نشاط عملي يوّضح طريقة اختفاء جسم زجاجي داخل كوب

2011 الضوء واللون

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

طريقة اختفاء جسم زجاجي داخل كوب الفيزياء

الأهداف:

1- البحث في كيفية قيام السوائل المختلفة بإبطاء سرعة الضوء.

2- جعل جسم زجاجي يختفي

 

الأدوات التي تحتاجها:

– كوبان

– إبريق ماء

– زيت طهي

– زيت أطفال

– أعواد تحريك زجاجية (عدد 2) أو أي أجسام زجاجية صغيرة مصنوعة من الزجاج الشفاف

– شراب الذرة (لاستعماله في نشاط المتابعة)

 

خطوات العمل:

1- ضع كوباً في مكان ساطع الضوء، ولكن تأكد من عدم وجود حزمة ضوء قوية منبعثة من اتجاه واحد فقط. صب الماء في الكوب حتى ثلثه أو نصفه.

2- صب طبقة سميكة من زيت الطهي فوق الماء.

3- املأ نصف الكوب الثاني بزيت الأطفال.

4- ضع أعواد التحريك الزجاجية داخل الكوبين، ثم انظر الى الكوبين من الجهة الجانبية. ماذا ترى؟ هل ترى أن بعض أجزاء أعواد التحريك أقل وضوحاً من أجزائها الأخرى؟

 

قد يكون هذا النشاط أفضل نتيجة لو استخدمت عصير الذرة بدلاً من الزيتز ضع أداة التحريك الزجاجية في كوب، ثم صب عصير الذرة ستلاحظ أن الأداة قد اختفت لكنك مع ذلك تستطيع أن ترى شكلها الباهت إذا دققت النظر فيها.

جرب هذا النشاط مع أشكال أخرى من المواد الشفافةز بإمكانك مثلاً استعمال زجاج البيركس والنظارات القديمة ومكعبات الثلج والبلاستيك.

اغمس عدسة زجاجية مكبرة في الزيت أو عصير الذرة ولاحظ فيما لو أن تلك المواد تقوم بتكبير الأشياء.

وكي تجعل البيركس يختفي استخدم خليطاً من الزيوت الثقيلة والخفيفة بمعدل جزأين من الزيت الثقيل مقابل جزء واحد من الزيت الخفيف.

 

ماذا لو أن أعواد التحريك الزجاجية لم تظهر باهتة أثناء غمسها في الزيت؟

تؤثر درجة حرارة السوائل في النتائج في هذا النشاط. ويمكن الحصول على نتيجة أفضل في الأيام الباردة، التي يكون فيها الماء والزيت باردين، ما يؤدي إلى زيادة كثافتهما وزيادة درجة انكسار الضوء.

وفي حال كانت السوائل دافئة، ضعها في الثلاجة لمدة ساعة قبل أن تباشر تنفيذ التجربة.

 

تحليل النشاط:

لابدّ أنك لاحظت في النشاط الرئيس أن أداة التحريك الزجاجية قد أصبحت أقل وضوحاً وربما تلاشت عند مرورها عبر زيت الطهي، وكان من الأسهل رؤيتها في زيت الأطفال، بل وأكثر سهولة في طبقة الماء الموجودة في أسفل زيت الطهي.

تختفي أداة التحريك الزجاجية في السوائل التي يكون معامل انكسارها مماثلاً لمعامل انكسار الزجاج.

إن الأجسام الزجاجية شفافة، أي إننا نستطيع الرؤية من خلالها، لكننا نستطيع في الوقت ذاته أن نرى الزجاج نفسه.

 

والسبب في ذلك هو أن بعض الضوء ينعكس بعيداً عن الزجاج، ما يسمح لنا أن نرى التفاصيل على السطح، كما أن الأجسام الزجاجية ذات الأشكال المنحنية، مثل أدوات التحريك، تحني الضوء الذي يمر عبرها، ما يجعل أي شيء يقع خلفها مشوهاً، وهذا يجعل رؤيتها أكثر سهولةً.

وتحني أدوات التحريك الزجاجية الضوء بدرجات أكبر عندما تكون في الهواء، ذلك لأن معامل انكسار الزجاج يختلف عن معامل انكسار الهواء، لذلك تحني تلك الأدوات أو أعواد التحريك الضوء بدرجة أقل عندما تكون في الماء، لكنها تظل سهلة الرؤية.

وللزيت معامل انكسار قريب جداً من معامل انكسار الزجاج، لذلك فإن الضوء ينحني بشكل بسيط عندما يمر عبر أدوات التحريك المغموسة في الزيت. وهذا يفسر سبب عدم وضوح رؤيتها.

 

وإذا وضعت أدوات التحريك في عصير الذرة فستصبح غير مرئية تقريباً. إن معامل انكسار عصير الذرة يماثل معامل انكسار الزجاج، لذلك فإن الضوء يسير بصورة مستقيمة عبر أدوات التحريك دون أي تشويه في شكلها.

وربما تظل صورة أدوات التحريك الزجاجية غير واضحة تماماً بسبب بعض العيوب في الزجاج.

 

استخدام الانكسار

يستخدم خبراء الأمن الجنائي الزيوت لحساب معامل انكسار الأجسام الشفافة الموجودة على مسرح الجريمة.

يقوم هؤلاء الخبراء بغلي الزيت إلى أن تختفي المادة من أجل معرفة معامل انكسار الزيت عند درجة الحرارة هذه، وبالتالي يكتشفون معامل انكسار العيّنة، ويساعدهم ذلك على معرفة مصدر المادة التي قد تقدّم لهم حلولاً أساسية لبعض الألغاز الغامضة.

والطريقة الثانية التي تستطيع من خلالها أن ترى تاثيرات الانكسار هي قوس قزح. يظهر قوس قزح عندما تشرق الشمس على قطرات المطر في زاوية معينة، وينحني الضوء (ينكسر)

 

عند دخوله كل قطرة مطر، ثم يرتد (ينعكس) من خلف قطرة المطر ليعاود الانحناء مرة ثانية عند خروجه منها. وتنحني الألوان المختلفة بمقادير مختلفة ما يؤدي إلى انفصالها، كما هو الحال في الموشور.

اصنع قوس قزح عن طريق مرش الحديقة أو المرذاذ. قف والشمس من خلفك في صباح أو عصر يومٍ مشرق وقم برش الماء أمامك. كم عدد الألوان التي يمكنك مشاهدتها؟ اقفز عبر قوس قزح لترى فيما لو أنك ما زلت تستطيع مشاهدته من الجانب الآخر.

 

طريقة غريبة لصيد الأسماك

يلجأ صيادو الأسماك في بعض أنحاء العالم إلى الخوض في مياه البحر لاصطياد سمكة تلو الأخرى بواسطة الحراب.

وبسبب انكسار الضوء تبدو السمكة من الأعلى أبعد مما هي عليه في الواقع، لذلك يقوم الصيادون بالتعويض عن ذلك من خلال تسديد الحربة على نقطة تبدو أقرب من السمكة.

 

حيوانات غير مرئية

هناك العديد من الحيوانات البحرية، مثل قنديل البحر أو العوالق البحرية، التي تملك أجساماً شفافة.

ولأن نسيج أجسامها له معامل الانكسار ذاته الذي يمتاز به ماء البحر، فإنها تكاد تكون غير مرئية، ما يساعدها على الاختباء من الحيونات المفترسة.

 

سراب برّاق

إن ظاهرة السراب التي غالباً ما نراها في الصحراء ناتجة عن انكسار الضوء في الهواء الحار.

فعندما ترتفع درجة حرارة الأرض تسخن طبقة الهواء التي تقع فوقها مباشرة وتتمدد، ما يجعل معامل انكساره منخفضاً.

وبفعل تلك الحرارة العالية ينكسر الضوء المنبعث من النباتات والصخور أو السماء فيبدو كما لو أنه منبعث من الأرض.

وإذا كانت السماء صافية فإن بقعة زرقاء لامعة قد تظهر على الأرض، وغالباً ما يظن المسافرون عبر الصحراء الذين يشعرون بالظمأ أن تلك البقع اللامعة من السراب هي بُرك ماء، وما إن يقتربوا منها حتى تتلاشى. يظهر مشهد "بُرك الماء" نفسه في بعض الأحيان على طرقات السفر في أيام الصيف الحارة.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]