبی هستند که باید قبل از شروی بحث مرور شود.
اگر پرتو نور را به عنوان یک موج معرفی کنیم.
شکل موج را در تصویر پائین مشاهده می کنید.
مشاهده می کنید که پرتوهای نور مانند امواج حرکت می کنند.
حال مفهوم طول موج را مرور می کنیم:
"طول موج فاصله ی بین دو نقطه با شرایط کاملاً یکسان در دو تپ مجاور موج می باشد"
موج هایی با طول موج های متفاوت مانند تصاویر زیر، بر روی کاغذ بکشید و طول موج آن ها را تعیین کنید.
همان طور که می دانید طول موج را با علامتی به شکل λ (لاندا) نشان می دهند مانند: λ1>λ2>λ3
هر پرتو نور ممکن است طول موج متفاوتی داشته باشد.
برای آنکه مفهوم طول موج را بهتر متوجه شوید، می توانید محور x را در موج هایی که می کشید عدد گذاری کنید سپس مقدار طول موج را مشخص کنید. یا یک نقطه را روی یک تپ موج مشخص کنید سپس نقطه ی متناظر را روی تپ موج مجاور مشخص کنید.
مباحث جامع و کاملی درباره موج در جلسه آینده مطرح خواهد شد.
پرتوهای نور مرئی
به نظر شما تفاوت رنگ های مختلف در چیست؟
به عبارت دیگر مثلاً چرا یک جسم قرمز به نظر می آید و یک جسم آبی؟
یک جسم سفید است و یک جسم سیاه؟
همان طور که گفتیم هر پرتو نور مانند یک موج رفتار می کند. حالا اگر خصوصیات این موج ها با هم فرق کند چه می شود؟
تفاوت طول موج پرتوهای نور، باعث تفاوت رنگ مشاهده شده می شود. یعنی اگر پرتویی با طول موج نور قرمز، به چشم ما بتابد آن را قرمز می بینیم و اگر پرتویی به چشم ما تابید و آبی دیدیم یعنی طول موج نور آبی را داشته است. این که اجسام مختلف رنگ های مختلفی دارند، به همین دلیل است. هر جسم هر رنگی که داشته باشد، یعنی تنها نورهایی به آن طول موج های خاص را از خود منتشر می کند و یا تنها آن طول موج ها را بازتاب می کند. اما این طول موج ها برای نور مرئی (نوری که چشم ما قابلیت تشخیص آن را دارد) بین 400nm نور بنفش تا 700nm نور قرمز متغیر اند:
 |
نکته ی جالب این که وقتی همه ی این طول موج ها با هم به چشم ما برسد، ما آن را سفید می بینیم و وقتی هیچ کدام از این طول موج ها به چشم ما نرسد، ما رنگ سیاه می بینیم.
آزمایش اول:
یک مقوای گرد را هفت قسمت مساوی تقسیم کنید و هر قسمت را به یکی از رنگ های زیر رنگ کنید:
قرمز - نارنجی - زرد - سبز - آبی - نیلی - بنفش
سپس یک مداد را وسط مقوا فرو کنید و آن را به سرعت بچرخانید. از بالا به مقوا نگاه کنید، چه رنگی را می بینید.
اگر مقوا خوب رنگ شده باشد و با سرعت مناسبی بچرخد رنگ سفید تشخیص داده می شود. یعنی ترکیب همه ی آن رنگ ها در چشم ما سفید به نظر می آید. حال اگر هنگام چرخیدن مقوا پلک بزنید، مقوا را به همان شکل اولیه می بینند چون دیگر ترکیب رنگی در کار نیست.( در واقع با پلک زدن، برای یک لحظه تصویر در چشم ما ثبت می شود. هنگامی که به چرخ ماشین یا پره ی هواکش یا پنکه نگاه می کنیم و پلک می زنیم برای یک لحظه آن ها را بی حرکت می بینیم.)
آزمایش دوم:
داخل یک ظرف آب یک آینه قرار دهید و آن را مقابل نور خورشید بگذارید تا بازتاب نور خورشید از آینه از آب بیرون آید و روی کاغذ سفیدی بیفتد که جلوی آینه گرفته ایم.
به نظر شما چرا این اتفاق افتاد؟
در واقع هدف از انجام این آزمایش و طرح این سوال این است که شما عملاً با این پدیده که نور سفید خورشید ترکیبی است از تمامی رنگ هایی که این گونه روی کاغذ می افتند، آشنا شوید.
برای جلسه ی آینده دلیل کامل جدا شدن رنگ ها را در این آزمایش پیدا کنید و فکر کنید که آیا می توان آزمایش دیگری که همین پدیده را نشان دهد طرح کنید (مثل منشور) و یا پدیده ای که چنین چیزی را نشان می دهد معرفی کنید؟ (مانند رنگین کمان)
به این سوال فکر کنید: "حال که نور خورشید همه ی رنگ ها را دارد، پس چرا آسمان در روز فقط آبی است و چرا خورشید هنگام غروب متمایل به رنگ سرخ است؟"
تکلیف:
به سوالات مطرح شده در متن درس فکر کنید و نتایج را برای ما ارسال نمایید.
در هنگام انجام آزمایش اول و دوم از مراحل کار خود تصویر برداری کرده و تصاویر را به همراه نتایجی که از آزمایش بدست آورده اید به صورت یک گزارش تصویری آماده کنید.
محل بازدید/ اردو/ خرید: برای درک بهتر مفاهیم این درس به مناطق خوش آب و هوایی بروید که به دور از آلودگی هوا رنگ آبی آسمان را مشاهده نمایید. می توانید به مناطق ییلاقی اطراف شهر سفر یک روزه ای داشته باشید.
منابع مطالعه: کتاب بسیار مفید" الفبای نور هندسی" پدیدآورنده: علیرضا صادقی‌راد/ انتشارات: دانش پژوهان جوان، در 8 فصل به مباحث مختلف نور پرداخته است. مباحثی که برای این جلسه لازم است از این کتاب مطالعه نمایید به شرح زیر می باشد:
- نور شناخت، سرعت انتشار نور، نورسنجی، رنگ نور، سیر نور بر خط مستقیم، قوانین بازتابش، بازتابش از سطح یک کره‌ی بازتاباننده، بازتابش منظم و پخش نور، اصل برگشت‌پذیری نور، آینه‌های تخت، تعیین مکان تصویر به‌کمک ترسیم پرتوها، قوانین شکست نور و تاریخچه‌ی نورشناسی.
- سایت ویکی پدیا مبحث نور و رنگ شما را با مباحث ماهیت نور، طول موج نور، شکست نور و جنس نور بیشتر آشنا می سازد.
مطالب مرتبط:
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه دوم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه سوم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه چهارم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه پنجم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه ششم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه هفتم
چرا آسمان رنگی است؟ - جلسه هشتم
