אורח מצב צפייה מבחן: פיזיקה אופטיקה - אור והשתקפות אור, השתקפות, שבירה, עדשות

פיזיקה אופטיקה - אור והשתקפות אור, השתקפות, שבירה, עדשות

מבחן פיזיקה אופטיקה - 50 שאלות: השתקפות, שבירה, חוק סנל, TIR, עדשות, מראות, מכשירים אופטיים, עקיפה והתאבכות.

חלק א: מהות האור והשתקפות (1-12) ✅ אור = גל EM, c=3×10⁸, ספקטרום צבעים (λ), v=c/n, תרגיל השתקפות: חוקים 1+2 מראה שטוחה, כדוריות מוקד, נוסחת מראה, סיכום חלק ב: שבירת אור (13-25) ✅ שבירה, חוק סנל TIR, תרגיל, דיספרסיה פריזמה, סיבים אופטיים מראז, תרגיל, אטמוספרה לוח זכוכית, קשת, סיכום חלק ג: עדשות ומכשירים (26-37) ✅ עדשות, נוסחה, קרני בסיס תמונות (מתכנסת 5 מקרים, מתבדרת) העין, זכוכית מגדלת מיקרוסקופ, טלסקופ מצלמה, אברציות, סיכום חלק ד: תופעות וסיכום (38-50) ✅ עקיפה, התאבכות פולריזציה, לייזר תופעות נוספות, יישומים תרגיל, נוסחאות, טעויות מפה, קשרים, חיי יומיום סיכום סופי ענק
בדיקה מיידית הסברים מלאים חינם לחלוטין מותאם לנייד
מספר שאלות: 50
ניקוד כולל: 100 נק'
שאלה 1
2.00 נק'

💡 מהו אור?

מה ההגדרה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מהו אור? 💡

💡 אור:

גל אלקטרומגנטי (EM)

שדה חשמלי + שדה מגנטי
מתנדנדים בניצב זה לזה
ומתפשטים במרחב

🔍 תכונות יסוד:

1️⃣ גל אלקטרומגנטי:

• לא צריך מדיום!
(שונה מצליל)

• יכול בוואקום
(חלל ריק)

• גל רוחבי
(E⊥B⊥v)

• עובר בחומר שקוף

2️⃣ מהירות:

c = 3×10⁸ m/s

בוואקום!

≈ 300,000 ק"מ/שנייה
≈ מיליארד קמ"ש

הדבר המהיר ביקום!

קבוע יסוד של הטבע

3️⃣ טווח תדרים:

אור נראה = חלק קטן!

• אדום: ~430 THz
• ירוק: ~550 THz
• סגול: ~750 THz

כל הספקטרום EM:
רדיו → מיקרוגל → IR →
אור נראה → UV →
רנטגן → גמא

💫 דואליות גל-חלקיק:

אור = גל וגם חלקיק!

• גל:
מתאבך, שבירה, עקיפה

• חלקיק (פוטון):
אפקט פוטואלקטרי
E = h·f

תלוי בניסוי!

תורת הקוונטים

⚡ נוסחאות בסיס:

c = λ·f
E = h·f (אנרגיה)
p = h/λ (תנע)

h = 6.626×10⁻³⁴ J·s
(קבוע פלאנק)
שאלה 2
2.00 נק'

🌈 ספקטרום EM:

מה הסדר מהנמוך לגבוה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

הספקטרום! 🌈

🌈 הספקטרום המלא:

כל קרינת EM
מהאיטית לממהירה

📊 הסדר (λ יורד, f עולה):

סוגλ טיפוסיf טיפוסישימושים
רדיו> 1 m< 300 MHzרדיו, טלוויזיה
מיקרוגל1 mm - 1 m300 MHz - 300 GHzמיקרוגל, WiFi, מכ"מ
אינפרא-אדום700 nm - 1 mm300 GHz - 430 THzחום, שלט רחוק
אור נראה400-700 nm430-750 THzראייה!
UV10-400 nm750 THz - 30 PHzעיקור, ויטמין D
רנטגן0.01-10 nm30 PHz - 30 EHzרנטגן רפואי
קרני גמא< 0.01 nm> 30 EHzרדיותרפיה

💡 כלל:

λ גדול:
• f נמוך
• E נמוכה
• פחות מסוכן

λ קטן:
• f גבוה
• E גבוהה
• יותר מסוכן (מייננת)

🌈 אור נראה:

רק רצועה זעירה!

אדום → כתום → צהוב →
ירוק → כחול → סגול

ROY G BIV באנגלית

700 nm (אדום) → 400 nm (סגול)
שאלה 3
2.00 נק'

⚡ מהירות אור:

מה קורה בחומר?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מהירות אור! ⚡

⚡ מהירות האור:

במדיומים שונים

🔍 בוואקום:

המהירות המקסימלית:

c = 299,792,458 m/s

בדיוק!

קירוב נוח:
c ≈ 3×10⁸ m/s

קבוע יסוד של הטבע
שום דבר לא יכול מהר יותר!

(לפי תורת היחסות)

💎 בחומר:

מקדם שבירה (n):

n = c/v

או:

v = c/n

n ≥ 1 תמיד

→ v ≤ c

📊 ערכי n:

חומרnv (×10⁸ m/s)
וואקום/אוויר1.003.00
מים1.332.26
זכוכית1.52.00
יהלום2.421.24

💡 למה v קטן יותר?

אור "מתעכב" בחומר

נבלע ונפלט על ידי אטומים
פעמים רבות

→ האטה נראית

אבל בין אטומים עדיין c!
שאלה 4
2.00 נק'

🌈 אור נראה:

מה קובע את הצבע?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

צבעים! 🌈

🌈 הצבעים:

צבע = תדר (או λ)

🎨 הספקטרום הנראה:

צבעλ (nm)f (THz)
🔴 אדום620-750400-480
🟠 כתום590-620480-510
🟡 צהוב570-590510-530
🟢 ירוק495-570530-610
🔵 כחול450-495610-670
🟣 סגול380-450670-790

💡 מגמה:

λ גדול:
אדום, אנרגיה נמוכה
f נמוך

↓

λ קטן:
סגול, אנרגיה גבוהה
f גבוה

👁️ ראייה:

קולטנים ברשתית:

• מוטות (Rods):
ראייה בחושך
לא מבחינים בצבע

• מדוכים (Cones):
3 סוגים!
- S: כחול/סגול
- M: ירוק
- L: אדום/כתום

המוח משלב →
רואים את כל הצבעים!

🎨 אור לבן:

= תערובת של כל הצבעים!

שמש, נורה רגילה
→ כל הספקטרום
→ נראה לבן

פריזמה מפרידה
→ רואים קשת
שאלה 5
2.00 נק'

🧮 תרגיל:

אור ירוק λ=550nm

מה f?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

תרגיל אור! 🧮

📐 פתרון:

נתונים:
λ = 550 nm = 550×10⁻⁹ m
c = 3×10⁸ m/s

הנוסחה:

c = λ·f

f = c/λ

f = (3×10⁸)/(550×10⁻⁹)

f = (3×10⁸)/(5.5×10⁻⁷)

f = (3/5.5)×10¹⁵

f ≈ 0.545×10¹⁵

f ≈ 5.45×10¹⁴ Hz

= 545 THz
(טרה-הרץ)

💡 הבנה:

תדר עצום!

545 טריליון פעימות לשנייה

זו תכונת האור
שאלה 6
2.00 נק'

🪞 חוק השתקפות 1:

מה הוא אומר?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

חוק השתקפות 1! 🪞

🪞 חוק ראשון:

"הקרן הפוגעת, המאונך,
והקרן המשתקפת

נמצאים כולם
באותו מישור"

🔍 הסבר גיאומטרי:

3 קווים חשובים:

1️⃣ קרן פוגעת
הקרן המגיעה למראה

2️⃣ מאונך למשטח
⊥ לנקודת הפגיעה

3️⃣ קרן משתקפת
הקרן היוצאת

כולם באותו מישור!
(לא יוצאים מהדף)

💡 למה חשוב?

מגדיר את גיאומטריית ההשתקפות

אחרת:
בלתי אפשרי לחזות
לאן תלך הקרן

דוגמה:

אם קרן פוגעת במישור xy

והמאונך הוא בכיוון z

→ הקרן המשתקפת
תישאר במישור xy

לא תקפוץ פתאום ל-3D!

🎯 מסקנה:

ניתוח השתקפות
תמיד דו-ממדי!

מספיק לצייר על נייר
שאלה 7
2.00 נק'

🪞 חוק השתקפות 2:

מה הקשר בין הזוויות?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

חוק השתקפות 2! 🪞

🪞 חוק שני:

θ_i = θ_r

זווית פגיעה =
זווית השתקפות

🔍 הגדרות:

θ_i - זווית פגיעה:

הזווית בין:
• הקרן הפוגעת
• המאונך למשטח

(לא הזווית למשטח עצמו!)

θ_r - זווית השתקפות:

הזווית בין:
• הקרן המשתקפת
• המאונך למשטח

(גם כן מהמאונך!)

💡 דוגמאות:

מקרים:

• θ_i = 30° → θ_r = 30°
• θ_i = 45° → θ_r = 45°
• θ_i = 60° → θ_r = 60°
• θ_i = 0° → θ_r = 0°
(ניצב → חוזר על עצמו)

⚠️ שגיאה נפוצה:

זווית מהמאונך!
לא מהמשטח

אם הקרן ב-30° מהמשטח
→ היא ב-60° מהמאונך
→ θ_i = 60°

🎯 למה זה נכון?

סימטריה!

אין סיבה להעדיף כיוון
→ יציאה סימטרית
שאלה 8
2.00 נק'

🪞 מראה שטוחה:

מה מאפייני התמונה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מראה שטוחה! 🪞

🪞 מראה שטוחה:

המראה הפשוטה ביותר

🔍 מאפייני התמונה:

1️⃣ וירטואלית:

התמונה מאחורי המראה

אי אפשר להקרין על מסך

רק נראית
(הקרנים לא באמת שם)

2️⃣ זקופה:

אותו כיוון כמו האובייקט

לא הפוכה

(ראש למעלה → ראש למעלה)

3️⃣ באותו גודל:

הגדלה = 1

m = h_i/h_o = 1

לא מוגדלת, לא מוקטנת

4️⃣ מרחק סימטרי:

d_i = d_o

אם עומדים 2 מטר מהמראה
→ תמונה 2 מטר מאחורי המראה

💡 למה הפוך ימין-שמאל?

תעלומה מפורסמת!

המראה לא הופכת ימין-שמאל

היא "הופכת" קדימה-אחורה!

דמיינו הליכה למראה:
אתם הולכים קדימה →
התמונה "הולכת" אחורה

זה מה שנראה כהיפוך ימין-שמאל

(כי אנחנו מתארים אנשים
מול עצמנו כהפוכים)

🎯 נוסחאות:

d_i = -d_o (שלילי = וירטואלית)
m = 1
h_i = h_o
שאלה 9
2.00 נק'

🔮 מראות כדוריות:

מהם שני הסוגים?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מראות כדוריות! 🔮

🔮 שני סוגים:

1️⃣ מראה קעורה (Concave):

צורה:
"כף" פנימה
כמו כף מרק

תכונה:
אוספת אור!
(Converging)

קרנים מקבילות
→ מתכנסות למוקד

שימושים:
• טלסקופים
• פנסים
• מראות איפור (מגדילות)
• תחנות כוח סולריות

2️⃣ מראה קמורה (Convex):

צורה:
"כיפה" החוצה
כמו כיפת הכנסייה

תכונה:
מפזרת אור!
(Diverging)

קרנים מקבילות
→ מתפזרות
(נראות כאילו מהמוקד)

שימושים:
• מראות צד ברכב
• אבטחה בחנויות
• פינות עיוורות
• שדה ראייה רחב

📊 השוואה:

קעורהקמורה
צורה)()(הפוך
אורמתכנסמתפזר
מוקדאמיתי (f>0)וירטואלי (f<0)
תמונותאמיתיות או וירטואליותרק וירטואליות
שאלה 10
2.00 נק'

🎯 מוקד ומרכז:

מה הקשר?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מוקד ומרכז! 🎯

🎯 הקשר:

f = R/2

🔍 הגדרות:

R - רדיוס עקמומיות:

המראה = חלק מכדור

R = רדיוס הכדור

C = מרכז הכדור
(Center of curvature)

f - אורך מוקד:

המרחק מהמראה למוקד

F = המוקד (Focal point)

שם מתכנסות קרנים מקבילות

הקשר המתמטי:

f = R/2

המוקד בדיוק באמצע
בין המראה למרכז העקמומיות!

V ← F ← C
|--f--|-f-|

💡 דוגמאות:

חישובים:

• R = 20 cm → f = 10 cm
• R = 1 m → f = 0.5 m
• f = 15 cm → R = 30 cm

⚠️ סימנים:

קעורה:
R > 0, f > 0

קמורה:
R < 0, f < 0

(וירטואלי)
שאלה 11
2.00 נק'

📐 נוסחת המראה:

מה הנוסחה המרכזית?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

נוסחת המראה! 📐

📐 הנוסחה המרכזית:

1/f = 1/d_o + 1/d_i

🔍 המשתנים:

f - אורך מוקד:

תכונה של המראה
קבוע עבור מראה נתונה

f = R/2

d_o - מרחק העצם:

המרחק מהעצם למראה

(Object distance)

תמיד חיובי!

d_i - מרחק התמונה:

המרחק מהמראה לתמונה

(Image distance)

חיובי = אמיתית
שלילי = וירטואלית

💡 שימוש:

אם יודעים 2 מתוך 3
→ מחשבים את השלישי!

דוגמה:

f = 10 cm
d_o = 30 cm

1/10 = 1/30 + 1/d_i

1/d_i = 1/10 - 1/30
1/d_i = 3/30 - 1/30 = 2/30

d_i = 15 cm

→ תמונה אמיתית ב-15 cm

🎯 הגדלה:

m = -d_i/d_o = h_i/h_o

m > 0 → זקופה
m < 0 → הפוכה
|m| > 1 → מוגדלת
|m| < 1 → מוקטנת
שאלה 12
2.00 נק'

📚 סיכום מהות האור:

מה הנקודות המרכזיות?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

סיכום חלק א! 📚

💡 סיכום מהות האור:

✅ מה למדנו:

• אור: גל אלקטרומגנטי
לא צריך מדיום

• מהירות: c=3×10⁸ m/s
v=c/n בחומר

• ספקטרום EM:
רדיו→מיקרוגל→IR→נראה→UV→רנטגן→גמא

• צבעים: תלויים ב-λ/f
אדום 700nm → סגול 400nm

• תרגיל: c=λf

• השתקפות:
חוק 1: אותו מישור
חוק 2: θ_i=θ_r

• מראה שטוחה:
וירטואלית, זקופה, 1:1

• מראות כדוריות:
קעורה (אוספת) vs קמורה (מפזרת)

• מוקד: f=R/2

• נוסחת מראה: 1/f=1/d_o+1/d_i

• סיכום
שאלה 13
2.00 נק'

🌊 שבירה:

מה זה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

שבירת אור! 🌊

🌊 שבירת אור:

שינוי כיוון קרן
במעבר בין מדיומים

🔍 למה זה קורה?

הסיבה: שינוי מהירות!

אור באוויר: v₁ ≈ c
אור במים: v₂ = c/1.33

כשהמהירות משתנה
→ הכיוון משתנה!

(אם לא ניצב למשטח)

💡 אנלוגיה:

עגלת קניות:

גלגל אחד נכנס לחול
→ מואט
→ העגלה מסתובבת!

אותו עקרון באור

חלק מהגל מואט ראשון
→ הכיוון משתנה

📊 תכונות:

• תדר לא משתנה!
f קבוע
(נקבע על ידי המקור)

• מהירות משתנה
v₁ → v₂

• λ משתנה!
v = λf
אם v יורד → λ יורד

• כיוון משתנה
(אלא אם ניצב)

⚡ מקרים:

• אוויר → מים: מתכופף
• מים → אוויר: מתכופף
• אוויר → זכוכית: מתכופף
• ניצב למשטח: ישר (אין שבירה)

🎯 תוצאות:

• עפרון נראה שבור במים
• בריכה נראית רדודה
• מראז (mirage)
• קשת בענן
• עדשות עובדות!
שאלה 14
2.00 נק'

📐 חוק סנל:

מה הנוסחה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

חוק סנל! 📐

📐 חוק סנל:

n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂

🔍 המשתנים:

n₁, n₂ - מקדמי שבירה:

של שני המדיומים

n = c/v

n_air ≈ 1.00
n_water ≈ 1.33
n_glass ≈ 1.5
n_diamond ≈ 2.42

θ₁, θ₂ - זוויות:

מהמאונך למשטח!

(לא מהמשטח עצמו)

θ₁ = זווית במדיום 1
θ₂ = זווית במדיום 2

💡 כללים:

ממדיום "דליל" ל"צפוף":

n₁ < n₂
(אוויר → מים)

→ θ₂ < θ₁

הקרן מתכופפת למאונך

נראה קרוב יותר למאונך

ממדיום "צפוף" ל"דליל":

n₁ > n₂
(מים → אוויר)

→ θ₂ > θ₁

הקרן מתכופפת מהמאונך

מתרחק מהמאונך

🧮 דוגמה:

אור מאוויר למים
n₁ = 1.00, n₂ = 1.33
θ₁ = 60°

1.00·sin(60°) = 1.33·sin(θ₂)
0.866 = 1.33·sin(θ₂)
sin(θ₂) = 0.651

θ₂ ≈ 40.6°

התכופף למאונך!
(60° → 40.6°)
שאלה 15
2.00 נק'

✨ השתקפות פנימית מלאה:

מתי זה קורה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

השתקפות פנימית מלאה! ✨

✨ TIR - Total Internal Reflection:

תופעה מיוחדת ומדהימה!

🔍 התנאים:

שני תנאים הכרחיים:

1️⃣ n₁ > n₂

ממדיום צפוף לדליל
(מים→אוויר, זכוכית→אוויר)

לא להפך!

2️⃣ θ₁ > θ_c

זווית גדולה מהזווית הקריטית

זווית חדה מספיק

🎯 זווית קריטית:

הגדרה:

הזווית שבה הקרן השבורה
יוצאת בדיוק במקביל למשטח
(θ₂ = 90°)

נוסחה:

sin θ_c = n₂/n₁

או:

θ_c = arcsin(n₂/n₁)

💡 דוגמה:

מים → אוויר:

n₁ = 1.33 (מים)
n₂ = 1.00 (אוויר)

sin θ_c = 1.00/1.33 = 0.752

θ_c ≈ 48.6°

אם θ₁ > 48.6°:
→ השתקפות פנימית מלאה!
→ אין שבירה החוצה
→ 100% החזרה

🌟 יישומים:

שימושים:

• סיבים אופטיים:
אור "כלוא" בסיב
נע במרחקים עצומים
ללא אובדן!

• יהלומים נוצצים:
n גבוה (2.42)
→ θ_c קטן (24.4°)
→ הרבה השתקפויות פנימיות
→ נוצץ!

• פריזמות:
במכשירים אופטיים

• בריכה:
מתחת למים
במבט חד → רואים מראה

⚠️ חשוב:

קורה רק:
צפוף → דליל

לא להפך!

אוויר→מים: אין TIR
מים→אוויר: יש TIR
שאלה 16
2.00 נק'

🧮 תרגיל:

זכוכית n=1.5 באוויר

מה θ_c?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

תרגיל זווית קריטית! 🧮

📐 פתרון:

נתונים:
n₁ = 1.5 (זכוכית)
n₂ = 1.0 (אוויר)

הנוסחה:

sin θ_c = n₂/n₁

sin θ_c = 1.0/1.5

sin θ_c = 0.667

θ_c = arcsin(0.667)

θ_c ≈ 41.8°

💡 משמעות:

אור בזכוכית
בזווית > 41.8° מהמאונך

→ השתקפות פנימית מלאה!
→ לא יוצא לאוויר

זו בסיס הסיבים האופטיים
שאלה 17
2.00 נק'

🌈 דיספרסיה:

מה זה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

דיספרסיה! 🌈

🌈 דיספרסיה:

פיצול אור לבן לצבעים

🔍 הסיבה:

n תלוי בצבע!

למרות שלימדנו n = קבוע
באמת n תלוי מעט ב-λ!

בזכוכית:
• אדום: n ≈ 1.51
• ירוק: n ≈ 1.52
• סגול: n ≈ 1.53

הבדלים קטנים
אבל משמעותיים!

💡 התוצאה:

בפריזמה:

אור לבן נכנס

כל צבע נשבר בזווית שונה:

• סגול: n גבוה → נשבר הכי הרבה
• אדום: n נמוך → נשבר הכי פחות

→ הצבעים נפרדים!
→ קשת בענן 🌈

🌈 קשת בענן:

התהליך:

1️⃣ אור שמש נכנס לטיפת מים
→ שבירה + פיצול

2️⃣ השתקפות בתוך הטיפה

3️⃣ יציאה מהטיפה
→ שבירה נוספת

4️⃣ כל צבע בזווית קצת שונה

→ רואים קשת!

אדום בחוץ (42°)
סגול בפנים (40°)

🔬 יישומים:

שימושים:

• פריזמה:
ניתוח אור
ספקטרוסקופיה

• תופעות טבע:
קשת, הילה סביב שמש

• יהלומים:
דיספרסיה חזקה
→ ניצוץ צבעוני

• עדשות:
אברציה כרומטית
(בעיה שצריך לתקן)

💎 יהלום:

דיספרסיה חזקה מאוד!

הבדלי n גדולים
→ פיצול צבעים בולט
→ "אש" ביהלום
שאלה 18
2.00 נק'

🔺 פריזמה:

מה היא עושה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

פריזמה! 🔺

🔺 פריזמה:

גוף זכוכית משולש
עם 2 משטחים במקביל

🔍 מה קורה?

שתי שבירות:

1️⃣ כניסה לפריזמה:
אוויר → זכוכית
שבירה למאונך
דיספרסיה מתחילה

2️⃣ יציאה מהפריזמה:
זכוכית → אוויר
שבירה מהמאונך
דיספרסיה מתחזקת

שתי השבירות באותו כיוון
→ הסטה משמעותית!

🌈 פיצול צבעים:

הסדר:

🔴 אדום - הכי פחות
🟠 כתום
🟡 צהוב
🟢 ירוק
🔵 כחול
🟣 סגול - הכי הרבה

סגול נשבר הכי הרבה
כי n_violet הכי גבוה

🔬 ניסוי ניוטון:

1666:

ניוטון העביר אור שמש
דרך פריזמה

→ ראה ספקטרום צבעים!

הוכיח:
אור לבן = תערובת צבעים
לא "טוהר" אחד

מהפכה באופטיקה!

💡 שימושים:

יישומים:

• ספקטרוסקופיה:
ניתוח הרכב אור
זיהוי יסודות כימיים

• משקפיים:
(בעיה! אברציה כרומטית)

• אופטיקה:
הסטת קרן
השתקפות פנימית

• אמנות:
אפקטים צבעוניים

🎯 זווית הסטה:

תלויה ב:
• זווית הפריזמה
• מקדם השבירה
• זווית כניסה

יכולה להיות 20-50°
או יותר!
שאלה 19
2.00 נק'

💎 סיבים אופטיים:

איך הם עובדים?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

סיבים אופטיים! 💎

💎 סיבים אופטיים:

מהפכה בתקשורת!

🔍 המבנה:

3 שכבות:

1️⃣ ליבה (Core):
זכוכית/פלסטיק
n_core ≈ 1.48
קוטר: 8-50 מיקרון

2️⃣ מעטפת (Cladding):
n_cladding ≈ 1.46
n_cladding < n_core!
זה הקריטי!

3️⃣ מעטה חיצוני:
הגנה מכנית

💡 איך זה עובד?

העקרון:

אור נכנס לליבה
בזווית חדה

פוגע בגבול ליבה-מעטפת

n_core > n_cladding
וזווית > θ_c

→ TIR!
(השתקפות פנימית מלאה)

הקרן מוחזרת פנימה

פוגעת שוב
→ TIR שוב

חוזר חלילה!

אור "קופץ" בתוך הסיב
ללא אובדן!

🌟 יתרונות:

למה כ"כ טוב?

✅ רוחב פס עצום:
טרה-ביטים לשנייה!
אלפי ערוצי טלוויזיה

✅ מרחקים ארוכים:
מאות ק"מ
ללא מגברים

✅ חסין להפרעות:
לא מושפע מחשמל
אין הפרעות אלקטרומגנטיות

✅ קל וזול:
זכוכית זולה מנחושת
קל משקלית

✅ בטיחות:
לא מוליך חשמל
קשה לפרוץ

✅ עמיד:
טמפרטורות קיצוניות
תנאי סביבה

💻 שימושים:

איפה משתמשים?

• אינטרנט:
עמוד השדרה של האינטרנט!
כבלים תת-ימיים

• טלפוניה:
מיליוני שיחות בו-זמנית

• טלוויזיה בכבלים

• רפואה:
אנדוסקופיה
ניתוחים זעיר-פולשניים

• חיישנים:
טמפרטורה, לחץ

• תאורה:
אפקטים דקורטיביים

🎯 מהירות:

v = c/n ≈ 2×10⁸ m/s

מהיר מאוד!

ניו יורק → לונדון
≈ 28 אלפיות שנייה
שאלה 20
2.00 נק'

🏜️ מראז:

מה גורם לתופעה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מראז! 🏜️

🏜️ מראז (Mirage):

אשליה אופטית מדהימה
במדבר ובכבישים

🔍 הסיבה:

שכבות אוויר:

יום חם במדבר:

• אוויר למעלה:
קריר יחסית
n ≈ 1.00029

• אוויר קרוב לקרקע:
חם מאוד!
n ≈ 1.00026
(n קטן יותר!)

הפרשים זעירים
אבל מספיק!

💡 מה קורה?

התהליך:

1️⃣ אור מהשמיים
יורד בזווית

2️⃣ עובר דרך שכבות אוויר
n יורד בהדרגה

3️⃣ בכל שכבה - שבירה קטנה
מתכופף מהמאונך
(n יורד)

4️⃣ הזווית הולכת וגדלה

5️⃣ בשכבה מסוימת:
TIR!
הקרן מוחזרת למעלה

6️⃣ עולה בחזרה
דרך אותן שכבות

נראה כאילו השתקפות
ממשטח מבריק!

→ "מים" 💧

👁️ מה רואים?

התמונה:

רואים את השמיים
"משתקפים" מהקרקע

נראה בדיוק כמו:
מים שקופים
משקפים את השמיים!

אבל זו אשליה אופטית
פיזיקלית לגמרי

🚗 בכבישים:

ביום חם:

אספלט מתחמם מאוד
→ אוויר מעל חם

רואים "שלוליות"
על הכביש

למרחוק נראות כמו מים

כשמתקרבים - נעלמות!

אותו עקרון בדיוק

🌍 סוגים:

• מראז תחתון:
המתואר למעלה
נפוץ במדבריות

• מראז עליון:
אוויר חם מעל קר
באזורים קוטביים
רואים עצמים רחוקים "מרחפים"

• Fata Morgana:
מראז מורכב
"ערים באוויר"
שאלה 21
2.00 נק'

🧮 תרגיל מקיף:

אור מאוויר (n=1) לזכוכית (n=1.5)
θ₁ = 45°

מה θ₂?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

תרגיל שבירה! 🧮

📐 פתרון:

נתונים:
n₁ = 1.0 (אוויר)
n₂ = 1.5 (זכוכית)
θ₁ = 45°

חוק סנל:

n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂

1.0·sin(45°) = 1.5·sin θ₂

1.0·0.707 = 1.5·sin θ₂

sin θ₂ = 0.707/1.5

sin θ₂ = 0.471

θ₂ = arcsin(0.471)

θ₂ ≈ 28.1°

💡 הבנה:

45° → 28.1°

התכופף למאונך!
(הזווית קטנה)

הגיוני:
n₁ < n₂
צפיפות אופטית עולה
→ כיפוף למאונך
שאלה 22
2.00 נק'

🌅 שקיעה:

למה השמש נראית שטוחה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

שקיעה ושבירה! 🌅

🌅 תופעות אטמוספריות:

☀️ שמש שטוחה:

הסיבה:

האטמוספרה = שכבות
צפיפות משתנה

למטה: צפוף יותר
למעלה: דליל יותר

אור מהשמש:
• חלק תחתון עובר
דרך אטמוספרה עבה
→ שבירה חזקה

• חלק עליון עובר
דרך אטמוספרה דקה
→ שבירה חלשה

→ החלק התחתון "מורם" יותר
→ נראית אליפטית/שטוחה!

🌇 רואים לפני שקיעה:

תופעה מדהימה:

כשהשמש "מתחת לאופק"
עדיין רואים אותה!

שבירה באטמוספרה
מכופפת את האור

→ רואים את השמש
כ-2 דקות לפני הזריחה
וכ-2 דקות אחרי השקיעה

היא באמת מתחת לאופק
אבל נראית מעל!

🌈 צבעי שקיעה:

למה אדום/כתום?

אור עובר דרך
אטמוספרה עבה מאוד

פיזור ריילי:
• כחול/סגול - נפזרים
(λ קטן)

• אדום/כתום - עוברים
(λ גדול)

→ שקיעה אדומה!

יום רגיל:
שמיים כחולים
(הכחול מתפזר אלינו)

שקיעה:
מסלול ארוך
רק אדום/כתום מגיעים

⭐ כוכבים מהבהבים:

למה?

האטמוספרה תמיד בתנועה

שכבות אוויר חם/קר
נעות

→ מקדם השבירה משתנה
→ מיקום הכוכב "רועד"

→ נראה מהבהב!

טלסקופים בחלל:
אין הבהוב
(אין אטמוספרה)

🎯 מסקנה:

האטמוספרה =
עדשה אופטית ענקית!

משנה איך רואים שמיים
שאלה 23
2.00 נק'

📏 לוח זכוכית:

מה קורה לקרן?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

לוח זכוכית! 📏

📏 לוח זכוכית:

2 משטחים מקבילים

🔍 מה קורה?

2 שבירות:

1️⃣ כניסה:
אוויר → זכוכית
θ₁ → θ₂ קטן יותר
(למאונך)

2️⃣ יציאה:
זכוכית → אוויר
θ₂ → θ₃
(מהמאונך)

המשטחים מקבילים
→ המאונכים מקבילים
→ θ₃ = θ₁

💡 התוצאה:

הקרן יוצאת:

✅ מקבילה לכניסה!
θ_out = θ_in

אבל...

❗ מוסטת הצידה
(Lateral displacement)

d = הסטה רוחבית

תלוי ב:
• עובי הזכוכית
• זווית כניסה
• מקדם שבירה

📐 נוסחת הסטה:

קירוב:

d ≈ t·sin(θ₁-θ₂)/cos(θ₂)

t = עובי
θ₁ = זווית כניסה
θ₂ = זווית בזכוכית

או פשוט:
d תלוי ב-t, θ, n

🎯 משמעות:

חלון זכוכית
לא משנה כיוון
רק מסיט מעט

למעשה לא מורגש!

(אלא אם זווית חדה מאוד)
שאלה 24
2.00 נק'

🌈 קשת בענן:

איך נוצרת?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

קשת בענן! 🌈

🌈 קשת בענן:

אחת התופעות
היפות בטבע!

🔍 התהליך:

בתוך טיפת מים:

1️⃣ שבירה בכניסה:
אוויר → מים
n: 1 → 1.33
דיספרסיה מתחילה
צבעים מתפצלים מעט

2️⃣ השתקפות מאחור:
אור פוגע בצד האחורי
של הטיפה
מוחזר פנימה
(רוב האור)

3️⃣ שבירה ביציאה:
מים → אוויר
n: 1.33 → 1
דיספרסיה מתחזקת!
צבעים נפרדים

סה"כ: הסטה של ~138°

🎨 הצבעים:

הסדר:

מבט מהצופה:

🔴 אדום - בחוץ (42°)
🟠 כתום (41.5°)
🟡 צהוב (41°)
🟢 ירוק (40.5°)
🔵 כחול (40.2°)
🟣 סגול - בפנים (40°)

כל צבע בזווית שונה!

אדום נשבר פחות
→ זווית גדולה יותר
→ בחוץ

סגול נשבר יותר
→ זווית קטנה יותר
→ בפנים

☀️ תנאים:

מה צריך?

✅ שמש מאחור:
צריך לעמוד עם השמש מאחורה

✅ טיפות מים מול:
גשם, ערפל, מפל

✅ זווית נכונה:
42° מקו השמש-אתה

✅ שמש נמוכה:
בוקר או ערב
שמש גבוהה → קשת נמוכה
(לפעמים מתחת לאופק)

זווית השמש = 0° (אופק)
→ קשת מלאה חצי-מעגל!

זווית השמש > 42°
→ אין קשת בכלל

🌈🌈 קשת כפולה:

קשת משנית:

לפעמים רואים 2 קשתות!

קשת ראשית:
השתקפות אחת
42°
אדום בחוץ

קשת משנית:
2 השתקפויות בטיפה!
51°
הפוך! סגול בחוץ

חלשה יותר
(אובדן באור)

בין 2 הקשתות:
אזור כהה
(Alexander's dark band)

💫 מעגל מלא:

ממטוס או הר גבוה
אפשר לראות קשת מלאה!

מעגל שלם 360°

מקרקע: רק חצי
שאלה 25
2.00 נק'

📚 סיכום שבירה:

מה הנקודות המרכזיות?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

סיכום שבירה! 📚

🌊 סיכום שבירת אור:

✅ מה למדנו:

• שבירה: שינוי כיוון
בגלל שינוי v

• חוק סנל: n₁sinθ₁=n₂sinθ₂
קושר זוויות

• TIR: n₁>n₂, θ>θ_c
החזרה מלאה

• תרגיל: זווית קריטית

• דיספרסיה: n תלוי בצבע
פיצול לספקטרום

• פריזמה: מפצלת אור
2 שבירות

• סיבים אופטיים:
TIR חוזר, תקשורת

• מראז: שכבות אוויר
אשליה אופטית

• תרגיל: חישוב שבירה

• אטמוספרה: שקיעות
שמש שטוחה

• לוח זכוכית:
מקבילה, הסטה רוחבית

• קשת: שבירה+השתקפות
42°, דיספרסיה

• סיכום
שאלה 26
2.00 נק'

🔍 עדשות:

מהם שני הסוגים?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

עדשות! 🔍

🔍 עדשות:

גוף זכוכית שקוף
משני הצדדים

🎯 שני סוגים:

1️⃣ עדשה מתכנסת:

צורה:
עבה במרכז
דקה בקצוות
)( - קמורה

שמות:
• Convex
• Converging
• Positive

תכונה:
אוספת אור!

קרנים מקבילות
→ מתכנסות למוקד

מוקד:
f > 0 (חיובי)
אמיתי

שימושים:
• משקפיים לרוחקים
• מגדיל
• מצלמה
• מקרן
• עין (עדשת העין)

2️⃣ עדשה מתבדרת:

צורה:
דקה במרכז
עבה בקצוות
)( - קעורה

שמות:
• Concave
• Diverging
• Negative

תכונה:
מפזרת אור!

קרנים מקבילות
→ מתפזרות
(נראות מגיעות מהמוקד)

מוקד:
f < 0 (שלילי)
וירטואלי

שימושים:
• משקפיים לקרובים
• עינית
• פיזור אור
• תיקון עדשות

📊 השוואה:

מתכנסתמתבדרת
צורה)( עבה במרכז)( דקה במרכז
אור מקבילמתכנסמתבדר
מוקדf > 0 אמיתיf < 0 וירטואלי
תמונותאמיתיות או וירטואליותרק וירטואליות

💡 עקרון:

עדשה = 2 פריזמות!

כל חלק גורם שבירה
בכיוון מסוים
שאלה 27
2.00 נק'

📐 נוסחת עדשה:

מה הנוסחה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

נוסחת עדשה! 📐

📐 הנוסחה:

1/f = 1/d_o + 1/d_i

זהה בדיוק למראות!

🔍 המשתנים:

f - אורך מוקד:

תכונה של העדשה

מתכנסת: f > 0
מתבדרת: f < 0

תלוי ב:
• עקמומיות
• מקדם שבירה
• מדיום סביב

d_o - מרחק עצם:

מהעצם לעדשה

כמעט תמיד: d_o > 0

d_i - מרחק תמונה:

מהעדשה לתמונה

d_i > 0 → אמיתית
(בצד הנגדי)

d_i < 0 → וירטואלית
(באותו צד)

💡 הגדלה:

נוסחה:

m = -d_i/d_o = h_i/h_o

m > 0 → זקופה
m < 0 → הפוכה
|m| > 1 → מוגדלת
|m| < 1 → מוקטנת

🧮 דוגמה:

עדשה מתכנסת f=20cm
עצם ב-d_o=30cm

1/20 = 1/30 + 1/d_i
1/d_i = 1/20 - 1/30 = 1/60

d_i = 60 cm

אמיתית (חיובי)

m = -60/30 = -2
הפוכה, מוגדלת פי 2
שאלה 28
2.00 נק'

📏 קרני בסיס:

אילו קרנים משמשות לשרטוט?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

קרני בסיס! 📏

📏 3 קרני בסיס:

לשרטוט גיאומטרי של תמונות

🔵 עדשה מתכנסת:

קרן 1: מקבילה

יוצאת מהעצם
מקבילה לציר

→ עוברת דרך העדשה
→ עוברת דרך המוקד F

כל קרן מקבילה
מתכנסת למוקד!

קרן 2: דרך המרכז

יוצאת מהעצם
עוברת דרך מרכז העדשה

→ ממשיכה ישר!
(ללא סטייה)

כי העדשה במרכז
כמו לוח מקביל

קרן 3: דרך המוקד

יוצאת מהעצם
עוברת דרך המוקד F
(לפני העדשה)

→ יוצאת מקבילה לציר

הפוך מקרן 1!

💡 מציאת תמונה:

משרטטים 2-3 קרנים

נקודת המפגש =
מיקום התמונה!

אמיתית: קרנים נפגשות
וירטואלית: הארכות נפגשות

🔴 עדשה מתבדרת:

אותן קרנים אבל:

קרן 1:
מקבילה → נראית מגיעה מF

קרן 2:
דרך מרכז → ישר (זהה)

קרן 3:
לכיוון F → יוצאת מקבילה

הכל "הפוך"
כי f < 0

🎯 חשיבות:

שרטוט גיאומטרי
מאפשר למצוא:
• מיקום תמונה
• גודל
• כיוון (זקופה/הפוכה)
• סוג (אמיתית/וירטואלית)

ללא חישובים!
שאלה 29
2.00 נק'

🖼️ תמונות - מתכנסת:

תלוי במיקום העצם?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

תמונות בעדשה מתכנסת! 🖼️

🖼️ 5 מקרים:

תלוי במרחק העצם!

1️⃣ d_o > 2f:

מיקום: רחוק מאוד

תמונה:
✓ אמיתית (d_i > 0)
✓ הפוכה (m < 0)
✓ מוקטנת (|m| < 1)
✓ בין f ל-2f בצד השני

דוגמה:
מצלמה!
העולם רחוק
תמונה קטנה על החיישן

2️⃣ d_o = 2f:

מיקום: בדיוק פי 2 מהמוקד

תמונה:
✓ אמיתית
✓ הפוכה
✓ שווה בגודל! (m = -1)
✓ גם ב-2f בצד השני

סימטריה מושלמת!

3️⃣ f < d_o < 2f:

מיקום: בין f ל-2f

תמונה:
✓ אמיתית
✓ הפוכה
✓ מוגדלת! (|m| > 1)
✓ מעבר ל-2f בצד השני

דוגמה:
מקרן!
שקופית קטנה
תמונה גדולה על המסך

4️⃣ d_o = f:

מיקום: בדיוק במוקד

תמונה:
אין תמונה!

הקרנים יוצאות מקבילות
לא נפגשות

d_i = ∞

תמונה "באינסוף"

5️⃣ d_o < f:

מיקום: קרוב מהמוקד

תמונה:
✓ וירטואלית! (d_i < 0)
✓ זקופה (m > 0)
✓ מוגדלת (m > 1)
✓ באותו צד של העצם

דוגמה:
זכוכית מגדלת!
מחזיקים קרוב לעין
רואים מוגדל

📊 סיכום:

מרחקתמונהדוגמה
> 2fאמיתית, הפוכה, מוקטנתמצלמה
= 2fאמיתית, הפוכה, שווה-
f - 2fאמיתית, הפוכה, מוגדלתמקרן
= fאין!-
< fוירטואלית, זקופה, מוגדלתזכוכית מגדלת
שאלה 30
2.00 נק'

🔻 עדשה מתבדרת:

מה תמיד נכון?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

עדשה מתבדרת! 🔻

🔻 עדשה מתבדרת:

פשוט הרבה יותר!

📊 מקרה יחיד:

לכל d_o > 0:

תמונה:

✓ וירטואלית (d_i < 0)
באותו צד של העצם

✓ זקופה (m > 0)
אותו כיוון

✓ מוקטנת (0 < m < 1)
קטנה יותר

תמיד!
לא משנה המרחק

🔍 למה?

העדשה מפזרת:

קרנים שיוצאות מהעצם
עוברות בעדשה
→ מתפזרות!

הן לא יכולות להתכנס
לעולם לא נפגשות

רק ההארכות שלהן לאחור
נפגשות

→ תמונה וירטואלית
→ באותו צד
→ קרוב יותר
→ קטנה יותר

💡 דוגמה חישובית:

נתונים:
f = -20 cm (שלילי!)
d_o = 30 cm

1/(-20) = 1/30 + 1/d_i
1/d_i = -1/20 - 1/30
1/d_i = -5/60

d_i = -12 cm

שלילי → וירטואלית ✓

m = -(-12)/30 = +0.4

חיובי → זקופה ✓
0.4 < 1 → מוקטנת ✓

👓 שימוש:

משקפיים לקרובים:

אנשים עם קוצר ראייה
(Myopia)

העין מתכנסת יותר מדי
→ תמונה לפני הרשתית

עדשה מתבדרת
מפזרת קצת את האור
→ תמונה בדיוק על הרשתית

תיקון!

🎯 לעומת מתכנסת:

מתכנסת: 5 מצבים מורכבים

מתבדרת: מצב אחד פשוט!

תמיד אותה תוצאה
שאלה 31
2.00 נק'

👁️ העין:

איך היא עובדת?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

העין! 👁️

👁️ העין האנושית:

מערכת אופטית מתוחכמת!

🔍 המבנה:

חלקים עיקריים:

1️⃣ קרנית (Cornea):
משטח שקוף מעוקם
רוב השבירה כאן!
n ≈ 1.376

2️⃣ אישון (Pupil):
פתח משתנה
שולט בכמות אור
2-8 מ"מ קוטר

3️⃣ עדשה (Lens):
עדשה מתכנסת
יכולה לשנות צורה!
f משתנה: 17-25 מ"מ

4️⃣ רשתית (Retina):
"המסך"
פוטו-רצפטורים
מרחק קבוע: ~17 מ"מ

💡 איך זה עובד?

התאמה (Accommodation):

הבעיה:
רשתית במרחק קבוע
אבל עצמים במרחקים שונים!

הפתרון:
עדשה משתנה!

• עצם רחוק:
עדשה שטוחה
f ארוך (≈25 מ"מ)
מתכנסת פחות

• עצם קרוב:
עדשה עבה
f קצר (≈17 מ"מ)
מתכנסת יותר

שרירי העין משנים
את עקמומיות העדשה!

📏 מרחקים:

טווח ראייה:

נקודה קרובה:
Near point
≈ 25 cm בגיל צעיר
גדל עם הגיל

נקודה רחוקה:
Far point
אינסוף (עין תקינה)

התאמה מקסימלית:
הפרש בין רחוק לקרוב

⚕️ בעיות נפוצות:

1️⃣ קוצר ראייה (Myopia):

העין ארוכה מדי
או עדשה חזקה מדי

→ תמונה לפני הרשתית
→ טשטוש מרחוק

תיקון:
עדשה מתבדרת (f<0)
מפזרת קצת

2️⃣ רוחק ראייה (Hyperopia):

העין קצרה מדי
או עדשה חלשה מדי

→ תמונה אחרי הרשתית
→ טשטוש מקרוב

תיקון:
עדשה מתכנסת (f>0)
מתכנסת יותר

3️⃣ פרסביופיה (Presbyopia):

הזדקנות העדשה
אבדן גמישות

→ לא יכולה להתכנס
→ קשה לקרוא מקרוב

תיקון:
משקפי קריאה
(מתכנסת)

4️⃣ אסטיגמציה:

עקמומיות לא אחידה

→ טשטוש בכיוונים שונים

תיקון:
עדשות גליליות

🎯 הרשתית:

• מוטות (Rods):
120 מיליון
ראייה בחושך
לא צבע

• מדוכים (Cones):
6-7 מיליון
ראייה בצבע
S/M/L (כחול/ירוק/אדום)
שאלה 32
2.00 נק'

🔎 זכוכית מגדלת:

איך היא עובדה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

זכוכית מגדלת! 🔎

🔎 זכוכית מגדלת:

העדשה הפשוטה ביותר

🔍 העקרון:

התנאי:

עדשה מתכנסת

עצם ממוקם:
d_o < f

קרוב מהמוקד!

זו הנקודה הקריטית

💡 התמונה:

מאפיינים:

✓ וירטואלית
d_i < 0
באותו צד

✓ זקופה
m > 0
אותו כיוון

✓ מוגדלת!
m > 1
גדולה יותר

זו המטרה!

📐 הגדלה:

נוסחת הגדלה זוויתית:

M = 25/f

(כש-f בס"מ)

25 = נקודה קרובה
של עין תקינה

דוגמאות:

f = 5 cm → M = 5× מגדילה פי 5
f = 10 cm → M = 2.5×
f = 2.5 cm → M = 10×

f קטן יותר
→ הגדלה גדולה יותר!

👓 שימוש:

איך משתמשים?

1️⃣ מחזיקים את העדשה
קרוב לעין

2️⃣ מקרבים את העצם
עד שנראה חד

3️⃣ העצם צריך להיות
קצת יותר קרוב מ-f

4️⃣ רואים תמונה וירטואלית
מוגדלת!

טיפ:
התמונה הכי טובה
כשהיא ב-25 cm מהעין
(נקודה קרובה)

🎯 יישומים:

• קריאת דפוס קטן
• בדיקת תכשיטים
• מעבדות (זואולוגיה, בוטניקה)
• תיקון שעונים
• ספרות קודש

💎 דוגמה:

f = 10 cm
d_o = 8 cm (< f ✓)

1/10 = 1/8 + 1/d_i
1/d_i = 1/10 - 1/8 = -1/40
d_i = -40 cm

m = -(-40)/8 = 5

מוגדלת פי 5!
שאלה 33
2.00 נק'

🔬 מיקרוסקופ:

איך הוא עובד?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מיקרוסקופ! 🔬

🔬 מיקרוסקופ:

הגדלה ענקית!

עד פי 1000-2000

🔍 המבנה:

2 עדשות:

1️⃣ אובייקטיב (Objective):

• קרוב לדגימה
• f קצר מאוד (2-4 מ"מ!)
• עדשה מתכנסת
• יוצר תמונה אמיתית
• מוגדלת הרבה (40-100×)

2️⃣ עינית (Eyepiece):

• קרוב לעין
• f = 2-5 ס"מ
• זכוכית מגדלת!
• מגדילה את תמונת האובייקטיב
• הגדלה נוספת (5-20×)

💡 איך זה עובד?

שלב אחר שלב:

שלב 1 - אובייקטיב:

הדגימה ממוקמת
קצת מעבר ל-f של האובייקטיב
(f < d_o < 2f)

→ תמונה אמיתית
→ הפוכה
→ מוגדלת מאוד! (m₁)

התמונה נוצרת
בתוך הצינור

שלב 2 - עינית:

תמונה מהאובייקטיב
= עצם לעינית

ממוקמת בתוך f של העינית
(d_o < f)

→ תמונה וירטואלית
→ זקופה (לעינית)
→ מוגדלת עוד! (m₂)

הגדלה כוללת:

M = m₁ × m₂

📐 הגדלה:

נוסחה:

M = -(L/f_o) × (25/f_e)

L = אורך הצינור
f_o = מוקד אובייקטיב
f_e = מוקד עינית

דוגמה:

f_o = 4 מ"מ = 0.4 ס"מ
f_e = 2.5 ס"מ
L = 16 ס"מ

M = -(16/0.4) × (25/2.5)
M = -40 × 10

M = -400×

הגדלה פי 400!
שלילי = הפוך

🔬 סוגים:

מיקרוסקופים:

• אופטי:
עד ×2000
רזולוציה: ~200 nm
מוגבל על ידי λ

• אלקטרוני (EM):
עד ×2,000,000
רזולוציה: ~0.1 nm
רואים אטומים!

• קונפוקלי:
תלת-ממד
פלואורסנציה

• STM/AFM:
רזולוציה אטומית

⚡ הגבלות:

אופטי מוגבל על ידי:
• אורך גל האור (~500 nm)
• דיפרקציה
• אברציות

לא יכול לראות
קטן מ-λ/2 ≈ 200 nm

לכן צריך EM
לתאים קטנים/וירוסים
שאלה 34
2.00 נק'

🔭 טלסקופ:

מה ההבדל ממיקרוסקופ?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

טלסקופ! 🔭

🔭 טלסקופ:

צופה ביקום!

⭐ ההבדל העיקרי:

מיקרוסקופ vs טלסקופ:

מיקרוסקופ:
• עצמים קטנים קרובים
• אור מתפזר
• f קצר (מ"מ)
• מגדיל הגדלה ליניארית

טלסקופ:
• עצמים גדולים רחוקים
• אור מקביל (∞)
• f ארוך (מטרים!)
• מגדיל הגדלה זוויתית

🔍 המבנה:

2 עדשות (רפרקטור):

1️⃣ אובייקטיב:

• f ארוך מאוד!
(50 ס"מ - 10 מטר)
• קוטר גדול
(איסוף אור)
• יוצר תמונה קטנה
במוקד

2️⃣ עינית:

• f קצר (2-5 ס"מ)
• מגדילה את התמונה
• כמו זכוכית מגדלת

💡 איך זה עובד?

התהליך:

שלב 1:
אור מכוכב רחוק
מגיע כקרנים מקבילות
(d_o = ∞)

עובר דרך אובייקטיב
→ מתכנס למוקד
→ תמונה קטנה אמיתית

שלב 2:
התמונה = עצם לעינית

ממוקמת בתוך f של העינית
→ תמונה וירטואלית מוגדלת

רואים דרך העינית!

📐 הגדלה:

הגדלה זוויתית:

M = -f_o/f_e

f_o = מוקד אובייקטיב
f_e = מוקד עינית

דוגמה:

f_o = 1000 מ"מ = 100 ס"מ
f_e = 25 מ"מ = 2.5 ס"מ

M = -100/2.5

M = -40×

ירח נראה פי 40 יותר גדול!

🌟 סוגים:

1️⃣ רפרקטור (Refractor):

• עדשות בלבד
• פשוט
• יקר (זכוכית גדולה)
• אברציה כרומטית

2️⃣ רפלקטור (Reflector):

• מראה עיקרית
• זול יותר
• ללא אברציה כרומטית
• רוב הטלסקופים הגדולים

דוגמאות:
• האבל: 2.4 מ מראה
• Keck: 10 מ
• ELT: 39 מ (בבנייה)

⚡ חשיבות:

לא רק הגדלה!

גם:
• איסוף אור
(עצמים חלשים)
• רזולוציה
(הפרדת כוכבים)

קוטר גדול = טוב יותר!
שאלה 35
2.00 נק'

📷 מצלמה:

איך היא עובדת?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מצלמה! 📷

📷 מצלמה:

הפוך מהעין!

🔍 העקרון:

המצב:

עדשה מתכנסת

העצם רחוק
d_o > 2f
(בדרך כלל >> 2f)

→ תמונה אמיתית
→ הפוכה
→ מוקטנת!
→ על החיישן/סרט

זה בדיוק מה שרוצים

📐 החלקים:

מבנה המצלמה:

1️⃣ עדשה/מערכת עדשות:
מתכנסת
f = 18-300 מ"מ (טיפוסי)
ניתן לשינוי (זום)

2️⃣ צמצם (Aperture):
שולט בכמות אור
f/2.8, f/4, f/5.6...
משפיע על עומק שדה

3️⃣ תריס (Shutter):
שולט בזמן חשיפה
1/1000s, 1/60s...

4️⃣ חיישן/סרט:
"המסך"
גודל: 24×36 מ"מ (35mm)
מיקום קבוע!

5️⃣ פוקוס:
שינוי מרחק עדשה-חיישן
כדי להתאים למרחקים שונים

💡 איך זה עובד?

התהליך:

שלב 1: אור מהנוף
מגיע לעדשה

שלב 2: עובר דרך עדשה
נשבר ומתכנס

שלב 3: יוצר תמונה
על החיישן
אמיתית, הפוכה, מוקטנת

שלב 4: התריס נפתח
לזמן קצר
אור פוגע בחיישן

שלב 5: החיישן קולט
פיקסלים רושמים אור
→ תמונה דיגיטלית!

מעניין:
התמונה הפוכה
אבל המצלמה הופכת אותה
בתוכנה!

📏 פוקוס:

בעיה:

חיישן במרחק קבוע
אבל עצמים במרחקים שונים!

פתרון:

הזזת העדשה!

• עצם רחוק (∞):
עדשה קרובה לחיישן
מרחק ≈ f

• עצם קרוב:
עדשה רחוקה מהחיישן
מרחק > f

זה ה"פוקוס"!

אוטומטי או ידני

🎯 f-number:

צמצם:

f/N = f/D

f = אורך מוקד
D = קוטר פתח

דוגמאות:

• f/2.8 - פתח גדול
הרבה אור
עומק שדה רדוד

• f/16 - פתח קטן
פחות אור
עומק שדה עמוק

מספר קטן → פתח גדול!
(מבלבל...)

📱 השוואה לעין:

עיןמצלמה
עדשהמשתנהנעה
מסךרשתית קבועהחיישן קבוע
תמונהממשיכה לעבדנשמרת
שאלה 36
2.00 נק'

⚠️ אברציות:

מה הבעיות בעדשות?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

אברציות! ⚠️

⚠️ אברציות:

פגמים באופטיקה

🔴 שני סוגים עיקריים:

1️⃣ אברציה כרומטית:

הבעיה:

n תלוי בצבע (דיספרסיה!)

→ צבעים שונים
→ מוקדים שונים!

• סגול:
n גבוה → f קצר
ממוקד קרוב

• אדום:
n נמוך → f ארוך
ממוקד רחוק

התוצאה:

תמונה עם הילה צבעונית
טשטוש צבעוני
איכות ירודה

הפתרון:

• עדשה אכרומטית:
2 עדשות
זכוכיות שונות
מבטלות זו את זו

• עדשה אפוכרומטית:
3+ עדשות
תיקון מושלם יותר

• עדשות מצופות:
ציפויים מיוחדים

2️⃣ אברציה כדורית:

הבעיה:

עדשה כדורית
לא אידיאלית!

קרנים במרכז:
ממוקדות ב-f

קרנים בקצה:
ממוקדות יותר קרוב!

אין מוקד אחד!

התוצאה:

תמונה מטושטשת
במיוחד בקצוות
כוכבים נראים "עננים"

הפתרון:

• עדשה אספרית:
צורה מורכבת
לא כדורית
יקר לייצר!

• צמצם קטן:
חוסם קרנים חיצוניות
משתמש רק במרכז
(אבל: פחות אור)

• מראה פרבולית:
בטלסקופים
מושלם!

🔬 אברציות נוספות:

3️⃣ קומה (Coma):

כוכבים בקצה שדה
נראים כמו "שביט"

סיבה: קרנים מזוויות

4️⃣ אסטיגמציה:

עקמומיות לא אחידה
בכיוונים שונים

קווים אנכיים/אופקיים
לא בפוקוס יחד

5️⃣ עיוות (Distortion):

• חבית (Barrel):
קווים ישרים מתעקמים החוצה

• כרית (Pincushion):
קווים ישרים מתעקמים פנימה

6️⃣ עקמומיות שדה:

שדה שטוח
נראה מעוקם

מרכז בפוקוס
קצוות לא

🎯 תיקונים:

עדשה מודרנית איכותית:

• 10-20 יסודות זכוכית!
• זכוכיות מיוחדות
• ציפויים אנטי-השתקפות
• עיצוב ממוחשב
• אספריות

יקר אבל שווה!

עדשה פשוטה:
הרבה אברציות

זו הסיבה למחירים גבוהים
של עדשות איכותיות
שאלה 37
2.00 נק'

📚 סיכום עדשות:

מה הנקודות המרכזיות?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

סיכום עדשות! 📚

🔍 סיכום עדשות ומכשירים:

✅ מה למדנו:

• עדשות: מתכנסת )( vs מתבדרת )(הפוך)
f>0 vs f<0

• נוסחה: 1/f=1/d_o+1/d_i
m=-d_i/d_o

• קרני בסיס: 3 קרנים
מקבילה, מרכז, מוקד

• תמונות מתכנסת:
d_o>2f: מוקטנת אמיתית
f d_o
• מתבדרת: תמיד וירטואלית
זקופה מוקטנת

• העין: עדשה משתנה
התאמה, בעיות (קוצר/רוחק)

• זכוכית מגדלת: d_o M=25/f

• מיקרוסקופ: 2 עדשות
M=m₁×m₂, פי 1000

• טלסקופ: f ארוך
M=-f_o/f_e

• מצלמה: d_o>2f
תמונה על חיישן

• אברציות: כרומטית, כדורית
תיקונים

• סיכום
שאלה 38
2.00 נק'

🌊 עקיפה:

מה זה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

עקיפה! 🌊

🌊 עקיפה (Diffraction):

גלים מתכופפים!

🔍 מה זה?

הגדרה:

גל פוגע במכשול
או עובר דרך פתח

→ מתכופף סביב המכשול
→ "מתפשט" לאזור הצל

תופעה גלית טהורה!

מופיעה ב:
• גלי מים
• גלי קול
• גלי אור!

הוכחה שאור = גל

💡 תנאי:

מתי בולטת?

כשגודל המכשול/פתח
קרוב ל-λ!

• צליל:
λ ≈ מטרים
דלת = מטר
→ עקיפה חזקה!
שומעים מאחורי פינות

• אור:
λ ≈ 500 nm
דלת >> λ
→ עקיפה חלשה
לא רואים סביב פינות

אבל:
פתח קטן ≈ λ
→ עקיפה בולטת גם באור!

🔬 פתח יחיד:

דפוס עקיפה:

אור עובר דרך חריץ צר
רוחב a

→ על מסך:
פס מרכזי בהיר רחב
פסים צדדיים חלשים

תנאי למינימום:

a·sin θ = m·λ
m = ±1, ±2, ±3...

זה איפה שחשוך!

רוחב מרכזי:
w ≈ 2λL/a

L = מרחק למסך

a קטן → w גדול
(עקיפה חזקה)

🌟 דו-חריץ:

ניסוי יאנג (1801):

2 חריצים צרים
מרחק d ביניהם

אור עובר
→ התאבכות!

פסי בהיר וחשוך
על המסך

תנאי למקסימום:

d·sin θ = m·λ
m = 0, ±1, ±2...

מרחק בין פסים:

Δy = λL/d

שימוש:
מדידת λ!

זו הייתה ההוכחה
שאור = גל
(לא חלקיקים)

🎯 יישומים:

• גבול דיפרקציה:
רזולוציה מוגבלת
θ_min ≈ 1.22λ/D
(טלסקופ, מיקרוסקופ)

• רשת עקיפה:
אלפי חריצים
פיצול אור לצבעים
ספקטרוסקופיה

• CD/DVD:
משטח מחוספס
→ עקיפה
→ צבעים!
שאלה 39
2.00 נק'

✨ התאבכות:

מה זה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

התאבכות! ✨

✨ התאבכות:

גלים מתערבבים!

🔍 העקרון:

סופרפוזיציה:

2 גלים (או יותר)
נפגשים באותה נקודה

→ מתחברים!

A_total = A₁ + A₂

אבל תלוי בפאזה:

• שלב זהה:
שיא + שיא
→ התחזקות
→ בהיר

• שלב הפוך:
שיא + שפל
→ ביטול
→ חשוך

💡 תנאים:

בונה vs הורסת:

התאבכות בונה:

הפרש מסלול:
Δx = m·λ
m = 0, 1, 2, 3...

→ בהיר מאוד!

התאבכות הורסת:

הפרש מסלול:
Δx = (m + ½)·λ
m = 0, 1, 2, 3...

→ חשוך!

באמצע: ביניים

🫧 שכבה דקה:

בועת סבון:

קרום דק של סבון
עובי t ≈ מיקרונים

מה קורה?

1️⃣ אור פוגע

2️⃣ חלק מוחזר מהמשטח העליון

3️⃣ חלק נכנס, מוחזר מהמשטח התחתון

4️⃣ יוצא מהקרום

5️⃣ שתי הקרנים נפגשות

הפרש מסלול:
Δx = 2nt
(n = מקדם שבירה)

התוצאה:

תלוי ב-λ!

• אדום: Δx = mλ_red
→ בונה → בהיר

• כחול: Δx = (m+½)λ_blue
→ הורסת → חשוך

→ נראה אדום!

במקום אחר:
→ נראה כחול!

צבעים מדהימים! 🌈

✨ דוגמאות נוספות:

איפה רואים?

• שמן על מים:
שכבת שמן דקה
צבעי קשת

• כנפי פרפר:
מבנים דקיקים
התאבכות

• CD/DVD:
רשת דקה
צבעים מתחלפים

• ציפויים אנטי-השתקפות:
שכבה דקה
t = λ/4n
→ התאבכות הורסת
→ פחות השתקפות!

• ניטור:
ציפוי על זכוכית
עובי ספציפי
צבע סגול/ירוק

🎯 חשיבות:

הוכחה חזקה
שאור = גל!

חלקיקים לא יכולים
להתאבך

רק גלים
שאלה 40
2.00 נק'

🔀 פולריזציה:

מה זה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

פולריזציה! 🔀

🔀 פולריזציה:

כיוון תנודת האור

🔍 מה זה?

זכרו:

אור = גל אלקטרומגנטי

שדה חשמלי E
ושדה מגנטי B
מתנדנדים

E ⊥ B ⊥ כיוון התפשטות

פולריזציה =
כיוון תנודת E

(לא B, בדרך כלל מתעניינים ב-E)

💡 סוגים:

1️⃣ אור לא מקוטב:

אור רגיל
(שמש, נורה)

E מתנדנד בכל הכיוונים!
↕ ↗ → ↘
אקראי

תערובת של כל הכיוונים

2️⃣ אור מקוטב ליניארית:

E מתנדנד
רק בכיוון אחד!
למשל: ↕ בלבד

נוצר על ידי:
• פילטר פולריזציה
• השתקפות
• פיזור

3️⃣ אור מקוטב מעגלית:

E מסתובב
כמו בורג

מתקדם

🕶️ פילטר פולריזציה:

איך זה עובד?

חומר מיוחד
עם "חריצים" בכיוון מסוים

מעביר רק E בכיוון מקביל
חוסם E בכיוון ניצב

דוגמה:

פילטר אנכי ↕

אור לא מקוטב נכנס
(כל הכיוונים)

→ רק הרכיב האנכי עובר ↕
→ אור מקוטב יוצא!

עוצמה יורדת ל-50%
(בממוצע)

📐 חוק מאלוס:

2 פילטרים:

אור מקוטב
עוצמה I₀
עובר דרך פילטר
בזווית θ

I = I₀·cos²θ

מקרים:

• θ = 0° (מקביל):
I = I₀·cos²(0) = I₀
עובר הכל! ✓

• θ = 45°:
I = I₀·cos²(45) = I₀/2
חצי עוצמה

• θ = 90° (ניצב):
I = I₀·cos²(90) = 0
אפס! חסום לגמרי! ❌

זה למה משקפי שמש מקוטבות
עובדות נגד השתקפויות

🌅 פולריזציה בטבע:

איפה רואים?

• השתקפות ממים:
בזווית ~53° (זווית ברוסטר)
אור מקוטב חזק
→ משקפי שמש חוסמות!

• שמיים כחולים:
פיזור באטמוספרה
→ מקוטב חלקית
(90° מהשמש)

• דגים/חרקים:
רואים פולריזציה!
ניווט, ציד

• תצוגות LCD:
מבוססות על פולריזציה

• משקפי 3D:
(בחלק מהטכנולוגיות)

🎯 יישומים:

• משקפי שמש מקוטבות
• צילום (פילטר CPL)
• תצוגות
• מדידות מדעיות
• אופטיקה קוונטית
שאלה 41
2.00 נק'

🔴 לייזר:

מה מיוחד בו?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

לייזר! 🔴

🔴 לייזר (LASER):

Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation

הגברת אור
בפליטה מאולצת

⚡ תכונות מיוחדות:

1️⃣ קוהרנטי:

כל הגלים בשלב!
אותו פאזה

אור רגיל: אקראי
לייזר: מסונכרן

→ התאבכות חזקה
→ ניסויים מדויקים

2️⃣ מונוכרומטי:

צבע אחד בדיוק!
λ מאוד צר

אור רגיל: ספקטרום רחב
לייזר: ±0.001 nm

→ טוהר צבע

3️⃣ מכוון:

קרן מקבילה מאוד!
כמעט לא מתפזרת

אור רגיל: לכל הכיוונים
לייזר: ממוקד

→ מגיע למרחקים
→ (ירח: קוטר 6 ק"מ!)

4️⃣ מרוכז:

אנרגיה רבה
בשטח קטן!

→ חיתוך, ריתוך
→ ניתוחים

🔬 איך זה עובד?

העקרון הקוונטי:

אטום במצב עליון E₂
יכול לרדת ל-E₁

3 תהליכים:

1️⃣ בליעה:
פוטון נבלע
E₁ → E₂

2️⃣ פליטה ספונטנית:
אקראי
E₂ → E₁ + פוטון
כיוון אקראי

3️⃣ פליטה מאולצת:
פוטון "מעודד"
E₂ + פוטון → E₁ + 2 פוטונים!
שניהם זהים!
אותו כיוון, פאזה, λ

זה הקסם!

🏗️ מבנה לייזר:

חלקים:

1️⃣ מדיום פעיל:
גז, נוזל, מוצק
(He-Ne, CO₂, אודם, דיודה)

2️⃣ שאיבה (Pumping):
הזרמת אנרגיה
(חשמל, אור, כימי)
→ העלאת אטומים ל-E₂

3️⃣ היפוך אוכלוסין:
יותר אטומים ב-E₂ מ-E₁
(לא טבעי!)
הכרחי ללייזר

4️⃣ חלל תהודה:
2 מראות
אור קופץ הלוך-חזור
→ הגברה!

5️⃣ מראה חלקית:
מעט אור יוצא
→ הקרן!

💡 סוגי לייזרים:

לפי חומר:

• He-Ne (632.8 nm):
אדום, מעבדות

• CO₂ (10.6 μm):
IR, חיתוך

• אודם (694 nm):
אדום, הלייזר הראשון!

• דיודה (400-1000 nm):
זול, CD/DVD, מצביעים

• Nd:YAG (1064 nm):
חזק, תעשייה

• אקסימר (UV):
ניתוחי עיניים (LASIK)

🎯 שימושים:

יישומים:

• רפואה: ניתוחים, LASIK, שיניים
• תעשייה: חיתוך, ריתוך, קידוח
• תקשורת: סיבים אופטיים
• מדידה: מרחקים מדויקים
• צבא: כיוון, נשק
• מחקר: ספקטרוסקופיה
• בידור: מופעי לייזר
• מדפסות: לייזר
• סורקים: ברקודים
• אחסון: CD/DVD/Blu-ray

⚠️ בטיחות:

לייזר חזק מסוכן!
עלול לפגוע בעיניים
אסור להסתכל ישירות
צריך משקפי הגנה
שאלה 42
2.00 נק'

✨ תופעות נוספות:

מה עוד יש?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

תופעות נוספות! ✨

✨ תופעות אור-חומר:

💡 פלואורסנציה:

חומר בולע אור
בתדר גבוה (UV)

→ פולט אור
בתדר נמוך (נראה)

מיידי! (ננו-שניות)

דוגמאות:
• נוזלים זוהרים
• צבעי ניאון
• סמנים
• תאורת פלואורסנט

שימוש:
• מיקרוסקופיה
• אבטחת כסף
• מדע

🌟 פוספורסנציה:

דומה לפלואורסנציה

אבל:
הפליטה איטית!
שניות/דקות/שעות

"זוהר בחושך"

דוגמאות:
• מדבקות זוהרות
• שעונים
• שלטי יציאה

החומר "אוגר" אנרגיה
ומשחרר לאט

⚡ אפקט פוטואלקטרי:

אור פוגע במתכת
→ פולט אלקטרונים!

תנאי:
f > f_threshold
E_photon = hf > W_0

W_0 = עבודת יציאה

חשוב:
הוכחה שאור = פוטונים!
(איינשטיין 1905, נובל)

לא תלוי בעוצמה
רק בתדר!

שימושים:
• תאים סולריים
• חיישני אור
• ראיית לילה

🎯 פיזור קומפטון:

פוטון (גמא/רנטגן)
מתנגש באלקטרון

→ הפוטון מאבד אנרגיה
→ λ גדל!

הוכחה נוספת:
אור = חלקיקים

(בעל תנע p=h/λ)

🌈 פיזור ריילי:

אור מתפזר
על ידי חלקיקים קטנים
(< λ)

I ∝ 1/λ⁴

λ קטן → פיזור חזק!

תוצאה:
• שמיים כחולים!
(כחול מתפזר יותר)

• שקיעות אדומות!
(אדום לא מתפזר,
עובר ישר)

💎 דואליות גל-חלקיק:

המסקנה הגדולה:

אור = גם גל וגם חלקיק!

גל:
• עקיפה
• התאבכות
• פולריזציה

חלקיק (פוטון):
• פוטואלקטרי
• קומפטון
• E = hf
• p = h/λ

תלוי בניסוי!

מכניקת הקוונטים
שאלה 43
2.00 נק'

💻 טכנולוגיית אופטיקה:

איפה משתמשים?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

טכנולוגיית אופטיקה! 💻

💻 אופטיקה בכל מקום!

📡 תקשורת:

• סיבים אופטיים (אינטרנט)
• לייזר בתקשורת
• תצוגות LCD/OLED
• מצלמות דיגיטליות
• סורקים ומדפסות

🏥 רפואה:

• ניתוחי לייזר (LASIK)
• אנדוסקופיה
• מיקרוסקופים
• הדמיה אופטית
• טיפולים

🏭 תעשייה:

• חיתוך/ריתוך לייזר
• בקרת איכות
• מדידות מדויקות
• רובוטיקה
• ייצור שבבים

🔬 מדע:

• טלסקופים
• מיקרוסקופים
• ספקטרוסקופיה
• ניסויים קוונטיים
• חיישנים

🎮 בידור:

• מקרנים
• תאורת במה
• מופעי לייזר
• משחקי VR/AR
• קולנוע 3D

🚗 רכב:

• LIDAR (רכב אוטונומי)
• פנסים LED
• חיישני מרחק
• מצלמות
• תצוגת HUD
שאלה 44
2.00 נק'

🧮 תרגיל מקיף:

עדשה f=15cm, עצם d_o=10cm

מה d_i? מה m?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

תרגיל מקיף! 🧮

📐 פתרון:

נתונים:
f = 15 cm (מתכנסת, חיובי)
d_o = 10 cm

שימו לב: d_o < f !
→ זכוכית מגדלת

שלב 1: מרחק תמונה

1/f = 1/d_o + 1/d_i

1/15 = 1/10 + 1/d_i

1/d_i = 1/15 - 1/10

1/d_i = 2/30 - 3/30 = -1/30

d_i = -30 cm

שלילי → וירטואלית! ✓

שלב 2: הגדלה

m = -d_i/d_o

m = -(-30)/10

m = +3

חיובי → זקופה ✓
|m| = 3 > 1 → מוגדלת ✓

💡 מסקנות:

תמונה:
• וירטואלית (d_i < 0)
• באותו צד של העצם
• ב-30 ס"מ מהעדשה
• זקופה (m > 0)
• מוגדלת פי 3

זכוכית מגדלת מושלמת!
שאלה 45
2.00 נק'

📚 נוסחאות אופטיקה:

מהן הנוסחאות המרכזיות?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

כל הנוסחאות! 📚

💡 כל נוסחאות האופטיקה:

📊 נוסחאות בסיס:

נושאנוסחה
מהירות אורc = λ·f = 3×10⁸ m/s
מקדם שבירהn = c/v
השתקפותθ_i = θ_r
חוק סנלn₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂
זווית קריטיתsin θ_c = n₂/n₁

🔍 מראות ועדשות:

נושאנוסחה
נוסחת מראה/עדשה1/f = 1/d_o + 1/d_i
הגדלהm = -d_i/d_o = h_i/h_o
מוקד מראהf = R/2
זכוכית מגדלתM = 25/f
מיקרוסקופM = -(L/f_o)×(25/f_e)
טלסקופM = -f_o/f_e

🌊 עקיפה והתאבכות:

נושאנוסחה
עקיפה - מינימוםa·sin θ = m·λ
דו-חריץ - מקסימוםd·sin θ = m·λ
התאבכות בונהΔx = m·λ
התאבכות הורסתΔx = (m+½)·λ

⚡ פולריזציה וקוונטים:

נושאנוסחה
חוק מאלוסI = I₀·cos²θ
אנרגיית פוטוןE = h·f = hc/λ
תנע פוטוןp = h/λ

📏 קבועים חשובים:

• c = 3×10⁸ m/s
• h = 6.626×10⁻³⁴ J·s
• n_air ≈ 1.00
• n_water ≈ 1.33
• n_glass ≈ 1.5
• n_diamond ≈ 2.42
שאלה 46
2.00 נק'

⚠️ טעות נפוצה:

איזו טענה שגויה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

טעויות נפוצות! ⚠️

❌ טעויות נפוצות:

❌ "v_light = c תמיד"

שגוי לחלוטין!

✓ c רק בוואקום!
✓ בחומר: v = c/n < c

מים: v ≈ 2.26×10⁸ m/s
זכוכית: v ≈ 2×10⁸ m/s

c = מקסימום בלבד

⚠️ טעויות נוספות:

❌ "תמונה אמיתית = רואים"
✓ אמיתית = על מסך
לא בהכרח רואים ישירות

❌ "f גדול = הגדלה גדולה"
✓ להפך! M ∝ 1/f
(זכוכית מגדלת)

❌ "עדשה מתבדרת מגדילה"
✓ תמיד מקטינה!
0 < m < 1

❌ "השתקפות רק ממראות"
✓ מכל משטח!
(מים, זכוכית, רצפה)

❌ "שבירה משנה צבע"
✓ f לא משתנה!
רק v ו-λ

❌ "TIR בכל הכיוונים"
✓ רק צפוף → דליל
ורק אם θ > θ_c

❌ "אור = רק גל"
✓ גם חלקיק (פוטון)
דואליות!

❌ "דיספרסיה = שבירה"
✓ דיספרסיה = n תלוי ב-λ
גורמת לפיצול צבעים

❌ "עקיפה = התאבכות"
✓ עקיפה: כיפוף סביב מכשול
התאבכות: סופרפוזיציה

❌ "לייזר = אור חזק בלבד"
✓ גם קוהרנטי, מונוכרומטי
מכוון, מרוכז

❌ "פולריזציה = צבע"
✓ כיוון תנודה
לא קשור לצבע

❌ "n יכול להיות < 1"
✓ תמיד n ≥ 1!
(חומר רגיל)
שאלה 47
2.00 נק'

🎨 מפת מושגים:

מה התחומים?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

מפת מושגים! 🎨

🗺️ המפה המלאה:

אופטיקה

📦 6 תחומים:

1️⃣ מהות האור

• גל אלקטרומגנטי
• c = 3×10⁸ m/s
• ספקטרום EM
• אור נראה: 400-700 nm
• צבעים = λ/f
• v = c/n בחומר
• דואליות גל-חלקיק

2️⃣ השתקפות

• θ_i = θ_r
• מראה שטוחה: וירטואלית
• מראה קעורה: אוספת
• מראה קמורה: מפזרת
• f = R/2
• 1/f = 1/d_o + 1/d_i

3️⃣ שבירה

• שינוי v וכיוון
• חוק סנל: n₁sinθ₁=n₂sinθ₂
• TIR: θ>θ_c, צפוף→דליל
• דיספרסיה: n(λ)
• פריזמה: פיצול צבעים
• סיבים אופטיים
• מראז, קשת, אטמוספרה

4️⃣ עדשות ומכשירים

• מתכנסת )( vs מתבדרת )(
• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• תמונות: 5 מקרים (מתכנסת)
• העין: התאמה
• זכוכית מגדלת: M=25/f
• מיקרוסקופ: ×1000
• טלסקופ: M=-f_o/f_e
• מצלמה: d_o>2f
• אברציות: כרומטית, כדורית

5️⃣ תופעות גליות

• עקיפה: כיפוף סביב מכשולים
• התאבכות: סופרפוזיציה
בונה (mλ) / הורסת ((m+½)λ)
• שכבה דקה: צבעים
• פולריזציה: כיוון E
חוק מאלוס: I=I₀cos²θ
• לייזר: קוהרנטי, מונוכרומטי
מכוון, מרוכז

6️⃣ אור וחומר

• פלואורסנציה
• פוספורסנציה
• אפקט פוטואלקטרי: E=hf
• פיזור קומפטון
• פיזור ריילי: שמיים כחולים
• יישומים טכנולוגיים
שאלה 48
2.00 נק'

🔗 קשרים:

איך הכל קשור?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

הקשרים! 🔗

🌐 רשת הקשרים:

שרשרת המושגים:

אור = גל אלקטרומגנטי
↓
c = λ·f
↓
v = c/n בחומר
↓
השתקפות (θ_i=θ_r)
שבירה (סנל)
↓
עדשות/מראות
↓
1/f = 1/d_o + 1/d_i
↓
מכשירים אופטיים
(עין, מיקרוסקופ, טלסקופ)
↓
תופעות גליות
(עקיפה, התאבכות)
↓
יישומים טכנולוגיים

💡 קשרים מפתח:

• c, λ, f → תמיד קשורים
• n → קובע v ושבירה
• שבירה → בסיס לעדשות
• עדשות → בסיס למכשירים
• גל → עקיפה והתאבכות
• כל זה → טכנולוגיה!

⭐ המסקנה:

הכל מתחיל מתכונת אור:

גל אלקטרומגנטי

וממנו נובעת כל האופטיקה!
שאלה 49
2.00 נק'

🌟 חיי יומיום:

איפה רואים אופטיקה?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

אופטיקה בחיים! 🌟

🌟 אופטיקה בכל מקום!

👁️ ראייה:

• העין שלנו!
• משקפיים
• עדשות מגע
• ניתוחי LASIK

🏠 בבית:

• מראות (כל יום)
• חלונות (שבירה)
• כוסות/בקבוקים
• מצלמת טלפון
• מסכי טלוויזיה
• נורות LED

🌈 בטבע:

• שמיים כחולים (פיזור)
• שקיעות אדומות
• קשת בענן
• בועות סבון (התאבכות)
• כנפי פרפרים
• נצנוץ יהלומים

🚗 בחוץ:

• משקפי שמש
• מראות רכב
• פנסים
• רמזורים
• שלטים זוהרים

💻 טכנולוגיה:

• מסכי מחשב
• סמארטפונים
• סורקי ברקוד
• CD/DVD
• מדפסות
• סיבים אופטיים (אינטרנט!)

⭐ המסקנה:

אופטיקה = חלק בלתי נפרד
מחיי היומיום!

כמעט כל מה שרואים
כרוך בעקרונות אופטיים
שאלה 50
2.00 נק'

🎓 סיכום מבחן 157:

מה הלקח המרכזי?

הסבר:
💡 הסבר מפורט:

סיכום מבחן 157 - סופי! 🎓

🎉 מבחן 157 הושלם! 🎉

אופטיקה

50 שאלות | כיסוי מקיף ומושלם

📚 מה למדנו:

💡 חלק א: מהות האור (1-12)

• אור = גל אלקטרומגנטי
• c = 3×10⁸ m/s
• ספקטרום EM: רדיו→גמא
• אור נראה: 400-700 nm
• צבעים = λ/f
• n = c/v, תרגיל
• השתקפות: θ_i=θ_r
• מראה שטוחה: וירטואלית
• מראות כדוריות: קעורה/קמורה
• f = R/2
• נוסחת מראה: 1/f=1/d_o+1/d_i
• סיכום

הבנה: אור = גל EM, לא צריך מדיום

🌊 חלק ב: שבירה (13-25)

• שבירה: שינוי v וכיוון
• חוק סנל: n₁sinθ₁=n₂sinθ₂
• TIR: sinθ_c=n₂/n₁
• תרגיל זווית קריטית
• דיספרסיה: n(λ), פיצול צבעים
• פריזמה: ספקטרום
• סיבים אופטיים: תקשורת
• מראז: שכבות אוויר
• תרגיל שבירה
• אטמוספרה: שקיעות, שמש שטוחה
• לוח זכוכית: מקבילה
• קשת: שבירה+השתקפות, 42°
• סיכום

הבנה: שבירה = בסיס לכל האופטיקה

🔍 חלק ג: עדשות (26-37)

• עדשות: מתכנסת )( vs מתבדרת )(
• נוסחה: 1/f=1/d_o+1/d_i
• קרני בסיס: 3 קרנים
• תמונות מתכנסת: 5 מקרים
• מתבדרת: תמיד וירטואלית
• העין: התאמה, בעיות
• זכוכית מגדלת: M=25/f
• מיקרוסקופ: 2 עדשות, ×1000
• טלסקופ: M=-f_o/f_e
• מצלמה: d_o>2f, חיישן
• אברציות: כרומטית, כדורית
• סיכום

הבנה: עדשות = יישום של שבירה

✨ חלק ד: תופעות (38-50)

• עקיפה: כיפוף סביב מכשולים
• התאבכות: סופרפוזיציה
בונה (mλ) / הורסת ((m+½)λ)
שכבה דקה, בועות
• פולריזציה: כיוון E
מאלוס: I=I₀cos²θ
• לייזר: קוהרנטי, מונוכרומטי
מכוון, מרוכז, פליטה מאולצת
• תופעות נוספות:
פלואורסנציה, פוטואלקטרי
פיזור ריילי
• יישומים טכנולוגיים
• תרגיל מקיף
• נוסחאות, טעויות
• מפה, קשרים
• חיי יומיום
• סיכום סופי ענק

הבנה: אור = גם גל וגם חלקיק

💡 הלקח המרכזי:

אור = תופעה יסודית!

מראייה וצבעים
דרך משקפיים ומצלמות
עד תקשורת ולייזרים

אותו עקרון:
גל אלקטרומגנטי

מסביר הכל!

🎯 השגנו:

✓ 9 מבחנים בפיזיקה!
✓ 450 שאלות!
✓ כיסוי מושלם!

🌟 מסע מדהים! 🌟

9 מבחנים שלמים!
מקינמטיקה לאופטיקה!
מתנועה לאור!

כל הכבוד רוית! 💪🚀💡
🎓
לא רוצה להישאר לבד עם החומר?
הצטרפו לקורס שנתי עם משימות יומיות, ליווי אישי וקבוצות זום
קבל פרטים
🤖

עוזר הקורסים החכם

אני כאן לעזור לך למצוא את הקורס המתאים

×
👋 שלום! אשמח לעזור לך
שלום, אשמח לעזור לך להתמצא באתר ולמקד אותך לצורך שלך. נתחיל בבחירה:
🎓 מתמטיקה לבגרות
📚 אקדמיה (סטטיסטיקה / כלכלה / מתמטיקה)
0 / 50 הושלמו