אופטיקה — מראות ועדשות

• כיתה ט’
• אור ואופטיקה
• 5 דקות קריאה

אופטיקה בהסבר פשוט — איך אור מוחזר ממראה, למה עיפרון בכוס מים נראה שבור, ואיך עדשה מרכזת קרני אור לנקודה אחת. עם נוסחה, תרגיל פתור וסרטון.

התשובה בקצרה

אור נע בקו ישר, עד שהוא פוגש משטח או עובר לחומר אחר. אז קורה אחד משני דברים:

1. החזרה האור פוגע במשטח וחוזר ממנו, כמו במראה. זווית הפגיעה שווה לזווית ההחזרה.
2. שבירה האור עובר מחומר לחומר, משנה מהירות ומשנה כיוון.
3. עדשה זכוכית מעוקלת ששוברת את הקרניים ומרכזת אותן — או מפזרת אותן.

למי זה מיועד: אופטיקה נלמדת בחטיבת הביניים, ונשענת על מה שלומדים בכיתה ז’ על התקדמות אור בקו ישר.

החזרה ממראה

כשקרן אור פוגעת במראה, היא חוזרת ממנה לפי כלל פשוט אחד: הזווית שבה היא פוגעת שווה לזווית שבה היא חוזרת. זה חוק ההחזרה, והוא נכון לכל משטח חלק — מראה, מים שקטים או זכוכית.

את הזוויות מודדים תמיד מהאנך — קו דמיוני שניצב למראה בנקודת הפגיעה — ולא מהמראה עצמה. קרן שפוגעת ישר, לאורך האנך, חוזרת בדיוק באותו מסלול.

תרגיל פתור

הנתונים: קרן אור פוגעת במראה מישורית. הזווית בין הקרן למשטח המראה היא 40 מעלות.
השאלה: מה זווית הפגיעה, מה זווית ההחזרה, ומה הזווית בין הקרן הפוגעת לקרן המוחזרת?

1. זווית הפגיעה נמדדת מהאנך: 90 − 40 = 50
2. לפי חוק ההחזרה, זווית ההחזרה שווה לה: θ_r = 50
3. הזווית בין שתי הקרניים: 50 + 50 = 100

התשובה: זווית הפגיעה וזווית ההחזרה הן 50 מעלות כל אחת, והזווית בין הקרן הפוגעת לקרן המוחזרת היא 100 מעלות. θ_i = θ_r = 50°

שבירה ועדשות

אור נע מהר יותר באוויר מאשר במים או בזכוכית. כשהוא עובר מחומר אחד לאחר בזווית, השינוי במהירות גורם לו לשנות כיוון — זו שבירה. זו הסיבה שעיפרון בכוס מים נראה שבור בדיוק בפני המים: האור שמגיע מהחלק שבתוך המים משנה כיוון בדרך לעין.

עדשה מנצלת את השבירה. עדשה קמורה, עבה במרכז, מרכזת קרניים מקבילות לנקודה אחת שנקראת מוקד. כך עובדות זכוכית מגדלת, מצלמה והעין עצמה. עדשה קעורה, דקה במרכז, מפזרת את הקרניים — כמו במשקפיים לקוצרי ראייה.

איפה רואים את זה בחיים

• אגם שקט בשחר

  פני מים שקטים מתנהגים כמו מראה מישורית ומחזירים תמונה חדה. כשיש רוח, המשטח מתעקם והתמונה מתפרקת.

• זכוכית מגדלת

  עדשה קמורה שמרכזת את אור השמש לנקודה אחת — חמה מספיק כדי להדליק נייר.

• משקפיים

  עדשות קמורות עוזרות לרחוקי ראייה, ועדשות קעורות לקוצרי ראייה.

שאלות נפוצות

למה במראה ימין ושמאל מתהפכים?

במראה שום דבר לא מתהפך הצידה — מה שמימין לכם נשאר מימין בתמונה. מה שמשתנה הוא הכיוון קדימה ואחורה: התמונה מסתכלת אליכם. בגלל זה כתב במראה נראה הפוך.

מה זה מוקד של עדשה?

הנקודה שבה עדשה קמורה מרכזת קרניים מקבילות. המרחק שלה מהעדשה נקרא אורך המוקד, והוא קובע כמה העדשה מגדילה.

למה האור נשבר דווקא בפני המים?

כי שם הוא עובר מחומר אחד לאחר ומשנה מהירות. בתוך המים עצמם, כל עוד החומר אחיד, האור ממשיך בקו ישר.

רוצים להתחיל מהיסודות של האור?

פרק האור בקורס הפיזיקה לכיתה ז’ מסביר בסרטונים איך אור נע, איך נוצר צל ומה זו קרן אור, עם תרגילים פתורים. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס כיתה ז’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ז’, להורדה