אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

מטרת ההדמיה

הבנת מושגים הקשורים בהתאבכות גלים. הדמיה זו מתאימה כהדגמה על הלוח בזמן הוראה של הנושא, רצוי להשתמש בהדמיה לצורך השוואה בין התנהגות גלי מים לגלי קול לגלי אור.

קישור להדמיה

http://stwww.weizmann.ac.il/ptc/applets/waveinterference.jar

סוג הקובץ

Java-based simulation

להורדת Java לחצו כאן

מקור ההדמיה

PhET – Physics Education Technology, University of Colorado, Boulder

להנחיות כלליות לשימוש בהדמיות PhET לחצו כאן

הסעיף המתאים בסילבוס להדמיה

התאבכות גלים:

שימוש בהוראה

• כעזר בזמן הוראת הנושא (הקרנה על הלוח) של התאבכות ועקיפה של גלים ב 2 ממדים. אפשרות השוואה בין גלי מים לגלי קול לגלי אור.
• כשיעורי בית בייחוד כמשחק להגברת התעניינות התלמידים, יצירת אתגרים מחשבתיים.
• כפעילות תלמידים.

(ראה קבצי דוגמאות של דפי פעילות, באנגלית, שפותחו על ידי מורים בארה"ב והורדו באישור מהאתר באוניברסיטת קולורדו).

הנחיות הפעלה

הדמיה זו כוללת למעשה 3 הדמיות נפרדות: התאבכות גלי מים (Water), התאבכות גלי קול (Sound),  והתאבכות גלי אור (Light). ניתן לבחור בין ההדמיות באמצעות לחיצה על לשונית התפריט המתאימה, כפי שרואים בתמונה:

עם פתיחת התוכנה עולה מסך הפתיחה המופיע בראש קובץ זה.

ניתן לשנות בהדמיה זו מספר רב של פרמטרים (בכול שלושת ההדמיות המתארות התאבכות, עם הבדלים קלים ביניהן):

• ניתן להוסיף מקור נוסף.
• ניתן לקבוע את המרחק בין שני המקורות.
• ניתן להוסיף סדק אחד.
• ניתן להוסיף 2 סדקים.
• ניתן לקבוע את רוחב הסדק או 2 הסדקים.
• ניתן לקבוע את מיקום המחסום עם הסדקים לעומת המקורות.
• ניתן לקבוע את תדר המקור.
• ניתן לשלוט בעוצמת המקור.
• ניתן להוסיף סרגל מדידה (Measuring Tape) ו/או שעון מדידה (סטופר) (Stopwatch).
• ניתן להוסיף גלאי נקודתי (Add Detector), ולמקמו בכל נקודה רצויה באמצעות גרירתו.
•  דוגמה למסך השליטה במקור (ברז מים מטפטף), בו ניתן לשלוט בקצב הטיפטוף (תדירות = Frequency) באמצעות גרירת הזחלן.
  ניתן להפעיל ולעצור את הטיפטוף (On, Off).
  ניתן לשלוט בעוצמת המקור באמצעות גרירת הזחלן של המשרעת (Amplitude).

להלן מספר דוגמאות של יישומים של תוכנה זו:

• דוגמה לתמונת מסך המתאר התאבכות של גלי מים, הכולל גם גרף, שעון, גלאי נקודתי, ומטר: 
  
  
• דוגמה למסך ההתחלתי של התאבכות גלי קול:
  
  
• דוגמה לחלק המסך של תפריט השליטה במקור קול יחיד: תדירות (Frequency) ומשרעת (Amplitude).
   
  
• דוגמה למסך ההתחלתי של התאבכות גלי אור:
   
• דוגמה לחלק המסך של תפריט השליטה במקור קול יחיד: אורך גל (Wavelength), המתואר באמצעות הצבע המתאים ומשרעת (Amplitude).
   
  
• דוגמה לתמונת מסך המתאר התאבכות של גלי אור, הכולל גם גרף של השדה החשמלי, שעון, גלאי נקודתי, מסך צפייה (Screen Chart) ומטר:
   
  
• דוגמה למסך של עקיפה בסדק יחיד של גלי קול.
  
   
• דוגמה להתאבכות בין 2 סדקים, עם גלי אור, ועם מכשירי המדידה השונים על המסך.
  
  
   
• דוגמה לאפשרויות התפריט לשליטה במקורות עבור גלי אור: 
  • מקור אור יחיד (One Light).
  • שני מקורות אור (Two Lights), עבורם יש אפשרות שליטה במרחק ביניהם (Spacing) ביחידות ננומטר.
  • הוספת סדק יחיד (One Slit), לעומת המצב ההתחלתי, בו לא היה מחסום (No Barrier).
  • שני סדקים (Two Slits), עבורם יש אפשרות שליטה במספר פרמטרים באמצעות גרירת הזחלן המתאים:

§         רוחב הסדקים (Slit Width).

§         מיקום המחסום עם הסדקים (Barrier Location).

§         המרחק בין הסדקים Slit Separation), הכול ביחידות ננומטר.

 

עבור התאבכות בגלי הקול, קיימת גם אפשרות נוספת של תצוגת תנועת חלקיקי החומר (ראה תמונה) בו מתקדם הקול (בדרך כלל מולקולות האוויר). תצוגה זו מאפשרת לראות שהחלקיקים אינם מתקדמים עם התקדמות גלי הקול, אלא רק מעבירים את התנודות.

• דוגמה לתמונת מסך של התאבכות בגלי מים, עם כל מכשירי המדידה, ואפילו עם מחסום הניתן להזזה ושינוי זווית (להדגמת החזרה).

כדי לקשר את התנודות בשני ממדים לתנודות בממד אחד (כמו במיתר מתנודד), ניתן לסובב את מסך התצוגה באמצעות תפריט "סובב את התצוגה" (Rotate View), ואז מקבלים את פני המים במבט מהצד.

ניתן אפילו להשתמש בתוכנה כדי להשוות ולנבא את התנהגות תופעת ההתאבכות בממד אחד בשני ממדים ובשלושה ממדים, כאשר ממקמים את הברז המטפטף במרכז המסך, ושמים גלאי בנקודה על המסך:

בדפי העבודה שהציעו המורים בארה"ב (קבצים מצורפים באנגלית), ניתן לראות דוגמאות של פעילויות לתלמידים, ניתן למצוא שאלות שכדאי לשאול את התלמידים: לפני הרצת ההדמיה, תוך כדי הפעילות, ואחרי הפעילות (מסקנות), וניתן גם לראות מערכי שיעור בנושא.

דפי פעילות באנגלית שפותחו באוניברסיטת קולורדו: