درس 3: رنگین کمان (منشور، عدسی و تجزیه نور)

رنگین‌کمانِ بعد از بارانفعّالیتصفحه ۱۸ کتاب درسی

در یک روز بارانی، پس از نمایان شدن خورشید، رنگین‌کمان زیبایی در آسمان تشکیل شد. دانش‌آموزان سه پرسش داشتند: رنگین‌کمان چگونه تشکیل می‌شود؟ چرا رنگین‌کمان همیشه در آسمان نیست؟ و چگونه می‌توان رنگین‌کمان درست کرد؟

1. ۱در یک روز آفتابی، در حیاط مدرسه یا در خانه، پشت به آفتاب بایستید.
2. ۲با یک آب‌فشان، مانند شکل، در هوا آب بپاشید.
3. ۳رنگین‌کمانی را که تشکیل می‌شود نقّاشی کنید و رنگ‌هایش را با رنگین‌کمان صفحه‌ی پیش مقایسه کنید.

1. الف) رنگین‌کمان چگونه به وجود می‌آید؟

   پاسخ: اگر پس از باران بلافاصله خورشید نمایان شود، نور آن به ذرّه‌های آب که هنوز در هوا وجود دارند می‌تابد. ذرّه‌های ریز آب، نور خورشید را به رنگ‌های سازنده‌ی آن تجزیه می‌کنند؛ یعنی رنگ‌های گوناگون نور خورشید را از هم جدا می‌کنند. در نتیجه رنگین‌کمان به وجود می‌آید.

برای درست کردن رنگین‌کمان از شیلنگ آب استفاده نکنید؛ در این صورت آب زیادی به هدر می‌رود و «اسراف» می‌شود.

آینه در ظرف آب، و منشورآزمایش کنیدصفحه ۱۹ کتاب درسی

در آزمایشگاه می‌توانیم نور را با وسیله‌ای به نام «منشور» تجزیه کنیم؛ یعنی رنگ‌های گوناگون آن را از هم جدا کنیم.

فعّالیت دوم: در یک روز آفتابی، لوله‌ی شفّاف یک خودکار را مقابل نور خورشید قرار دهید و یک صفحه‌ی کاغذ یا مقوّای سفید را طرف دیگر لوله بگذارید، طوری که رنگ‌های رنگین‌کمان روی آن تشکیل شود. سپس همین فعّالیت را با منشور به‌جای لوله‌ی خودکار انجام دهید و نتیجه‌ی دو آزمایش را مقایسه کنید. بار آخر، در یک اتاق تاریک به‌جای نور خورشید یک باریکه‌ی نور به منشور بتابانید.

1. ۱حجم یک ظرف بزرگ را از آب پر کنید.
2. ۲یک آینه‌ی تخت را در حالت کج، درون آن نگه دارید.
3. ۳ظرف و آینه را در کنار دیوار و روبه‌روی نور خورشید قرار دهید.
4. ۴ظرف و آینه را آن‌قدر جابه‌جا کنید تا رنگ‌های نور روی دیوار دیده شود.

گاهی در طبیعت نور هنگام عبور از یک قطره‌ی آب به رنگ‌های گوناگون تجزیه نمی‌شود، بلکه تصویری از جسم درون قطره‌ی آب تشکیل می‌شود.

لیوانِ آب، اوّلین ذرّه‌بینکاوشگریصفحه ۲۰ کتاب درسی

همه‌ی اجسام را نمی‌توان به‌راحتی با چشم دید؛ خواندن ریزنوشته‌های روزنامه‌ها و کتاب‌ها برای بعضی افراد سخت است و برخی افراد سالمند حتّی نمی‌توانند نوشته‌های معمولی روزنامه را بخوانند.

1. ۱یک لیوان شیشه‌ای ساده بردارید و روی ریزنوشته‌های یک روزنامه قرار دهید. سعی کنید آن نوشته‌ها را بخوانید.
2. ۲لیوان را از آب پر کنید.
3. ۳حالا دوباره لیوان را روی ریزنوشته‌های روزنامه بگذارید و سعی کنید آن‌ها را بخوانید.
4. ۴لیوان را از نوشته‌ها دور یا به آن‌ها نزدیک کنید و نوشته‌ها را مشاهده کنید.
5. ۵این بار یک ذرّه‌بین بردارید و نوشته‌ها را با آن مشاهده کنید.

ذرّه‌بین را معمولاً از شیشه یا پلاستیک شفّاف و به شکل عدس می‌سازند و به همین دلیل به آن عدسی نیز می‌گویند. وقتی آب را درون لیوان می‌ریزیم، آب و لیوان با هم مانند ذرّه‌بین عمل می‌کنند.

ذرّه‌بین نور را جمع می‌کندفعّالیتصفحه ۲۱ کتاب درسی

هنگامی که نور خورشید به ذرّه‌بین می‌تابد، ذرّه‌بین نور خورشید را در یک نقطه جمع می‌کند؛ به همین دلیل در این نقطه گرمای زیادی به وجود می‌آید. اگر این نقطه‌ی نورانی را برای مدّتی روی کاغذ ثابت نگه دارید، کاغذ می‌سوزد. این نقطه را کانون عدسی می‌نامند. فاصله‌ی کانون تا عدسی در ذرّه‌بین‌ها تفاوت دارد.

1. ۱یک طرف ذرّه‌بین را مقابل نور خورشید بگیرید و در طرف دیگر آن یک قطعه کاغذ قرار دهید. ذرّه‌بین را آن‌قدر به کاغذ نزدیک و دور کنید تا روی کاغذ نقطه‌ای روشن تشکیل شود.
2. ۲یک لحظه دست خود را در آن نقطه قرار دهید؛ چه چیزی مشاهده می‌کنید؟
3. ۳فاصله‌ی نقطه‌ی روشن روی کاغذ تا وسط ذرّه‌بین را اندازه بگیرید و یادداشت کنید.
4. ۴دو ذرّه‌بین دیگر در اندازه‌های متفاوت بردارید، آن‌ها را شماره‌گذاری کنید و مراحل بالا را با آن‌ها هم تکرار کنید.

عدسی

شیشه یا پلاستیک شفّافی به شکل عدس که نور را می‌شکند

کانون عدسی

نقطه‌ای که عدسی نور خورشید را در آن جمع می‌کند

تصویر شمع روی کاغذفعّالیتصفحه ۲۲ کتاب درسی

وسایل و موادّ لازم: ذرّه‌بین، شمع، کبریت، یک صفحه کاغذ و متر نواری.

1. ۱شمع را روشن کنید و روی میز بگذارید.
2. ۲صفحه‌ی کاغذ را در فاصله‌ی یک‌متری شمع قرار دهید.
3. ۳ذرّه‌بین را بین شمع و کاغذ آن‌قدر جابه‌جا کنید تا تصویر شعله‌ی شمع به‌طور واضح روی صفحه‌ی کاغذ تشکیل شود.
4. ۴با جابه‌جا کردن ذرّه‌بین، شمع یا صفحه‌ی کاغذ، آزمایش را تکرار کنید.

1. الف) در این آزمایش، تصویر شعله‌ی شمع با شعله‌ی اصلی شمع چه تفاوتی دارد؟

   پاسخ: خودتان با دقّت نگاه کنید و بنویسید — به جهت و به اندازه‌ی تصویر توجّه کنید، نه فقط به روشنی آن.

ماهیِ پشت لیوانکاوشگریصفحه ۲۳ کتاب درسی

1. ۱روی یک مقوّای سفید، تصویر ماهی، علامت پیکان و چیزهای دیگری مانند گل بکشید.
2. ۲مقوّا را مانند شکل به دیوار بچسبانید و یک لیوان شیشه‌ای خالی را در فاصله‌ی ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متری روبه‌روی آن بگذارید.
3. ۳از بدنه‌ی لیوان به نقّاشی خود نگاه کنید؛ چه می‌بینید؟
4. ۴بدون آنکه لیوان را جابه‌جا کنید، درون آن آب بریزید.
5. ۵دوباره از بدنه‌ی لیوان به نقّاشی‌های خود نگاه کنید؛ چه مشاهده می‌کنید؟
6. ۶اکنون لیوان را به‌آرامی به عقب و جلو ببرید و آنچه را مشاهده می‌کنید بنویسید.

1. الف) عدسی‌ها در زندگی روزانه چه کاربردهایی دارند؟

   پاسخ: عینک، ذرّه‌بین، دوربین عکّاسی، میکروسکوپ و تلسکوپ. در ساعت‌سازی و طلافروشی‌ها هم از عدسی استفاده می‌کنند؛ در این باره اطّلاعات جمع کنید و به کلاس گزارش دهید.

پیکان را عمداً کشیده‌اید: تنها چیزی است که اگر چپ و راستش عوض شود، فوراً معلوم می‌شود.