علوم تجربی کلاس پنجم ابتدایی درس 3
درس 3 رنگین کمان
در یک روز بارانی بعد از نمایان شدن خورشید، رنگین کمان زیبایی در آسمان تشکیل شد. دانش آموزان که از دیدن رنگین کمان خوشحال شده بودند، آن را به یکدیگر نشان می دادند و درباره ی آن صحبت می کردند. بعضی از آنها می گفتند که نورهای رنگی مانند رنگین کمان را در اطراف فواره ی آب در بوستان هم دیده اند. بعضی از آنها هم درباره ی رنگین کمان سوال هایی کردند؛ مثلاً: رنگین کمان چگونه تشکیل میشود؟ چرا رنگین کمان همیشه در آسمان نیست؟ چگونه می توان رنگین کمان درست کرد؟
1ــ در یک روز آفتابی، در حیاط مدرسه یا در خانه، پشت به آفتاب بایستید.
2ــ با یک آب فشان، مانند شکل، در هوا آب بپاشید.
3ــ رنگین کمانی را که تشکیل می شود، نقاشی کنید و رنگ های آن را با رنگین کمان صفحه ی پیش مقایسه کنید.
رنگین کمانی که ایجاد شده اگرچه بسیار کوچک و کم دوام است و سریع ناپدید می شود اما هفت رنگ اصلی نور را می توان مشاهده کرد.رنگ قرمز در بالای کمان و رنگ بنفش در بخش درونی آن دیده می شود.
اگر پس از باران بلافاصله خورشید نمایان شود، نور آن به ذره های آب که هنوز در هوا وجود دارند، می تابد. ذره های ریز آب، نور خورشید را به رنگ های سازنده ی آن تجزیه می کنند؛ یعنی رنگ های گوناگون نور خورشید را از هم جدا می کنند. در نتیجه، رنگین کمان به وجود می آید. آیا می توانیم به روش های دیگر رنگین کمان درست کنیم؟
1ـ 2/3 دو سوم حجم یک ظرف بزرگ را از آب پر کنید.
2ــ یک آینه ی تخت را در حالت کج، درون آن نگه دارید.
3ــ ظرف و آینه را در کنار دیوار و رو به روی نور خورشید قرار دهید.
4ــ ظرف و آینه را آن قدر جا به جا کنید تا رنگ های نور روی دیوار دیده شود.
در آزمایشگاه، می توانیم نور را با وسیله ای به نام «منشور» تجزیه کنیم؛ یعنی رنگهای گوناگون آن را از هم جدا کنیم.
1ــ در یک روز آفتابی، لوله ی شفاف یک خودکار را مقابل نور خورشید قرار دهید.
2ــ یک صفحه ی کاغذ یا مقوای سفید را در طرف دیگر لوله ی خودکار قرار دهید؛ طوری که رنگ های رنگین کمان روی آن تشکیل شود.
3ــ همین فعالیت را به جای لوله ی خودکار با منشور انجام دهید. نتیجه ی این دو آزمایش را با هم مقایسه کنید.
در هر دو حالت نوربه ردیفی ازرنگ های قرمز تا آبی تجزیه می شود وبه نوعی رنگین کمان ایجاد می شود.
4ــ این بار در یک اتاق تاریک، به جای نور خورشید یک باریکه ی نور به منشور بتابانید؛ چه مشاهده می کنید؟
نور تجزیه شده و به نوعی رنگین کمان ایجاد می شود.
گاهی نور در طبیعت، هنگام عبور از یک قطره ی آب، به رنگ های گوناگون تجزیه نمی شود بلکه تصویری از جسم، درون قطره ی آب تشکیل می شود.
ذره بین
همه ی اجسام را نمی توان به راحتی با چشم دید. برای مثال،خواندن نوشته های ریز روزنامه ها و کتاب ها برای بعضی از افراد سخت است. برخی افراد سالمند حتّی نمی توانند نوشته های معمولی روزنامه ها را بخوانند. به نظر شما، چگونه می توانیم اجسام، نوشته ها و تصویرهای ریز را که به راحتی دیده نمی شوند، ببینیم؟
1ــ یک لیوان شیشه ای ساده بردارید و روی نوشته های ریز یک روزنامه قرار دهید.
2ــ سعی کنید آن نوشته ها را بخوانید.
3ــ لیوان را از آب پر کنید.
4ــ حالا دوباره لیوان را روی نوشته های ریز روزنامه بگذارید و سعی کنید آنها را بخوانید.
5ــ لیوان را از نوشته ها دور یا به آنها نزدیک کنید و نوشته ها را مشاهده کنید.
6ــ این بار یک ذره بین بردارید و نوشته ها را با آن مشاهده کنید.
*از این آزمایش چه نتیجه ای می گیرید؟
نتیجه می گیریم ظرف شیشه ای وقتی پر از آب باشد مانند ذره بین عمل می کند و نوشته ها را بزرگتر نشان می دهد.با ذره بین نیز نوشته ها درشت تر از دو حالت قبل (لیوان محتوای آب ولیوان خالی) مشاهده می شود.
ذره بین را معمولاً از شیشه یا پلاستیک شفاف و به شکل عدس می سازند و به همین دلیل به آن عدسی نیز می گویند. وقتی آب را درون لیوان می ریزیم، آب و لیوان با هم مانند ذره بین عمل می کنند.
ذره بین نور را جمع می کند.
وقتی نور خورشید به ذرهبین می تابد، چه اتّفاقی برای آن می افتد؟ برای یافتن پاسخ این پرسش، فعالیت زیر را انجام دهید.
1ــ یک طرف ذره بین را مقابل نور خورشید بگیرید و در طرف دیگر آن، یک قطعه کاغذ قرار دهید. ذره بین را آنقدر به کاغذ نزدیک و دور کنید تا روی کاغذ، نقطه ای روشن تشکیل شود.
2ــ دست خود را یک لحظه در آن نقطه قرار دهید؛ چه چیزی مشاهده می کنید؟
نور وگرمای شدیدی مشاهده و احساس می کنیم.
3ــ فاصله ی نقطه ی روشن روی کاغذ تا وسط ذره بین را اندازه بگیرید و یادداشت کنید.
4ــ دو ذره بین دیگر در اندازه های متفاوت بردارید و آنها را شماره گذاری کنید. مراحل مختلف این فعالیت را با این دو ذره بین نیز تکرار کنید و نتایج را در جدول زیر بنویسید.
* از این فعالیت چه نتیجه ای می گیرید؟
پرتوهای نور خورشید به ذربین می تابد و بعد از عبور از آن در نقطه ای روشن و بسیار گرم به نام کانون عدسی جمع می شود.فاصله ی کانون تا ذره بین فاصله ی کانونی نامیده می شود.فاصله ی کانون تا عدسی در ذره بین ها تفاوت دارد.
25
35
45
هنگامی که نور خورشید به ذره بین می تابد، ذره بین نور خورشید را در یک نقطه جمع می کند. به همین دلیل، در این نقطه گرمای زیادی به وجود می آید . اگر این نقطه ی نورانی را برای مدتی روی کاغذ ثابت نگه دارید، کاغذ می سوزد. این نقطه را کانون عدسی می نامند. فاصله ی کانون تا عدسی در ذره بین ها تفاوت دارد. به کمک عدسی ها می توانیم تصویر اجسام را روی یک صفحه نشان دهیم. برای پی بردن به اینکه عدسی ها این کار را چگونه انجام می دهند، فعالیت زیر را انجام دهید.
1ــ شمع را روشن کنید و روی میز بگذارید.
2ــ صفحه ی کاغذ را در فاصله ی یک متری شمع قرار دهید.
وسایل و مواد لازم:
3ــ ذره بین را بین شمع و کاغذ نگه دارید.
4ــ ذره بین را بین کاغذ و شمع آن قدر جابه جا کنیدکه تصویر شعله ی شمع به طور واضح روی صفحه ی کاغذ تشکیل شود.
*در این آزمایش، تصویر شعله ی شمع با شعله ی اصلی شمع چه تفاوتی دارد؟
تصویر به صورت بر عکس یا وارونه روی کاغذ ایجاد شده است و بزرگتر از آن خواهد بود.
5ــ با جابه جا کردن شمع یا صفحه ی کاغذ، آزمایش را تکرار کنید.
با تغییر دادان فاصله ی جسم یا کاغذ از عدسی،اندازه و جهت تصویر تغییر می کند.یعنی کوچکتر از جسم یا اندازه ی آن بزرگتر از جسم می شود و جهت آن هم وارونه یا مستقیم خواهد بود.
*از این فعالیت چه نتیجه ای می گیرید؟
1ــ روی یک مقوای سفید، تصویر ماهی، علامت پیکان و چیزهای دیگر بکشید.
وسایل و مواد لازم:
2ــ مقوا را مانند شکل به دیوار بچسبانید. یک لیوان شیشه ای خالی در فاصله ی 10تا 15سانتیمتری، روبه روی آن بگذارید.
3ــ از بدنه ی لیوان به نقاشی خود نگاه کنید؛ چه می بینید؟
وقتی لیوان خالی است شکل ها در اندازه واقعی خود شان دیده می شوند.
4ــ بدون آنکه لیوان را جابه جا کنید، درون آن آب بریزید.
5ــ دوباره از بدنه ی لیوان به نقاشی های خود نگاه کنید؛ چه مشاهده می کنید؟
اکنون شکل ها بزرگتر دیده می شوند.
*از این مشاهده ها چه نتیجه ای می گیرید؟
لیوان پر آب مثل ذره بین عمل می کند.وبسته به اینکه لیوان پ از آب را به نقاشی ها نزدیک یا از آنها دور کنیم ،تصویر مستقیم ،وارونه ی بزرگتر یا وارونه ی کوچیکتر خواهد بود.هرچه لیوان پر از آب را از نقاشی ها دورتر شود،تصویر وارونه و کوچکتر می شود.
6ــ اکنون لیوان را به آرامی به عقب و جلو ببرید و آنچه را مشاهده می کنید، بنویسید.
اندازه ی شکل ها تغییر می کند و ممکن است مستقیم،وارونه و بزرگتر یا وارونه و کوچکتر باشد.
کاربرد عدسی ها
عدسی ها در زندگی روزانه ی ما کاربردهای زیادی دارند. در شکل، وسایل گوناگونی را می بینید که در آنها از عدسی استفاده شده است.