קרינת גוף שחור

 

מטרת ההדמיה

דווקא עקב העובדה שנושא קרינת גוף שחור הוצא מתכנית הלימודים בפיזיקה, חייבים לפחות להקדיש מעט תשומת לב לתופעה זו. הדמיה זו מאפשרת לקשר בין המקור היוצר קרינה אלקטרומגנטית לבין ספקטרום האור הנפלט (כולל אור בתחומי ספקטרום בלתי נראים). ההדמיה מאפשרת לקשר בין טמפרטורת הגוף הפולט את האור לבין ספקטרום הקרינה הנפלטת ועצמתה היחסית בכל אחד מתחומי הספקטרום. באמצעות הדמיה זו ניתן להסביר את קרינת האינפרא אדום של התנור, את האחוז היחסי הקטן של אור בתחום הספקטרום הנראה שנפלט מנורת להט, ואת ספקטרום הקרינה הנפלטת מהשמש.

 

קישור להדמיה

http://stwww.weizmann.ac.il/ptc/applets/black-body-radiation.swf

 

סוג הקובץ

Flash

להורדת Flash Player לחצו כאן

 

מקור ההדמיה

PhET – Physics Education Technology, University of Colorado, Boulder

להנחיות כלליות לשימוש בהדמיות PhET לחצו כאן

 

הסעיפים בסילבוס המתאימים להדמיה

גלים אלקטרומגנטיים

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

3.5

גלים אלקטרומגנטיים, ספקטרום, יישומים ורקע היסטורי

 

-       עיקרי המודל האלקטרומגנטי של האור, ניבויי התאוריה האלקטרומגנטית.

-       גלים אלקטרומגנטיים – היבטים מדעיים, טכנולוגיים והיסטוריים:

·   השפעת האטמוספרה על קרינה אלקטרומגנטית.

·   התחומים השונים של ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית, יישומים טכנולוגיים.

-       קשיים של מודל הגלים האלקטרומגנטיים.

 

-       הדגמת תופעות גליות של גלי מיקרו.

-       הדגמות של תופעת הפלואורסצנציה של קרינה על-סגולה.

-        החזרה של קרינה תת-אדומה משלט.

סרט על הספקטרום האלקטרומגנטי ושימושיו.

6

 

שימוש בהוראה

כעזר בזמן התחלת הוראת נושא הגלים האלקטרומגנטיים, כאמצעי המחשה בזמן הוראת הנושא (הקרנה על הלוח), כשיעורי בית, כפעילות תלמידים אינטראקטיבית עם דף עבודה (ראו דפי פעילות באנגלית שפותחו באוניברסיטת קולורדו).

עיקר השימוש בהדמיה זו להוראה הוא ליצור אצל התלמידים את הקשר המחשבתי בין טמפרטורת הגוף הפולט את האור, לבין ספקטרום הקרינה הנפלט ממנו.

 

הנחיות הפעלה

ניתן לשנות את טמפרטורת הגוף הפולט קרינה באמצעות הזזת זחלן השליטה בטמפרטורה, כבתמונה משמאל.

 

את הטמפרטורה רואים גם כערך מספרי, וגם על מד הטמפרטורה בצבע אדום.

 

כפתורי הרצת ההדמיה

ההדמיה פועלת כל הזמן, מכיוון שאין בה דברים המשתנים מעצמם. רק ברגע שמשנים פרמטר, רואים את השינוי על המסך.

 

תצוגות ההדמיה

היתרון בהדמיה זו הוא היכולת לבצע התמקדות בתופעה באמצעות שינוי קנה המידה של הצירים:

  • ציר x המתאר את אורך הגל (Wavelength).
  • ציר y המתאר את עוצמת הקרינה האלקטרומגנטית הנפלטת. 

שינוי קנה המידה של ציר x מתבצע באמצעות לחיצה על הכפתורים Zoom in ו Zoom Out המופיעים מתחת לציר מימין, ראה תמונה:

 

 

 

שינוי קנה המידה של ציר y מתבצע באמצעות לחיצה על הכפתורים + ו - המופיעים משמאל לציר האנכי, ראה תמונה:

 

 

לדוגמה, ניתן לראות את תמונת המסך עבור טמפרטורת החדר (300 מעלות קלווין):

 

 

רואים כי כל הקרינה מרוכזת בתחום ספקטרום האינפרא-אדום ואין קרינה בתחום הספקטרום הנראה. בניגוד לתמונה שבראש הקובץ המראה את הקרינה הנפלטת מהשמש.

דוגמה נוספת היא הקרינה הנפלטת מנורת להט (ראה תמונה), בה ניתן לראות את חלק הקרינה הנפלט בתחום הספקטרום הנראה:

 

 דפי פעילות באנגלית שפותחו באוניברסיטת קולורדו: 

  דף עבודה 1 בנושא קרינת גוף שחור
  דף עבודה 2 נושא קרינת גוף שחור
  תשובות לדף עבודה 2