אתר מורי פיזיקה - עמוד הבית

עיקרי המודל האלקטרומגנטי

א. יש להציג את הדרכים ליצירת שדה חשמלי:

1. על ידי הפרדת מטענים באמצעות -
   • שפשוף.
   • הנעת מוט בתוך שדה מגנטי.
2. על ידי השראה אלקטרומגנטית ושינויים בזמן בשדה המגנטי.

כמו כן יש להציג את הדרכים ליצירת שדה מגנטי:

1. על ידי זרם (ניסוי ארסטד)
2. על ידי שדה חשמלי משתנה (השערת מקסוול).

ב. יש להסיק על קיומם של גלים אלקטרומגנטיים מהתאוריה של מקסוול ולהציג את תכונותיהם:

1. המקור של גלים אלקטרומגנטיים הוא מטען חשמלי מואץ.
2. גל אלקטרומגנטי הוא שדות חשמליים ושדות מגנטיים המשתנים בזמן, שיוצרים זה את זה, שמאונכים זה לזה ושמאונכים לכיוון התפשטות הגל.
3. גל אלקטרומגנטי הוא גל רוחב.
4. גל אלקטרומגנטי מתקדם בריק במהירות האור בלי קשר למהירות מקור הגל או לתדירות שלו. גל אלקטרומגנטי יכול להתקדם גם בחומר, ואז מהירותו משתנה בהתאם לחומר ובמידה מסוימת גם בהתאם לתדירות הגל (נפיצה).
5. האנרגיה שגל אלקטרומגנטי נושא נקבעת על ידי משרעת השדה החשמלי. (משרעת השדה החשמלי ומשרעת השדה המגנטי פרופורציוניות זה לזה.)האנרגיה קשורה לשדות ולא לחלקיקי התווך.

ג. יש להציג את תוצאות ניסוייו של הרץ בגלים אלקטרומגנטיים.

ד. יש להדגיש את ההבדל בין גל מכני לגל אלקטרומגנטי: גל מכני מתבטא בשינויים שהגל מחולל בתווך, בעוד שגל אלקטרומגנטי מתבטא בשינויים בעָצמותיהם של השדה החשמלי והשדה המגנטי.

ה. יש להציג תרשים של הספקטרום האלקטרומגנטי ולדון בתכונות המשותפות לכל הגלים ובשוני בין הגלים.

גלים אלקטרומגנטיים – היבטים מדעיים, טכנולוגיים והיסטוריים

א. השפעת האטמוספירה על קרינה אלקטרומגנטית

1. מבוא לאסטרונומיה: יש להציג את התחומים השונים של הקרינה האלקטרומגנטית הנבלעת באטמוספרה, ואת התחומים השונים של הקרינה המגיעה לקרקע כדור הארץ (ה"חלונות"). יש לדון ב'תצפיות' בגרמי השמים בתחומי הקרינה האלקטרומגנטית השונים מן האור הנראה.
2. שכבת האוזון:י ש לדון בהשפעתה של שכבת האוזון על הקרינה העל-סגולה ה'קשה' הנפלטת מן האטמוספרה, וכן בבעיית ה"חור באוזון" ובהשפעתה על האדם והצומח.
3. גוני השמים: יש לדון בגון השמים במהלך היום ובעת שקיעת השמש, ובסיבות לגוונים אלה.

ב. התחומים השונים של ספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית

1. תחום גלי הרדיו

רקע היסטורי: המצאת התקשורת האלחוטית על ידי מרקוני; שידורי רדיו הנושאים את קולו של האדם.

שימושים: שידורי רדיו וטלוויזיה (יש להציג גם את השפעת היונוספרה על גלי הרדיו המשודרים מן הקרקע).

2. גלי מיקרו

שימושים: תקשורת לוויינים, מערכות מכ"מ, תנורי מיקרו-גל.

3. קרינה תת-אדומה

רקע היסטורי: גילוי הקרינה התת-אדומה על-ידי ויליאם הרשל.

מקורות: גופים 'חמים'.

דרכי גילוי: מד-חום, תאי חישה בעור, לוחות צילום. נחשים ממשפחות מסוימות רואים את הטרף באמצעות קרינה תת-אדומה הנפלטת ממנו.

שימושים: אפקט החממה בחקלאות (בהקשר זה יש לדון גם באפקט החממה באטמוספרה), שלטים.

קשיים של תלמידים: כיוון שקרינה תת-אדומה מחממת והיא מכונה לעיתים "קרינת חום", יש הנוטים לחשוב שקרינה תת-אדומה היא קרינה של חום. יש להבהיר ששיעור גבוה ממנה נבלע בחומר לכן היא מחממת, אך אין מדובר בקרינה של חום.

4. קרינה על-סגולה

מקורות טבעיים ומקורות מלאכותיים: שמש, מעבר זרם חשמלי דרך אדי כספית.

דרכי גילוי: לוחות צילום, פלואורסצנציה.

שימושים: עיקור מזון, טיהור מים, "מלבינים אופטיים" באבקות כביסה, צבע של עט הדגשה, מיקרוסקופים לקרינה על-סגולה.

5. קרינת רנטגן

רקע היסטורי: גילוי הקרינה על-ידי רנטגן, האופן שבו התגלה כי הקרינה היא אלקטרומגנטית (ניסוי פון-לאואה).

מבנה: מבנה שפופרת רנטגן.

תכונות: השחרת לוח צילום, יוניזציה של גז שדרכו הקרינה עוברת, הרס רקמות.

שימושים: ברפואה:צילום רנטגן, מעקב אחר צנתר, טיפול בגידולים ממאירים; בתעשייה:גילוי פגמים במוצקים; במחקר: חקר מבנהה-DNA.

6. קרינת גמא

רקע היסטורי: גילוי הקרינה על ידי הנרי בקרל, מחקר על-ידי הזוג מארי ופייר קירי, הפרדת הקרינה הרדיואקטיבית לשלוש קרינות באמצעות שדה מגנטי ושדה חשמלי.

שימושים:ברפואה: אבחון רפואי, טיפול בגידולים ממאירים;

בתעשייה: גילוי פגמים במוצקים; במחקר: מחקר בסיסי של החומר.

קשיים של מודל הגלים האלקטרומגנטיים

בסיום הוראת מודל הגלים האלקטרומגנטיים יש להציג את גילוי האפקט הפוטואלקטרי על ידי הרץ. המודל מסביר מדוע ניתן לעקור אלקטרונים ממתכת על ידי אור, אך מתקשה להסביר את התופעות הנוספות של האפקט, כמו התלות בתדירות האור.