ידענים: אופטיקה

מאת 5 בספטמבר 2014 29 תגובות

כשחיילים יוצאים לפעילוּת בלילה הם משתמשים במכשירים לראיית לילה, שמאפשרים להם לראות גם כאשר הסביבה חשוכה מאוד. קיימות כמה טֶכניקוֹת לראיית לילה, אחת מהן נקראת "הגבָּרת אור כוכבים" והיא מאפשרת לראות גם כאשר האור קָלוּש במיוחד. בטכנולוגיה זו, התמונה נראית בצבע ירוק.

חיילים מיחידת אריות הים של הצי האמריקני משתמשים באמצעי ראיית לילה. התמונה נראית ירוקה. צילום: מתוך ויקיפדיה

חיילים מיחידת אריות הים של הצי האמריקני משתמשים באמצעי ראיית לילה. התמונה נראית ירוקה. צילום: מתוך ויקיפדיה

מאת: ד"ר נצח פרביאש, גליליאו צעיר
כשחיילים יוצאים לפעילוּת בלילה הם משתמשים במכשירים לראיית לילה, שמאפשרים להם לראות גם כאשר הסביבה חשוכה מאוד. קיימות כמה טֶכניקוֹת לראיית לילה, אחת מהן נקראת "הגבָּרת אור כוכבים" והיא מאפשרת לראות גם כאשר האור קָלוּש במיוחד. בטכנולוגיה זו, התמונה נראית בצבע ירוק.

למה הלילה חשוך?
לפני הכול, חשוב שנבין מדוע הלילה חשוך. זאת אולי נשמעת שאלה פשוטה, אבל הדבר אינו מובן מאליו. למעשה, אם חושבים על כך, בהתחשב בכל מיליארדי הכוכבים ביקום המְפיצים אור דרך קֶבַע – סביר שגם הלילה יהיה מוּאָר לַחֲלוּטין. הפּער בין הציפּייה שהכוכבים יאירו את השמים ובין החושך שאנו מַכּירים משמֵי הלילה מוּכּר בשם "הפָּרָדוֹקְס של אוֹלבֵּרס". ההסבר המקובל לפרדוקס מתבסס על כך שהיקום מתרחב והולך מאז המפץ הגדול, וכי גילוֹ של היקום סוֹפי (כלומר, הוא קיים אמנם זמן רב, אך לא זמן אין-סופי). האם המשמעות מכך היא שהלילה חשוך לחלוטין?
במשך היום אנו רואים בעיקר את האור מהשמש, שהיא הכוכב הקרוב ביותר אלינו, אך לא רק ממנה. חלק מהאור מַגיע גם מכוכבים רחוקים (כן, גם במשך היום! כוכבים זורחים לא רק בלילה) ולעִתים גם מהירח, שמחזיר אלינו חלק קטן מאוֹרהּ של השמש שפוגע בפניו. כאשר השמש שוקעת, היא מאירה את צִדו האחר של כדור הארץ, ואז אנחנו מתחילים להבחין בכוכבים, שהם שְׁמָשות רחוקות שמייצרות את אורן בעצמן (להבדיל מכוכבי הלֶכת והיְרֵחים שמחזירים את אור השמש הפוגע בפניהם). כאשר הירח מלא שמי הלילה מוארים יחסית, ואז גם קשה יותר להבחין בכוכבים.

 

בזכות איינשטיין
העין שלנו רְגישה לאור נראֶה, שהוא תחוּם אוֹרכֵי הגל שבין 400 ל-700 נָנוֹמטר בסְפֶּקטרוּם הַקְרינה האֵלֶקטרוֹמַגנֵטית. ביום, או באמצעות תאורה מלאכותית, אפשר לראות עֲצָמים שונים משום שהאור הפוגע בהם מוחזר בעָצמה גבוהה דייהּ. בלילה, כאשר כמות האור נמוכה מאוד, האור המוחזר מהעצמים אינו מספיק לרוב כדי לאפשר ראייה ללא אמצעי עֵזר.

אמצעי ראיית לילה שמתבסס על טכנולוגיה של הגבָּרת אור כוכבים, בנוי ממערכת אוֹפְּטית שמזכּירה משקפת. למערכת שפוֹפֶרת הגבּרה אלקטרונית שמתרגמת אור קלוש בצדו האחד של המכשיר, לזרם חשמלי שמוגבר בשפופרת ומוּמר חזרה לאור בצדה האחר. כדי להבין את התהליך הפיזיקלי שעליו היא מתבססת נחזור לשנת 1905, שאז פרסם אַלבּרט איינשְׁטיין את ההסבּר לאֵפֵקט הפוֹטוֹאֵלֶקטרי. להבנת האֵפֵקט הפוֹטוֹאֵלֶקטרי הייתה חשיבוּת עצוּמה בהתפתחות הפיזיקה המוֹדֶרנית, ובייחוד למונח "פוטוֹן" שמסייע בהבנת מהות חֶלקיקי האור. על ההסבר לתופעה קיבל איינשטיין פרס נוֹבּל בפיזיקה בשנת 1921.

האֵפֵקט הפוֹטוֹאֵלֶקטרי הוא תופעה פיזיקלית שאלקטרונים נפלטים בה מפני מתכת, כאשר פוגעת בה קרינה אלקטרומגנטית מתאימה ונבלעת בה. במילים אחרות, חלקיק אור (פוטון) פוגע במתכת, ואם מתקיימים התנאים המתאימים, ייבָּלע הפוטון באחד מאטוֹמי המתכת וייפָּלט ממנוּ אלקטרוֹן. כאשר התופעה מתרחשת בתוך שפופרת ובה אנוֹדָה (אֵלֶקטְרוֹדה שלילית) וקתוֹדָה (אלקטרודה חיובית) – האלקטרונים הנפלטים יוצרים זרם חשמלי. על ידי אַספָּקת מתח חשמלי חיצוני אפשר להאיץ את האלקטרונים, ובכך להוסיף להם אנרגייה ולהגבּיר את הזרם.

 

 

  • הכותב הוא סמנכ"ל מדעי בפארק קרסו למדע

 

הכתבה פורסמה בגיליון ספטמבר 2014 של גליליאו צעיר

רוצים לקרוא עוד? לקבלת מגזין גליליאו צעיר במתנה

בקרו בעמוד הפייסבוק שלנו

 

29 תגובות ל “אור ירוק – מה הקשר בין התמונות הירוקות שחיילים רואים בלילה ובין אור הכוכבים?”

  1. הנחש

    אלוהים
    רק שאלה. האם אתה יודע מה שפינוזה חושב עליך? קרא!:אולי תשכיל קצת.

  2. ניסים

    אלוהים
    אין טעם להמשך השיחה בינינו.
    התיזה שלי הוא בנושא אבולוציה. אני גם לא חושב שאני חכם, אבל לפחות אני לא גס רוח שלא מבין על מה אני מדבר.

  3. אלוהים

    ניסים אתה איש עקשן וכנראה לא כל כך חכם!
    אם אתה לא מבין את הבסיס לתורשה גנטית, באמת מה הטעם?
    אני עדיין לא מאמין שלא הצלחת להבין את הקשר בין תורשת ראיית גוונים לתורשת הגן הג'ינג'י ?!
    ואם תאוריה שמוצגת בויקיפדיה לא משכנעת אותך, איך אני יכול לשכנע אותך?!

  4. ניסים

    אלוהים
    הג'ינג'ים אכן "נכחדים". אבל זה לא קשור למה שאמרתי. דיברתי על ראיית גוונים.
    בכל מקרה, אתה לא פוסל את ההסברים האחרים, ובלי זה אין טעם בשיחה הזאת. יש לך הסבר אפשרי (לדעתך) – אבל זה הכל.