مصاحبه با دانش آموزان دبیرستان هوشمند آبسال

در هشتمین جشنواره پروژه های دانش آموزی تبیان

شنیدن صدای نور

تبیان: با سلام و وقت به خیر، لطفاً خودتان را معرفی کنید.

گروه ما گروهی چهار نفره است به نام های: ریحانه سادات وجودی، فائزه زرین دست، منصوره کمیجانی و خاطره قانبیلی کلاس دوم ریاضی از دبیرستان هوشمند آبسال در جشنواره شرکت کرده ایم. به کمک و یاری استاد راهنما سرکار خانم مژگان صنعتگران موفق به انجام این پژوهش شده ایم.

تبیان: کار پژوهشی شما در چه زمینه ای است؟

پروژه ما در زمینه فیزیک است و آن شنیدن صدای نور است. در این پروژه دو انرژی مطرح است: انرژی نورانی و انرژی صوتی. طی تحقیقاتی که ما راجع به ماهیت این دو انرژی به عمل آوردیم متوجه شدیم که خیلی به هم شباهت دارند و گمان کردیم که این دو ممکن است یک انرژی واحد باشند که ما صورت های مختلف آن را می بینیم. بنابراین آزمایشی طراحی کردیم برای اثبات درستی یا نادرستی این فرضیه.

شرح آزمایش:

ابتدا با استفاده از پمپ خلاء هوای درون یک ظرف شیشه ای لوله ای شکل را خارج کرده و سپس با منبع نور پرتوهای نور را از یکسر ظرف لوله ای شکل می تابانیم. مشاهده می شود که پرتوهای نور از سر دیگر ظرف خارج می شوند و این پرتوها بر روی پرده مقابل آن نمایان می شود.. در مرحله بعدی درون ظرف بلندگویی قرار می دهیم، سپس فضای خلاء را ایجاد کرده و از طریق میکروفن صوت ایجاد می کنیم، اما صدایی از بلندگو خارج نمی شود.

مشاهدات فوق نشان می دهد که نور و صوت دو انرژی کاملا جدا از هم هستند بنابراین امکان تبدیل این دو انرژی به یکدیگر وجود دارد.

می دانیم برای شنیدن صدای نور و به طور کلی ایجاد صدای صوت به مرتعش ساختن مولکول های هوا نیاز داریم. در گام بعدی برای شنیدن صدای نور آزمایشاتی ارائه شد:

شرح آزمایشات:

1- ابتدا ساختاری از یک ظرف همراه با روزنه ای واقع در درپوش آن پیشنهاد می کنیم. با تاباندن پرتوهای نور از یک چراغ قوه به دیواره ظرف، انتظار استخراج صوت از روزنه ایجاد شده را داریم اما به دلیل خروج پرتوهای نور از دیواره مقابل ظرف، صدایی تولید نمی شود.

2- در آزمایش بعدی برای به دام انداختن انرژی پرتوها، نیمه ی دیواره داخلی ظرف را با چسب می پوشانیم و نیمه دیگر را با استفاده از شمع دودی کرده سپس چسب را از دیواره داخلی جدا می نماییم تا نیمه دیگر ظرف شفافیت خود را حفظ نماید. باری دیگر آزمایش 1 را تکرار می کنیم لیکن در این مرحله نیز به دلیل کافی نبود انرژی پرتوهای نور به نتیجه دلخواه دست نمی یابیم.

3- در این مرحله از آزمایشات، منبع های نور مختلفی را جایگزین چراغ قوه می نماییم و زمانیکه از شمع به عنوان منبع نور استفاده می کنیم صدای ضعیفی همانند خش خش کاغذ یا جرقه های آتش از روزنه ایجاد شده قابل شنیدن است.

4- برای بالا بردن قدرت صوت فرضیه های دیگری مطرح می شود که خواستار تغییر اندازه روزنه، اندازه ظرف، دمای ظرف و عواملی از این قبیل است لذا پس از تغییر دادن اندازه روزنه، متوجه می شویم که هرچه روزنه ایجاد شده کوچکتر باشد صدای ایجاد شده قدرت بیشتر دارد.

5- با تغییر اندازه ظرف درمی یابیم اندازه ظرف موردنظر که در واقع تعداد مولکول های هوای محبوس در ظرف را نیز تعیین می کند، بستگی به اندازه روزنه داشته و باید با آن متناسب باشد و هرچه اندازه بزرگتر باشد، تعداد مولکول های هوای محبوس شده بیشتر و در نتیجه قدرت صوت افزایش می یابد.

6- دمای ظرف، یکی از عوامل مهم در بالا بردن قدرت صوت است زیرا دمای بیشتر انرژی جنبشی بیشتری را به دنبال خواهد داشت که بیانگر ارتعاش بیشتر است.

نتیجه گیری:

• صوت و نور در عین داشتن شباهت، دو انرژی مجزا هستند.
• تبدیل انرژی نورانی به صوتی امکان پذیر است.
• انرژی صوتی حاصل ارتعاش مولکول های هواست.
• انرژی نورانی نیز حاصل ارتعاش مولکول های هواست (طبق نظریه موجی هویگنس)
• تبدیل انرژی نورانی به صوتی با به دام انداختن انرژی پرتوهای نور در یک ظرف صورت می پذیرد.
• قدرت صوت تولید شده به عواملی چون دمای ظرف، اندازه روزنه درپوش، میزان انرژی پرتوهای منبع نور، اندازه ظرف و ... بستگی دارد.
• دما و قدرت صوت رابطه مستقیم دارند.
• اندازه ظرف و قدرت صوت رابطه مستقیم دارند.
• اندازه روزنه و قدرت صوت رابطه وارون دارند.
• میزان انرژی پرتوهای نور و قدرت صوت رابطه مستقیم دارند.

تبیان: خیلی ممنون که وقت خود را در اختیار ما گذاشتید، موفق و پیروز باشید.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: نسیم گنجی منش

تنظیم: نسرین صادقی