» «

פוטונים

כבידה
מי גילה את כוח הכבידה?



ראשית בפשטות, נסביר שכוח הכבידה (Gravity) הוא כוח שמושך תמיד ישר למטה, כלפי מרכז כדור הארץ, או למטה בכל כוכב בעל מסה.

כוח הכבידה, או "גרוויטציה" הוא אחד הכוחות הבסיסיים שיש בטבע. הכבידה הוא כוח משיכה שפועל בין גופים ומושפע מהמסה שלהם.

היסטורית, התגלה כוח המשיכה על ידי המתמטיקאי והפיזיקאי הדגול אייזק ניוטון. הוא פרסם אותו ביצירה פורצת הדרך ובת 3 הכרכים שלו ה"פרינקיפיה" (העקרונות), או בשמה המלא "פילוסופיה נטוראליס פרינקיפיה מתמטיקה". בלטינית משמעות שמה היא "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע".

חוק המשיכה האוניברסלי שניסח אייזיק ניוטון הגדיר את המשיכה בין כל שני גופים בעלי מסה, כמשיכה זה לזה ביחס ישר למסה שלהם וביחס הפוך לריבוע המרחק שיש ביניהם.

במאה ה-20 הורחב חוק המשיכה על ידי אלברט איינשטיין שגרס כי גם חלקיקים כמו פוטונים לדוגמה (חלקיקים חסרי "מסת מנוחה") נמשכים לגופים אחרים.


הנה סרטון על כבידה (מתורגם):

http://youtu.be/px7bevMOOP0


כוח הכבידה מגביל את שהייתנו באוויר בכוח גופנו לשנייה אחת בלבד (מתורגם):

https://youtu.be/sDbmcPnzwy4


תפקידו של איינשטיין בהבנה המעמיקה של הכבידה בחלל:

https://youtu.be/xJ0m_0v6fQk


קדימון הסרט "גראוויטי" העוסק בכוח המשיכה בחלל:

http://youtu.be/OiTiKOy59o4
חוקי ניוטון
מהם שלושת חוקי התנועה של ניוטון?



חוקי ניוטון, או ליתר דיוק שלושת חוקי התנועה של ניוטון (Newton's laws of motion), הם כמו כללים סודיים שמסבירים איך דברים זזים בעולם.

אייזק ניוטון, מדען מאוד חכם, גילה וניסח את החוקים האלה לפני שנים רבות. הנה ההסבר הכי פשוט שהצלחנו לתת להם:

#1 - דברים רוצים להישאר כמו שהם!
החוק הראשון של ניוטון אומר שדברים רוצים להישאר כמו שהם. אם משהו עומד במקום, הוא ימשיך לעמוד במקום. ואם משהו זז, הוא ימשיך לזוז באותו כיוון ובאותה מהירות, אלא אם כן משהו אחר יגרום לו להשתנות.

לדוגמה, אם כדור שוכב על הרצפה, הוא לא יתחיל לזוז לבד, אבל אם תבעטו בו, הוא יזוז. החוק הזה גם אומר לנו מתי אפשר להשתמש בכללים האלה - רק אם אנחנו מסתכלים על המשהו הזה, הכדור, ממקום שלא זז או מסתובב.


#2 - מה קורה עם דברים שזזים?
בחוק השני של התנועה ניוטון מסביר מה קורה כשמשהו גורם לדברים לזוז או להשתנות. הוא גרס שככל שדוחפים חזק יותר, הדברים יזוזו מהר יותר. אבל אם משהו כבד יותר, יהיה קשה יותר לגרום לו לזוז. החוק הזה נותן לנו נוסחה שאומרת שכוח שווה למסה כפול תאוצה.

לדוגמה, אם תדחפו עגלה קטנה, היא תזוז מהר יותר מאשר עגלה גדולה אם תדחפו באותה עוצמה.

והחוק השני גם אומר לנו שאם משהו משנה מהירות, זה בגלל שפועל עליו כוח.


#3 - לכל פעולה - תגובה.
החוק השלישי של ניוטון אומר שכל פעולה גוררת תגובה. אם תדחפו קיר, למשל, הקיר ידחוף אתכם בחזרה באותה עוצמה. הכוחות האלה תמיד פועלים על דברים שונים ולכן הם לא מבטלים אחד את השני.

לדוגמה, אם תזרקו כדור על הקיר, הכדור יפעיל כוח על הקיר, והקיר יפעיל כוח על הכדור בחזרה. הכוחות האלה תמיד נוצרים ביחד ובאותו זמן.


אז שלושת החוקים האלה עוזרים לנו להבין איך דברים זזים ומה גורם להם לזוז, ממש כמו קסם. ועדיין, חשוב לזכור שהחוקים האלה לא תמיד עובדים בדיוק אותו הדבר, במיוחד אם דברים זזים מהר מאוד כמו אור, או אם יש הרבה מגנטים או חשמל. במהירויות "נמוכות" ממהירות האור החוקים של ניוטון מדויקים להפליא.


הנה חוקי ניוטון שניסח המדען הדגול (עברית):

https://youtu.be/G-YlfXtW7Yc


הסבר של 3 חוקי התנועה של ניוטון (מתורגם):

http://youtu.be/zCNSO002jfI


וסרטון אנימציה קצר שמציג את התגליות של ניוטון בתחום הכבידה:

http://youtu.be/jwPc0kK9VHU
קרני אור
מהן קרני האור ומהו האור?



קרן אוֹר (Light ray), בהגדרתה המדעית, היא תנועה של אור בקו ישר. האוֹר עצמו הוא קרינה אלקטרומגנטית בעלת אורך גל הנראה לעין האנושית, בתחום או בסדר גודל של 380–750 ננומטר.

לאור, לפי תיאוריית האפקט הפוטואלקטרי המבריקה של אלברט איינשטיין, יש טבע כפול. הוא גם חלקיקים וגם גל. למעשה, מדובר בגל של חלקיקים תת-אטומיים שנקראים "פֿוֹטוֹנים" (Photons) והם נעים במהירות עצומה, כשמהירות האור שווה לכ-300 אלף קילומטר בשנייה.

פוטון הוא החלקיק שאחראי על הכוח האלקטרומגנטי, אחד מ-4 הכוחות העיקריים שמחזיקים את חלקיקי האטום השונים. הוא זה שמאפשר תופעות פיזיקליות כמו האור, שדות מגנטיים, שדות חשמליים וכדומה.

אז אם האור, לפי איינשטיין, הוא זרם של פוטונים שלכל אחד מהם כמות קבועה של אנרגיה, במובן הרחב יותר הוא קרינה אלקטרומגנטית בטווח שבין התת-אדום לעל-סגול, או כל סוג של קרינה אלקטרומגנטית, כמו שאנו יודעים היום.

יש לאור חשיבות אדירה בשלל תחומים והיבטים בחיינו, החל מהחשמל, האופטיקה ותורת הצבע, דרך הביולוגיה של הפוטוסינתזה ומערכת הראייה ועד לפיזיקה התת-אטומית (פיזיקה קוונטית), פלורסנציה ועוד.

כמו המצאות מדהימות אחרות במאה ה-20, חשוב להזכיר גם את קרן הלייזר (LASER), ראשי תיבות של Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, כלומר זו קרן אור מאוד מוגברת, על ידי גירוי פליטה של קרינה. גם קרינה ממוקדת ובלתי נראית לעין אנושית זו, התבססה על התגלית הזו של איינשטיין - אלומת לייזר היא בעצם אלומה צרה מאוד וחזקה של אור, באורך של גל אחד.


הנה התפתחות ההבנה המדעית של קרני האור (מתורגם):

https://youtu.be/Hk3fgjHNQ2Q


איינשטיין גילה שקרני האור הן חלקיקים (מתורגם):

https://youtu.be/hSgIDgGpRpk


האור מתתנהג לעתים כחלקיקים ולעתים כגל (מתורגם):

https://youtu.be/J1yIApZtLos


בבסיס תגליתו, היחידה שעליה זכה בפרס נובל, מצוי הפוטון:

https://youtu.be/LFM_r9KtaxE


ותגליתו של איינשטיין היא שנותנת את ההסבר המדעי לקרן הלייזר:

http://youtu.be/1LmcUaWuYao
לייזר
איך פועלת קרן לייזר?



קרן הלייזר, שכמו המצאות מדהימות שונות במאה ה-20 התבססה גם היא על תגלית של אלברט איינשטיין, היא קרינה ממוקדת של אור או מולקולות, מעין אלומת אור בלתי נראית לעין אנושית.

לייזר (LASER) בא מראשי התיבות של Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. זו קרן אור מוגברת מאוד, על ידי גירוי פליטה של קרינה, בעלת אנרגיה רבה שבאה מאלומה צרה מאוד של אור, באורך גל אחד.

קרני לייזר משמשות כיום כלי עזר חשוב בעולם הרפואה. ידועים למשל ניתוחי עיניים בלייזר. בזכות היותה של קרן הלייזר מרוכזת ובעלת אנרגיה גבוהה מאוד, כשהיא מכוונת אל רקמה חיה ולא רצויה, האנרגיה של קרן הלייזר מחממת את המים שבתאי הרקמה והתאים נמסים, מבלי שייגרם נזק לתאים השכנים.

בצורה דומה נעשה שימוש גם לחיתוך בקרן לייזר בתעשיה. בתחום הבידור משתמשים בלייזר כדי ליצור הולוגרמות ולעשות מופעי אורות מרהיבים. שוטרי תנועה נעזרים בקרן לייזר כדי לעצור נהגים שעוברים את המהירות המותרת.

גם בשדה הקרב פותחו מערכות לייזר חדשניות שיאפשרו בעתיד הגנה והתקפה. בתוך שנים אחדות יוכלו קרני לייזר להפיל טילים כדי להגן על השמיים מהתקפות האוייב או לתקוף כוחות אוייב באופן מדוייק והרסני פחות.


גם כאן איינשטיין עזר - נשק הלייזר שיגיע בקרוב למטוסי הקרב ויחסוך חיי אדם (עברית):

https://youtu.be/bFBl4TWduJ8


מופע קרני לייזר עם מוסיקה:

http://youtu.be/i5Va8yyJFGA


פרופסור שמדגים את פעולת קרן הלייזר:

http://youtu.be/FAc5bXX4qog?t=6s


וההסבר המדעי של הלייזר:

http://youtu.be/1LmcUaWuYao


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.