لمس کردن چشمه نور

توضيح اوليه

در اين طرح درس با يک آزمايش، چشمه نوري را برابر يک آينه مقعر قرار مي دهيد. چشمه واقعي براي بيننده قابل مشاهده نيست، ولي بيننده مي تواند تصوير آن را که در فضا درست شده، مشاهده نمايد. دانش آموزان تلاش مي کنند که چشمه را لمس نمايند، در حقيقت در تلاش براي لمس تصوير آن هستند. دستان آن ها به سمت چيزي که واقعي تر به نظر مي رسد، حرکت خواهند کرد! اين بالاترين معجزه تصوير است. ما در اين جا از يک لامپ حبابي به عنوان چشمه استفاده خواهيم کرد.

اهداف

1. دانش آموزان با چگونگي تشکيل تصوير در آينه مقعر وقتي جسم در مرکز آينه قرار دارد آشنا مي شوند.

وسايل لازم

1. يک آينه مقعر به قطر 40 سانتي متر
2. چوب (به عنوان پايه براي آينه و چشمه، مطابق شکل)
3. دو سرپيچ لامپ با سيم و دوشاخه
4. يک منبع نوري (لامپ) 40 تا 75 وات.

طرح درس

با انجام اين آزمايش در کلاس مي توان تصوير جسمي مثل يک لامپ در مقابل آينه کاو را به دانش آموزان نشان داد. در صورتي که امکانات کافي در اختيار داريد دانش آموزان را به چند گروه تقسيم کنيد و از آن ها بخواهيد تا مراحل زير را با هم انجام دهند در غير اين صورت خودتان آزمايش را انجام داده و سعي کنيد دانش آموزان را نيز با آن درگير نماييد.

مراحل زير را در کلاس توضيح دهيد و از دانش آموزان بخواهيد تا طبق روند زير آزمايش را دنبال کنند:

يک جعبه چوبي با يک پهلوي باز مطابق شکل بسازيد.ارتفاع جعبه بايد کمي از نيمه آينه کم تر باشد، و عرض و عمق آن هم به اندازه اي باشد که حباب لامپ را در خود جا دهد.تمام سطوح جعبه را با سياه، رنگ کنيد.

لامپ را به برق بزنيد و جعبه را در وضعيتي قرار دهيد که سمت باز آن رو به آينه قرار بگيرد.  يک سرپيچ هم روي جعبه درست بالاي لامپ قرار دهيد.

براي تعيين طول کانوني آينه آن را در فاصله زيادي از آينه – حداقل 6 متر- قرار دهيد.طوري که سمت مقعر (حفره) آن رو به لامپ باشد.در اين صورت آينه تصويري حقيقي از لامپ را در نزديکي نقطه کانوني آن تشکيل خواهد داد. فاصله مرکز آينه تا محل تصوير را اندازه بگيريد، اين همان فاصله کانوني آينه است.

براي تعيين محل تصوير يک کارت (8×13 سانتي متري) را در مرکز و مماس به آينه قرار دهيد. کارت را به آهستگي از آينه دور کنيد. هرگاه که تصوير روي کارت واضح شد، کارت شما در نزديکي نقطه کانوني قرار گرفته است.

آينه را به اندازه دوبرابر فاصله کانوني از لامپ قرار دهيد. آينه تصوير لامپ را منعکس مي کند.اين تصوير در فضا و در مقابل آينه تشکيل خواهد شد.با تنظيم دقيق وضعيت عمودي و افقي جعبه، مي توان تصوير را در سرپيچ بالاي جعبه منطبق کرد.(ممکن است مجبور شوند چند مجله يا کتاب را زير جعبه براي اين کار قرار دهند.)

اين تصوير سازي در اتاق تاريک به بهترين نحو انجام خواهد پذيرفت.

از دانش آموزان بخواهيد که در فاصله 5 متري آزمايش قرار بگيرند، به طوري که بتوانند لامپ را روي سرپيچ بالايي ببينند. بعد از آن ها بخواهيد که بتدريج به سمت لامپ نزديک شوند.ممکن است مجبور شوند کمي خم شوند، خود را بکشند يا به راست و چپ منحرف کنند تا تصويري که از لامپ مي ديدند، مخدوش نشود. در نهايت آن ها خواهند گفت که تصوير خيلي طبيعي به نظر مي رسد.

در نهايت مي توانيد به آن ها توضيح دهيد که چه اتفاقي رخ مي دهد.

به آن ها بگوييد تصويري که شما مي بينيد توسط يک آينه کروي مقعر تشکيل شده است. شعاع هاي نوري که از لامپ در يک نقطه خارج مي شوند، توسط آينه مقعر طوري منعکس مي شوند، که در نقطه اي جمع شده و تصويري حقيقي از جسم را درآن نقطه به ما مي دهند. شعاع هاي نوري به همگرايي خود ادامه داده و درچشم شما دوباره به هم مي رسند. عدسي چشمان شما اين پرتو ها را دوباره در شبکيه جمع مي کند. چشمان و مغز شما نمي توانند تفاوت بين تصوير شبکيه اي جسم منير و تصوير شبکيه اي انعکاس لامپ را تشخيص دهند. در برخي از موارد، تصوير بازتابي از لامپ با اصل جسم متفاوت است. قرار دادن جسمي در پشت تصوير انعکاسي، باعث تيره و محو شدن لامپ مي شود.

و در آخر...

با اينکه ما از يک لامپ استفاده کرديم، مي توان از يک جسم غير منير هم براي رسيدن به يک تصوير حقيقي بهره جست. به عنوان تفريح مي توان از يک حيوان پلاستيکي، مانند گاو يا خوک، استفاده کرد.مي توان از جنبه هاي تزييني ديگر هم، مانند افزودن نور چراغ قوه به حيوان پلاستيکي، استفاده کرد.يک نقطه ي نوراني بر روي تصوير تشکيل خواهد شد! آينه نور بازتابي از چراغ قوه را دريافت کرده و از آن براي تشکيل تصوير بهره خواهد جست.

مترجم: پويا قسوره

تنظيم: نسرين صادقي