אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

הייצוג באמצעות קרניים מיועד לאפשר תיאור מסוים של המציאות האופטית לצורך הסבר תופעות, ניבוי תופעות ופתרון איכותי וכמותי של בעיות. כדי לקבוע באופן מלא את ההתנהגות של מערכת אופטית ולענות על שאלות כמו: "האם נוצרות דמויות?", "היכן נוצרות דמויות?", "מהיכן אפשר לראות את הדמויות?", "אילו סוגי דמויות נוצרים?","האם יש הגדלה, ומהי?" - יש לתאר את מהלך אלומות האור במערכת. בתיאור כזה יש להתייחס לעצם (באמצעות אלומות האור המתפשטות ממנו), לתכונות הפיזיקליות של הרכיבים ולמיקום היחסי של העצם והרכיבים.

תלמידים מתקשים לעתים בשימוש נכון של הייצוג באמצעות קרניים, כפי שנפרט בהמשך. עם זאת, עיקר הקושי מתבטא בפירוש מציאותי נכון של תרשים הקרניים ובשימוש בתרשים כזה לפתרון בעיות במציאות.

המקורות המשוערים לקשיים אלה הם תפיסות מוקדמות של התלמידים (למשל, "כדי לראות, העין שולחת 'מבט' (קו ראייה) אל העצם או אל מקור האור"), זלזול בצורך לדייק במימוש הייצוג באמצעות קרניים ואי-הכרה בכך שייצוג כזה יכול לשמש לפתרון בעיות וכן חיקוי בלתי מבחין של 'קיצורי דרך' שהמורה מיישם בעת הסרטוט על הלוח (למשל, צמצום האלומה לגזרה הרלוונטית לרכיב הנדון, אי- קישור בין מהלך האור ליצירת הדמות וראייתה, שימוש בקרניים מיוחדותבלבד).

להלן פירוט סוגים אחדים של קשיי תלמידים:

1.שגיאות הנוגעות לייצוג האור

א. שימוש בקרן בודדת במקום באלומת קרניים.

ב. היעדר סימון של כיוון התפשטות האור, או אי-התייחסות למשמעות הסימון כאשר הוא מופיע.

ג. העדר אבחנה בין קווים המשמשים לתיאור מהלך אור לבין קווי עזר גאומטריים.

ד. התעלמות ממהלכו של אותו חלק באלומת האור שאינו מבצע אינטראקציה עם הרכיב המטופל. לדוגמה: במערכת המכילה מקור אור ועדשה - תיאור מהלך האור רק לאלומה הפוגעת בעדשה ולא לאור העובר סביבה.

2. שגיאות הנוגעות לייצוג האינטראקציה

א. יישום 'קיצורי דרך' גאומטריים בלי לבדוק את תקפותם במערכת הנתונה. לדוגמה: במערכת של מקור אור, מראה מישורית ומחסום - קביעת מיקום הדמות ושדה הראייה שלה בלי לוודא שהאור ממקור האור אכן פוגע במראה.

ב. התעלמות מהקשר בין גודלו המוגבל של הרכיב האופטי לבין תחום ההשפעה שלו על אלומת האור הפוגעת בו. לדוגמה: במערכת של שתי עדשות - ייתכן שאלומת אור שעברה בעדשה הראשונה, כלל לא תפגע בעדשה השנייה ועל כן לא תיווצר דמות נוספת.

ג. ייצוג חלקי של האור המבצע אינטראקציה עם הרכיב. לדוגמה: ייצוג מהלכן של 3-2 'קרניים מיוחדות' בעדשה מבלי לדעת שמהלך דומה מתקיים לכל הקרניים הפוגעות בעדשה. דוגמה נוספת: בתיאור מעבר אור מאוויר לזכוכית - התעלמות מייצוג האור המוחזר.

ד. ייצוג שגוי של תוצאת האינטראקציה עם רכיב נתון. לדוגמה: בתיאור מעבר אור מאוויר לזכוכית – מסרטטים את הקרן הנשברת באותו צד של האנך שבו סורטטה הקרן הפוגעת. דוגמא נוספת: בייצוג מהלך אור העובר במנסרה משולשת - סימון שגוי של האנכים אומדידה שגויה של זוויות.

3. שגיאות הנוגעות לייצוג ראייה

א. אי-יכולת להראות את האלומה הספציפית המגיעה לעין נתונה.

ב. התייחסות לשאלה "האם בייצוג הנתון מסורטטת קרן שאכן מגיעה לעין?" במקום לשאלה "האם לעין הנתונה יכולות להגיע קרני אור ממקור האור הנתון?".

ג. הכרעה בשאלות ראייה באמצעות קריטריון יחיד: אפשרות חיבור קו ישר בין העין לנקודה הנדונה.

4. שגיאות הנוגעות לייצוג מושגים

א. ייצוג דמות על ידי מפגש בין קרניים לפני האינטראקציה עם הרכיב, לבין קרניים אחרי האינטראקציה עם הרכיב.

ב. ייצוג דמות על ידי מפגש בין קרניים שמקורן בעצמים נקודתייםשונים.

5. קשיים נוספים של תלמידים

תלמידים רבים מתקשים בפתרון בעיות בתחום הבנת הנקרא, בקישור בין סיפור המעשה לידע הפיזיקלי ובבקרת הפתרון. כמו כן, תלמידים רבים (בעיקר בכיתה י) מתקשים באלגברה ובגאומטריה - וקשיים אלה משתקפים בשגיאות בפתרון בעיות כמותיות. השימוש בפונקציות טריגונומטריות לצורך חוק סנל או לפתרון בעיות שונות, מוסיף קושי לתלמידים שהיכולת המתמטית שלהם עדיין אינה מפותחת.

תלמידים קושרים את מופעי הירח לליקויי לבנה וחמה, את עונות השנה - להבדל מרחק הארץ מן השמש בקיץ ובחורף, ואת האור המגיע מכוכבים כאור השמש המוחזר מן הכוכבים. יש לטפל בתפיסות שגויות אלה.