עדשות - פעילות מתוקשבת

כתבה ד"ר דורותי לנגלי, המחלקה להוראת המדעים, מכון ויצמן למדע.

הפעילות מופיעה גם ב, האתר לתלמידי פיזיקה, כך שהתלמידים יכולים לעבוד באופן עצמאי, גם מהבית.

מטרת הפעילות

א. צפייה במהלך הקרניים היוצרות דמויות שונות בעדשה מרכזת.
ב. חקירת הקשר בין מרחק העצם ובין מרחק הדמות, גודלה וצורתה עבור מרחק מוקד נתון.
ג. חקירת הקשר בין יחס ההגדלה לבין מיקום העצם.
ד. התאמת מיקום העצם ומרחק המוקד עבור יישומים מוגדרים.

הסבר על ההדמיה

בפעילות זו תעבדו עם הדמיה של היווצרות דמות בעדשה מרכזת (convex) או מפזרת (concave), שפותחה ע"י B.Surendranath Reddy.
העצם מוצג כחץ אדום והדמות כחץ כחול. נקודה אפורה מוצגת במרכז העדשה וכן מוצגות שתי נקודות צהובות מכל צד של העדשה המייצגות את מרחק המוקד ופעמיים מרחק המוקד (ראה תרשים).

מימין להדמיה מופיעים הערכים של רוחק המוקד, מרחק וגובה העצם, מרחק וגובה הדמות וכן יחס ההגדלה בין גובה הדמות לגובה העצם. ניתן לשנות את מיקום העצם, גובה העצם, מיקום העדשה ורוחק המוקד שלה.

הוראות ההפעלה

א. לשינוי מיקום העדשה לחצו בכפתור העכבר השמאלי על הנקודה האפורה וגררו ימינה / שמאלה.
ב. לשינוי מיקום העצם וגובהו לחצו בכפתור העכבר השמאלי על ראש החץ האדום וגררו ימינה / שמאלה או למעלה/למטה.
ג. לשינוי רוחק המוקד לחצו בכפתור העכבר השמאלי על נקודת המוקד וגררו בכיוון הרצוי.

לכניסה להדמיה לחצו כאן.

אפיון הפעילות

בהיבט הסילבוס
קרינה וחומר, תופעות יסודיות של האור, ייצוג מהלך האור באמצעות קרניים:
1.4 עדשות כדוריות דקות: מהלך האור ויצירת דמויות:
- דמותו של עצם בעדשה מרכזת (ומפזרת): איתור מקום דמות בעזרת 'קרניים מיוחדות', סרטוט מהלך קרן כלשהי, (סימון שדה הראייה).
- "הגדלה קווית".

בהיבט דידקטי
1. חידוד של השימוש ב'קרניים' מאפשר ייצוג של התפשטות האור במרחב והצגת שינויים בכיוון התפשטות האור כתוצאה מאינטראקציה עם גופים שונים.
2. שימוש בהדמיה כדי לקבוע באופן מלא את ההתנהגות של רכיב אופטי ולענות על שאלות כמו: "האם נוצרות דמויות?", "היכן נוצרות דמויות?", "אילו סוגי דמויות נוצרים?", "האם יש הגדלה, ומהי?"
3. במהלך ייצוג הדמות באמצעות קרניים, אין להסתפק באיתור מקום הדמות על ידי 'קרניים מיוחדות' בלבד. יש להראות מהלכן של קרניים נוספות, המגיעות אל העדשה מאותה הנקודה שעל העצם.

הערות והמלצות דידקטיות

1. פעילות זו הינה פעילות להעמקת
א. השימוש במודל הקרניים
ב. האופן שבו נוצרת דמות בעדשה מרכזת.
2. משך הזמן הדרוש לפעילות הוא 60 דקות
3. התלמידים נוטים להתעלם 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. מומלץ להעלות סוגיה זו לדיון בכיתה.
4. הפעילות אינה מחליפה ניסוי או הדגמה של מציאת דמות הנוצרת במעבר האור דרך עדשה מרכזת.
5. ניתן לתת לתלמידים לבצע את הפעילות כהשלמה להדגמה/ניסוי ולבקש מהם להשלים את הטבלה הבאה:

רוחק העצם מן העדשה

רוחק הדמות מן העדשה

דמות ממשית/מדומה

דמות מוגדלת/מוקטנת

גדול מ-2f

שווה ל-2f

קטן מ-2f וגדול מ-f

שווה ל-f

קטן מ-f