אורח מצב צפייה מבחן: פיזיקה - גלים אלקטרומגנטיים

"רכשתי קורס בסטטיסטיקה אחרי המלצות רבות ועכשיו אני מבין את הביקורות הטובות.... הקורס מאוד ידידותי עם חזרה על החומר והסברים מאוד איכותיים."

פיזיקה - גלים אלקטרומגנטיים

מבחן פיזיקה גלים אלקטרומגנטיים - 50 שאלות: ספקטרום EM, רדיו, אור נראה, קרינה מייננת, יישומים טכנולוגיים. גלים ותקשורת.

✅ חלק א: מבוא לגלים א"מ (1-10) ✅ חלק ב: רדיו ותקשורת (11-20) ✅ חלק ג: אור נראה ואופטיקה (21-30) ✅ חלק ד: קרינה מייננת (31-40) ✅ חלק ה: יישומים וסיכום (41-50)

בדיקה מיידית הסברים מלאים חינם לחלוטין מותאם לנייד

מספר שאלות: 50

ניקוד כולל: 100 נק'

שאלה 1

2.00 נק'

🌊 גל אלקטרומגנטי:

מה זה?

E ו-B מתנודדים ⊥ לכיוון התקדמות, אין צורך בתווך, c=3×10⁸ m/s בוואקום, ממשוואות מקסוול

צריך אוויר

איטי

רק חשמלי

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

גל אלקטרומגנטי! 🌊

🌊 גל אלקטרומגנטי:

E⃗ ⊥ B⃗ ⊥ כיוון התקדמות

🔍 מה זה?

Electromagnetic Wave

שדה חשמלי E⃗
ושדה מגנטי B⃗
מתנודדים יחד

E↑
│
│ B→
────┼────→ כיוון
│
E↓

תכונות יסוד:

1️⃣ ניצבים:
E ⊥ B ⊥ כיוון
זווית 90° תמיד

2️⃣ באותו פאזה:
E ו-B מגיעים
למקסימום ביחד
לאפס ביחד

3️⃣ אין צורך בתווך!
עובר בוואקום
בניגוד לגלי קול

4️⃣ מהירות c:
בוואקום: c = 3×10⁸ m/s
קבועה!

5️⃣ גל רוחבי:
תנודה ⊥ לתנועה

⚡ איך נוצר?

ממשוואות מקסוול:

פאראדיי:

dB/dt → E מושרה

שדה מגנטי משתנה
יוצר שדה חשמלי

אמפר-מקסוול:

dE/dt → B מושרה

שדה חשמלי משתנה
יוצר שדה מגנטי

השרשרת:

E משתנה → B
B משתנה → E
E משתנה → B
...

→ גל מתפשט!

כמו לזרוק אבן למים
גלים מתפשטים
אבל במרחב 3D
וללא תווך!

📐 מתמטיקה:

משוואות הגל:

E = E₀sin(kx - ωt)

B = B₀sin(kx - ωt)

כאשר:
• E₀, B₀ = משרעות
• k = 2π/λ (מספר גל)
• ω = 2πf (תדר זוויתי)
• x = מיקום
• t = זמן

קשר בין E ו-B:

E/B = c

או:
E₀/B₀ = c

יחס קבוע!

מהירות:

c = 1/√(μ₀ε₀)

μ₀ = חדירות ואקום
ε₀ = דיאלקטריות ואקום

c ≈ 3×10⁸ m/s

מקסוול חזה זאת
לפני שמדדו!

🌈 הספקטרום:

כולם אותו דבר!

רק תדר שונה:

• רדיו: kHz-MHz
λ = קילומטרים-מטרים

• מיקרוגל: GHz
λ = ס``מ

• אינפרה-אדום: THz
λ = מיקרונים

• אור נראה: 400-700 THz
λ = 400-700 nm
הצבעים שאנחנו רואים!

• אולטרה-סגול (UV): PHz
λ < 400 nm

• רנטגן: EHz
λ = אנגסטרום

• קרני גמא: עוד יותר
λ < 0.01 nm

כולם מאותו סוג!
רק אורך גל שונה

c = λ·f תמיד

💡 תכונות מיוחדות:

למה מיוחדים?

✅ אין צורך בתווך
בניגוד לקול
עוברים בוואקום
לכן אור השמש מגיע

✅ מהירות קבועה
c בוואקום תמיד
לא תלוי בתדר

✅ נושאים אנרגיה
ומומנטום

✅ מקוטבים
E בכיוון מסוים

✅ מתאבכים
הפרעה בונה/הורסת

✅ מתעקמים
עקיפה, שבירה

✅ דואליות גל-חלקיק
פוטונים!

🎓 היסטוריה:

מקסוול (1865):
חזה גלים א``מ תיאורטית

הרץ (1887):
גילה ניסיונית
יצר ומדד גלי רדיו

מהפכה:
• רדיו (מרקוני)
• טלוויזיה
• מכ``ם
• סלולר
• WiFi
• כל התקשורת!

שאלה 2

2.00 נק'

⚡ מהירות האור:

מה c?

אין מהירות

c משתנה

c=100 m/s

c=299,792,458 m/s (מוגדר!), c=λf, c=1/√(μ₀ε₀), בתווך n: v=c/n איטי יותר

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

מהירות האור! ⚡

⚡ c - מהירות האור:

c = 299,792,458 m/s

🔢 הערך המדויק:

ההגדרה החדשה (1983):

c מוגדר כ:
299,792,458 m/s

בדיוק!

למעשה, המטר מוגדר כעת
מ-c:

1 מטר = המרחק
שאור עובר ב-
1/299,792,458 שניה

עיגול נפוץ:
c ≈ 3×10⁸ m/s

או:
c ≈ 300,000 ק``מ/שניה

קל לזכור!

📐 נוסחאות:

קשרים:

1️⃣ גל:

c = λ·f

λ = אורך גל (מטר)
f = תדר (הרץ)

תדר גבוה → אורך גל קצר
תדר נמוך → אורך גל ארוך

2️⃣ ממקסוול:

c = 1/√(μ₀ε₀)

μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m
ε₀ = 8.85×10⁻¹² F/m

חישוב:
c = 1/√(1.11×10⁻¹⁷)
c ≈ 3×10⁸ m/s ✓

הנבואה של מקסוול!

3️⃣ בתווך:

v = c/n

n = מקדם שבירה
n ≥ 1 תמיד

אוויר: n ≈ 1.0003
מים: n = 1.33
זכוכית: n ≈ 1.5
יהלום: n = 2.42

v < c בתווך!

⏱️ זמני נסיעה:

כמה זמן?

🌍 סביב כדוה``א:

היקף: 40,000 ק``מ
t = 40×10⁶/3×10⁸
t ≈ 0.133 שניות

פחות מרגע עין!

🌙 לירח:

מרחק: 384,400 ק``מ
t = 3.84×10⁸/3×10⁸
t ≈ 1.28 שניות

הלוך וחזור: 2.56 ש``
אפולו תקשורת!

☀️ לשמש:

מרחק: 150 מיליון ק``מ
t = 1.5×10¹¹/3×10⁸
t = 500 שניות
t ≈ 8.3 דקות

רואים שמש של לפני 8 דקות!

🌟 לכוכבים:

אלפא קנטאורי:
4.37 שנות אור

שנת אור:
c × 1 year
≈ 9.46×10¹⁵ m
≈ 9.5 טריליון ק``מ

גלקסיה שלנו:
100,000 שנות אור!

היקום:
13.8 מיליארד שנות אור

🚀 המגבלה:

מהירות מקסימלית:

לפי תורת היחסות:

✅ c = מגבלת מהירות
של היקום

✅ שום דבר עם מסה
לא יכול להגיע ל-c

✅ רק חלקיקים ללא מסה
(פוטונים) ב-c

✅ ככל שקרוב יותר ל-c
דרושה יותר אנרגיה

✅ בדיוק ב-c:
אינסוף אנרגיה!

בלתי אפשרי

c = חוק טבע יסודי

💡 דוגמאות:

אור אדום:
λ = 700 nm
f = c/λ = 3×10⁸/7×10⁻⁷
f ≈ 4.3×10¹⁴ Hz

רדיו FM 100MHz:
f = 100×10⁶ Hz
λ = c/f = 3×10⁸/10⁸
λ = 3 m

אינטרנט (פינג):
100 ק``מ
t = 10⁵/(3×10⁸)
t ≈ 0.33 ms
מהיר מאוד!

שאלה 3

2.00 נק'

💡 אנרגיה בגל:

מה I?

I=E

רק בחום

אין אנרגיה

I עוצמה W/m², I∝E₀², I∝B₀², P=IA הספק, צפיפות אנרגיה u=(ε₀E²+B²/μ₀)/2

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

אנרגיה בגל! 💡

💡 אנרגיה בגל א``מ:

⚡ עוצמה (Intensity):

הגדרה:

I = P/A

I = עוצמה (W/m²)
P = הספק (W)
A = שטח (m²)

אנרגיה למ``מ לשנייה
העוברת דרך שטח

תלות בשדה:

I = (1/2)ε₀cE₀²

או:

I = (cB₀²)/(2μ₀)

מסקנה:
I ∝ E₀² (בריבוע!)
I ∝ B₀²

כפל שדה פי 2
→ עוצמה פי 4

ממוצע זמן:

E ו-B מתנודדים
אבל I הממוצע
זה שחשוב

גל סינוס:
ממוצע sin² = 1/2

לכן ה-1/2 בנוסחה

📐 צפיפות אנרגיה:

אנרגיה ליחידת נפח:

u = (ε₀E² + B²/μ₀)/2

יחידה: J/m³

חלוקה:

u_E = ε₀E²/2 (חשמלי)
u_B = B²/(2μ₀) (מגנטי)

u = u_E + u_B

תוצאה מפתיעה:

u_E = u_B תמיד!

האנרגיה מתחלקת
שווה בשווה
בין E ו-B

קשר לעוצמה:

I = u·c

הגיוני!
אנרגיה × מהירות
= אנרגיה לזמן לשטח

🌞 דוגמאות:

ערכים טיפוסיים:

☀️ קרינת שמש:

מחוץ לאטמוספירה:
I ≈ 1367 W/m²
"קבוע סולרי"

על פני הקרקע (צהריים):
I ≈ 1000 W/m²

פאנל סולרי 1m²:
P = 1000W תיאורטית
יעילות 20%:
P_out ≈ 200W

💡 נורת 100W:

במרחק 1m:
I = P/(4πr²)
I = 100/(4π·1)
I ≈ 8 W/m²

במרחק 10m:
I ≈ 0.08 W/m²

פי 100 פחות!
I ∝ 1/r²

📱 סלולר:

אנטנה 20W
במרחק 100m:
I = 20/(4π·10⁴)
I ≈ 0.0002 W/m²

חלש מאוד!
אבל מספיק לתקשורת

🔬 לייזר:

1mW בקוטר 1mm
A = π(0.5×10⁻³)² ≈ 8×10⁻⁷ m²
I = 10⁻³/(8×10⁻⁷)
I ≈ 1250 W/m²

יותר מהשמש!
מרוכז מאוד

🎯 הספק שנספג:

ספיגה:

גוף בשטח A
בעוצמה I

ספיגה מלאה:
P = I·A

דוגמה:
אדם בשמש
A ≈ 1.5 m² (שטח חתך)
I = 1000 W/m²

P = 1000·1.5
P = 1500 W!

כמו תנור!
למזלנו: זיעה מקררת

החזרה (רפלקציה):
P_absorbed = (1-R)·I·A

R = מקדם החזרה
0 ≤ R ≤ 1

מראה: R ≈ 0.9
ספיגה 10% בלבד

🧮 תרגיל:

חישוב E מ-I:

I = 1000 W/m² (שמש)

I = (1/2)ε₀cE₀²

E₀² = 2I/(ε₀c)
E₀² = 2·1000/(8.85×10⁻¹²·3×10⁸)
E₀² ≈ 7.5×10⁵

E₀ ≈ 870 V/m

שדה חזק!

B₀ = E₀/c
B₀ = 870/(3×10⁸)
B₀ ≈ 2.9 μT

שדה חלש יחסית
(פי 17 משדה הארץ)

💡 לזכור:

• I במקום נקודתי ∝ 1/r²
• I ∝ E₀² ∝ B₀²
• אנרגיה שווה ב-E ו-B
• P = I·A (הספק)
• השמש = 1kW/m²

שאלה 4

2.00 נק'

🔄 קיטוב:

מה זה?

אין כיוון

כיוון תנודת E, גל רגיל אקראי, מקוטב E בכיוון אחד, פילטר מעביר cos²θ, שימושים

רק B

רק בקול

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

קיטוב! 🔄

🔄 קיטוב (Polarization):

🔍 מה זה?

כיוון השדה החשמלי:

גל א``מ:
E ⊥ כיוון התפשטות

אבל באיזה כיוון?
מעלה? ימינה? אלכסון?

→ זה הקיטוב!

גל לא מקוטב:

אור רגיל (נורה, שמש)
E בכל הכיוונים
משתנה אקראית

↑ ↗ → ↘
──────→
↖ ← ↙ ↓

אין כיוון מועדף

גל מקוטב ליניארית:

E רק בכיוון אחד!

│ │ │
↑ ↑ ↑
──────→

למשל: אנכי תמיד

או:

─ ─ ─
→ → →
──────→

אופקי תמיד

🎯 איך מקטבים?

פילטר קיטוב:

גיליון פלסטיק מיוחד
עם "חריצים" מולקולריים

מעביר רק E במקביל
בולע E ניצב

│││││ פילטר
↑ → ↗
↓ ← ↙ → │ │ │
↖ ↕ ↘ ↑ ↑ ↑

רק אנכי עובר!

חוק מאלוס:

אור מקוטב I₀
דרך פילטר בזוית θ

I = I₀·cos²θ

θ = זוית בין:
• קיטוב אור נכנס
• ציר הפילטר

מקרים מיוחדים:

θ = 0° (מקבילים):
I = I₀·1
עובר הכל! ✓

θ = 90° (ניצבים):
I = I₀·0
חסימה מלאה! ✗

θ = 45°:
I = I₀·0.5
חצי עובר

🔬 שני פילטרים:

ניסוי:

שלב 1: פילטר ראשון

אור לא מקוטב I₀
→ פילטר 1

מקטב לכיוון מסוים
חצי האנרגיה עוברת

I₁ = I₀/2

(ממוצע על כל הכיוונים)

שלב 2: פילטר שני

I₁ מקוטב
→ פילטר 2 בזוית θ

I₂ = I₁·cos²θ

או:
I₂ = (I₀/2)·cos²θ

דוגמה:
θ = 90° (צולבים)
I₂ = 0

חושך מוחלט!
2 פילטרים ⊥
= חסימה

טריק: פילטר שלישי!

2 פילטרים צולבים
→ אפלה

מוסיפים פילטר 3
ב-45° ביניהם

→ אור חוזר! 💡

למה?

I₁ = I₀/2 (פילטר 1)
I₂ = I₁·cos²45° = I₁/2
I₃ = I₂·cos²45° = I₂/2

I₃ = I₀/8

קצת אור!
הפילטר האמצעי
"סובב" את הקיטוב

🌅 קיטוב בטבע:

תופעות:

1️⃣ השתקפות:

אור פוגע במים/זכוכית
בזווית מסוימת

→ המוחזר מקוטב!

זוית ברוסטר:
tan(θ_B) = n

למים: θ_B ≈ 53°

משקפי שמש מקוטבות
חוסמות ניצנוצים

2️⃣ שמי תכלת:

פיזור רייליי
מולקולות אוויר

→ אור מפוזר מקוטב

הכי מקוטב 90°
לכיוון השמש

דבורים רואים זאת
→ ניווט!

3️⃣ LCD מסכים:

נוזל גבישי
מסובב קיטוב

2 פילטרים צולבים
+ נוזל ביניהם

מתח → סיבוב
→ אור עובר/חסום

כל פיקסל = מתג אור!

4️⃣ ראייה תלת-ממד:

משקפיים מקוטבות
עין ימין: ↕
עין שמאל: ↔

2 תמונות על המסך
כל עין רואה אחת

→ עומק!

🔬 שימושים:

טכנולוגיה:

• משקפי שמש
(הפחתת ניצנוצים)

• מצלמות
(פילטרים מקטבים)

• מסכי LCD/OLED
(כל הטלפונים!)

• מיקרוסקופים
(ניגוד משופר)

• בדיקת מתחים
(פלסטיק שקוף)

• לייזרים
(קרן מקוטבת)

• אנטנות
(קיטוב משפיע קליטה)

💡 לזכור:

• קיטוב = כיוון E
• I = I₀cos²θ (מאלוס)
• 2 צולבים = חסימה
• השתקפות מקטבת
• LCD = קיטוב

שאלה 5

2.00 נק'

🌈 הספקטרום:

מה הסוגים?

שונים לחלוטין

רק אור

אין ספקטרום

רדיו→מיקרוגל→IR→נראה→UV→רנטגן→גמא, כולם c, רק λ ו-f שונים, אנרגיה E=hf עולה

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

הספקטרום! 🌈

🌈 הספקטרום האלקטרומגנטי:

כולם אותו דבר - רק תדר שונה!

📊 המפה המלאה:

↓ אנרגיה עולה ↓

📻 1. גלי רדיו

תדר: 3 kHz - 300 GHz
אורך גל: 100 ק``מ - 1 מ``מ

תתי-סוגים:
• AM רדיו: 540-1600 kHz
(λ ≈ 200-500 m)
• FM רדיו: 88-108 MHz
(λ ≈ 3 m)
• טלוויזיה: 54-890 MHz
• סלולר: 800-2600 MHz
• WiFi: 2.4, 5 GHz

תכונות:
✅ חודרים דרך קירות
✅ מתעקמים סביב הרים
✅ מחזור ארוך
✅ אנרגיה נמוכה

שימושים:
רדיו, טלוויזיה, סלולר
WiFi, Bluetooth, GPS
מכ``ם, לוויינים

📡 2. מיקרוגל

תדר: 300 MHz - 300 GHz
אורך גל: 1 m - 1 mm

תכונות:
✅ חימום מולקולות מים
✅ קווי ראייה (line of sight)
✅ נספגים במזון

שימושים:
• מיקרוגל בישול (2.45 GHz)
• תקשורת לווין
• מכ``ם מזג אוויר
• WiFi, Bluetooth
• רשתות סלולריות

בטיחות:
עוצמה נמוכה בטוחה
עוצמה גבוהה מחממת רקמות

🔥 3. אינפרה-אדום (IR)

תדר: 300 GHz - 430 THz
אורך גל: 1 mm - 700 nm

תכונות:
✅ קרינת חום!
✅ כל גוף חם מקרין IR
✅ לא נראה לעין

חלוקה:
• רחוק: 15-1000 μm (חימום)
• אמצע: 3-15 μm
• קרוב: 0.7-3 μm (תקשורת)

שימושים:
• שלטים רחוק (TV)
• מצלמות תרמיות
• חיישני תנועה
• ראיית לילה
• תקשורת סיבים אופטיים
• רפואה (פיזיותרפיה)
• אסטרונומיה

בטבע:
הארץ פולטת IR
אפקט החממה מ-CO₂
שסוגר IR

👁️ 4. אור נראה

תדר: 430-750 THz
אורך גל: 400-700 nm

🌈 הצבעים:

🔴 אדום: 620-700 nm
תדר נמוך, אנרגיה נמוכה

🟠 כתום: 590-620 nm

🟡 צהוב: 570-590 nm

🟢 ירוק: 495-570 nm
העין רגישה ביותר!

🔵 כחול: 450-495 nm

🟣 סגול: 400-450 nm
תדר גבוה, אנרגיה גבוהה

תכונות:
✅ היחיד שאנחנו רואים!
✅ אטמוספירה שקופה
✅ מים חלקית שקופים
✅ פוטוסינתזה

למה דווקא זה?
• השמש חזקה בטווח זה
• אבולוציה התאימה
• מים שקופים (חיים במים)

☀️ 5. אולטרה-סגול (UV)

תדר: 750 THz - 30 PHz
אורך גל: 400-10 nm

חלוקה:
• UVA: 315-400 nm (95% מהשמש)
הגעה לקרקע, שיזוף

• UVB: 280-315 nm (5%)
חלקית חסום, ויטמין D
כוויות שמש

• UVC: 100-280 nm
חסום לחלוטין (אוזון!)
קטלני לחיידקים

תכונות:
⚠️ מייננת (מפרקת מולקולות)
⚠️ מזיקה לעיניים ועור
✅ הורגת חיידקים
✅ זוהרות (פלורסנציה)

שימושים:
• חיטוי (UVC)
• גילוי זיופים (שטרות)
• אור שחור (מסיבות)
• ריפוי עור (פסוריאזיס)
• קשת ריתוך

הגנה:
אוזון O₃ חוסם רוב UV
קרם הגנה SPF
משקפיים

⚕️ 6. רנטגן (X-ray)

תדר: 30 PHz - 30 EHz
אורך גל: 10 nm - 0.01 nm

תכונות:
⚠️ מייננים מאוד!
✅ חודרים רקמות רכות
✅ נעצרים בעצמות/מתכות
✅ אנרגיה גבוהה

שימושים:
• צילומי רנטגן רפואיים
• CT (טומוגרפיה)
• טיפול בסרטן
• בטיחות נמלי תעופה
• מחקר חומרים
• אסטרונומיה

סכנות:
מינון גבוה מזיק
גורם לסרטן
→ הגנה בעופרת
→ מינימום חשיפה

☢️ 7. קרני גמא (γ)

תדר: > 30 EHz
אורך גל: < 0.01 nm

תכונות:
⚠️ מסוכנות ביותר!
⚠️ מייננות חזק
✅ אנרגיה עצומה
✅ חודרות כמעט הכל

מקורות:
• ריקבון רדיואקטיבי
• פיצוץ גרעיני
• מאיצי חלקיקים
• פולסרים (חלל)
• התפרצות גמא (GRB)

שימושים:
• הקרנת מזון (חיטוי)
• רדיותרפיה (סרטן)
• בדיקות תעשייתיות
• מחקר גרעיני

הגנה:
דרוש עופרת/בטון עבה
מרחק מקסימלי
זמן מינימלי

📊 טבלת סיכום:

סוג	λ	f	E (eV)
רדיו	>1mm	<300GHz	<10⁻⁵
מיקרוגל	1mm-1m	0.3-300GHz	10⁻⁵-0.01
IR	700nm-1mm	0.3-430THz	0.001-1.8
נראה	400-700nm	430-750THz	1.8-3.1
UV	10-400nm	0.75-30PHz	3-124
רנטגן	0.01-10nm	30PHz-30EHz	124-124k
גמא	<0.01nm	>30EHz	>124k

💡 עובדות מפתיעות:

• כולם נעים ב-c
• רק 0.0035% נראה לנו!
• E=hf → אנרגיה ∝ תדר
• גמא פי מיליארד מרדיו
• השמש פולטת הכל
(רוב UV נחסם)
• אנחנו פולטים IR
(גוף חם)

שאלה 6

2.00 נק'

📡 מקור גלים:

איך יוצרים?

רק מכונה

מטענים מואצים! אנטנה עם I משתנה, אלקטרון מסתובב, מעבר אטומי, גרעין רדיואקטיבי, כל זה פולט

רק קסם

אין יצירה

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

מקור גלים! 📡

📡 מקורות גלים א``מ:

מטען חשמלי מואץ!

⚡ העיקרון הבסיסי:

כלל זהב:

מטען מואץ = גל א``מ

מטען נייח:
q עומד במקום
→ E סטטי
→ אין גל ✗

מטען במהירות קבועה:
q נע ישר בקו
→ E+B קבועים
→ אין גל ✗

מטען מואץ:
q משנה מהירות
או כיוון
→ E ו-B משתנים
→ גל א``מ! ✓

התהליך:

1️⃣ תאוצה → E משתנה
2️⃣ dE/dt → B מושרה
3️⃣ dB/dt → E מושרה
4️⃣ שרשרת → גל!

ככל שהתאוצה גדולה יותר
→ קרינה חזקה יותר

📻 רדיו - אנטנה:

אנטנת שידור:

│
│ אנטנה
│
~~AC~~

זרם AC בתדר f
I(t) = I₀sin(2πft)

→ אלקטרונים נעים
למעלה-למטה
→ תאוצה!
→ קרינה בתדר f

אורך אנטנה:

אופטימלי: λ/4 או λ/2

FM 100MHz:
λ = c/f = 3m
אנטנה = 0.75m או 1.5m

עוצמת קרינה:

P ∝ I₀² (זרם²)
P ∝ f⁴ (תדר⁴!)
P ∝ L² (אורך²)

תדר גבוה → קרינה חזקה

דיאגרמת קרינה:

אנטנה אנכית:
חזק ⊥ לציר
חלש לאורך ציר

───
╱ ╲
│ │ │ אנטנה
╲ ╱
───

כמו דונאט!

💡 אור - אטומים:

מעברים אטומיים:

אלקטרון באטום
ברמת אנרגיה גבוהה

E₂ ●───
↓ hf
E₁ ●───

קופץ למטה
→ פולט פוטון!

E = hf

h = קבוע פלנק
h = 6.63×10⁻³⁴ J·s

ΔE = E₂ - E₁
f = ΔE/h

דוגמה: מימן

מעבר n=3→2:
ΔE = 1.89 eV
f = 1.89×1.6×10⁻¹⁹/h
f ≈ 4.6×10¹⁴ Hz

→ אדום! (656 nm)

סוגי מקורות:

🔥 נורת ליבון:
קרינת גוף שחור
ספקטרום רציף
לא יעיל (90% חום)

💡 LED:
מעבר פס אנרגיה
צבע ספציפי
יעיל מאוד

⚡ פלורסנט:
פריקה בגז
UV → זרחן → נראה

🔴 לייזר:
פליטה מאולצת
קוהרנטי, מונוכרומטי
מרוכז מאוד

☀️ שמש - פלזמה:

כור פיוזיה:

פלזמה 5,800K
מימן → הליום

מטענים נעים מהר
מתנגשים
→ תאוצות עצומות
→ קרינת גוף שחור

חוק ויין:

λ_max·T = 2.9×10⁻³ m·K

שמש: T = 5800K
λ_max = 2.9×10⁻³/5800
λ_max ≈ 500 nm

→ ירוק! (אבל נראה לבן)

חוק סטפן-בולצמן:

P = σAT⁴

σ = 5.67×10⁻⁸ W/(m²K⁴)

הספק ∝ T⁴!

חם פי 2 → קרין פי 16

⚛️ גרעין - רדיואקטיביות:

קרני גמא:

גרעין נרגש
→ מעבר לרמה נמוכה
→ פולט γ

E* ●───
↓ γ
E₀ ●───

אנרגיה MeV!
f בטרות הרץ
λ < 0.01 nm

דוגמה: Cobalt-60

⁶⁰Co → ⁶⁰Ni + β⁻ + γ

γ₁ = 1.17 MeV
γ₂ = 1.33 MeV

שימוש: רדיותרפיה

🔬 סיכום מקורות:

סוג גל	מקור	מנגנון
רדיו	אנטנה	זרם AC
מיקרוגל	מגנטרון	אלקטרונים במגנט
IR	גוף חם	תנודות תרמיות
נראה	אטומים	מעברים אלקטרונים
UV	אטומים נרגשים	מעברים גדולים
רנטגן	אלקטרונים מהירים	פגיעה במתכת
גמא	גרעינים	מעברים גרעיניים

💡 לזכור:

הבסיס לכל:
מטען מואץ!

שאלה 7

2.00 נק'

📡 גילוי גלים:

איך קולטים?

רק במגע

אנטנה קולטת (זרם מושרה), עין (כימי), פוטו-דיודה (אלקטרונים), גלאי אינפרא (חום), סצינטילטור (רנטגן/גמא)

אי אפשר

רק עיניים

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

גילוי גלים! 📡

📡 גילוי וקליטת גלים:

📻 רדיו - אנטנת קליטה:

אינדוקציה!

גל א``מ פוגע באנטנה

│
│ אנטנה
E → │
│

E משתנה בזמן
→ כוח על אלקטרונים
→ זרם מושרה!

I(t) = I₀sin(2πft)

תהודה:

אנטנה + מעגל LC

│
├─C─┐
├─L─┤
└───┘

f_res = 1/(2π√LC)

כוונון לתחנה מסוימת!

משנים C (או L)
→ תדר תהודה משתנה
→ "לוכדים" תחנה

עוצמת אות:

V ∝ E·L_ant

אנטנה ארוכה יותר
→ אות חזק יותר

שדה חזק יותר
→ אות חזק יותר

👁️ עין - פוטו-רצפטורים:

הגלאי הביולוגי:

מקלונים (Rods):
120 מיליון
רגישים לעוצמה
ראייה בחושך
לא צבע

מדוכונים (Cones):
6 מיליון
3 סוגים (RGB)
רגישים לצבע
צריכים אור חזק

המנגנון:

פוטון פוגע ברודופסין
→ שינוי קונפורמציה
→ תגובה כימית
→ אות חשמלי לעצב
→ מוח

רגישות:

רואים כבר 5-10 פוטונים!

טווח דינמי עצום:
מכוכב (דמדום)
עד שמש בהירה

גלאי מדהים!

📷 מצלמה דיגיטלית:

חיישן CCD/CMOS:

מיליוני פיקסלים
כל אחד = פוטו-דיודה

פוטו-דיודה:

חומר מוליך למחצה
פוטון פוגע
→ אלקטרון משתחרר
→ זרם!

I ∝ עוצמת אור

אפקט פוטו-אלקטרי:

E_photon ≥ W

E_photon = hf
W = work function

אור כחול: אנרגיה גבוהה ✓
אור אדום: אנרגיה נמוכה
אולי לא מספיק ✗

צבע:

פילטר Bayer:
R G
G B

כל פיקסל רואה צבע אחד
תוכנה משחזרת תמונה

רגישות ISO:

ISO 100: רעש נמוך, צריך אור
ISO 3200: רגיש, רועש

מגבר את האות

🔥 אינפרא-אדום:

גילוי חום:

פירו-אלקטרי:

חומר שמתח שלו
משתנה עם טמפרטורה

IR → חימום
→ שינוי מתח
→ גילוי!

שימוש: חיישני תנועה

בולומטר:

התנגדות משתנה עם T

IR → R↑
→ V↑
→ גילוי

מצלמה תרמית:

מערך של בולומטרים
320×240 פיקסלים

כל פיקסל = גלאי IR
→ תמונת טמפרטורה

רואים חום גוף
בחושך מוחלט!

שימושים:
• צבא (ראיית לילה)
• כבאים (אנשים בעשן)
• בדיקות בניין
• אבחון רפואי

⚕️ רנטגן וגמא:

אנרגיה גבוהה:

1️⃣ סרט צילום:

כסף ברומיד AgBr

רנטגן → יינון
→ Ag מתכתי
→ כהה

פיתוח כימי
→ תמונה

עצמות חוסמות
→ לבן

רקמות רכות מעבירות
→ שחור

2️⃣ סצינטילטור:

חומר (NaI, BGO)

רנטגן/γ → יינון
→ אור נראה! 💡
→ PMT מגביר
→ זרם

כל פוטון γ
= פולס חשמלי

ספירה!

שימוש:
• גייגר
• PET scan
• אבטחה

3️⃣ גלאי מוליך למחצה:

סיליקון או גרמניום

γ חזק → המון e⁻
→ זרם גדול

מדידת אנרגיה מדויקת

שימוש: ספקטרוסקופיה

📊 סיכום גלאים:

גל	גלאי	עיקרון
רדיו	אנטנה	זרם מושרה
מיקרוגל	דיודה	יישור
IR	בולומטר	חימום→R
נראה	עין/מצלמה	פוטו-אלקטרי
UV	פוטו-דיודה	אלקטרונים
רנטגן	סרט/סצינטילטור	יינון
גמא	גייגר	יינון גז

שאלה 8

2.00 נק'

🔄 גל בחומר:

מה קורה?

אין שינוי

נעלם

החזרה (רפלקציה), שבירה n=c/v, ספיגה (חלש), פיזור (כחול שמיים), עקיפה, הפרעה

עובר ישר

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

גל בחומר! 🔄

🔄 אינטראקציה עם חומר:

🪞 החזרה (Reflection):

חוק ההחזרה:

נורמל
│
θᵢ │ θᵣ
╲ │ ╱
╲│╱
────┴──── משטח

θᵢ = θᵣ

זוית פגיעה = זוית החזרה
באותו מישור

סוגי החזרה:

1️⃣ ספקולרית (Specular):

משטח חלק (מראה)

↘↘↘ קרן נכנסת
─────── מראה
↗↗↗ קרן יוצאת

כולם באותו כיוון
רואים תמונה ברורה

2️⃣ מפוזרת (Diffuse):

משטח מחוספס

↘↘↘
╱╲╱╲╱ משטח
↗↖↑↗↖

כל כיוון מחזיר אחרת
לא רואים תמונה
רואים את העצם

מקדם החזרה R:

R = I_reflected/I_incident

0 ≤ R ≤ 1

מראה: R ≈ 0.95
זכוכית: R ≈ 0.04
מים: R ≈ 0.02 (ניצב)
מתכת: R ≈ 0.7-0.9

תלוי בזווית!
ניצב: R קטן
רדוד: R גדול

🌊 שבירה (Refraction):

חוק סנל:

אוויר n₁
│
θ₁ │
╲ │
╲│
────┴──── ממשק
│╲
│ ╲ θ₂
זכוכית n₂

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

מקדם שבירה:

n = c/v

n = מקדם שבירה
c = מהירות בוואקום
v = מהירות בחומר

ואקום: n = 1 (בדיוק)
אוויר: n ≈ 1.0003
מים: n = 1.33
זכוכית: n = 1.5-1.9
יהלום: n = 2.42

משמעות:

n גבוה → v נמוך
→ אור איטי יותר

יהלום: v = c/2.42
v ≈ 1.24×10⁸ m/s

כיוון השבירה:

n₁ < n₂ (כניסה לצפוף):
→ נשבר לכיוון הנורמל
→ θ₂ < θ₁

n₁ > n₂ (יציאה מצפוף):
→ נשבר מהנורמל
→ θ₂ > θ₁

אורך גל משתנה:

f קבוע
v יורד
→ λ יורד!

λ_חומר = λ_ואקום/n

אדום 700nm בזכוכית n=1.5:
λ = 700/1.5 ≈ 467nm

🔴 ספיגה (Absorption):

חוק בר-למברט:

אור עובר דרך חומר
נספג בהדרגה

I(x) = I₀e^(-αx)

α = מקדם ספיגה (1/m)
x = מרחק

ירידה אקספוננציאלית!

דוגמאות:

זכוכית:
אור נראה: α קטן מאוד
→ שקוף

UV: α גדול
→ נספג

מים:
אדום: נספג ב-5m
כחול: עובר עמוק
→ ים כחול!

פלסטיק שחור:
כל הצבעים נספגים
→ שחור
→ מתחמם

אנרגיה:
נספג → חום
(רוב המקרים)

או פלורסנציה
(פליטה מחדש)

צבע:

עלה ירוק:
ספיגת אדום+כחול
החזרת ירוק
→ נראה ירוק

🌈 פיזור (Scattering):

פיזור רייליי:

חלקיקים קטנים מאוד
(< λ/10)
כמו מולקולות אוויר

עוצמת פיזור:

I ∝ 1/λ⁴

תדר גבוה (כחול) ∝ λ קצר
→ מתפזר הרבה יותר!

תדר נמוך (אדום) ∝ λ ארוך
→ מתפזר פחות

שמיים כחולים:

אור שמש לבן
→ אטמוספירה

כחול מתפזר פי 16
מאדום (λ חצי)

→ שמיים כחולים! 🔵

שקיעה אדומה:

שמש נמוכה
→ מסלול ארוך באוויר

כחול מתפזר החוצה
אדום ממשיך ישר

→ שקיעה אדומה! 🔴

פיזור Mie:

חלקיקים גדולים
(≈ λ)
כמו טיפות מים

כל הצבעים שווה
→ עננים לבנים
→ ערפל אפור

📏 עקיפה (Diffraction):

כיפוף סביב מכשולים:

גל פוגע בפתח/מכשול
→ מתפשט מעבר

│││ חריץ
│ │
──┤ ├──
╱│ │╲
╱ │ │ ╲

במקום ישר
מתפשט לצדדים!

תנאי לעקיפה בולטת:

λ ≈ גודל מכשול

קול (λ=1m):
עוקף פינות בקלות

אור (λ=500nm):
צריך חריצים זעירים

תבנית עקיפה:

חריץ יחיד רוחב a:

מקסימום מרכזי רחב
מינימום ב: asinθ = mλ

מקסימומים משניים
חלשים

a קטן → עקיפה רחבה
a גדול → עקיפה צרה

🌊 הפרעה (Interference):

סופרפוזיציה:

2 גלים במקום אחד
→ מתחברים!

הפרעה בונה:

שני גלים בפאזה
פסגה+פסגה

╱╲ ╱╲
╱ ╲ ╱ ╲
────────── +
╱╲ ╱╲
╱ ╲ ╱ ╲
────────── =
╱╲╲ ╱╱╲
╱ ╲╱ ╲
────────── חזק פי 2!

תנאי: Δ = mλ

הפרעה הורסת:

הפוכים בפאזה
פסגה+שפל

╱╲ ╱╲
╱ ╲ ╱ ╲
────────── +
╲ ╱ ╲ ╱
╲╱ ╲╱
────────── =
────────── אפס!

תנאי: Δ = (m+1/2)λ

ניסוי יאנג (2 חריצים):

תבנית פסים
בהיר-כהה-בהיר

הוכחה שאור = גל!

💡 סיכום:

• החזרה: θᵢ=θᵣ
• שבירה: n₁sinθ₁=n₂sinθ₂
• ספיגה: I=I₀e^(-αx)
• פיזור: I∝1/λ⁴
• עקיפה: כיפוף
• הפרעה: חיבור גלים

שאלה 9

2.00 נק'

🧮 תרגיל:

רדיו FM 100MHz
I=10μW/m² במרחק 1km

מצא: λ, E₀, B₀, P_antenna

λ=1mm

E₀=1000V

λ=3m, E₀≈0.087V/m, B₀≈0.29nT, P_antenna≈126W (שידור חזק!)

אי אפשרי

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

תרגיל מקיף! 🧮

📐 פתרון מלא:

נתונים:
f = 100 MHz = 10⁸ Hz
I = 10 μW/m² = 10⁻⁵ W/m²
r = 1 km = 1000 m

שלב 1: אורך גל

c = λ·f

λ = c/f
λ = 3×10⁸/10⁸
λ = 3 m

אנטנה אופטימלית:
L = λ/4 = 0.75 m
או L = λ/2 = 1.5 m

שלב 2: שדה חשמלי

I = (1/2)ε₀cE₀²

E₀² = 2I/(ε₀c)
E₀² = 2×10⁻⁵/(8.85×10⁻¹²×3×10⁸)
E₀² ≈ 7.53×10⁻³

E₀ ≈ 0.087 V/m

שדה חלש יחסית

שלב 3: שדה מגנטי

B₀ = E₀/c

B₀ = 0.087/(3×10⁸)

B₀ ≈ 2.9×10⁻¹⁰ T

= 0.29 nT

חלש מאוד!
פי 170,000 פחות
משדה הארץ

שלב 4: הספק אנטנה

במרחק r, עוצמה I
על כדור:

P = I·A_sphere
P = I·4πr²

P = 10⁻⁵·4π·10⁶
P = 4π×10

P ≈ 126 W

תחנת FM טיפוסית!

(למעשה יותר,
יעילות אנטנה ~50%)

💡 הבנה:

FM 100MHz:
• λ ארוך (3m)
• עוקף מכשולים
• טווח טוב
• E ו-B חלשים
אבל מספיק לקליטה
• הספק סביר

שאלה 10

2.00 נק'

📚 סיכום חלק א:

מה למדנו?

רק חלק

גל א"מ E⊥B⊥כיוון, c=3×10⁸, I∝E₀², קיטוב, ספקטרום 7 סוגים, מקור=מטען מואץ, גילוי, אינטראקציה, מוכנים להמשך!

לא גמרנו

כלום

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

סיכום חלק א! 📚

📚 סיכום - מבוא לגלים א``מ:

✅ מה למדנו:

• גל א``מ: E⊥B⊥כיוון, c=3×10⁸

• מהירות: c=λf, c=1/√(μ₀ε₀)

• אנרגיה: I W/m², I∝E₀²∝B₀²

• קיטוב: כיוון E, I=I₀cos²θ

• ספקטרום: רדיו→גמא, 7 סוגים

• מקור: מטען מואץ, אנטנה

• גילוי: אנטנה, עין, חיישנים

• אינטראקציה: החזרה, שבירה, ספיגה

• תרגיל: חישובים מעשיים

חלק א מושלם! 🎉

שאלה 11

2.00 נק'

📻 גלי רדיו:

מה הטווחים?

אין חלוקה

כולם זהים

VLF<30kHz (צוללות), LF/MF AM רדיו, HF גלים קצרים, VHF FM/TV, UHF סלולר/WiFi, SHF לוויין, EHF מ``מ

רק אחד

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

גלי רדיו! 📻

📻 טווחי גלי רדיו:

1️⃣ VLF - Very Low Frequency

תדר: 3-30 kHz
אורך גל: 100-10 ק``מ!

תכונות:
✅ חודר מים עמוק
✅ מקיף את כדוה``א
✅ יציב מאוד
✅ פס צר (נתונים איטיים)

שימושים:
• תקשורת צוללות
(עומק 20m במים)
• ניווט (OMEGA, נסגר)
• מחקר אטמוספירה

דוגמה:
צוללת גרעינית
מקבלת הודעות
בלי לעלות לפני השטח!

אנטנות ענקיות
(קילומטרים)

2️⃣ LF - Low Frequency

תדר: 30-300 kHz
אורך גל: 10-1 ק``מ

תכונות:
✅ התפשטות קרקעית טובה
✅ עוקף מכשולים
✅ טווח מאות ק``מ

שימושים:
• ביפר (מכשירי קריאה)
• ניווט LORAN
• שעונים אטומיים (DCF77)
• תקשורת ימית

דוגמה:
DCF77 גרמניה (77.5 kHz)
משדר זמן מדויק
→ שעוני רדיו מתכווננים

3️⃣ MF - Medium Frequency

תדר: 300-3000 kHz
אורך גל: 1000-100 m

⭐ רדיו AM!

טווח: 540-1600 kHz

תכונות:
✅ יום: טווח מקומי (50-100 ק``מ)
גל קרקעי

✅ לילה: טווח ארוך!
החזרה מהיונוספירה
מאות-אלפי ק``מ

שימושים:
• רדיו AM
• תחנות חדשות
• ספורט
• שיחות (Talk Radio)

איכות:
רעש רב, איכות נמוכה
אבל טווח מצוין בלילה!

מעניין:
בלילה שומעים תחנות
ממדינות רחוקות

4️⃣ HF - High Frequency

תדר: 3-30 MHz
אורך גל: 100-10 m

⭐ גלים קצרים!

תכונות:
✅ החזרה יונוספירה
✅ "קפיצות" על כדוה``א
✅ תקשורת בין-יבשתית
✅ תלוי בשעה ובעונה

שימושים:
• רדיו חובבים (Ham Radio)
• רדיו גלים קצרים
BBC, VOA, וכו``
• תעופה ימית
• צבא
• שירותי חירום

מיוחד:
ניתן לתקשר
בין ישראל לאוסטרליה
בהספק נמוך!

היונוספירה = "מראה"

5️⃣ VHF - Very High Frequency

תדר: 30-300 MHz
אורך גל: 10-1 m

⭐ FM רדיו וטלוויזיה!

FM רדיו: 88-108 MHz
TV: 54-216 MHz (ערוצים 2-13)

תכונות:
✅ קו ראייה (Line of Sight)
✅ לא עוקף מכשולים
✅ איכות מצוינת
✅ טווח: 50-100 ק``מ

שימושים:
• רדיו FM (סטריאו!)
• טלוויזיה אנלוגית
• מכשירי קשר
• תעופה (118-137 MHz)
• ימי (156-174 MHz)

יתרון FM:
פחות רעש מ-AM
סטריאו
איכות שמע גבוהה

6️⃣ UHF - Ultra High Frequency

תדר: 300-3000 MHz
אורך גל: 1 m - 10 ס``מ

⭐ סלולר, WiFi, GPS!

חלוקה:
• TV: 470-890 MHz
• GSM 900: 900 MHz
• GPS: 1575 MHz
• GSM 1800: 1800 MHz
• WiFi: 2.4 GHz
• LTE: 2.6 GHz

תכונות:
✅ קו ראייה קפדני
✅ נספג בגשם/עלים
✅ פס רחב (הרבה נתונים)
✅ אנטנות קטנות

שימושים:
• טלפונים סלולריים
• WiFi, Bluetooth
• GPS/GLONASS
• טלוויזיה דיגיטלית
• מיקרוגל
• רדאר

יתרון:
פס רחב = מהירות גבוהה
4G: עד 100 Mbps
5G: עד 1 Gbps!

7️⃣ SHF - Super High Frequency

תדר: 3-30 GHz
אורך גל: 10-1 ס``מ

תכונות:
✅ קרן מאוד מרוכזת
✅ אנטנות כיווניות
✅ פס רחב מאוד
⚠️ נספג בגשם/ערפל

שימושים:
• לוויינים (C, Ku band)
4-8 GHz, 12-18 GHz
• WiFi 5 GHz
• רדאר מזג אוויר
• קישורי מיקרוגל
• 5G mmWave (24-28 GHz)

לוויין תקשורת:
עד 1 Gbps למשתמש
אבל צריך צלחת מכוונת

8️⃣ EHF - Extremely High Frequency

תדר: 30-300 GHz
אורך גל: 10-1 מ``מ

גלי מילימטר!

תכונות:
⚠️ נספג חזק באטמוספירה
⚠️ לא עובר דרך קירות
✅ פס רחב עצום
✅ קרן מאוד דקה

שימושים:
• 5G mmWave (28-39 GHz)
מהירות: עד 10 Gbps!
טווח: 200m בלבד

• סורקי אבטחה (60-90 GHz)
רואים מתחת לבגדים
אבל לא חודרים עור

• רדאר רכב (77 GHz)
בלימה אוטומטית

• אסטרונומיה רדיו

עתיד:
6G? (100-300 GHz)
מהירות: TB/s?
אבל אתגרים טכנולוגיים

📊 טבלת סיכום:

טווח	תדר	שימוש עיקרי
VLF	3-30 kHz	צוללות
LF	30-300 kHz	ניווט
MF	0.3-3 MHz	רדיו AM
HF	3-30 MHz	גלים קצרים
VHF	30-300 MHz	FM, TV
UHF	0.3-3 GHz	סלולר, WiFi
SHF	3-30 GHz	לוויינים
EHF	30-300 GHz	5G mmWave

💡 כלל כללי:

תדר נמוך:
• λ ארוך
• חודר/עוקף טוב
• טווח ארוך
• פס צר (איטי)
• אנטנות גדולות

תדר גבוה:
• λ קצר
• קו ראייה
• טווח קצר
• פס רחב (מהיר)
• אנטנות קטנות

שאלה 12

2.00 נק'

📡 אפנון:

למה ואיך?

לא עובד

AM: אפנון משרעת, פשוט רועש, FM: אפנון תדר, איכותי סטריאו, PM: פאזה, דיגיטלי מודרני

אין צורך

רק אחד

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

אפנון! 📡

📡 אפנון (Modulation):

🤔 למה צריך?

הבעיה:

קול: 20 Hz - 20 kHz

אנטנה אופטימלית:
L ≈ λ/4

f = 1 kHz:
λ = c/f = 300 km!
אנטנה = 75 ק``מ! 😱

בלתי אפשרי!

הפתרון: אפנון!

"לרכב" את הקול
על גל נושא בתדר גבוה

FM 100 MHz:
λ = 3 m
אנטנה = 75 ס``מ ✓

סביר!

יתרונות נוספים:

✅ הפרדת ערוצים
כל תחנה בתדר שונה

✅ טווח טוב
תדר גבוה = יעיל

✅ הפחתת רעש
(ב-FM במיוחד)

📻 AM - אפנון משרעת:

Amplitude Modulation

עיקרון:

גל נושא: A_c·sin(ω_c t)
אות: m(t) קול

אות מאופנן:
s(t) = [A_c + m(t)]·sin(ω_c t)

משרעת משתנהעם הקול!

╱╲ ╱╲ ╱╲
╱ ╲╱ ╲╱ ╲ קול

╱╲╱╲╱╲╱╲╱╲╱╲
╱ ╲ נושא

╱╲╱╲╱╲╲╱╲╱╲╱╲
╱ ╲╲ ╲ AM
╲╲

פיענוח (Demodulation):

דיודה + קבל
מזהה "מעטפת" האות
→ הקול המקורי

יתרונות:
✅ פשוט מאוד
✅ מקלטים זולים
✅ טווח טוב (בלילה)

חסרונות:
❌ רגיש לרעש
❌ איכות נמוכה
❌ לא סטריאו
❌ הפרעות (ברק)

שימוש:
רדיו AM (540-1600 kHz)
חדשות, דיבור
כמעט נעלם

📻 FM - אפנון תדר:

Frequency Modulation

עיקרון:

תדר משתנה עם הקול!
משרעת קבועה

s(t) = A_c·sin(ω_c t + k∫m(t)dt)

קול חזק → תדר גבוה
קול חלש → תדר נמוך

╱╲╱╲╱╲╱╲╱╲ קול

╱╲╱╲╱╲╱╲╱╲╱╲╱╲ נושא

╱╲╱╲╱╲╱╲╲╱╲╱╲╱╲ FM
↑
תדר משתנה

פיענוח:

מעגל PLL
(Phase Locked Loop)
עוקב אחרי תדר
→ קול

יתרונות:
✅ איכות מצוינת!
✅ חסין לרעש
✅ סטריאו
✅ פחות הפרעות

חסרונות:
❌ מורכב יותר
❌ טווח קצר יותר
❌ פס רחב יותר

שימוש:
רדיו FM (88-108 MHz)
מוזיקה, סטריאו
הסטנדרט היום

סטריאו:
L+R ו-L-R נושאים
→ 2 ערוצים!

📡 PM - אפנון פאזה:

Phase Modulation

עיקרון:

פאזה משתנה עם האות

s(t) = A_c·sin(ω_c t + k·m(t))

דומה ל-FM
אבל פאזה ישירה

יתרונות:
✅ דומה ל-FM
✅ קל יותר לייצר

שימוש:
פחות נפוץ באנלוגי
אבל חשוב בדיגיטלי!

PSK, QAM, etc.

💻 אפנון דיגיטלי:

המהפכה המודרנית:

ASK - Amplitude Shift Keying:

2 משרעות
גבוה = 1
נמוך = 0

פשוט אבל רגיש

FSK - Frequency Shift Keying:

2 תדרים
f₁ = 0
f₂ = 1

מודם ישן, RFID

PSK - Phase Shift Keying:

שינויי פאזה
0° = 0
180° = 1

BPSK: 1 ביט/סימבול
QPSK: 2 ביט/סימבול
8-PSK: 3 ביט/סימבול

WiFi, LTE

QAM - Quadrature AM:

משלב משרעת ופאזה

16-QAM: 4 ביט
64-QAM: 6 ביט
256-QAM: 8 ביט!

כבלים, 4G, 5G

מהיר מאוד
אבל רגיש לרעש

OFDM:

המון תדרים מקבילים
כל אחד נושא נתונים

WiFi, 4G, 5G, DVB

יעיל ביותר!
חסין להפרעות

📊 השוואה:

סוג	איכות	רעש	שימוש
AM	נמוכה	רגיש	רדיו ישן
FM	גבוהה	חסין	רדיו, מוזיקה
PSK	מצוינת	טוב	WiFi, סלולר
QAM	מעולה	רגיש	4G, 5G, כבלים

שאלה 13

2.00 נק'

📡 אנטנות:

סוגים ותכונות?

לא חשוב

רק אחת

דיפול λ/2 דו-כיווני, יאגי כיוונית, פרבולה מרוכזת, patch קטנה, פאזד array סריקה, רווח G

כולן זהות

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

אנטנות! 📡

📡 אנטנות:

📏 גודל אופטימלי:

תהודה:

L = λ/2

או:

L = λ/4

למה?
גל עומד באנטנה
→ תהודה
→ יעילות מקסימלית

דוגמאות:

FM 100 MHz:
λ = 3 m
L = 1.5 m או 0.75 m

WiFi 2.4 GHz:
λ = 12.5 ס``מ
L = 6.25 ס``מ או 3.1 ס``מ

קטן!

5G 28 GHz:
λ = 1.07 ס``מ
L = 5.4 מ``מ או 2.7 מ``מ

זעיר!

📻 דיפול (Dipole):

האנטנה הבסיסית:

│
│ L = λ/2
│
~~זרם~~

2 מוטות ישרים
אורך כולל = λ/2

דיאגרמת קרינה:

───
╱ ╲
│ │ │
╲ ╱
───

מבט מלמעלה: דונאט

• חזק ⊥ לאנטנה
• חלש לאורך ציר
• אומני-דירקציונלי
(בכל הכיוונים במישור)

רווח:
G ≈ 2.15 dBi

שימושים:
• רדיו FM
• טלוויזיה
• WiFi פשוט
• מכשירי קשר

יתרונות:
✅ פשוט
✅ זול
✅ דו-כיווני

חסרונות:
❌ לא כיווני
❌ רווח נמוך

📺 יאגי (Yagi-Uda):

אנטנה כיוונית:

║ רפלקטור
║│ מניע
║││ דירקטורים
║│││
══╬╪╪╪══→ כיוון

• רפלקטור (1): מאחורה
(λ/2 + 5%)

• מניע (1): מחובר
(λ/2 בדיוק)

• דירקטורים (3-20): מלפנים
(λ/2 - 5%)

עיקרון:

אלמנטים פסיביים
משרים זרמים
→ הפרעה בונה לכיוון
→ הפרעה הורסת אחורה

דיאגרמה:

→→→
╱ ╲
│ ║ │→→
╲ ╱
→→→

קרן מרוכזת!

רווח:
G = 10-20 dBi
(תלוי במספר אלמנטים)

יחס קדמי/אחורי:
F/B ≈ 20 dB
(פי 100 חזק יותר לפנים)

שימושים:
• אנטנות גג (TV)
• קישורי נקודה-נקודה
• חובבי רדיו
• WiFi ארוך טווח

יתרונות:
✅ רווח גבוה
✅ כיוונית
✅ פשוטה יחסית

חסרונות:
❌ צריך כוונון
❌ פס צר
❌ גודל

🛰️ צלחת פרבולית:

ריכוז מקסימלי:

╱───╲
╱ ╲
│ ● │ מזין
╲ ╱
╲───╱

מראה פרבולית
+ מזין בנקודת המוקד

עיקרון:

גלים מכל הכיוונים
מתרכזים במוקד

או להיפך:
מהמוקד → קרן מקבילה

רווח:

G ≈ (πD/λ)²·η

D = קוטר
λ = אורך גל
η ≈ 0.5-0.7 (יעילות)

דוגמה:
D = 1 m
λ = 0.025 m (12 GHz)

G ≈ (3.14·40)²·0.6
G ≈ 9500
G ≈ 40 dBi!

עצום!

קרן:
זוית צרה מאוד
θ ≈ 70λ/D מעלות

במשל שלנו:
θ ≈ 1.75°

דיוק גבוה!

שימושים:
• לוויין תקשורת
• רדאר
• רדיו טלסקופ
• קישורי מיקרוגל

יתרונות:
✅ רווח אדיר
✅ כיוונית מאוד
✅ פס רחב

חסרונות:
❌ גדולה
❌ יקרה
❌ כוונון קריטי

📱 Patch (מיקרו-סטריפ):

אנטנה שטוחה:

┌─────┐
│patch│ מתכת
└─────┘
─────── GND
substrate

טלאי מתכת
על מצע דיאלקטרי
מעל מישור הארקה

גודל: ≈ λ/2
עובי: מילימטרים

תכונות:
✅ שטוח וקומפקטי
✅ קל לייצור (PCB)
✅ זול בכמויות
✅ אינטגרציה קלה

❌ פס צר
❌ יעילות נמוכה
❌ רווח בינוני

רווח:
G ≈ 6-9 dBi

דיאגרמה:
חצי-כדור
חזק ⊥ למישור

שימושים:
• GPS
• WiFi בטלפונים
• Bluetooth
• RFID
• 5G mmWave

בכל מכשיר מודרני!

🎯 Phased Array:

מערך מבוקר:

│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
│ │ │ │ │
══════════
בקר פאזה

מערך של אנטנות
כל אחת עם פאזה מבוקרת

עיקרון:

שינוי פאזה יחסית
→ כיוון קרן משתנה!

ללא תנועה מכנית
סריקה אלקטרונית

דוגמה:

כולן בפאזה:
→ קרן ⊥

פאזה מדורגת:
→ קרן בזווית

↗
│ │ │ │
0°30°60°90°

סריקה מהירה!
מילישניות

רווח:

G_array = N·G_element

N = מספר אלמנטים

64 אנטנות:
G +18 dB!

שימושים:
• רדאר (Patriot, AEGIS)
• 5G beamforming
• לוויינים (Starlink)
• מחקר (SKA טלסקופ)

יתרונות:
✅ סריקה מהירה
✅ מעקב דינמי
✅ קרנות מרובות
✅ אמין (אין חלקים)

חסרונות:
❌ מורכב מאוד
❌ יקר
❌ צריכת חשמל

📊 רווח אנטנה:

Gain:

G = 4π·A_eff/λ²

A_eff = שטח יעיל

או בדציבל:

G_dBi = 10·log₁₀(G)

dBi = ביחס לאיזוטרופי
(קורן שווה לכל כיוון)

טבלה:

איזוטרופי: 0 dBi
דיפול: 2.15 dBi
יאגי 5 אלמנטים: 10 dBi
יאגי 10 אלמנטים: 13 dBi
צלחת 1m @12GHz: 40 dBi

משמעות:

+3 dB = פי 2 הספק
+10 dB = פי 10 הספק
+20 dB = פי 100 הספק

רווח גבוה
= טווח ארוך!
או הספק נמוך

💡 בחירת אנטנה:

רדיו FM: דיפול
WiFi ביתי: patch/דיפול
WiFi ארוך: יאגי
לוויין: צלחת
סלולר: phased array
GPS: patch

תלוי ביישום!

שאלה 14

2.00 נק'

🌍 התפשטות:

איך עוברים?

אין התפשטות

גל קרקעי (LF/MF), גל שמיים יונוספירה (HF), קו ראייה (VHF+), פיזור טרופוספרי, Fading

תמיד זהה

רק ישר

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

התפשטות! 🌍

🌍 התפשטות גלי רדיו:

🌊 גל קרקעי:

Ground Wave

גל עוקב את פני הקרקע

🗼
│∿∿∿∿∿→
══════════ קרקע

מתאים ל:
LF, MF (30 kHz - 3 MHz)
רדיו AM

תכונות:

✅ יציב
✅ לא תלוי בזמן
✅ עוקף מכשולים
✅ עובד ביום ובלילה

❌ טווח מוגבל (50-200 ק``מ)
❌ נחלש מעל מים מלוחים

הנחתה:

I ∝ 1/d² (בקירוב)

קרקע מוליכה:
ספיגה גבוהה

ים:
ספיגה נמוכה
טווח ארוך יותר

שימוש:
תקשורת ימית
רדיו AM מקומי

☁️ גל שמיים - יונוספירה:

Sky Wave / Ionospheric

החזרה מהיונוספירה!

יונוספירה
╱‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾╲
╱ ╲
🗼──→ ←──📻
════════════════

מתאים ל:
HF (3-30 MHz)
גלים קצרים

יונוספירה:

שכבת פלזמה
גובה 60-400 ק``מ
מיונן ע``י UV שמש

שכבות:
• D (60-90 ק``מ): יום בלבד
• E (90-140 ק``מ)
• F (140-400 ק``מ)
F1 יום, F2 תמיד

החזרה:

תדר נמוך → מוחזר
תדר גבוה → עובר

תדר קריטי f_c:
תלוי בצפיפות אלקטרונים

f < f_c → מוחזר
f > f_c → חודר

MUF - Maximum Usable Frequency:

התדר המקסימלי
שעדיין מוחזר

תלוי ב:
• זמן (יום/לילה)
• עונה
• מחזור שמש (11 שנים)
• זוית שידור

טיפוסי: 10-30 MHz ביום
5-15 MHz בלילה

"קפיצות":

🗼→☁→🌍→☁→📻

כמה החזרות
→ טווח עצום!
אלפי ק``מ

יתרונות:
✅ טווח בין-יבשתי
✅ הספק נמוך
✅ עובד בלילה מצוין

חסרונות:
❌ לא יציב
❌ Fading (דעיכה)
❌ תלוי בשעה
❌ הפרעות

שימוש:
רדיו חובבים
שידורי BBC, VOA
תקשורת ימית/תעופה
צבא

📡 קו ראייה (Line of Sight):

VHF, UHF, מעלה

🗼─────→📻
══════════════

ישר בלבד!
כמו אור

מתאים ל:
VHF+ (>30 MHz)
FM, TV, סלולר, WiFi

טווח אופק:

d = 3.57(√h₁ + √h₂)

d בק``מ
h בקרים

דוגמה:
אנטנה h₁ = 100m
מקלט h₂ = 2m

d = 3.57(√100 + √2)
d = 3.57(10 + 1.41)
d ≈ 41 ק``מ

מכשולים:

הר, בניין
→ חסימה
→ צל רדיו

❌ אין אות

עקיפה:

λ ארוך (VHF):
עקיפה קלה סביב הרים

λ קצר (UHF+):
כמעט אין עקיפה

יתרונות:
✅ יציב
✅ איכות גבוהה
✅ פס רחב

חסרונות:
❌ טווח מוגבל
❌ צריך קו ראייה
❌ רגיש למכשולים

שימוש:
FM, TV
סלולר (מגדלים)
WiFi
מכשירי קשר

🌫️ פיזור טרופוספרי:

Tropospheric Scatter

פיזור מהאטמוספירה התחתונה

🌫️ טורבולנציה
╱ ╲
╱ ╲
🗼 📻
══════════════

מעבר לאופק!

מנגנון:

אי-הומוגניות באוויר
• לחות
• טמפרטורה
• לחץ

→ פיזור רייליי

מתאים ל:
VHF, UHF (100-5000 MHz)

טווח:
100-800 ק``מ
(מעבר לאופק)

תכונות:
⚠️ אות חלש מאוד
⚠️ לא יציב
⚠️ Fading
⚠️ צריך הספק גבוה

✅ אמין (תמיד קיים)
✅ עובד בכל מזג אוויר

שימוש:
צבא (backup)
קישורים צפון-דרום

📉 Fading (דעיכה):

שינויים באות:

עוצמת אות משתנה בזמן

I
│╱╲╱╲
│╲╱╲╱
└────→ t

סוגים:

1️⃣ Slow Fading:

שינויים איטיים
שניות-דקות

סיבות:
• תנועת יונוספירה
• שינויי מזג אוויר
• תנועה איטית

2️⃣ Fast Fading:

שינויים מהירים
מילישניות

סיבות:
• ריבוי מסלולים (multipath)
• תנועה מהירה
• דופלר

Multipath:

🗼
╱│╲
╱ │ ╲ החזרות
🏢│ 🏢
│
📱

גלים מגיעים
במסלולים שונים
→ הפרעה בונה/הורסת
→ דעיכה

פתרונות:

• Diversity (גיוון)
2+ אנטנות

• Equalization
תיקון דיגיטלי

• OFDM
תדרים מרובים

• קידוד
תיקון שגיאות

📊 סיכום:

אופן	תדר	טווח	יציבות
קרקעי	LF-MF	50-200km	גבוהה
יונוספירה	HF	1000s km	נמוכה
קו ראייה	VHF+	50-100km	גבוהה
פיזור	VHF-UHF	100-800km	בינונית

שאלה 15

2.00 נק'

📊 רעש:

מהו SNR?

SNR=1

לא חשוב

אין רעש

Signal-to-Noise Ratio, SNR=P_signal/P_noise בdB, רעש תרמי kTB, אטמוספרי, מעשה אדם, צריך SNR>10dB

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

רעש ו-SNR! 📊

📊 רעש ו-SNR:

🔊 מהו SNR?

Signal-to-Noise Ratio

יחס אות לרעש

SNR = P_signal/P_noise

או בדציבל:

SNR_dB = 10·log₁₀(SNR)

דוגמאות:

SNR = 100
SNR_dB = 20 dB
אות פי 100 חזק מרעש
מצוין! ✓

SNR = 10
SNR_dB = 10 dB
אות פי 10 חזק מרעש
סביר ✓

SNR = 2
SNR_dB = 3 dB
אות פי 2 חזק מרעש
גבולי ⚠️

SNR = 1
SNR_dB = 0 dB
אות = רעש
בלתי שמיש ✗

דרישות טיפוסיות:

• קול אנלוגי: >20 dB
• FM איכותי: >40 dB
• טלפון: >15 dB
• דיגיטלי פשוט: >10 dB
• דיגיטלי מתקדם: >20 dB
• WiFi: >25 dB טוב

🌡️ רעש תרמי (Johnson-Nyquist):

רעש יסודי:

תנועה תרמית של אלקטרונים
ברכיבים חשמליים

P_N = kTB

k = קבוע בולצמן
= 1.38×10⁻²³ J/K

T = טמפרטורה (K)

B = רוחב פס (Hz)

דוגמה:

T = 290 K (17°C)
B = 1 MHz

P_N = 1.38×10⁻²³·290·10⁶
P_N ≈ 4×10⁻¹⁵ W
P_N = -144 dBm

חלש מאוד!
אבל תמיד קיים

מסקנות:

• חם יותר → רעש יותר
(לכן מקררים LNA)

• פס רחב → רעש יותר
(סינון חשוב!)

• בלתי נמנע
(חוק טבע)

טמפרטורת רעש:

T_eff = T_system

LNA טוב: T_N ≈ 50K
LNA רע: T_N ≈ 300K

נמוך יותר = טוב יותר

⚡ מקורות רעש:

סוגי רעש:

1️⃣ רעש תרמי:

kTB (ראינו)
תמיד קיים
לבן (כל התדרים)

2️⃣ רעש Shot:

זרם לא רציף
אלקטרונים בודדים

P ∝ √I

חשוב בדיודות, טרנזיסטורים

3️⃣ רעש Flicker (1/f):

תדר נמוך
P ∝ 1/f

דומיננטי <1kHz
בעייתי באודיו

4️⃣ רעש אטמוספרי:

ברקים ⚡
פריקות

חזק ב-LF/MF
תלוי במיקום

טרופי: רב
קטבי: מעט

5️⃣ רעש קוסמי:

מהגלקסיה 🌌
שמש, כוכבים

חזק <30MHz
רקע תמידי

6️⃣ רעש מעשה אדם:

מנועים, מיתוגים
מחשבים, LED
קווי חשמל

דומיננטי בערים!
פי 1000 מתרמי

הבעיה הגדולה

🎯 Noise Figure (NF):

מדד רעש מגבר:

NF = SNR_in/SNR_out

או בdB:

NF_dB = 10·log₁₀(NF)

כמה המגבר מרעיש

אידאלי: NF = 1 (0 dB)
טוב: NF < 2 (3 dB)
סביר: NF < 5 (7 dB)
גרוע: NF > 10 (10 dB)

דוגמה:

SNR_in = 20 dB
NF = 3 dB

SNR_out = 20 - 3 = 17 dB

איבדנו 3dB!

חשיבות:

LNA (מגבר כניסה)
קובע רעש כל המערכת!

צריך NF נמוך מאוד
0.5-2 dB

קשר לטמפרטורה:

T_e = T_0(NF - 1)

T_0 = 290K

NF = 2:
T_e = 290K

מוסיף 290K רעש

📡 Link Budget:

חישוב קישור:

P_RX = P_TX + G_TX - L_path + G_RX

כל הערכים ב-dB

רכיבים:

P_TX: הספק שידור
G_TX: רווח אנטנת שידור
L_path: הפסד מסלול
G_RX: רווח אנטנת קליטה

הפסד מסלול חופשי:

L = 20log(d) + 20log(f) + 32.45

d בק``מ
f בMHz
L בdB

דוגמה:

WiFi 2.4GHz, d=50m

L = 20log(0.05) + 20log(2400) + 32.45
L ≈ -26 + 67.6 + 32.45
L ≈ 74 dB

הפסד אדיר!

P_TX = 20 dBm (100mW)
G_TX = 2 dBi
L = -74 dB
G_RX = 2 dBi

P_RX = 20+2-74+2
P_RX = -50 dBm

רעש (1MHz, NF=5dB):
P_N = -144+60+5 = -79 dBm

SNR = -50-(-79) = 29 dB

מצוין! ✓

📈 שיפור SNR:

אסטרטגיות:

1. הגבר הספק שידור
+3dB = פי 2 הספק
יקר באנרגיה

2. שפר אנטנות
רווח גבוה
שידור וקליטה

3. הקטן רוחב פס
פחות רעש (P∝B)
אבל פחות נתונים

4. שפר LNA
NF נמוך
קריטי!

5. הפחת מרחק
קירוב
או ממסרים

6. סנן
בלוק תדרים מיותרים

7. מיגון
חסום הפרעות חיצוניות

8. קירור
הפחת T
→ פחות רעש תרמי

9. עיבוד דיגיטלי
FEC, Interleaving
תיקון שגיאות

10. Diversity
מספר אנטנות
בחר הטוב ביותר

💡 לזכור:

• SNR_dB = P_signal - P_noise
• רעש תרמי P=kTB
• NF מודד איכות מגבר
• צריך SNR>10-20dB
• LNA קריטי
• רוחב פס ↓ → רעש ↓

שאלה 16

2.00 נק'

📱 טכנולוגיות:

מה יש?

WiFi 2.4/5GHz OFDM, Bluetooth 2.4GHz, 4G/5G MIMO, GPS L1/L2, NFC 13.56MHz, LoRa ארוך טווח

רק אחת

הכל זהה

אין אלחוטי

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

טכנולוגיות! 📱

📱 טכנולוגיות תקשורת:

📶 WiFi

IEEE 802.11

תדרים:
• 2.4 GHz: ערוצים 1-14
כל ערוץ 20/40 MHz

• 5 GHz: ערוצים רבים
20/40/80/160 MHz

• 6 GHz (WiFi 6E): חדש!

סטנדרטים:

802.11b (1999): עד 11 Mbps
802.11g (2003): עד 54 Mbps
802.11n (2009): עד 600 Mbps
MIMO 4×4

802.11ac (2013): עד 6.9 Gbps
MU-MIMO, 160MHz
"WiFi 5"

802.11ax (2019): עד 9.6 Gbps
OFDMA, 1024-QAM
"WiFi 6"

WiFi 7 (2024): עד 46 Gbps!
320MHz, 4K-QAM

טכנולוגיות:

OFDM: תדרים מרובים מקבילים
MIMO: אנטנות מרובות
Beamforming: כיוון קרן
MU-MIMO: משתמשים מרובים

טווח:
2.4GHz: 50-100m בתוך
5GHz: 30-50m (חלש יותר)

תלוי בקירות, הפרעות

🔵 Bluetooth

תדר: 2.4 GHz
79 ערוצים × 1 MHz
קפיצות תדר (FHSS)

גרסאות:

Classic (BR/EDR):
• v1-2: 1-3 Mbps
• v3: עד 24 Mbps (WiFi)
• v4: שיפורים

BLE (Low Energy):
• v4.0 (2010): BLE הוצג
• צריכת אנרגיה זעירה
• עד 2 Mbps
• מטבעות שנים!

• v5.0 (2016):
טווח פי 4
מהירות פי 2
mesh networking

• v5.2 (2020):
LE Audio
LC3 codec

טווח:
Class 1: 100m
Class 2: 10m (רוב מכשירים)
Class 3: 1m

שימושים:
• אוזניות אלחוטיות
• רמקולים
• מקלדת/עכבר
• חיישני IoT
• fitness trackers
• beacons מיקום

יתרון BLE:
סוללה שנתיים+
מכפתור!

📱 סלולר - 4G/5G

4G LTE:

תדרים:
700-2600 MHz (bands רבים)

טכנולוגיות:
• OFDMA
• MIMO 4×4, 8×8
• 64-QAM, 256-QAM
• Carrier Aggregation

מהירות:
Download: עד 300 Mbps
(LTE-Advanced: 1 Gbps)
Upload: עד 75 Mbps

latency: 30-50 ms

5G NR:

תדרים:

Sub-6 GHz: 600MHz-6GHz
טווח טוב, חדירה

mmWave: 24-39 GHz
מהירות, טווח קצר

טכנולוגיות:
• Massive MIMO (64-256)
• Beamforming מתקדם
• 256-QAM, 1024-QAM
• Network Slicing

מהירות:
Sub-6: 100-900 Mbps
mmWave: 1-10 Gbps!

latency: 1-10 ms
(עד 1ms Ultra-reliable)

יתרונות 5G:
✅ מהירות אדירה
✅ latency נמוך
✅ קיבולת ענקית
✅ חיבורים מרובים

שימושים עתידיים:
• רכב אוטונומי
• VR/AR
• IoT מסיבי
• רפואה מרחוק
• תעשייה 4.0

🛰️ GPS

Global Positioning System

תדרים:
• L1: 1575.42 MHz
C/A code (אזרחי)

• L2: 1227.60 MHz
צבאי + אזרחי

• L5: 1176.45 MHz
חדש, מדויק

עיקרון:

24 לוויינים
גובה 20,200 ק``מ

כל לוויין משדר:
• זמן מדויק
• מיקום שלו

מקלט מודד זמן מגיע
→ מרחק

4 לוויינים:
→ x, y, z, t
→ מיקום!

דיוק:
אזרחי: 5-10m
עם DGPS: 1m
עם RTK: 2ס``מ!

חלופות:
• GLONASS (רוסיה)
• Galileo (EU)
• BeiDou (סין)

מקלטים מודרניים
משתמשים בכולם!

💳 NFC

Near Field Communication

תדר: 13.56 MHz

טווח: <10 ס``מ
(בכוונה קצר!)

מהירות:
106-424 Kbps

עיקרון:

צימוד אינדוקטיבי
סליל אחד → שני

פאסיבי:
כרטיס ללא סוללה
מופעל ע``י הקורא!

מצבים:

Card Emulation:
טלפון = כרטיס אשראי

Reader/Writer:
קריאת תגיות

P2P:
שני מכשירים
מעבירים קבצים

שימושים:
• תשלומים (Apple Pay)
• כרטיסים (תחבורה)
• כניסה (מלון)
• זיהוי (תעודה)
• שיתוף קבצים

אבטחה:
טווח קצר = בטוח
+ הצפנה

📡 LoRa / LoRaWAN

Long Range

תדר:
ISM bands
433, 868, 915 MHz
תלוי באזור

טכנולוגיה:
CSS - Chirp Spread Spectrum

תדר עולה לאט
במשך סימבול

חסין לרעש מאוד!

תכונות:
✅ טווח: 2-15 ק``מ!
✅ צריכה: μA
✅ סוללה: 10 שנים
✅ חדירה טובה

❌ מהירות: 0.3-50 Kbps
❌ latency גבוה

שימושים IoT:
• חיישני לחות
• מדי חשמל/מים
• GPS tracker
• חקלאות חכמה
• ערים חכמות

מושלם לנתונים נדירים
אבל קריטיים

LoRaWAN:
פרוטוקול רשת
• Gateway
• Network Server
• Application Server

רשת ציבורית
או פרטית

📊 השוואה:

טכנולוגיה	טווח	מהירות	צריכה
WiFi	50m	Gbps	גבוהה
Bluetooth	10m	Mbps	נמוכה
5G	km	Gbps	גבוהה
GPS	עולמי	Kbps	בינונית
NFC	10ס``מ	Kbps	זעירה
LoRa	15ק``מ	Kbps	זעירה

כל אחת לשימוש שונה!

שאלה 17

2.00 נק'

📡 רדאר:

איך עובד?

רק אור

אין שימוש

RAdio Detection And Ranging, שולח פולס ומודד זמן חזרה, מרחק R=cΔt/2, דופלר למהירות, אפליקציות רבות

לא עובד

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

רדאר! 📡

📡 רדאר (RADAR):

RAdio Detection And Ranging

⚙️ עיקרון הפעולה:

פשוט וגאוני:

📡 רדאר
│
├─→ פולס
│ ↓
│ 🎯 יעד
│ ↑
←─┤ הד

שלבים:

1️⃣ שידור:
פולס קצר (μs)
הספק גבוה (kW-MW)

2️⃣ התפשטות:
מהירות c

3️⃣ פגיעה ביעד:
חלק מוחזר (echo)

4️⃣ קליטה:
מקלט רגיש
מודד זמן Δt

5️⃣ חישוב מרחק:

R = c·Δt/2

חלוקה ב-2:
הלוך וחזור!

דוגמה:

Δt = 100 μs

R = 3×10⁸·10⁻⁴/2
R = 15,000 m
R = 15 ק``מ

פשוט וישיר!

🎯 מדידת מהירות - דופלר:

אפקט דופלר:

יעד מתקרב:
f_received > f_sent

יעד מתרחק:
f_received < f_sent

נוסחה:

Δf = (2v/c)·f₀

v = מהירות יעד
f₀ = תדר שידור
Δf = שינוי תדר

פקטור 2:
הלוך וחזור!

דוגמה:

רדאר משטרה
f₀ = 10 GHz
מכונית v = 30 m/s (108 קמ``ש)

Δf = (2·30)/(3×10⁸)·10¹⁰
Δf = 60·10¹⁰/(3×10⁸)
Δf = 2000 Hz
Δf = 2 kHz

קל למדוד!

כיוון:
Δf > 0 → מתקרב
Δf < 0 → מתרחק

רדאר דופלר:
רק מהירות
לא מרחק

פשוט וזול

📊 תכונות רדאר:

פרמטרים:

1️⃣ תדר:

נמוך (HF-VHF, <300MHz):
• טווח ארוך
• רזולוציה נמוכה
• חודר גשם
שימוש: OTH radar

בינוני (UHF-L, 1-2GHz):
• איזון טוב
שימוש: ניטור אוויר

גבוה (S-X, 2-12GHz):
• רזולוציה טובה
• טווח בינוני
שימוש: ניווט, מזג אוויר

מאוד גבוה (Ka-W, >24GHz):
• רזולוציה מצוינת
• טווח קצר
• נספג בגשם
שימוש: רכב, imaging

2️⃣ רזולוציה - טווח:

ΔR = c·τ/2

τ = אורך פולס

פולס קצר יותר
→ רזולוציה טובה יותר

דוגמה:
τ = 1 μs
ΔR = 150 m

τ = 0.1 μs
ΔR = 15 m

3️⃣ רזולוציה - זווית:

θ ≈ λ/D

D = גודל אנטנה

אנטנה גדולה
→ קרן צרה
→ רזולוציה טובה

4️⃣ טווח מקסימלי:

תלוי ב:
• הספק שידור P_T
• רווח אנטנה G
• RCS יעד σ
• רגישות מקלט

משוואת רדאר:

R_max ∝ ⁴√(P_T·G²·σ)

קשה להגדיל!
פי 2 טווח
→ פי 16 הספק

🔍 סוגי רדאר:

מגוון יישומים:

פולס (Pulse):

הקלאסי
פולסים קצרים
מודד זמן

→ מרחק מדויק

שימוש:
תעופה, צבא, ימי

CW (Continuous Wave):

שידור רצוף
מודד דופלר בלבד

→ מהירות בלבד

פשוט וזול

שימוש:
משטרה, ספורט

FMCW:

תדר משתנה ליניארית

f
│╱╲╱╲
│╲╱╲╱
└───→ t

הפרש תדר
→ מרחק ומהירות!

שימוש:
רדאר רכב (77GHz)
מזג אוויר

Phased Array:

מערך אנטנות
סריקה אלקטרונית
ללא תנועה מכנית

מהיר מאוד!
מעקב מרובה

שימוש:
הגנה אווירית (Patriot)
ספינות (AEGIS)

SAR (Synthetic Aperture):

תנועת הפלטפורמה
יוצרת "אנטנה ענקית"

רזולוציה מדהימה!
ס``מ מגובה ק``מ

שימוש:
לוויינים, מטוסים
מיפוי, ביון

✈️ יישומים:

בכל מקום:

🛫 תעופה:

• בקרת תעבורה (ATC)
מיקום מטוסים

• מזג אוויר
זיהוי סערות

• קרקע (GPWS)
התרעת התנגשות

• Transponder
זיהוי וגובה

⚓ ימי:

• ניווט
מניעת התנגשות

• מזג אוויר

• דיג
איתור להקות

🚗 רכב:

• ACC (Adaptive Cruise)
שמירת מרחק

• בלימה אוטומטית
מניעת התנגשות

• נקודה עיוורת
התרעה

• חניה
חיישנים

77 GHz, FMCW
מדויק לס``מ!

🌦️ מזג אוויר:

• זיהוי גשם
• מעקב סערות
• טורנדו
• ברד

רשת ארצית

🎖️ צבאי:

• זיהוי מטוסים/טילים
• מעקב
• כיוון אש
• מיפוי שטח
• SAR ביון

הרבה סודי!

⚾ ספורט:

• מהירות כדור (טניס, בייסבול)
• מהירות רץ

קטן וזול

🌍 מדעי:

• אסטרונומיה
מיפוי ונוס/מאדים

• פלנטות
קטגוריזציה

• גיאולוגיה
חקר תת-קרקע

🔐 Stealth - התחמקות:

איך להיות בלתי נראה?

RCS (Radar Cross Section):

שטח חתך רדאר
כמה חזק ההד

כדור 1m: σ = 1 m²
מטוס קרב: σ ≈ 5 m²
מטוס נוסעים: σ ≈ 100 m²

Stealth (F-22, B-2):
σ < 0.001 m²!

שיטות הפחתת RCS:

1. צורה:
זוויות משופעות
החזרה הצידה
לא חזרה למקור

2. חומרים:
ספיגת רדאר (RAM)
פרי-אלקטרי מיוחד

3. תדר:
אנטנות מוסתרות
ללא בליטות

4. פליטה:
מנועים קרירים
פחות IR

יקר מאוד!
F-22: $150M

לא בלתי מנוצח
רדאר בתדר נמוך
עדיין רואה

💡 לזכור:

• R = cΔt/2 (מרחק)
• Δf = 2vf₀/c (דופלר)
• פולס קצר → רזולוציה
• אנטנה גדולה → חדות
• שימושים אין-ספור

שאלה 18

2.00 נק'

🛰️ לוויינים:

איך עובדים?

GEO 36000km סטציונרי 24/7, MEO GPS 20000km, LEO Starlink <2000km זול, תדרי C/Ku/Ka, עיכוב

קרוב מאוד

רק אחד

אין שימוש

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

לוויינים! 🛰️

🛰️ תקשורת לוויינית:

🌍 סוגי מסלולים:

1️⃣ GEO - Geostationary

גובה: 35,786 ק``מ

מיוחד:
מעל קו המשווה
מסתובב עם כדוה``א

→ נראה קבוע בשמיים! 🎯

מחזור: 24 שעות בדיוק

כיסוי:
~1/3 כדוה``א
3 לוויינים → כיסוי גלובלי
(מלבד קטבים)

עיכוב (latency):

מרחק: 2×36,000 ק``מ
t = 72,000/(3×10⁵)
t = 240 ms

הלוך-חזור: 480-600 ms

מורגש! ⚠️

יתרונות:
✅ תמיד נראה
✅ צלחת קבועה
✅ כיסוי רחב
✅ 3 לוויינים מספיק

חסרונות:
❌ עיכוב גבוה
❌ יקר לשיגור
❌ טעון הרבה דלק
❌ קטבים לא מכוסים

שימושים:
• טלוויזיה לוויינית
• תקשורת קולית
• אינטרנט (Viasat, HughesNet)
• מזג אוויר (GOES)

דוגמאות:
Hot Bird, Amos, Intelsat

2️⃣ MEO - Medium Earth Orbit

גובה: 2,000-35,786 ק``מ

טיפוסי: 20,000 ק``מ

מחזור: 2-12 שעות

תנועה:
נע על פני השמיים
לא קבוע

צריך מעקב
או רשת לוויינים

עיכוב:
~125 ms (הלוך-חזור)

חצי מ-GEO!

יתרונות:
✅ עיכוב סביר
✅ כיסוי טוב
✅ פחות דלק מ-GEO

חסרונות:
❌ צריך רשת
❌ מעקב מורכב

שימוש עיקרי:
🛰️ GPS / GNSS!

• GPS (ארה``ב): 24 לוויינים
גובה: 20,200 ק``מ
6 מסלולים

• GLONASS (רוסיה): 24
גובה: 19,100 ק``מ

• Galileo (EU): 30
גובה: 23,222 ק``מ

• BeiDou (סין): 35
GEO+MEO מעורבב

רואים תמיד 4-12 לוויינים
→ מיקום מדויק

3️⃣ LEO - Low Earth Orbit

גובה: 200-2,000 ק``מ

טיפוסי: 500-600 ק``מ

מחזור: 90-120 דקות

מהירות:
v ≈ 7.8 ק``מ/שנייה!

נע מהר מאוד
מעל האופק ב-10 דקות

עיכוב:
20-40 ms!

כמו כבל תת-ימי! 🚀

יתרונות:
✅ עיכוב נמוך מאוד
✅ זול לשיגור
✅ אות חזק (קרוב)
✅ לוויין קטן וזול

חסרונות:
❌ כיסוי קטן (200-500 ק``מ קוטר)
❌ צריך מאות/אלפי לוויינים
❌ מעקב מורכב
❌ צריך קרקע-לוויין handoff
❌ משך חיים קצר (5-10 שנים)

מגה-קונסטלציות:

Starlink (SpaceX):
• יעד: 12,000-42,000 לוויינים!
• כבר: 5,000+ (2024)
• גובה: 340-550 ק``מ
• מהירות: 50-200 Mbps
• latency: 20-40 ms
• מחיר: $120/חודש

OneWeb:
• יעד: 648 לוויינים
• גובה: 1,200 ק``מ
• שירותי ארגון

Amazon Kuiper:
• יעד: 3,236
• טרם שוגר (2024)

מהפכה:
אינטרנט גלובלי!
ים, מדבר, הרים
בכל מקום

תחרות לכבלים

📡 תדרים:

Frequency Bands:

C-band (4-8 GHz):

Uplink: 5.9-6.4 GHz
Downlink: 3.7-4.2 GHz

✅ עמיד בגשם
✅ אמין
❌ צלחת גדולה (2-3m)
❌ צפוף

שימוש:
טלוויזיה, טלפוניה מסורתית

Ku-band (12-18 GHz):

Uplink: 14-14.5 GHz
Downlink: 11.7-12.7 GHz

✅ צלחת קטנה (60-90 ס``מ)
✅ פס רחב
❌ רגיש לגשם

שימוש:
טלוויזיה ביתית (Yes, HOT)
אינטרנט

הנפוץ ביותר!

Ka-band (26-40 GHz):

Uplink: 27-31 GHz
Downlink: 18-21 GHz

✅ פס רחב מאוד
✅ צלחת קטנה
❌ רגיש מאוד לגשם ⚠️
❌ יקר

שימוש:
Starlink, Viasat
רוחב פס גבוה

L-band (1-2 GHz):

נמוך

✅ חודר היטב
✅ אנטנה קטנה
❌ פס צר

שימוש:
GPS, Iridium (טלפון)
ימי, תעופה

📊 יישומים:

שימושים מגוונים:

📺 טלוויזיה:
GEO, Ku-band
מאות ערוצים
HD, 4K

🌐 אינטרנט:
GEO איטי (480ms)
LEO מהיר (20-40ms)
ים, מדבר, הרים

📞 טלפון:
Iridium, Globalstar
LEO
כיסוי קוטבי
יקר ($1-2/דקה)

🗺️ ניווט:
GPS/GLONASS/Galileo
MEO
חינם!
3 מיליארד מקלטים

🌦️ מזג אוויר:
GEO (GOES) + LEO
תמונות, מדידות
תחזית

🌍 ניטור כדוה``א:
LEO
חקלאות, יערות
זיהום, אקלים

🚀 מדעי:
Hubble, James Webb
תקשורת עמוק-חלל
מאדים, וויאג``ר

📊 השוואה:

מסלול	גובה	עיכוב	שימוש
GEO	36,000km	500ms	TV, מזג
MEO	20,000km	125ms	GPS
LEO	500km	25ms	Starlink

עתיד: LEO שולט!

שאלה 19

2.00 נק'

🧮 תרגיל:

WiFi 2.4GHz, P_TX=100mW, G=3dBi (שני צדדים), d=30m, NF=6dB

מצא: L_path, P_RX, P_noise, SNR

SNR=100dB

אי אפשרי

L_path≈68dB, P_RX≈-62dBm, P_noise≈-80dBm (B=20MHz), SNR≈18dB (סביר)

P_RX=0

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

תרגיל מקיף! 🧮

📐 פתרון מלא:

נתונים:
f = 2.4 GHz = 2400 MHz
P_TX = 100 mW = 20 dBm
G_TX = G_RX = 3 dBi
d = 30 m = 0.03 km
NF = 6 dB
B = 20 MHz (WiFi ערוץ)

שלב 1: הפסד מסלול

L = 20log(d) + 20log(f) + 32.45

L = 20log(0.03) + 20log(2400) + 32.45

20log(0.03) = 20×(-1.52) ≈ -30.5
20log(2400) = 20×3.38 ≈ 67.6

L ≈ -30.5 + 67.6 + 32.45
L ≈ 69.6 dB

(נעגל ל-68dB)

שלב 2: הספק קליטה

P_RX = P_TX + G_TX - L + G_RX

P_RX = 20 + 3 - 68 + 3

P_RX ≈ -42 dBm

(עם L=69.6: P_RX ≈ -43.6 dBm)

שלב 3: רעש

P_N = kTB + NF

k = 1.38×10⁻²³ J/K
T = 290 K
B = 20 MHz = 2×10⁷ Hz

P_N(תרמי) = kTB
= 1.38×10⁻²³·290·2×10⁷
= 8×10⁻¹⁴ W

בdBm:
P_N = 10log(8×10⁻¹⁴/10⁻³)
= 10log(8×10⁻¹¹)
= 10(-10.1)
≈ -101 dBm

עם NF:
P_N,total = -101 + 6

P_N ≈ -95 dBm

או ישירות:
P_N = -174 + 10log(B) + NF
= -174 + 73 + 6
= -95 dBm ✓

שלב 4: SNR

SNR = P_RX - P_N

SNR = -42 - (-95)

SNR ≈ 53 dB

מצוין! ✓✓✓

הרבה מעל המינימום (>25dB)

💡 הבנה:

WiFi במרחק 30m:
• הפסד ~68dB (נורמלי)
• אות -42dBm (חזק)
• רעש -95dBm (נמוך)
• SNR 53dB (מעולה!)

→ חיבור יציב ומהיר
→ 54-150 Mbps צפוי

בקירות: הפסד +5-10dB
→ SNR יורד ל-43-48dB
עדיין מצוין!

שאלה 20

2.00 נק'

📚 סיכום חלק ב:

מה למדנו?

גלי רדיו VLF→EHF, אפנון AM/FM/דיגיטלי, אנטנות מגוון, התפשטות, SNR ורעש, WiFi/5G/GPS, רדאר R=cΔt/2, לוויינים GEO/LEO, מוכנים!

רק חלק

לא גמרנו

כלום

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

סיכום חלק ב! 📚

📚 סיכום - גלי רדיו ותקשורת:

✅ מה למדנו:

• טווחי רדיו: VLF→EHF, 8 טווחים

• אפנון: AM משרעת, FM תדר, דיגיטלי

• אנטנות: דיפול, יאגי, צלחת, patch, phased

• התפשטות: קרקע, יונוספירה, קו ראייה

• רעש: SNR=P_S/P_N, kTB, NF

• טכנולוגיות: WiFi, Bluetooth, 5G, GPS, NFC

• רדאר: R=cΔt/2, דופלר, יישומים

• לוויינים: GEO/MEO/LEO, Starlink

• תרגיל: Link budget מעשי

חלק ב מושלם! 🎉

הבא: אור נראה ואופטיקה! 🌈

שאלה 21

2.00 נק'

🌈 אור נראה:

מה הטווח?

רק לבן

אין צבעים

400-700nm, 430-750THz, אדום ארוך→סגול קצר, העין רגישה לירוק (555nm), צבעים ROY G BIV

100-200nm

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

אור נראה! 🌈

🌈 אור נראה:

היחיד שאנחנו רואים!

📊 הספקטרום:

טווח אורכי גל:

400 - 700 nm

או:

430 - 750 THz

רק 0.0035% מהספקטרום א``מ!

אבל החשוב ביותר לנו!

🔴 אדום (Red)

אורך גל: 620-700 nm
תדר: 430-480 THz
אנרגיה: 1.77-1.98 eV

תכונות:
• אורך הגל הארוך ביותר
• התדר הנמוך ביותר
• האנרגיה הנמוכה ביותר
• פיזור מינימלי
• חדירה טובה (ערפל)

שימושים:
• רמזורים (עוצר)
• לייזר (He-Ne, 632.8nm)
• LED אינדיקטור
• ראיית לילה (IR קרוב)

תחושה:
חום, אנרגיה, סכנה

🟠 כתום (Orange)

אורך גל: 590-620 nm
תדר: 480-510 THz

שימושים:
• נתרן (Na) - תאורת רחוב
589nm (צהוב-כתום)
• אזהרה (אור מהבהב)

בטבע:
שקיעה (פיזור רייליי)

🟡 צהוב (Yellow)

אורך גל: 570-590 nm
תדר: 510-530 THz

מיוחד:
השמש פולטת הכי הרבה כאן!
(גוף שחור 5800K)

שימושים:
• רמזורים (זהירות)
• הדגשה (מרקר)

🟢 ירוק (Green)

אורך גל: 495-570 nm
תדר: 530-600 THz

⭐ העין הכי רגישה!

שיא ב: 555 nm

(יום - Photopic vision)

למה?
• השמש חזקה כאן
• אבולוציה התאימה
• צמחים ירוקים (חשוב לזהות)

שימושים:
• רמזורים (עבור)
• לייזר ירוק (532nm)
נראה הכי בהיר!
• מצביעי לייזר
• ראיית לילה (צבאי)

בטבע:
צמחים (כלורופיל מחזיר ירוק)

🔵 כחול (Blue)

אורך גל: 450-495 nm
תדר: 600-670 THz

תכונות:
• פיזור חזק (רייליי ∝1/λ⁴)
• חדירה נמוכה (ערפל)
• אנרגיה גבוהה

שימושים:
• LED כחול (GaN, פרס נובל 2014)
בסיס ל-LED לבן!
• Blu-ray (405nm, סגול-כחול)
צפיפות גבוהה
• פוטותרפיה (צהבת תינוקות)

בטבע:
שמיים כחולים!
(פיזור רייליי)

ים עמוק
(אדום נספג, כחול חודר)

🟣 סגול (Violet)

אורך גל: 400-450 nm
תדר: 670-750 THz
אנרגיה: 2.76-3.10 eV

תכונות:
• אורך הגל הקצר ביותר
• התדר הגבוה ביותר
• האנרגיה הגבוהה ביותר
• פיזור מקסימלי

קשה לראות:
העין פחות רגישה
עדשה סופגת חלקית

שימושים:
• UV קרוב (אור שחור)
• חיטוי (UV-C, לא נראה)

מיוחד:
גבול ל-UV
(400nm ומטה)

👁️ העין האנושית:

רגישות ספקטרלית:

Photopic (יום):
שיא: 555nm (ירוק-צהוב)

עקומת V(λ)
CIE 1924 standard

│ *
V │ ╱╲
│╱ ╲
└─────→ λ
400 555 700

בסגול (400nm): 0.4%
בירוק (555nm): 100%
באדום (700nm): 0.1%

Scotopic (לילה):
שיא: 507nm (ירוק-כחול)

מקלונים (Rods)
רגישים יותר
אבל ללא צבע

רזולוציה:
Fovea: 1 קשת-דקה
≈ 0.3 mrad
≈ 300μm ב-1m

פלא של הטבע!

🎨 ערבוב צבעים:

אדיטיבי (אור):

RGB

🔴 Red (700nm)
🟢 Green (546nm)
🔵 Blue (435nm)

🔴 + 🟢 = 🟡 צהוב
🔴 + 🔵 = 🟣 מגנטה
🟢 + 🔵 = 🔵🟢 ציאן

🔴 + 🟢 + 🔵 = ⚪ לבן!

מסכים: RGB
כל פיקסל 3 תתי-פיקסלים

סובטרקטיבי (צבע):

CMY(K)

🔵🟢 Cyan (סופג אדום)
🟣 Magenta (סופג ירוק)
🟡 Yellow (סופג כחול)

🔵🟢 + 🟣 = 🔵 כחול
🔵🟢 + 🟡 = 🟢 ירוק
🟣 + 🟡 = 🔴 אדום

🔵🟢 + 🟣 + 🟡 = ⚫ שחור
(+ K למעשה)

מדפסות: CMYK

💡 עובדות מרתקות:

• ROY G BIV:
Red Orange Yellow Green
Blue Indigo Violet

• קשת:
פיזור בטיפות מים
זווית 42°

• שמש צהובה?
לא! היא לבנה
אטמוספירה מפזרת כחול
נשאר צהוב

• למה ים כחול?
מים סופגים אדום
מחזירים כחול

• דלתון (עיוורון צבעים):
8% גברים, 0.5% נשים
קושי אדום-ירוק (נפוץ)
או כחול-צהוב (נדיר)

• ראיית טטרכרומט:
4 סוגי מדוכונים!
נדיר (<1% נשים)
מיליוני צבעים

שאלה 22

2.00 נק'

🪞 החזרה ושבירה:

חוקים וזוויות?

החזרה: θᵢ=θᵣ, שבירה: n₁sinθ₁=n₂sinθ₂, החזרה פנימית מלאה θ>θc, זווית ברוסטר

רק עובר

תמיד זהה

אין חוקים

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

החזרה ושבירה! 🪞

🪞 החזרה ושבירה באור:

🪞 חוק ההחזרה:

Law of Reflection:

נורמל
│
θᵢ │ θᵣ
╲ │ ╱
╲│╱ קרן מוחזרת
────┴──── משטח
קרן נכנסת

θᵢ = θᵣ

זוית פגיעה = זוית החזרה

תמיד!
ללא קשר למשטח

באותו מישור:
קרן נכנסת + נורמל + קרן מוחזרת
כולם במישור אחד

דוגמה:
זרקת כדור בזווית 30°
יחזור בזווית 30°

אור בזווית 45°
מוחזר 45°

🌊 חוק סנל - שבירה:

Snell``s Law:

אוויר n₁=1
│
θ₁ │
╲ │
╲│
────┴──── ממשק
│╲
│ ╲ θ₂
זכוכית n₂=1.5

n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂

מקדם שבירה n:

n = c/v

ואקום: n = 1.0000
אוויר: n = 1.0003 ≈ 1
מים: n = 1.33
זכוכית: n = 1.5-1.9
יהלום: n = 2.42

כיוון שבירה:

n₁ < n₂ (כניסה לצפוף):
θ₂ < θ₁
נשבר לכיוון נורמל ↓

אוויר → מים:
30° → 22°

n₁ > n₂ (יציאה מצפוף):
θ₂ > θ₁
נשבר מהנורמל ↑

מים → אוויר:
22° → 30°

דוגמה:

אוויר (n=1) → זכוכית (n=1.5)
θ₁ = 30°

1·sin30° = 1.5·sinθ₂
0.5 = 1.5·sinθ₂
sinθ₂ = 0.333
θ₂ ≈ 19.5°

נשבר פנימה!

💎 החזרה פנימית מלאה:

Total Internal Reflection

רק כאשר:
n₁ > n₂
(מצפוף לדליל)

ומעל זווית קריטית!

זווית קריטית:

כאשר θ₂ = 90°
קרן נשברת לאורך משטח

מחוק סנל:
n₁sinθ_c = n₂sin90°
n₁sinθ_c = n₂

sinθ_c = n₂/n₁

דוגמה: מים→אוויר

n₁ = 1.33, n₂ = 1

sinθ_c = 1/1.33
sinθ_c ≈ 0.752
θ_c ≈ 48.6°

θ < 48.6° → שבירה ✓
θ > 48.6° → החזרה מלאה! ✓✓

דוגמה: זכוכית→אוויר

n₁ = 1.5, n₂ = 1

sinθ_c = 1/1.5
θ_c ≈ 41.8°

מעל זווית קריטית:
• 100% החזרה
• אפס שבירה
• כמו מראה מושלמת!

שימושים:

1️⃣ סיבים אופטיים:

╱╲╱╲╱╲ אור
││││││││ core n=1.5
╲╱╲╱╲╱
cladding n=1.48

אור פוגע בדפנות
בזווית >θ_c
→ החזרה מלאה
→ נע בסיב ללא הפסדים!

מיליוני קילומטרים
מתחת לאוקיינוסים

אינטרנט עולמי! 🌍

2️⃣ פריזמה:

╱╲
╱ ╲
╱____╲

אור נכנס בזווית
מוחזר פנימה
יוצא בכיוון אחר

משקפת, פריסקופ

3️⃣ יהלום:

n = 2.42 גבוה מאוד!
θ_c = 24.4°

כמעט כל הזוויות
→ החזרה פנימית
→ ניצנוצים! ✨

4️⃣ מראז (Mirage):

אוויר חם מעל כביש
n קטן יותר
→ החזרה מלאה
→ רואים "מים" 💧

📐 זווית ברוסטר:

Brewster Angle:

זווית מיוחדת!

אור מקוטב ⊥ למישור פגיעה
לא מוחזר כלל

רק אור מקוטב ∥
מוחזר

→ החזרה מקוטבת מלאה!

נוסחה:

tanθ_B = n₂/n₁

דוגמה: אוויר→מים

tanθ_B = 1.33/1
θ_B ≈ 53°

דוגמה: אוויר→זכוכית

tanθ_B = 1.5/1
θ_B ≈ 56°

שימוש:

משקפי שמש מקוטבות!

אור מוחזר ממים/כביש
בזווית ≈53-56°
→ מקוטב אופקית

משקפיים:
פילטר אנכי
→ חוסם ניצנוצים! 😎

🌈 פיזור פריזמה:

דיספרסיה:

n תלוי ב-λ!

אור לבן = כל הצבעים

לבן
╲
╲╱╲
╲ ╲
🔴🟡🔵

n_סגול > n_אדום

סגול נשבר יותר
אדום נשבר פחות

→ פיצול לקשת! 🌈

ניוטון (1666):
גילה שאור לבן
= תערובת צבעים

מהפכה!

קשת בשמיים:
טיפות מים = פריזמות
שבירה + החזרה + שבירה
→ 🌈

💡 לזכור:

• θᵢ = θᵣ (החזרה)
• n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ (שבירה)
• θ_c = arcsin(n₂/n₁) (קריטית)
• θ_B = arctan(n₂/n₁) (ברוסטר)
• n גבוה → שבירה חזקה

שאלה 23

2.00 נק'

🔍 עדשות:

איך עובדות?

רק אחת

קמורה מתכנסת f>0, קעורה מפזרת f<0, 1/f=1/d_o+1/d_i, הגדלה M=-d_i/d_o, שימושים רבים

אין נוסחה

לא עובד

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

עדשות ומראות! 🔍

🔍 עדשות ומראות:

🔍 עדשה קמורה (מתכנסת):

Converging Lens

╱ ╲
│ │
╲ ╱

עבה באמצע
דקה בקצוות

עיקרון:

שבירה בכניסה
שבירה ביציאה
→ התכנסות לנקודה!

═══→ ╱╲ →╲
═══→ │ │ →╲
═══→ ╲╱ →╱ ● F

קרניים מקבילות
→ מתכנסות למוקד

מוקד (Focus):

מרחק מוקד = f
f > 0 (חיובי)

2 מוקדים:
אחד מכל צד
סימטריים

חוק עדשה דקה:

1/f = 1/d_o + 1/d_i

d_o = מרחק עצם
d_i = מרחק תמונה
f = מרחק מוקד

הגדלה:

M = -d_i/d_o

M > 0: זקופה
M < 0: הפוכה
|M| > 1: מוגדלת
|M| < 1: מוקטנת

דוגמה:

f = 10 ס``מ
d_o = 30 ס``מ

1/10 = 1/30 + 1/d_i
1/d_i = 1/10 - 1/30
1/d_i = 2/30
d_i = 15 ס``מ

M = -15/30 = -0.5

תמונה:
• אמיתית (d_i > 0)
• הפוכה (M < 0)
• מוקטנת (|M| < 1)
• 15 ס``מ אחרי עדשה

מקרים מיוחדים:

d_o = ∞ (רחוק מאוד):
d_i = f
תמונה במוקד

d_o = 2f:
d_i = 2f
M = -1
תמונה באותו גודל

d_o = f:
d_i = ∞
קרניים מקבילות!

d_o < f:
d_i < 0
תמונה וירטואלית
זקופה, מוגדלת
זכוכית מגדלת! 🔍

🔍 עדשה קעורה (מפזרת):

Diverging Lens

╲ ╱
│ │
╱ ╲

דקה באמצע
עבה בקצוות

עיקרון:

שבירה החוצה
→ פיזור!

═══→ ╲╱ →╱
═══→ │ │ →╱
═══→ ╱╲ →╱
╲│╱
● F
(מדומה)

קרניים נראות
כאילו מגיעות מ-F

מוקד:

f < 0 (שלילי!)

מוקד וירטואלי
בצד הכניסה

תמונה:

תמיד וירטואלית
d_i < 0

תמיד זקופה
M > 0

תמיד מוקטנת
|M| < 1

דוגמה:

f = -15 ס``מ
d_o = 30 ס``מ

1/(-15) = 1/30 + 1/d_i
1/d_i = -1/15 - 1/30
1/d_i = -3/30
d_i = -10 ס``מ

M = -(-10)/30 = +0.33

תמונה:
• וירטואלית (d_i < 0)
• זקופה (M > 0)
• מוקטנת (M < 1)
• 10 ס``מ לפני עדשה

שימוש:
תיקון קוצר ראייה
(Myopia)

🪞 מראות:

מראה קמורה (מתכנסת):

╱ ╲
│ ●F │ R
╲ ╱

עקומה פנימה
כמו כף

מוקד:

f = R/2

R = רדיוס עקמומיות

f > 0

נוסחה:

1/f = 1/d_o + 1/d_i

זהה לעדשה!

הגדלה:

M = -d_i/d_o

גם זהה!

שימושים:
• טלסקופ (ראשי)
• מקרן (תאורה)
• איפור (מגדלת)
• שמש → אש! 🔥

מראה קעורה (מפזרת):

╲ ╱
│ │
╱ ╲
●F

עקומה החוצה
כמו כפית

f = -R/2
f < 0

תמונה תמיד:
• וירטואלית
• זקופה
• מוקטנת

שימוש:
מראת רכב
"Objects closer..."

מראה שטוחה:

│
│
│

f = ∞

d_i = -d_o
M = +1

תמונה:
• וירטואלית
• זקופה
• אותו גודל
• הפוכה שמאל-ימין!

👁️ העין:

מערכת אופטית מדהימה:

קרנית
│
╱ ╲ עדשה
│ │
╲ ╱
│
רשתית

רכיבים:

קרנית:
עיקר השבירה!
n ≈ 1.38
כ-40 דיופטר

עדשה:
מיקוד משתנה
15-25 דיופטר
שריר ציליארי

רשתית:
חיישני אור
מקלונים + מדוכונים

אקומודציה:

רחוק:
עדשה שטוחה (רפויה)
f גדול

קרוב:
עדשה עבה (מתוחה)
f קטן

טווח:
אינסוף → 25 ס``מ
(near point)

בעיות ראייה:

קוצר ראייה (Myopia):

עין ארוכה מדי
או קרנית חזקה

מוקד לפני רשתית

רואה קרוב ✓
רואה רחוק ✗

תיקון:
עדשה קעורה (מפזרת)
f < 0

משקפיים -2D וכו``

רוחק ראייה (Hyperopia):

עין קצרה מדי

מוקד אחרי רשתית

רואה רחוק ✓
רואה קרוב ✗

תיקון:
עדשה קמורה (מתכנסת)
f > 0

משקפיים +2D וכו``

סטיגמטיזם:

קרנית לא כדורית
עקמומיות שונה

תיקון:
עדשה גלילית
(Cylindrical)

פרסביופיה:

הזדקנות
עדשה מאבדת גמישות

קושי בקרוב

תיקון:
משקפי קריאה +1 עד +3
או דו-מוקדיות

📷 מצלמה:

דומה לעין:

עדשה
│
╱ ╲
│ │ תריס
╲ ╱
│
חיישן

רכיבים:

עדשה:
זכוכית או פלסטיק
f קבוע
(או זום)

תריס (Iris):
שולט בכמות אור
f-number

f/2.8 = גדול (הרבה אור)
f/16 = קטן (מעט אור)

חיישן:
CCD או CMOS
מיליוני פיקסלים

מיקוד:

מרחק עדשה-חיישן
משתנה

אוטומטי: AF
מנוע + חיישנים

עומק שדה:

f/2.8: רדוד
רקע מטושטש
פורטרט

f/16: עמוק
הכל חד
נוף

חשיפה:

E = I × t

I: תריס (f-number)
t: מהירות תריס

+ ISO (רגישות)

💡 לזכור:

• 1/f = 1/d_o + 1/d_i
• M = -d_i/d_o
• קמורה: f>0, מתכנסת
• קעורה: f<0, מפזרת
• העין = מערכת מדהימה

שאלה 24

2.00 נק'

🌊 הפרעה:

מה קורה?

2 גלים מתחברים, בונה Δ=mλ בהירה, הורסת Δ=(m+1/2)λ כהה, יאנג 2 חריצים, דיפרקציה

תמיד זהה

רק הרס

אין חיבור

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

הפרעה ועקיפה! 🌊

🌊 הפרעה ועקיפה:

🌊 עקרון הסופרפוזיציה:

Superposition:

2 גלים באותו מקום
→ מתחברים!

E_total = E₁ + E₂

חיבור אלגברי
עם סימן

הפרעה בונה:

שני גלים בפאזה
פסגה + פסגה

╱╲ ╱╲
╱ ╲ ╱ ╲
────────── +
╱╲ ╱╲
╱ ╲ ╱ ╲
────────── =
╱╲╲ ╱╱╲
╱ ╲╱ ╲ פי 2!
──────────

עוצמה פי 4! (I∝E²)

תנאי:
Δ = mλ

m = 0, ±1, ±2, ...

הפרש מסלול
= מספר שלם של גלים

הפרעה הורסת:

הפוכים בפאזה
פסגה + שפל

╱╲ ╱╲
╱ ╲ ╱ ╲
────────── +
╲ ╱ ╲ ╱
╲╱ ╲╱
────────── =
────────── אפס!

תנאי:
Δ = (m+1/2)λ

הפרש מסלול
= מספר שלם וחצי

🔬 ניסוי יאנג (1801):

Young``s Double Slit:

מקור
│
▓ חריץ
╱ ╲
╱ ╲
│ │ 2 חריצים
│ d │
╲ ╱
╲ ╱
│
מסך

מערך:

• מקור אור קוהרנטי
• 2 חריצים צרים
מרחק d ביניהם
• מסך במרחק L

תוצאה:

פסים!
בהיר-כהה-בהיר-כהה

║ ║ ║ ║ ║

הוכחה:
אור = גל!

פסים בהירים:

הפרש מסלול = mλ

d·sinθ = mλ

m = 0: מרכז (בהיר)
m = ±1: פס ראשון
m = ±2: פס שני
וכו``

מיקום על מסך:

L >> d (מסך רחוק)

sinθ ≈ tanθ ≈ y/L

y = mλL/d

מרחק בין פסים:

Δy = λL/d

דוגמה:

λ = 600 nm (אדום)
d = 0.1 mm
L = 2 m

Δy = 600×10⁻⁹·2/(10⁻⁴)
Δy = 12×10⁻³ m
Δy = 12 mm

פסים ברורים!

פסים כהים:

d·sinθ = (m+1/2)λ

בין הבהירים

🎨 צבעי התאבכות:

Thin Film Interference:

שכבה דקה (סבון, שמן)

אוויר n₁=1
─────────
שכבה n₂>1
───────── d
אוויר n₁=1

אור מוחזר:
1. מפני עליון
2. מפני תחתון

הפרש מסלול:
2d בשכבה

תנאי בונה:

2nd = (m+1/2)λ

(+1/2 בגלל שינוי פאזה
בהחזרה מצפוף יותר)

צבעים!

d משתנה במקום
→ כל מקום = צבע אחר

בועת סבון: 🫧
קשת של צבעים!

שמן על מים: 🌈
צבעים מתחלפים

ציפוי אנטי-רפלקציה:

משקפיים, עדשות

ציפוי MgF₂ (n≈1.38)
עובי d = λ/4n

→ החזרה הורסת
→ אפס החזרה!

משקפיים נראים
סגולים/ירוקים
(צבעי קצה לא מבוטלים)

📐 עקיפה (Diffraction):

כיפוף סביב מכשולים:

גל פוגע בחריץ/מכשול
→ מתפשט מעבר

│││
│ │
──┤ ├──
╱│ │╲
╱ │ │ ╲

במקום ישר
מתפשט לצדדים!

חריץ יחיד רוחב a:

תבנית עקיפה:

מקסימום מרכזי רחב

מינימומים:
a·sinθ = mλ

m = ±1, ±2, ...
(לא 0!)

רוחב מרכז:
θ₁ = λ/a

a קטן → עקיפה רחבה
a גדול → עקיפה צרה

דוגמה:

λ = 500 nm
a = 10 μm

θ₁ = 500×10⁻⁹/(10×10⁻⁶)
θ₁ = 0.05 rad ≈ 3°

בולט!

גבול רזולוציה:

טלסקופ, מיקרוסקופ

2 נקודות נפרדות
אם זווית ביניהן > θ₁

θ_min = 1.22λ/D

D = קוטר פתיחה

D גדול → רזולוציה טובה

Hubble: D=2.4m
θ ≈ 0.05 arcsec

מדהים!

🌈 סריג עקיפה:

Diffraction Grating:

מאות-אלפי חריצים
מרווחים שווים d

║║║║║║║║

מקסימומים:

d·sinθ = mλ

זהה ליאנג
אבל N חריצים
→ פסים חדים מאוד!

יתרונות:
✅ פיצול צבעים מצוין
✅ פסים חדים
✅ מסדרים גבוהים (m=2,3,...)

שימושים:

ספקטרומטר:

אור → סריג
→ פיצול לצבעים
→ מדידת λ

דיוק: 0.01 nm!

זיהוי יסודות
כימיה, אסטרונומיה

CD/DVD:

מסלולים = סריג!

CD: d = 1.6 μm
DVD: d = 0.74 μm
Blu-ray: d = 0.3 μm

קטן יותר
→ יותר נתונים

צבעי קשת
מהחזרה!

💡 לזכור:

• Δ=mλ: בונה ✓
• Δ=(m+1/2)λ: הורסת ✗
• יאנג: d·sinθ=mλ
• עקיפה: a·sinθ=mλ (מינימום)
• סריג: חד מאוד

שאלה 25

2.00 נק'

💡 סיבים אופטיים:

איך עובדים?

אין העברה

רק חשמל

core n₁>cladding n₂, החזרה מלאה θ>θc, אור "כלוא" בסיב, הפסדים נמוכים <0.2dB/km, אינטרנט עולמי

חוט רגיל

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

סיבים אופטיים! 💡

💡 סיבים אופטיים:

🔍 מבנה הסיב:

Fiber Optic:

חוץ (jacket)
═════════
cladding n₂
──────────── ╱╲╱╲ אור
core n₁ ╲╱╲╱
────────────
cladding n₂
═════════

שכבות:

1️⃣ Core (ליבה):

זכוכית/פלסטיק טהור
קוטר: 8-62.5 μm

מקדם שבירה: n₁
n₁ ≈ 1.48-1.50

האור נע כאן!

2️⃣ Cladding (מעטפת):

זכוכית בעלת n נמוך יותר
קוטר: 125 μm (תמיד)

מקדם שבירה: n₂
n₂ ≈ 1.46-1.47

n₁ > n₂

הכרחי!

3️⃣ Buffer/Jacket:

פלסטיק מגן
קוטר: 250-900 μm

הגנה מכנית
צבע לזיהוי

⚡ עקרון הפעולה:

Total Internal Reflection!

אור נכנס לליבה
בזווית מסוימת

→╲ core n₁
════╲════
╲→╲ cladding n₂
╲→╲
╲

פוגע בדופן n₁→n₂

אם θ > θ_c:
→ החזרה מלאה! 100%

זוית קריטית:

sinθ_c = n₂/n₁

דוגמה:

n₁ = 1.48
n₂ = 1.46

sinθ_c = 1.46/1.48
sinθ_c ≈ 0.986
θ_c ≈ 80.6°

כמעט מקביל!

אור "קופץ"
פעמים רבות
לאורך הסיב

╱╲╱╲╱╲╱╲
──╲╱╲╱╲╱╲──

מגיע ליעד!

ללא הפסדים!
(כמעט)

📊 סוגי סיבים:

Single Mode vs Multi Mode:

Single Mode (SM):

core קטן: 8-10 μm

═══→ קרן אחת
──────────

רק מסלול אחד
(מקביל לציר)

יתרונות:
✅ אין פיזור
✅ רוחב פס עצום
✅ מרחקים ארוכים (100 ק``מ+)
✅ מהירות גבוהה

חסרונות:
❌ יקר
❌ חיבור קשה
❌ צריך לייזר

שימוש:
תקשורת למרחקים
אינטרנט תת-ימי
רשתות ערים

Multi Mode (MM):

core גדול: 50-62.5 μm

═╱═╲═ מסלולים רבים
╱══╲══╲
──────────

מסלולים שונים
זמני הגעה שונים
→ פיזור!

יתרונות:
✅ זול
✅ חיבור קל
✅ LED מספיק

חסרונות:
❌ פיזור מודלי
❌ רוחב פס מוגבל
❌ מרחק קצר (<2 ק``מ)

שימוש:
רשתות מקומיות
בניינים
קמפוסים

השוואה:

SM: 10 Gbps @ 40 ק``מ
MM: 10 Gbps @ 300 מ

SM: $$$
MM: $

📉 הפסדים:

Attenuation:

אור נחלש לאורך דרך

α (dB/km)

מקורות הפסד:

1️⃣ ספיגה:

זכוכית לא מושלמת
זיהומים
OH⁻ (מים)

פסגות ספיגה:
1383 nm (OH)

2️⃣ פיזור רייליי:

אי-הומוגניות מיקרוסקופית

∝ 1/λ⁴

קצר יותר → הפסד יותר

3️⃣ עיקולים:

כיפוף חד
→ זווית < θ_c
→ דליפה!

רדיוס מינימלי
(5-10 ס``מ)

חלונות אופטימליים:

850 nm:
α ≈ 2.5 dB/km
MM, מרחק קצר

1310 nm:
α ≈ 0.35 dB/km
פיזור אפס
SM, אזורי

1550 nm:
α ≈ 0.2 dB/km
המינימום!
SM, למרחקים

דוגמה:

100 ק``מ @ 1550nm
α = 0.2 dB/km

הפסד = 100×0.2 = 20 dB

הספק יורד פי 100
אבל עדיין שמיש!

עם מגברים:
אלפי ק``מ אפשריים

🌐 יישומים:

מהפכת התקשורת:

🌊 כבלים תת-ימיים:

מאות סיבים
אלפי ק``מ

מגברים אופטיים
כל 50-100 ק``מ
(EDFA - Erbium)

WDM - Wavelength Division:
40-80 צבעים שונים
כל אחד ערוץ נפרד!

100+ Tbps סה``כ!

דוגמה:
ישראל-איטליה
2000 ק``מ
רוחב פס אדיר

האינטרנט שלנו!

🏢 FTTH - Fiber to Home:

סיב לכל בית!

מרכזייה → רחוב → בית

1 Gbps רגיל
10 Gbps אפשרי

Upload = Download
סימטרי

עתיד הבית

🏥 רפואה:

אנדוסקופ
צרור סיבים
→ תמונה

לייזר כירורגי
דרך סיב
→ דיוק

🏭 תעשייה:

חיישנים
טמפרטורה, לחץ
בטוחים (אין חשמל)

ריתוך, חיתוך
העברת לייזר חזק

📡 רשתות:

Data centers
5G backhaul
ענן

הבסיס לכל!

🔧 חיבורים:

קריטי!

Connectors:

SC, LC, FC, ST

יישור מדויק!
טעות < 1 μm

הפסד: 0.1-0.5 dB

Splicing (הלחמה):

התכה בחום
חיבור קבוע

הפסד: 0.01-0.1 dB

מצוין למרחקים

בדיקה:

OTDR - Time Domain Reflectometer

שולח פולס
מודד החזרות
→ מיקום תקלות!

דיוק: מטרים

💡 לזכור:

• n₁ > n₂ הכרחי
• החזרה מלאה θ>θ_c
• SM: ארוך, יקר
• MM: קצר, זול
• 1550nm: אופטימלי
• מיליוני ק``מ מחוברים!

שאלה 26

2.00 נק'

🔴 לייזר:

מה זה?

רק אדום

אור רגיל

אין הבדל

Light Amplification by Stimulated Emission, מונוכרומטי, קוהרנטי, מכוון, בהיר, שימושים רבים

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

לייזר! 🔴

🔴 לייזר (LASER):

Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation

⚡ עקרון הפעולה:

פליטה מאולצת!

3 תהליכים אטומיים:

1️⃣ ספיגה (Absorption):

E₂ ●
↑ פוטון hf
E₁ ●

אטום + פוטון
→ אטום נרגש

2️⃣ פליטה ספונטנית:

E₂ ●
↓ פוטון hf
E₁ ● (אקראי)

אטום נרגש
→ פוטון בכיוון אקראי

אור רגיל!

3️⃣ פליטה מאולצת:

פוטון → E₂ ●
↓↓ 2 פוטונים
E₁ ● זהים!

פוטון פוגע באטום נרגש
→ 2 פוטונים יוצאים!

זהים לחלוטין:
• אותו תדר
• אותה פאזה
• אותו כיוון
• אותו קיטוב

→ קוהרנטיים!

1 → 2 → 4 → 8 → 16...

הגברה!

🏗️ מבנה לייזר:

רכיבים:

מראה חומר מראה
100% פעיל 98%
║ ════════ ║═→ קרן
╚════════════╝
פאמפינג ↑

1️⃣ חומר פעיל (Gain Medium):

גז, נוזל, מוצק
עם אטומים מתאימים

דוגמאות:
• He-Ne (גז)
• Nd:YAG (מוצק)
• CO₂ (גז)
• רובי (מוצק)
• דיודה (מוליך למחצה)

2️⃣ מקור אנרגיה (Pump):

מעביר אטומים ל-E₂

• מנורת פלאש
• דיודת לייזר אחרת
• פריקה חשמלית
• זרם (דיודה)

3️⃣ תא תהודה (Cavity):

2 מראות מקבילות

מראה אחורית: 100%
מראה קדמית: 98%

אור הולך-חזור
רק λ מסוימים מתחזקים
(תהודה)

2% דולפים
→ קרן לייזר!

Population Inversion:

רגיל: N₁ >> N₂
(רוב באנרגיה נמוכה)

לייזר: N₂ > N₁
(רוב באנרגיה גבוהה!)

הכרחי להגברה

צריך פאמפינג חזק

✨ תכונות לייזר:

למה מיוחד?

1️⃣ מונוכרומטי:

תדר אחד בדיוק!
Δλ < 0.01 nm

צבע טהור

לייזר He-Ne:
λ = 632.8 nm
אדום בהיר

2️⃣ קוהרנטי:

כל הפוטונים בפאזה

→ הפרעה חזקה
→ הולוגרפיה

אורך קוהרנציה:
מטרים-ק``מ!

(אור רגיל: מיקרונים)

3️⃣ מכוון (Collimated):

קרן מקבילה
פיזור זעיר

θ ≈ λ/D

D = 1 מ``מ
λ = 600 nm
θ ≈ 0.6 mrad

1 ק``מ: קוטר 60 ס``מ!

ירח: 7 ק``מ בלבד
(384,000 ק``מ משם)

4️⃣ בהיר (Intense):

כל האנרגיה
בנקודה קטנה

1 mW לייזר
1 מ``מ קוטר

I = 1mW/(π·0.5²mm²)
I ≈ 1 kW/m²

כמו השמש!

לייזרים חזקים:
MW-GW!
חיתוך מתכת

🌈 סוגי לייזרים:

טכנולוגיות:

He-Ne (הליום-ניאון):

632.8 nm (אדום)
1-50 mW

יציב, זול
מצביעים, יישור

הראשון המסחרי (1960)

CO₂:

10.6 μm (IR)
עד 100 kW!

חיתוך, ריתוך
כירורגיה

יעיל: 10-20%

Nd:YAG:

1064 nm (IR קרוב)
או 532 nm (ירוק, מוכפל)

פולסים חזקים
MW-GW!

חיתוך, סימון
רפואה, צבא

דיודה (Semiconductor):

650-980 nm (רוב)
1-5000 mW

קטן, זול, יעיל
ישירות מזרם

מצביעים, CD/DVD
תקשורת סיבים
פאמפינג ללייזרים אחרים

הנפוץ ביותר!

Excimer (UV):

193 nm (UV עמוק)

ליטוגרפיה
ייצור שבבים!

LASIK עיניים

רובי:

694 nm (אדום)

הלייזר הראשון! (1960)
מיימן

כבר לא נפוץ

🔧 יישומים:

בכל מקום!

🏭 תעשייה:

חיתוך:
מתכת, עץ, פלסטיק
דיוק 0.1 מ``מ
CO₂, fiber lasers

ריתוך:
ללא מגע
נקי, חזק

סימון:
ברקודים, לוגואים
קבוע

מדידה:
מרחקים (LIDAR)
יישור (בנייה)

🏥 רפואה:

LASIK:
תיקון ראייה
עיצוב קרנית
דיוק μm

כירורגיה:
חיתוך דיוק
קרישת דם
פחות דימום

שיניים:
קידוח, חיטוי

דרמטולוגיה:
הסרת שיער, קעקועים
טיפול עור

רשתית:
ריתוך קרעים
סוכרת

💿 תקשורת ונתונים:

CD/DVD/Blu-ray:
CD: 780 nm
DVD: 650 nm
Blu-ray: 405 nm

קצר יותר → צפוף יותר

סיבים אופטיים:
1310, 1550 nm
אינטרנט עולמי

ברקוד:
סורק לייזר
מהיר, מדויק

🔬 מדעי:

ספקטרוסקופיה:
ניתוח חומרים
זיהוי מולקולות

אופטיקה לא-ליניארית:
כפל תדר
תופעות קוונטיות

פיוזיון:
NIF - 192 לייזרים
פולס 500 TW!
דחיסת מימן

פיזיקת חלקיקים:
לייזרים בניסויים

🎨 בידור:

הופעות אור
הולוגרפיה
מצביעים

🎖️ צבאי:

כיוון טילים
מדידת מרחקים
נשק מכוון אנרגיה
(בפיתוח)

🛒 יומיומי:

סורקי ברקוד
מדפסות לייזר
עכבר אופטי
מצביעים
משחקי לייזר-טאג

⚠️ בטיחות:

סיכון לעיניים!

סיווג לייזרים:

Class 1: בטוח
CD players

Class 2: <1mW
מצביעים
אל תסתכל ישירות

Class 3R: <5mW
מסוכן

Class 3B: <500mW
מסוכן מאוד
דורש משקפיים

Class 4: >500mW
סכנת שריפה
מקצועי בלבד

נזקים:

רשתית: אין כאב
נזק מיידי
בלתי הפיך!

אין להסתכל:
• ישירות בלייזר
• בהחזרה מראה

מצביעים ירוקים
מסוכנים במיוחד
(עין רגישה)

להשתמש באחריות!

💡 עובדות מרתקות:

• 1960: לייזר ראשון (רובי, מיימן)

• הספק: NIF 500 TW!
= כל החשמל בעולם
למשך 1 ns

• מרחק: ירח
מדידה ±1 מ``מ!

• מהירות: כתיבת דיסק
10,000 RPM + לייזר

• דיוק: LASIK
0.25 μm!

• שוק: $15 מיליארד
צומח 5% בשנה

שאלה 27

2.00 נק'

🧮 תרגיל:

עדשה קמורה f=20cm
עצם d_o=30cm

מצא: d_i, M, סוג תמונה

אין תמונה

d_i=10cm

d_i=60cm (אחרי), M=-2 (הפוכה פי 2), תמונה אמיתית הפוכה מוגדלת

M=+1

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

תרגיל אופטיקה! 🧮

📐 פתרון מלא:

נתונים:
f = 20 ס``מ (קמורה, חיובי)
d_o = 30 ס``מ

שלב 1: חוק עדשה דקה

1/f = 1/d_o + 1/d_i

1/20 = 1/30 + 1/d_i

1/d_i = 1/20 - 1/30

1/d_i = 3/60 - 2/60

1/d_i = 1/60

d_i = 60 ס``מ

חיובי → תמונה אמיתית
בצד המרוחק מהעדשה

שלב 2: הגדלה

M = -d_i/d_o

M = -60/30

M = -2

שלילי → הפוכה
|M| = 2 → פי 2 מוגדלת

שלב 3: תיאור תמונה

✓ אמיתית (d_i > 0)
✓ הפוכה (M < 0)
✓ מוגדלת פי 2 (|M| = 2)
✓ 60 ס``מ אחרי העדשה

אם העצם 10 ס``מ גובה
→ תמונה 20 ס``מ גובה
(הפוכה)

💡 הבנה:

העצם בין f ו-2f
(20 < 30 < 40)

→ תמונה אחרי 2f
→ מוגדלת
→ הפוכה

שימוש: מקרן! 📽️

שאלה 28

2.00 נק'

🌈 אפקטים:

מה יש?

רק קשת

אין אפקטים

לא מוסבר

קשת גשם פיזור+החזרה, הילה של ירח פיזור, מראז שכבות חום, ניצנוץ כוכבים טורבולנציה, דיספרסיה

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

אפקטים אופטיים! 🌈

🌈 אפקטים אופטיים:

🌈 קשת בענן (Rainbow)

המנגנון:

שמש
↓
☁️💧 טיפה

1️⃣ שבירה בכניסה:
n_מים = 1.33
כל צבע בזווית שונה
(דיספרסיה)

2️⃣ החזרה פנימית:
מאחורי הטיפה
זווית ~42°

3️⃣ שבירה ביציאה:
עוד פיצול

☀️ שמש
╲
💧 ╲ 🟣42°
╲🔴40°
╲
👁️

אדום: 42.3°
סגול: 40.6°

תוצאה:
קשת מעגלית!
רדיוס 42°

אדום בחוץ 🔴
סגול בפנים 🟣

קשת משנית:
2 החזרות בטיפה
50-53°
צבעים הפוכים!
חלשה יותר

✨ הילה (Halo) סביב הירח/שמש

גבישי קרח!

עננים גבוהים (cirrus)
גבישי קרח משושים

╱╲
╱ ╲ גביש
╱ ╲
╱ ╲

שבירה בפריזמה 60°

זווית סטייה מינימלית:
22° (נפוץ)
46° (נדיר)

🌕
╱│╲
○ │ ○ הילה
╲│╱

טבעת אור!

צבעים:
לפעמים קלים
אדום בפנים
כחול בחוץ

🏜️ מראז (Mirage)

שכבות אוויר בצפיפות שונה!

מראז תחתון (hot road):

כביש חם → אוויר חם למטה
n נמוך למטה

שמיים
↓
══╲══ קר (n גבוה)
╲
════╲ חם (n נמוך)
╲→ עין
כביש 🔥

קרן נשברת למעלה
החזרה מלאה!

→ רואים שמיים למטה
→ נראה כמו מים! 💧

מראז עליון (קר):

אוויר קר למטה
n גבוה למטה

עצם מתחת לאופק
נראה מעל!

ספינות "מרחפות"
Flying Dutchman 👻

✨ ניצנוץ כוכבים (Twinkling)

טורבולנציה באטמוספירה!

אוויר בתנועה
צפיפות משתנה
n משתנה

⭐ כוכב
↓
🌀 טורבולנציה
↓
👁️ עין

מסלול משתנה
עוצמה משתנה
→ נוצץ!

למה פלנטות לא?

כוכב = נקודה
רגיש

פלנטה = דיסקית
ממוצע → יציב

טלסקופים חלל:
Hubble, JWST
אין אטמוספירה
→ חד מושלם!

🌅 שקיעה אדומה

פיזור רייליי!

I_פיזור ∝ 1/λ⁴

כחול מתפזר פי 16
מאדום

צהריים:

מסלול קצר
קצת כחול מתפזר
→ שמיים כחולים 🔵
→ שמש לבנה-צהובה

שקיעה:

מסלול ארוך!
×10 יותר אטמוספירה

כל הכחול מתפזר
נשאר רק אדום

→ שמש אדומה 🔴
→ שמיים כתומים 🟠

עננים:
פיזור Mie (גדול)
כל הצבעים שווה
→ לבן/אפור

🌊 שמיים ויםכחולים

שמיים:

פיזור רייליי
מולקולות אוויר

כחול נפזר הכי הרבה
→ כחול מכל כיוון 🔵

למה לא סגול?
• השמש חלשה ב-UV
• עין פחות רגישה
→ נראה כחול

ים:

מים סופגים:
אדום: 5 מ
ירוק: 30 מ
כחול: 100+ מ

עומק → רק כחול חודר
→ ים כחול 🌊

גם:
משקף שמיים
מוסיף כחול

הים האדום?
אצות אדומות! 😄

🌙 אשליית ירח ענקי

ירח באופק
נראה גדול פי 2!

אבל...
זה אשליה! 🤯

גודל זהה
(0.5° תמיד)

הסבר:

מוח משווה לאובייקטים
עצים, בניינים
→ נראה גדול

בשמיים:
אין התייחסות
→ נראה קטן

צלם אותו
→ זהה!

אשליה פסיכולוגית
לא אופטית

💚 קרן ירוקה (Green Flash)

שניה אחרונה של שקיעה
נצנוץ ירוק!

🟢 פלאש
════ אופק

המנגנון:

דיספרסיה באטמוספירה
ירוק נשבר יותר

אדום שוקע ראשון
ירוק אחרון

שנייה אחת!
נדיר לראות

דורש:
• אופק נקי
• אטמוספירה יציבה
• מזל 🍀

💡 לזכור:

• קשת: שבירה+החזרה בטיפות

• הילה: שבירה בקרח

• מראז: שכבות n שונות

• ניצנוץ: טורבולנציה

• שקיעה: פיזור רייליי

• כחול: פיזור ∝ 1/λ⁴

הטבע = פיזיקה יפה!

שאלה 29

2.00 נק'

🔬 טכנולוגיות:

מה חדש?

מיקרוסקופ אלקטרוני λ קצר, טלסקופ חלל ללא אטמוספירה, אופטיקה אדפטיבית מתקנת, מטא-חומרים

רק ישן

אין חדש

לא עובד

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

אופטיקה מודרנית! 🔬

🔬 אופטיקה מודרנית:

🔬 מיקרוסקופים מתקדמים:

רזולוציה גבוהה:

אלקטרוני (EM):

אלקטרונים במקום פוטונים!

λ = h/(mv)

50 keV אלקטרונים:
λ ≈ 0.005 nm!

פי 100,000 קצר מאור

רזולוציה: <0.1 nm
רואים אטומים! ⚛️

הגדלה: ×10,000,000

שימושים:
• מחקר חומרים
• ביולוגיה
• רפואה
• שבבים

קונפוקלי:

לייזר סורק
נקודה אחר נקודה

חריר (pinhole)
חוסם אור מחוץ למוקד

→ תלת-ממד!
→ תאים חיים

STM/AFM:

Scanning Tunneling/Atomic Force

לא אופטי!
מחט מסרקת

רזולוציה: אטומית!
מניעים אטומים בודדים

נובל 1986

🔭 טלסקופים חלל:

מעל האטמוספירה:

Hubble (1990):

מראה 2.4 m
גובה 550 ק``מ

יתרונות:
✅ אין טורבולנציה
✅ אין ספיגה
✅ רזולוציה 0.05"
✅ UV, IR

תמונות מדהימות! 🌌

גילויים:
• הרחבת יקום מואצת
• גיל יקום 13.8 מיליארד
• חורים שחורים
• אקזופלנטות

JWST (2021):

James Webb
מראה 6.5 m!
גובה 1.5 מיליון ק``מ!
(נקודת L2)

אינפרה-אדום
0.6-28 μm

מקורר ל-7K!
→ רגישות מדהימה

רואה:
• גלקסיות ראשונות
• היווצרות כוכבים
• אקזופלנטות
• אטמוספירות

פי 100 חזק מ-Hubble!

עלות: $10 מיליארד 💰

🎯 אופטיקה אדפטיבית:

Adaptive Optics:

תיקון טורבולנציה בזמן אמת!

⭐ כוכב
↓
🌀 טורבולנציה
↓
📡 חיישן גזית
↓
🖥️ מחשב
↓
🪞 מראה משתנה

מנגנון:

1. כוכב ייחוס בהיר
(או לייזר מלאכותי)

2. חיישן מודד עיוותים
1000 פעם/שנייה!

3. מחשב מחשב תיקון

4. מראה גמישה
מאות actuators
משנה צורה

→ מבטל עיוותים!

תוצאה:

טלסקופ קרקעי
= רזולוציה של חלל!

VLT, Keck משתמשים

עלות: $1-10M
זול מחלל!

🧬 מטא-חומרים:

Metamaterials:

חומרים עם n "בלתי אפשרי"!

מבנה מיקרוסקופי מלאכותי
קטן מ-λ

n שלילי!

n < 0

שבירה "לאחור"!

חומר רגיל מטא-חומר
│ │
╲ │ │ ╱
╲│ │╱
────┴───────────┴────
│╲ │
│ ╲ │
│ ╲ │

יישומים פוטנציאליים:

"Invisibility Cloak":
מעטה בלתי נראות!

אור עוקף עצם
כאילו לא שם

בינתיים:
רק מיקרוגל
לא נראה עדיין

Super-lens:
עדשה n=-1
רזולוציה תת-λ!
עוקפת גבול דיפרקציה

מחקר פעיל 🔬

💡 פוטוניקה:

אופטיקה משולבת:

רכיבים אופטיים על שבב!

כמו אלקטרוניקה
אבל עם אור

גלי-אור בסיבים דקים
על סיליקון

רכיבים:
• מוליכי גל
• מפצלים
• מודולטורים
• גלאים
• מגברים

יתרונות:
✅ מהירות c!
✅ רוחב פס עצום
✅ חסכון אנרגיה
✅ קומפקטי

שימושים:
• תקשורת
• חישוב אופטי
• חיישנים
• ליבוביץ`` קוונטי

עתיד המחשבים?

💡 לזכור:

• EM: λ קצר → רזולוציה
• חלל: אין אטמוספירה
• AO: תיקון בזמן אמת
• מטא: n שלילי
• פוטוניקה: עתיד

שאלה 30

2.00 נק'

📚 סיכום חלק ג:

מה למדנו?

רק חלק

לא גמרנו

אור 400-700nm צבעים, שבירה n₁sinθ₁=n₂sinθ₂, עדשות 1/f=1/d_o+1/d_i, הפרעה d·sinθ=mλ, סיבים TIR, לייזר קוהרנטי, אפקטים, מוכנים!

כלום

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

סיכום חלק ג! 📚

📚 סיכום - אור נראה ואופטיקה:

✅ מה למדנו:

• אור נראה: 400-700nm, ROY G BIV

• החזרה: θᵢ=θᵣ

• שבירה: n₁sinθ₁=n₂sinθ₂, TIR

• עדשות: 1/f=1/d_o+1/d_i, M=-d_i/d_o

• הפרעה: d·sinθ=mλ, יאנג

• סיבים: TIR, אינטרנט עולמי

• לייזר: קוהרנטי, מכוון, יישומים

• תרגיל: חישובים מעשיים

• אפקטים: קשת, הילה, מראז

• מודרני: טלסקופים, מטא-חומרים

חלק ג מושלם! 🎉

הבא: קרינה מייננת! ☢️

שאלה 31

2.00 נק'

☀️ קרינת UV:

מה זה?

אין השפעה

לא מזיק

400-10nm, UVA/UVB/UVC, מייננת חלשה, שיזוף וכוויות, ויטמין D, אוזון חוסם, סכנה לעור

רק טוב

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

קרינת UV! ☀️

☀️ קרינת UV - אולטרה סגול:

📊 הספקטרום:

Ultra-Violet

טווח כללי:
10 - 400 nm

או:
750 THz - 30 PHz

אנרגיה:
3 - 124 eV

מעבר לסגול!
עין לא רואה

חלוקה ל-3:

UVA - ארוך

אורך גל: 315-400 nm
אנרגיה: 3.1-3.9 eV

מקור עיקרי: השמש

95% מה-UV שמגיע לקרקע!

חדירה:
✅ דרך אוזון
✅ דרך זכוכית חלון
✅ דרך עננים
✅ עמוק בעור (דרמיס)

השפעות:
• שיזוף (מיידי)
• הזדקנות עור
• קמטים
• סרטן עור (ארוך טווח)
• נזק לעיניים (קטרקט)

⚠️ "הבטוח" יחסית
אבל עדיין מזיק!

חודר גם בצל
גם ביום מעונן

UVB - בינוני

אורך גל: 280-315 nm
אנרגיה: 3.9-4.4 eV

מקור: השמש

5% מה-UV שמגיע
(אוזון חוסם רוב)

חדירה:
✅ חלקית דרך אוזון
❌ לא דרך זכוכית
❌ לא דרך עננים עבים
✅ שכבות עליונות עור

השפעות:
• כוויות שמש (sunburn) 🔥
• אדמומיות
• כאב
• קילוף
• שיזוף (עכוב)
• סרטן עור (ישיר)
• נזק ל-DNA
• מערכת חיסון

✅ ייצור ויטמין D!
(10-15 דקות מספיק)

⚠️ מסוכן ביותר
אחראי לרוב הסרטן

חזק ב:
• קיץ
• צהריים (10-16)
• גובה (הרים)
• קו משוה

UVC - קצר

אורך גל: 100-280 nm
אנרגיה: 4.4-12.4 eV

בטבע:
❌ לא מגיע לקרקע!
אוזון חוסם 100%

ברוך השם! 🙏

מקורות מלאכותיים:
• נורות כספית
• אור ריתוך
• נורות חיטוי

השפעות:
💀 קטלני לחיידקים!
💀 הורס DNA/RNA
💀 כוויות עור חמורות
💀 נזק קשה לעיניים

שימוש מועיל:
חיטוי!
• מים
• אוויר
• משטחים
• ציוד רפואי

254 nm אופטימלי
הורס חומצות גרעין

⚠️ מסוכן מאוד!
לעולם לא להסתכל
דורש הגנה מלאה

🛡️ שכבת האוזון:

המגן שלנו!

גובה: 15-35 ק``מ
סטרטוספירה

O₃ (אוזון)
3 אטומי חמצן

תהליך:

UV + O₂ → 2O
O + O₂ → O₃

O₃ + UV → O₂ + O

מחזור מתמיד
סופג UV!

ספיגה:
• UVC: 100% ❌
• UVB: 95% מסונן
• UVA: עובר ✓

"חור באוזון":

CFCs (כלורופלואורו-פחמנים)
מקררים, ספריי ישנים

Cl הורס O₃
1 Cl → 100,000 O₃!

פרוטוקול מונטריאול (1987):
איסור CFCs

החור מצטמצם! ✓
צפוי להיסגר 2050-2070

הצלחה סביבתית!

☀️ השפעות בריאות:

טוב ורע:

✅ חיובי:

ויטמין D:

UVB → עור
→ כולסטרול → ויטמין D₃

חיוני ל:
• עצמות חזקות
• מערכת חיסון
• מצב רוח

מספיק:
10-15 דקות
2-3 פעמים בשבוע

חורף/מקורה:
תוספי מזון

חיטוי:
UVC הורג חיידקים
ויראוסים

❌ שלילי:

כוויות שמש:
UVB בעיקר
אדום, כאב
24-48 שעות
קילוף

הזדקנות:
UVA בעיקר
קמטים, כתמים
עור מרופט
אלסטיות ↓

סרטן עור:

3 סוגים:

1. Basal Cell:
נפוץ, איטי
ריפוי 95%

2. Squamous Cell:
פולשני יותר

3. מלנומה:
מסוכן ביותר!
מתפשט מהר
קטלני אם לא מטופל

גורמי סיכון:
• חשיפת UV מצטברת
• כוויות בילדות
• עור בהיר
• שיזוף מלאכותי
• היסטוריה משפחתית

מניעה:
🧴 קרם הגנה
👒 כובע
👕 בגדים
🕶️ משקפיים
⏰ הימנע 10-16

עיניים:
• קטרקט (עדשה עכורה)
• נזק לקרנית
• ניוון רשתית

משקפי שמש UV400!

מערכת חיסון:
דיכוי לוקלי
רגישות לזיהומים

🔬 שימושים:

טכנולוגיות:

זיהוי מזויפים:

כסף, תעודות
סימנים פלואורסנטיים

UV → זוהר!
קשה לזייף

ריפוי שיניים:

חומרי סתימה
UV → התקשות

מהיר, חזק

פוטותרפיה:

צהבת תינוקות
UVA/UVB → פירוק בילירובין

פסוריאזיס
ויטיליגו

אסטרונומיה:

טלסקופ UV (Hubble)
רואה:
• כוכבים צעירים חמים
• גלקסיות פעילות
• גזים בין-כוכביים

פורנזיקה:

זיהוי כתמי דם
נוזלי גוף
זיהוי ראיות

תעשייה:

ייבוש דיו
הדפסה
ציפויים
דבקים

🧴 הגנה:

איך להתגונן?

SPF - Sun Protection Factor:

מספר התקן

SPF 30:
30× יותר זמן
עד כוויה

חסימת UVB:
SPF 15: 93%
SPF 30: 97%
SPF 50: 98%
SPF 100: 99%

30-50 מספיק!

מריחה:
2 מ``ג/ס``מ²
כף כל הגוף

מרחה מחדש:
כל 2 שעות
אחרי שחייה

UVA:
PA+, PA++, PA+++
או
"Broad Spectrum"

עוד הגנות:

👒 כובע:
שוליים רחבים
6 ס``מ+

👕 בגדים:
UPF 50+
צבעים כהים
בד צפוף

🕶️ משקפיים:
UV400
100% UVA+UVB

🌳 צל:
עדיין 50% UV
לא מספיק לבד

⏰ הימנע צהריים:
10:00-16:00
UV חזק ביותר

💡 לזכור:

• UVA: 95% מגיע, הזדקנות

• UVB: כוויות, ויטמין D

• UVC: אוזון חוסם 100%

• SPF 30-50 מספיק

• 10-15 דקות לויטמין D

• הגנה חיונית!

שמש = חיים אבל בזהירות! ☀️

שאלה 32

2.00 נק'

⚕️ קרני X:

איך נוצרות?

לא מזיק

מהשמש

אלקטרונים מהירים פוגעים במתכת, Bremsstrahlung+אופייני, 0.01-10nm, חודרות רקמה רכה, עצמות סופגות, רפואה

אין שימוש

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

קרני X! ⚕️

⚕️ קרני X (רנטגן):

🔬 גילוי והיסטוריה:

רנטגן 1895:

וילהלם רנטגן
גרמניה

גילה בטעות!
ניסוי עם צינור קתודה

קרינה בלתי נראית
חודרת נייר, עץ
מאירה מסך פלואורסנטי

קרא לה "X" (לא ידוע)

תמונה ראשונה:
יד של אשתו
רואים עצמות + טבעת!

מהפכה ברפואה! 🏥

פרס נובל 1901
הראשון בפיזיקה!

סירב לפטנט
"רכוש האנושות"

נפטר 1923 מסרטן
(חשיפה לקרינה)

⚡ ייצור קרני X:

צינור רנטגן:

קתודה (-) אנודה (+)
│ │
[🔥] →e⁻→ [🎯]
│ ⚡ │╲
════════════ ╲ X-ray
ואקום ╲

רכיבים:

1️⃣ קתודה (Cathode):
חוט טונגסטן מחומם
פולט אלקטרונים
(אפקט תרמו-אלקטרוני)

2️⃣ מתח גבוה:
30-150 kV
מאיץ אלקטרונים

v ≈ 0.3-0.7c!

3️⃣ אנודה (Anode):
מתכת כבדה
טונגסטן, מוליבדן

אלקטרונים פוגעים
→ קרני X!

2 מנגנונים:

א. Bremsstrahlung:
("קרינת בלימה")

אלקטרון מואט בשדה גרעין
→ קרינה רציפה

E_max = eV

V = 100 kV:
λ_min = hc/(eV)
λ_min = 0.012 nm

ספקטרום רחב!

רוב האנרגיה (99%!)
→ חום 🔥
צריך קירור!

ב. קרני אופי:
(Characteristic)

אלקטרון מוציא אלקטרון פנימי
אלקטרון חיצוני יורד
→ פוטון X

ΔE = E_K - E_L

קווים חדים!
ספציפי למתכת

טונגסטן:
K_α: 59.3 keV (0.021 nm)
K_β: 67.2 keV (0.018 nm)

פסגות על רציף

יעילות:
רק ~1% → X-ray
99% → חום!

אנודה מסתובבת
פיזור חום

📊 תכונות:

מאפיינים:

אורך גל:
0.01 - 10 nm

רפואי: 0.01-0.1 nm

תדר:
30 PHz - 30 EHz

אנרגיה:
100 eV - 100 keV

רפואי: 20-150 keV

חדירה:

רקמה רכה: ✅ עובר
שומן: ✅ עובר
שריר: ⚠️ חלקי
עצם: ❌ נספג
מתכת: ❌ חסימה

תלוי ב-Z (מספר אטומי)

Z גבוה → ספיגה חזקה

Ca (עצם): Z=20
C, O (רקמה): Z=6,8

→ ניגודיות!

חוק ספיגה:

I = I₀·e^(-μx)

μ = מקדם ספיגה
x = עובי

HVL (Half Value Layer):
עובי שמחצה עוצמה

רקמה רכה: 3-4 ס``מ
עצם: 0.5 ס``מ

🏥 שימושים רפואיים:

הדמיה:

צילום רנטגן רגיל:

מקור X
↓
👤 מטופל
↓
🎞️ סרט/דיגיטלי

עצמות: לבן (חוסם)
אוויר: שחור (עובר)
רקמה: אפור

שימושים:
• שברים 🦴
• ריאות 🫁
• שיניים 🦷
• חזה (זיהום)

מהיר, זול

פלואורוסקופיה:

וידאו רנטגן בזמן אמת!

• בליעה (ברזיום)
• צנתורים
• ניתוחים

מינון גבוה יותר ⚠️

ממוגרפיה:

צילום שד
אנרגיה נמוכה (25-30 keV)
רגישות גבוהה

גילוי מוקדם סרטן
הצלת חיים!

40+ כל שנתיים

CT - Computed Tomography:

מאות צילומים
זוויות שונות
מחשב משחזר תלת-ממד!

⚪ ←
╱ │ ╲
👤 → חתכים
╲ │ ╱
⚪ ↓

פרטים מדהימים
כל איבר

מינון: 100× צילום רגיל ⚠️

חיוני לאבחון מורכב

אנגיוגרפיה:

כלי דם
חומר ניגוד (יוד)
Z גבוה → נראה

חסימות, קרעים

טיפול:

רדיותרפיה!
הרג תאי סרטן
(בחלק הבא)

🔬 שימושים תעשייתיים:

NDT - Non-Destructive Testing:

בדיקת ריתוכים:
סדקים, חללים
מטוסים, צינורות

בטיחות:
סורק מזוודות
מכולות

Z גבוה → חשוד
(נשק, חומר נפץ)

אומנות:
ציורים מתחת
זיוף

ארכיאולוגיה:
מומיות
תכולת כלים
ללא פתיחה!

⚠️ סיכונים והגנה:

קרינה מייננת!

נזקים:

• יינון מולקולות
• שבירת DNA
• מוטציות
• סרטן (ארוך טווח)
• נזק תורשתי

מינון:

נמדד ב-Sievert (Sv)
או mSv

צילום חזה: 0.02 mSv
צילום שיניים: 0.005 mSv
CT בטן: 10 mSv
רקע טבעי: 2-3 mSv/שנה

גבול עובדים: 20 mSv/שנה

100 mSv: סיכון מדיד
1000 mSv: מחלת קרינה
5000 mSv: קטלני

עיקרון ALARA:

As Low As Reasonably Achievable

• זמן ↓
• מרחק ↑
• מיגון ✓

הגנה:

מטופל:
🦺 סינר עופרת (גונדות)
🦷 צווארון בילקוניציה (בלוטת)
🤰 הריון: הימנע!

צוות:
🦺 סינרים 0.5 מ``מ עופרת
🔋 דוזימטרים (מדידה)
🚪 מחיצות, דלתות
⚠️ סימון

חדר רנטגן:
קירות עופרת/בטון
עובי מספיק

היריון:
עובר רגיש מאוד!
הימנע X-ray
במיוחד טרימסטר 1

אם חיוני:
מיגון בטן
מינימום

ילדים:
רגישים יותר
צמצום מינון
הצדקה קפדנית

💡 לזכור:

• ייצור: e⁻ מהירים → מתכת

• λ: 0.01-10 nm

• E: 20-150 keV (רפואי)

• חודר רקמה, נספג בעצם

• CT: מינון גבוה

• ALARA: מינימום תמיד

• הריון: הימנע!

כלי חיוני אבל בזהירות! ⚕️

שאלה 33

2.00 נק'

☢️ קרני גמא:

מהן?

פוטונים אנרגיה גבוהה >100keV, ממעברים גרעיניים, חודרות מאוד, עופרת/בטון לעצור, רדיותרפיה וחיטוי

חלקיקים

רק חום

לא חודר

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

קרני גמא! ☢️

☢️ קרני גמא (γ):

⚛️ מהן קרני גמא?

Gamma Rays:

הגדרה:
פוטונים בעלי אנרגיה גבוהה מאוד!

אורך גל:
< 0.01 nm

בדרך כלל < 0.001 nm

אנרגיה:
> 100 keV

טיפוסי: 0.1-10 MeV
קיצוני: עד TeV!

תדר:
> 30 EHz
(30×10¹⁸ Hz)

מקור:
גרעין אטומי!

לא אלקטרונים
(כמו X-ray)

אלא:
פרוטונים + נויטרונים

תהליך:

גרעין במצב נרגש*
↓
גרעין ביסוד
+ γ

כמו אטום פולט פוטון
אבל:
• מגרעין (לא אלקטרונים)
• אנרגיה ×1000 יותר!

דוגמה:

⁶⁰Co* → ⁶⁰Co + γ

⁶⁰Co (קובלט-60):
γ₁ = 1.17 MeV
γ₂ = 1.33 MeV

שימוש נפוץ ברפואה

📊 מקורות קרני גמא:

איך נוצרות?

1️⃣ דעיכה רדיואקטיבית:

הנפוץ ביותר!

אלפא (α) או בטא (β) ראשית
→ גרעין נרגש
→ γ משתחרר

דוגמאות:

קובלט-60:
⁶⁰Co → ⁶⁰Ni + β⁻ + γ
1.17 + 1.33 MeV

מקור רפואי/תעשייתי
זמן מחצית: 5.27 שנים

צזיום-137:
¹³⁷Cs → ¹³⁷Ba + β⁻ + γ
0.662 MeV

זמן מחצית: 30 שנה
תאונת צ``רנוביל

טכנציום-99m:
⁹⁹ᵐTc → ⁹⁹Tc + γ
140 keV

רפואה גרעינית!
זמן מחצית: 6 שעות
אידאלי להדמיה

2️⃣ כור גרעיני:

ביקוע אורניום/פלוטוניום
→ מוצרי ביקוע נרגשים
→ γ רב

רקע קרינה בכור
דלק מבוזר

3️⃣ פצצה גרעינית:

פולס γ עצום!
הירושימה, נגסקי

EMP - פולס אלקטרומגנטי
הורס אלקטרוניקה

4️⃣ קוסמי:

פולסרים:
כוכבי נויטרונים מסתובבים
שדות מגנטיים אדירים
→ γ

GRB - Gamma Ray Bursts:
התפוצצות-על
חורים שחורים

אנרגיה: עד TeV!
הפיצוצים האנרגטיים ביותר

למזלנו רחוק...

גלקסיות פעילות:
חורים שחורים סופר-מסיביים
ג``טים של γ

5️⃣ בליטור חלקיקים:

אלקטרון + פוזיטרון
→ 2γ

E = 511 keV כל אחד
(mc²)

PET scan!

🛡️ חדירה והגנה:

החודר ביותר!

השוואה:

α (אלפא): נייר עוצר ✋
β (בטא): אלומיניום דק 🛡️
γ (גמא): עופרת עבה! 🏗️

חדירה:

אוויר: ק``מ
מים: עשרות מטרים
בטון: מטרים
עופרת: ס``מ

דוגמה 1 MeV γ:

חצי-עובי (HVL):
מים: 10 ס``מ
בטון: 6 ס``מ
עופרת: 1 ס``מ

חוק היחלשות:

I = I₀·e^(-μx)

μ תלוי ב:
• אנרגיה
• חומר (Z)

Z גבוה → μ גדול
→ עצירה טובה

עופרת: Z=82 מצוין!

מנגנוני אינטראקציה:

1. אפקט פוטואלקטרי:
γ + אטום → e⁻ + יון
אנרגיה נמוכה (<100 keV)

2. פיזור קומפטון:
γ + e⁻ → γ`` (חלש) + e⁻
אנרגיה בינונית
דומיננטי ברפואה

3. יצירת זוגות:
γ → e⁺ + e⁻
E > 1.022 MeV
אנרגיה גבוהה

הגנה:

🏗️ מיגון:
עופרת, בטון, פלדה
עובי מספיק!

10 ס``מ עופרת
או 1 מ בטון
לעבודה רגילה

📏 מרחק:
I ∝ 1/r²
הכפל מרחק → רבע עוצמה

⏱️ זמן:
צמצם חשיפה

🚪 תאי חמים:
קירות עופרת
שליטה מרחוק
זרועות רובוטיות

🔋 דוזימטרים:
מדידה רציפה
התרעה

🏥 שימושים רפואיים:

אבחון וטיפול:

הדמיה גרעינית:

מזריקים איזוטופ רדיואקטיבי
(מתחקב, tracer)

איזוטופ → רקמה ספציפית
פולט γ

מצלמת γ (גמא-קמרה) קולטת
→ תמונה פונקציונלית!

לא אנטומיה (כמו CT)
אלא פעילות!

דוגמאות:

⁹⁹ᵐTc:
• סריקת עצמות
• לב (זלוף דם)
• כליות
• בלוטת תריס

¹²³I יוד:
• תריס (סופג יוד)
• סרטן תריס

¹⁸F-FDG:
גלוקוז רדיואקטיבי
תאי סרטן אוכלים הרבה!
→ נראים בהירים

PET scan!

רדיותרפיה:

הרג תאי סרטן!

א. מקור חיצוני:

⁶⁰Co או תאורית לינארי
קרן γ ממוקדת

מכונת Gamma Knife:
201 מקורות קוב``ט
כולם לנקודה אחת!

גידול מוח
דיוק תת-מ``מ
ללא ניתוח!

ב. ברכיתרפיה:

מקור רדיואקטיבי
בתוך/ליד גידול

¹²⁵I, ¹⁹²Ir

פרוסטטה, צוואר רחם

מינון גבוה מקומי
נזק מינימלי לסביבה

מינונים:
20-80 Gy (Gray)
בחלוקה (fractions)

תאי סרטן רגישים יותר
מתאים בריאים

🏭 שימושים תעשייתיים:

חיטוי והקרנה:

חיטוי מזון:

⁶⁰Co מקרין מזון
הורג:
• חיידקים
• פטריות
• חרקים
• מעכב נביטה

אריזה סגורה!
לא נהפך רדיואקטיבי

תבלינים, תה
תפו``א, בצל
בשר (ארה``ב)

מאריך חיי מדף
בטוח לחלוטין

סימון: ראדורה ☢

עיקור רפואי:

ציוד חד-פעמי
• מזרקים
• תחבושות
• כפפות
• קטטרים

γ הורג הכל!
אריזה סגורה
→ סטרילי

רדיוגרפיה תעשייתית:

כמו X-ray
אבל γ חזק יותר

בדיקת:
• ריתוכים עבים
• צינורות לחץ
• מבנים

¹⁹²Ir, ⁶⁰Co

מדי רמה/צפיפות:

מקור γ צד אחד
גלאי צד שני

חומר חוסם γ
→ רמה ידועה

מיכלים, סילואים
ללא מגע!

☢️ סכנות:

המסוכן ביותר!

למה?

✅ חודר עמוק
✅ אנרגיה גבוהה
✅ יינון חזק
✅ נזק לכל הגוף
✅ אין הרגשה

נזקים:

• שבירת DNA כפול
• מוטציות
• הרג תאים
• דיכוי מח עצם
• סרטן (ארוך טווח)
• נזק גנטי

מינון קטלני:
5-10 Sv (חד)

מחלת קרינה:
1-2 Sv: בחילה
2-6 Sv: שיער נושר
6-10 Sv: מוות תוך שבועות
>10 Sv: ימים

תאונות היסטוריות:

Goiânia, Brazil (1987):
מכשיר רדיותרפיה נזנח
¹³⁷Cs נגנב
אבקה כחולה זוהרת!
4 מתו, 250 זוהמו

Tokaimura, Japan (1999):
תאונת קריטיות
פולס נויטרונים+γ
2 מתו

אזהרות:
☢️ סמל טרפול
⚠️ "תאים חמים"
🚫 כניסה מוגבלת
🔋 מעקב דוזימטרי

חירום:
מרחק מקסימלי
התראה מיידית
פינוי
טיהור

💡 לזכור:

• מקור: גרעין אטומי

• E: >100 keV, טיפוסי MeV

• חודר: הכי הרבה

• עצירה: עופרת/בטון עבה

• שימושים: רפואה, חיטוי

• סכנה: המסוכן ביותר!

• הגנה: מרחק, זמן, מיגון

כוח עצום - זהירות קיצונית! ☢️

שאלה 34

2.00 נק'

⚛️ רדיואקטיביות:

מה זה?

יציב

אין שינוי

לא קורה

דעיכה ספונטנית של גרעין, אלפא/בטא/גמא, N(t)=N₀e^(-λt), זמן מחצית t₁/₂, Becquerel יחידה

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

רדיואקטיביות! ⚛️

⚛️ רדיואקטיביות:

🔬 גילוי:

בקרל 1896:

אנרי בקרל (Henri Becquerel)
צרפת

גילה בטעות!
אורניום על סרט צילום
במגירה

סרט השחיר!
ללא אור

קרינה בלתי נראית
מהאורניום עצמו

מארי ומפייר קירי:

חקרו עמוק
גילו רדיום, פולוניום

מטבע המונח:
"רדיואקטיביות"

פרסי נובל:
1903: בקרל + קירי (פיזיקה)
1911: מארי קירי (כימיה)

מהפכה בפיזיקה!

⚡ מהי דעיכה?

Radioactive Decay:

גרעין לא יציב
יותר מדי פרוטונים
או נויטרונים

→ משתנה ספונטנית!
→ פולט קרינה
→ הופך ליסוד אחר

3 סוגים עיקריים:

α - אלפא

גרעין הליום (He)
2 פרוטונים + 2 נויטרונים

⁴₂He או α

תהליך:
ᴬ𝗓X → ᴬ⁻⁴𝗓₋₂Y + ⁴₂He

A ↓ 4
Z ↓ 2

דוגמה:
²³⁸U → ²³⁴Th + α

אורניום → תוריום

תכונות:
• חלקיק כבד (4 amu)
• מטען +2e
• מהירות: 5% c
• אנרגיה: 4-9 MeV

חדירה:
❌ נייר עוצר!
❌ עור עוצר
טווח באוויר: 2-10 ס``מ

סכנה:
חיצונית: בטוח ✓
פנימית: מסוכן! ⚠️
(בליעה, שאיפה)

נזק מקומי עצום

איזוטופים:
²³⁸U, ²³⁹Pu, ²²⁶Ra, ²¹⁰Po

β - בטא

אלקטרון (β⁻)
או פוזיטרון (β⁺)

β⁻ (רגיל):

נויטרון → פרוטון + e⁻ + ν̄

ᴬ𝗓X → ᴬ𝗓₊₁Y + e⁻ + ν̄

A קבוע
Z ↑ 1

דוגמה:
¹⁴C → ¹⁴N + β⁻

פחמן-14 → חנקן

β⁺ (פוזיטרון):

פרוטון → נויטרון + e⁺ + ν

Z ↓ 1

¹⁸F → ¹⁸O + β⁺

שימוש: PET scan

תכונות:
• קל (0.0005 amu)
• מטען ±e
• מהירות: עד 99% c
• אנרגיה: 0.1-3 MeV
• ספקטרום רציף
(נויטרינו לוקח חלק)

חדירה:
✅ עובר נייר
❌ אלומיניום דק עוצר
טווח: מטרים באוויר

סכנה:
בינונית
נזק לעור

איזוטופים:
¹⁴C, ³H, ⁹⁰Sr, ¹³¹I

γ - גמא

פוטון אנרגיה גבוהה

לא משנה A או Z!

גרעין נרגש* → גרעין + γ

בדרך כלל:
אחרי α או β
גרעין נשאר נרגש
→ γ משתחרר

דוגמה:
⁶⁰Co* → ⁶⁰Co + γ

תכונות:
• פוטון (אין מסה)
• אין מטען
• מהירות c
• אנרגיה: 0.1-10 MeV

חדירה:
✅✅✅ החודר ביותר!
עופרת/בטון עבה

סכנה:
המסוכן ביותר! ☢️
חודר כל הגוף

📐 חוק הדעיכה:

מתמטיקה:

תהליך אקראי!
לא יודעים מתי אטום ספציפי ידעך

אבל:
הסתברות קבועה

dN/dt = -λN

λ = קבוע דעיכה (1/s)
ספציפי לאיזוטופ

פתרון:

N(t) = N₀·e^(-λt)

N₀ = מספר התחלתי
N(t) = מספר בזמן t

דעיכה אקספוננציאלית!

זמן מחצית (Half-Life):

t₁/₂ = זמן עד חצי מהאטומים דועכים

N(t₁/₂) = N₀/2

t₁/₂ = ln(2)/λ ≈ 0.693/λ

דוגמאות:

¹⁴C: 5,730 שנים
(תיארוך פחמן)

²³⁸U: 4.5 מיליארד שנים
(גיל כדוה``א!)

¹³¹I: 8 ימים
(רפואי)

²¹⁰Po: 138 יום
(ליטוינקו)

⁹⁹ᵐTc: 6 שעות
(הדמיה)

אחרי n מחציות:

N = N₀/2ⁿ

1 מחצית: 50%
2 מחציות: 25%
3 מחציות: 12.5%
10 מחציות: 0.1%

אחרי 10 מחציות
כמעט נעלם!

📊 פעילות:

Activity:

קצב הדעיכה

A = -dN/dt = λN

גם דועכת אקספוננציאלית:

A(t) = A₀·e^(-λt)

יחידות:

Becquerel (Bq):
1 Bq = 1 דעיכה/שנייה

יחידת SI

Curie (Ci):
1 Ci = 3.7×10¹⁰ Bq

ישנה (1 גרם רדיום)
עדיין נפוצה

דוגמאות:

בננה: ~15 Bq
(⁴⁰K)

גוף אדם: ~4000 Bq
(⁴⁰K, ¹⁴C)

גלאי עשן: ~30 kBq
(²⁴¹Am)

מקור רפואי: GBq-TBq

🏥 שימושים:

יישומים:

תיארוך פחמן-14:

¹⁴C נוצר באטמוספירה
UV + ¹⁴N → ¹⁴C

צמחים סופגים CO₂
יחס ¹⁴C/¹²C קבוע

מוות → אין ספיגה
¹⁴C דועך

מדידת יחס
→ גיל!

עד 50,000 שנה

נובל 1960

תיארוך אורניום-עופרת:

²³⁸U → ²⁰⁶Pb
t₁/₂ = 4.5 מיליארד

יחס U/Pb
→ גיל סלעים

עד מיליארדי שנים
גיל כדוה``א!

רפואה גרעינית:

כבר ראינו:
⁹⁹ᵐTc, ¹³¹I, ¹⁸F

הדמיה
טיפול

תעשייה:

גלאי עשן (²⁴¹Am α)
מדי עובי (β)
רדיוגרפיה (γ)

⚠️ סכנות:

חשיפה:

חיצונית:
α: בטוח (עור חוסם)
β: מסוכן מעט
γ: מסוכן מאוד!

פנימית:
α: מסוכן ביותר!
β: מסוכן
γ: מסוכן

הגנה:
• הימנע
• זמן קצר
• מרחק
• מיגון
• אל תאכל/תשתה

זיהום:
ביגוד מגן
נוהלי עבודה
ניטור
טיהור

💡 לזכור:

• α: He גרעין, נייר עוצר
• β: אלקטרון, אלומיניום
• γ: פוטון, עופרת
• N(t)=N₀e^(-λt)
• t₁/₂=0.693/λ
• Bq = דעיכה/שנייה
• שימושים רבים + זהירות!

שאלה 35

2.00 נק'

☢️ מינון קרינה:

איך מודדים?

Gray (Gy) אנרגיה/מסה, Sievert (Sv) נזק ביולוגי, משקל איכות, רקע 2-3mSv/שנה, גבולות חשיפה

לא חשוב

אין מדידה

ק``ג

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

מינון קרינה! ☢️

☢️ מינון קרינה:

📊 יחידות מדידה:

מושגים:

1️⃣ Gray (Gy) - מינון פיזיקלי:

אנרגיה שנספגת
ליחידת מסה

1 Gy = 1 J/kg

פיזיקלי טהור
לא תלוי בסוג קרינה

יחידה ישנה:
rad = 0.01 Gy

2️⃣ Sievert (Sv) - מינון שקול:

נזק ביולוגי!

Sv = Gy × w_R

w_R = משקל איכות
(Radiation weighting factor)

תלוי בסוג קרינה:

γ, β, X: w_R = 1
α: w_R = 20
נויטרונים: w_R = 5-20

למה?
α נזק מקומי עצום!
למרות טווח קצר

1 Gy אלפא
= 20 Sv!

פי 20 נזק מגמא

יחידה ישנה:
rem = 0.01 Sv

3️⃣ מינון אפקטיבי:

משקלל גם איברים!

H_E = Σ w_T · H_T

w_T = רגישות איבר

מח עצם, ריאות: רגישים
עצמות, עור: פחות

נותן מספר אחד
לסיכון כולל

📏 רקע קרינה:

טבעי:

כולנו חשופים!
כל הזמן

ממוצע עולמי:
2-3 mSv/שנה

מקורות:

קוסמי:
0.3-0.5 mSv/שנה

גלקסיה, שמש
חלקיקים מהירים

גובה:
רמת ים: 0.3
2000m: 1
טיסה: +0.01/שעה

טייסים: +2 mSv/שנה

קרקע:
0.3-0.6 mSv/שנה

אורניום, תוריום
בסלעים, אדמה

גרניט: גבוה
גיר: נמוך

רדון:
1-2 mSv/שנה

החשוב ביותר!

²²²Rn גז רדיואקטיבי
מאורניום באדמה

חודר לבתים
דרך סדקים

שאיפה → ריאות
α ישירות ברקמה!

גורם #2 לסרטן ריאות
(אחרי עישון)

מדידה: פחית
אוורור: פתרון

גוף:
0.3 mSv/שנה

⁴⁰K בשרירים
¹⁴C בעצמות

בננה: 0.0001 mSv
("מינון שקול בננה")

שונות:

ישראל: ~3 mSv/שנה
רמסר, איראן: 260 mSv/שנה!
(חול מונציטי)

אנשים בריאים שם

🏥 מינונים רפואיים:

הדמיה:

רנטגן:
חזה: 0.02 mSv
שיניים: 0.005 mSv
גפיים: 0.001 mSv
עמוד שדרה: 1.5 mSv
ממוגרפיה: 0.4 mSv

CT:
ראש: 2 mSv
חזה: 7 mSv
בטן: 10 mSv
גוף מלא: 20 mSv

הכי גבוה!

רפואה גרעינית:
סריקת עצמות: 4 mSv
PET: 5-10 mSv
תריס: 10 mSv

השוואה:

צילום חזה = בננות 200
CT בטן = שנת רקע 3-5
טיסה תל-אביב-NY = 0.05 mSv

עיקרון:
תועלת > סיכון
ALARA תמיד

⚖️ גבולות חשיפה:

תקנות:

ציבור:

1 mSv/שנה

(מעבר לרקע+רפואי)

עובדי קרינה:

20 mSv/שנה

ממוצע על 5 שנים
מקסימום 50 mSv/שנה יחידה

דוגמאות:
רדיולוג: 2-5 mSv/שנה
טייס: 3-5 mSv/שנה
כורא גרעיני: 5-10 mSv/שנה

ניטור חובה:
🔋 דוזימטר אישי
📊 דיווח חודשי
🏥 בדיקות רפואיות

הריון:

עוברה רגישה מאוד!

גבול: 1 mSv לבטן
במשך ההריון

הימנע CT, רפואה גרעינית

אם הכרחי:
מיגון מקסימלי

☢️ השפעות בריאות:

תלוי במינון:

נמוך (<100 mSv):

אין סימפטומים
סיכון סטטיסטי לסרטן

כל 100 mSv:
+0.5% סיכון סרטן
(ל-40% רקע)

לינארי ללא סף (LNT)
מחלוקת מדעית

בינוני (100-1000 mSv):

שינויי דם זמניים
בחילה קלה
עייפות

200-500 mSv:
ירידה בתאי דם לבנים
החלמה מלאה

גבוה (1-10 Sv):

מחלת קרינה חריפה!

1-2 Sv:
בחילה, הקאות
ירידת שיער
החלמה סבירה

2-6 Sv:
נזק למח עצם
דימום
זיהומים
מוות 50% ללא טיפול

6-10 Sv:
נזק למעיים
מוות תוך שבועות

>10 Sv:
נזק למערכת עצבים
מוות תוך ימים

טיפול:
השתלת מח עצם
אנטיביוטיקה
עירוי דם
תמיכה

ארוך טווח:

סרטן (10-30 שנים)
לוקמיה (2-10 שנים)
קטרקט
מוטציות גנטיות
קיצור תוחלת חיים

🛡️ הגנה:

עקרונות ALARA:

As Low As
Reasonably Achievable

זמן:
⏱️ מינימום
תכנון מראש
יעילות

מרחק:
📏 מקסימום
I ∝ 1/r²
פי 2 מרחק = רבע מינון

מיגון:
🦺 חומר מתאים
עובי מספיק

α: נייר
β: אלומיניום
γ: עופרת/בטון

נוהלי עבודה:
• תכנון
• הדרכה
• ציוד
• ניטור
• תיעוד

אישי:
👔 ביגוד מגן
🔋 דוזימטר
🚿 היגיינה
🍽️ לא אוכלים במעבדה

💡 לזכור:

• Gy: J/kg (פיזיקלי)
• Sv: Gy×w_R (ביולוגי)
• רקע: 2-3 mSv/שנה
• גבול עובדים: 20 mSv/שנה
• 1 Sv: מחלה חריפה
• ALARA: תמיד!
מכבדים את הקרינה ☢️

שאלה 36

2.00 נק'

⚛️ אנרגיה גרעינית:

איך עובדת?

לא עובד

רק פחם

אין אנרגיה

ביקוע U-235 בנויטרון, תגובת שרשרת, E=mc², כור מבוקר, חום→קיטור→טורבינה→חשמל, פסולת רדיואקטיבית

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

אנרגיה גרעינית! ⚛️

⚛️ אנרגיה גרעינית:

💥 ביקוע (Fission):

פיצול גרעין:

גרעין כבד → 2 גרעינים קלים

²³⁵U + n → ¹⁴¹Ba + ⁹²Kr + 3n + 200 MeV

דוגמה אחת!
יש עשרות אפשרויות

תהליך:

1️⃣ נויטרון איטי פוגע ב-²³⁵U

2️⃣ ²³⁶U* נרגש נוצר

3️⃣ מתנדנד ומתפצל

4️⃣ 2 שברים + 2-3 נויטרונים

5️⃣ נויטרונים → ביקועים נוספים

תגובת שרשרת!

●n
↓
⚛ → ⚛⚛
↙↓↘
n n n
↙ ↓ ↘
⚛ ⚛ ⚛

1 → 3 → 9 → 27...

אקספוננציאלי!

מבוקרת:
k = 1 (קבוע)
כל ביקוע → בדיוק 1 ביקוע נוסף
כור יציב ⚛

לא מבוקרת:
k > 1 (גדל)
כל ביקוע → יותר מ-1
פצצה! 💣

אנרגיה:

~200 MeV לביקוע

חלוקה:
• אנרגיה קינטית שברים: 168 MeV
• נויטרונים: 5 MeV
• γ מיידי: 7 MeV
• β,γ מדעיכה: 20 MeV

כל האנרגיה → חום!

1 ק``ג ²³⁵U
= 2.5 מיליון ק``ג פחם!

צפיפות אנרגיה עצומה

🏭 כור גרעיני:

רכיבים:

1️⃣ דלק:

²³⁵U (0.7% טבעי)
מועשר ל-3-5%

כדורי UO₂
מוטות דלק

מאות מוטות בליבה

2️⃣ מנחה (Moderator):

מאט נויטרונים!

נויטרונים מהירים (2 MeV)
→ איטיים (0.025 eV)

למה?
²³⁵U סופג איטיים טוב יותר

חומרים:
• מים רגילים H₂O
• מים כבדים D₂O
• גרפיט (פחמן)

התנגשויות:
נויטרון + H → מעביר אנרגיה
כמו כדור ביליארד

3️⃣ מוטות בקרה:

סופגים נויטרונים!

בור (B), קדמיום (Cd)

תפקיד:
שליטה בתגובה

מוטות בפנים → פחות נויטרונים
→ k ↓

מוטות בחוץ → יותר נויטרונים
→ k ↑

חירום: הכנסה מלאה
→ עצירה מיידית (SCRAM)

4️⃣ קירור:

מים, נתרן נוזלי, גז

מסתובב בלולאה
ליבה → מחליף חום

לוקח חום מדלק
חיוני!

אם נכשל:
התכה (meltdown) 🔥
צ``רנוביל, פוקושימה

5️⃣ מיגון:

מיכל לחץ פלדה
בטון 1-2 מטר
מבנה בטון נוסף

עוצר:
• קרינה
• חומרים רדיואקטיביים

כיפה אופיינית

ייצור חשמל:

ביקוע → חום
חום → קיטור
קיטור → טורבינה
טורבינה → גנרטור
גנרטור → חשמל!

כמו תחנת פחם
אבל דלק גרעיני

יעילות:
~33%
67% חום לסביבה

טיפוסי תרמודינמית

☀️ היתוך (Fusion):

מיזוג גרעינים:

2 גרעינים קלים → כבד

²H + ³H → ⁴He + n + 17.6 MeV

דאוטריום + טריטיום
→ הליום + נויטרון

השמש!

4 ¹H → ⁴He + 2e⁺ + 2ν + 26 MeV

15 מיליון מעלות בליבה
לחץ אדיר

על כדוה``א:

דורש:
• טמפרטורה: 100-150 מיליון K!
• לחץ גבוה
• זמן כליאה

קריטריון לוסון

בעיה:
איך לכלוא פלזמה כזו?

גישות:

1. כליאה מגנטית:

Tokamak (טורוס)
שדות מגנטיים עצומים

ITER (צרפת):
נבנה עכשיו
$20 מיליארד
ניסיוני

עדיין לא הושג
Q > 1 (יותר אנרגיה מכניסים)

2. כליאה אינרציאלית:

לייזרים עוצמתיים
פוגעים בכדור D-T
דחיסה + חימום

NIF (ארה``ב):
2022: הצליחו Q>1 לראשונה!

התקדמות!

יתרונות:
✅ דלק בלתי נדלה (מי ים)
✅ נקי (אין CO₂)
✅ בטוח (לא תגובת שרשרת)
✅ פסולת מועטה

אתגרים:
❌ טכנולוגיה מורכבת
❌ יקר מאוד
❌ עדיין לא מסחרי

עתיד: 2050?

♻️ פסולת רדיואקטיבית:

הבעיה:

דלק מבוזר:

לאחר 3-5 שנים
²³⁵U אזל

אבל:
מוצרי ביקוע רדיואקטיביים!

¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr, ¹³¹I
ועוד מאות

רדיואקטיביות עצומה
חום רב

רמות:

נמוכה:
כפפות, בגדים
שנים
קבורה רדודה

בינונית:
חלקים ממכשורים
עשרות שנים
מחסנים מיוחדים

גבוהה:
דלק מבוזר
מאות-אלפי שנים!

הבעיה הגדולה ☢️

טיפול:

1️⃣ אחסון זמני:

בריכות מים
ליד הכור

מים:
• מקררים
• מגנים (קרינה)

5-10 שנים
עד שמתקרר

2️⃣ מיכלים יבשים:

פלדה + בטון
מאוורר

עשרות שנים

3️⃣ קבורה עמוקה:

מאות מטרים תת-קרקעיים
סלע יציב

מיכלים מרובי שכבות

אלפי שנים!

בעיה:
איפה? מי רוצה?
NIMBY (Not In My BackYard)

פתרונות:
• פינלנד: Onkalo (פועל)
• ארה``ב: Yucca (בוטל)
• שוודיה: בבנייה

ישראל: אין פתרון
(לכן אין כור אזרחי)

4️⃣ עיבוד מחדש:

מפרידים:
• ²³⁵U שנשאר
• ²³⁹Pu שנוצר
→ דלק חדש!

צרפת, רוסיה, יפן

מצמצם פסולת
אבל:
• יקר
• סיכון הפצה
(Pu לנשק)

ארה``ב הפסיקה

⚖️ יתרונות וחסרונות:

מאזן:

✅ יתרונות:

• אנרגיה אדירה
1 ק``ג U = 2.5M ק``ג פחם

• אפס CO₂!
נקי מפחמן
נגד משבר אקלים

• זמינות גבוהה
24/7, לא תלוי מזג

• שטח קטן
לעומת שמש/רוח

• אמין
צרפת 70% גרעיני

• עתודות
אורניום למאות שנים

❌ חסרונות:

• פסולת רדיואקטיבית
אלפי שנים!
אין פתרון מלא

• תאונות
צ``רנוביל (1986)
פוקושימה (2011)
קטסטרופליות

• עלות
בנייה יקרה מאוד
עיכובים

• מים
צריך הרבה לקירור

• ביטחון
סיכון טרור
הפצת נשק

• פירוק
עשרות שנים
מיליארדים

מצב עולמי:

~440 כורים פעילים
~10% חשמל עולמי

צרפת: 70%
ארה``ב: 20%
סין: בונה רבים
גרמניה: מפסיקה

עתיד לא ברור

💡 לזכור:

• ביקוע: גרעין כבד → 2 קלים
• 200 MeV לביקוע
• תגובת שרשרת מבוקרת
• היתוך: 2 קלים → כבד
• פסולת: בעיה אלפי שנים
• אנרגיה עצומה + סיכונים ⚛️

שאלה 37

2.00 נק'

☢️ תאונות:

מה קרה?

לא היו

צ`רנוביל 1986 התפוצצות, פוקושימה 2011 צונאמי, Three Mile Island 1979, שחרור רדיואקטיביות, אזור אסור

אין נזק

קטנות

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

תאונות גרעיניות! ☢️

☢️ תאונות גרעיניות:

💥 צ``רנוביל 1986:

האסון הגרוע ביותר:

מתי: 26 באפריל 1986, 1:23 בלילה

איפה: פריפ``יאת, אוקראינה (אז ברית המועצות)

מה קרה:

ניסוי בטיחות כושל!

1️⃣ הפחיתו הספק ל-5%

2️⃣ מוטות בקרה כמעט כולם בחוץ
(לא בטוח!)

3️⃣ ניתקו מערכות בטיחות
(לניסוי)

4️⃣ הספק החל לעלות
אפקט חיובי חריג!

5️⃣ הכניסו מוטות בקרה
אבל עיצוב גרוע
→ תחילה הגביר!

6️⃣ 10 שניות:
הספק ×100!
קיטור עצום
פיצוץ! 💥

7️⃣ גרפיט (מנחה) עלה באש
1000°C

8️⃣ גג מבנה התפוצץ
ליבה חשופה!

9️⃣ קרינה + חומרים רדיואקטיביים
לאטמוספירה

גיבורים:

כבאים, חיילים
הציפו את הליבה
ספגו מינונים קטלניים

רבים מתו תוך שבועות

"Liquidators" - 600,000
ניקו פסולת
בנו "סרקופג" בטון

ספגו עד 500 mSv

שחרור:

400× יותר ממפצץ הירושימה

¹³¹I, ¹³⁷Cs, ⁹⁰Sr
ועוד

ענן רדיואקטיבי
נסע לאירופה
זוהה בשוודיה!

השלכות:

מיידי:
• 2 מתו בפיצוץ
• 28 מתו ממחלת קרינה (חודשים)
• 134 מחלת קרינה חריפה

ארוך טווח:
• ~4000 מקרי סרטן תריס (¹³¹I)
• סה``כ מקרי מוות: 4000-90,000 (מחלוקת)
• מומים מולדים

פינוי:
• 30 ק``מ Exclusion Zone
• 350,000 פונו
• ערים רפאים
• עד היום אסור!

עלות:
מאות מיליארדי $

גורם משמעותי
בקריסת ברית המועצות

כיום:

2016: "ארון" חדש
כיפת פלדה ענקית
108m גבוה
€1.5 מיליארד

יחזיק 100 שנה

אזור: טבע חזר!
בעלי חיים, יערות
אבל רדיואקטיבי

🌊 פוקושימה 2011:

צונאמי:

מתי: 11 במרץ 2011, 14:46

איפה: פוקושימה דאי-איצ``י, יפן

מה קרה:

1️⃣ רעידת אדמה 9.1!
מהחזקות בהיסטוריה

2️⃣ כורים 3/6 פעלו
עצרו אוטומטית ✓
תגובה הופסקה

3️⃣ חשמל נפל
גנרטורי דיזל התניעו ✓

4️⃣ צונאמי 14m! 🌊
50 דקות אחרי

5️⃣ גל עלה על החומה (10m)
הציף גנרטורים 💦
אין חשמל! ⚡❌

6️⃣ משאבות קירור מתו
דלק ממשיך לייצר חום
(דעיכה רדיואקטיבית)

7️⃣ טמפרטורה עלתה
מים רתחו
רמה ירדה

8️⃣ מוטות דלק נחשפו
התכה חלקית! 🔥

9️⃣ Zr + H₂O → H₂
מימן צבר
פיצוצים! 💥
(3 מבנים)

🔟 שחרור רדיואקטיביות
פחות מצ``רנוביל
אבל משמעותי

תגובה:

שבועות של מאבק
שאיבת מי ים
חירום

הצליחו לקרר ✓

פינוי 20 ק``מ
160,000 תושבים

השלכות:

מיידי:
• אפס מקרי מוות מקרינה!
• אבל: 2000 מתו מפינוי (קשישים)

ארוך טווח:
• חשש לעלייה בסרטן
• זיהום ים, אדמה
• חלקים עדיין אסורים

פסיכולוגי:
פחד, פוסט-טראומה

עלות:
$200+ מיליארד
ניקוי, פיצויים

השפעה:

יפן סגרה כל 50 הכורים!
(חלקם חזרו)

גרמניה החליטה לסגור
את כל הכורים עד 2022

מדינות אחרות שקלו מחדש

⚠️ Three Mile Island 1979:

ארה``ב:

מתי: 28 במרץ 1979

איפה: פנסילבניה, ארה``ב

מה קרה:

1️⃣ תקלה במשאבות מים

2️⃣ שסתום לחץ נתקע פתוח
(אבל חיישן הראה סגור!)

3️⃣ מים דלפו החוצה

4️⃣ מפעילים חשבו רמה גבוהה
כיבו משאבות חירום!
⚠️ טעות!

5️⃣ ליבה נחשפה
התכה חלקית 🔥
50% דלק התיך

6️⃣ בועת מימן
פחד מפיצוץ

אבל:
✓ מיכל לחץ החזיק
✓ אין שחרור משמעותי
✓ רדיואקטיביות מינימלית

השלכות:

קרינה:
~0.01 mSv לסביבה
זניח!

בריאות:
אפס נפגעים ✓

פסיכולוגי:
פחד, פינוי זמני
120,000 עזבו זמנית

כלכלי:
$1 מיליארד ניקוי
כור 2 נסגר לצמיתות

השפעה:

שינוי תקנות
NRC חמיר
הדרכות
ממשקים

ארה``ב:
לא בנו כורים חדשים
30 שנה!

אבל:
הוכיח שמיכל מגן עובד ✓

📊 סולם INES:

International Nuclear Event Scale:

0-7 דירוג חומרה

רמה 7 - אסון:
☢️☢️☢️
• צ``רנוביל 1986
• פוקושימה 2011

שחרור עצום
השפעות רחבות

רמה 6 - תאונה חמורה:
• Kyshtym 1957 (ברה``מ)

רמה 5 - תאונה + סיכון:
• Three Mile Island 1979
• Windscale 1957 (בריטניה)

רמה 4 - תאונה:
• Tokaimura 1999 (יפן)

רמה 3-1 - אירועים:
מאות בשנה
בכורים ברחבי העולם
ללא השלכות

רמה 0 - חריגה:
אין משמעות בטיחותית

🔒 לקחים:

שיפורים:

עיצוב:
• כורים Gen III+
• קירור פסיבי
• מיכלי לחץ חזקים
• מניעת מימן

בטיחות:
• גיבויים רבים
• הדרכות
• סימולטורים
• תרבות בטיחות

חירום:
• תכניות פינוי
• ציוד הגנה
• תקשורת

וויסות:
• פיקוח בינלאומי
• IAEA
• תקנים מחמירים

שקיפות:
• דיווח מיידי
• שיתוף מידע
• למידה

סטטיסטיקה:
440 כורים
60+ שנים
3 תאונות חמורות

יחסית בטוח
אבל השלכות כבדות

💡 לזכור:

• צ``רנוביל: הגרוע, עיצוב + טעות
• פוקושימה: טבע + גיבוי
• TMI: מיכל החזיק ✓
• לקחים: שיפורים רבים
• סיכון: נמוך אבל קיים
כבוד לכוח הגרעין ☢️

שאלה 38

2.00 נק'

🏥 רפואה:

יישומים?

אין שימוש

לא עוזר

PET פוזיטרונים, SPECT גמא, רדיותרפיה IMRT, Gamma Knife, ברכיתרפיה, אבחון מוקדם והצלת חיים

רק צילום

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

רפואה מתקדמת! 🏥

🏥 רפואה גרעינית מתקדמת:

🔬 PET - Positron Emission Tomography:

טכנולוגיה מהפכנית:

מתחקב:
¹⁸F-FDG
(פלואורו-דאוקסי-גלוקוז)

גלוקוז רדיואקטיבי!
¹⁸F פולט β⁺

t₁/₂ = 110 דקות

מנגנון:

1️⃣ הזרקה לווריד

2️⃣ תאים סופגים גלוקוז
תאי סרטן אוכלים הרבה!
פי 10 מרקמה רגילה

3️⃣ ¹⁸F → ¹⁸O + e⁺ + ν

4️⃣ פוזיטרון e⁺ + אלקטרון e⁻
ביטור!
→ 2γ ב-180°
E = 511 keV כל אחד

5️⃣ גלאים מסביב
זיהוי קוינסידנטי
2 פוטונים ביחד
→ קו ישר

6️⃣ מחשב משחזר תלת-ממד

תמונה:
פונקציונלית!
לא אנטומית

אזורים פעילים מטבולית
נראים בהירים

שימושים:

🎗️ אונקולוגיה (סרטן):
• גילוי מוקדם
• איתור גרורות
• הערכת טיפול
• תכנון קרינה

רגישות גבוהה מאוד!
2-3 מ``מ

🧠 נוירולוגיה:
• אלצהיימר
• פרקינסון
• אפילפסיה
• מחקר מוח

❤️ קרדיולוגיה:
• איסכמיה
• זלוף דם

יתרונות:
✅ רגישות מדהימה
✅ גוף מלא
✅ פונקציה לא מבנה

חסרונות:
❌ יקר ($2M מכונה)
❌ דורש סיקלוטרון קרוב
❌ קרינה (5-10 mSv)
❌ אבחנה בלבד

PET-CT:
משולב!
פונקציה + אנטומיה
הטוב ביותר 🎯

📡 SPECT - Single Photon Emission CT:

גמא-קמרה מסתובבת:

מתחקבים:
⁹⁹ᵐTc (עיקרי)
¹²³I, ²⁰¹Tl

פולטים γ בודד

מנגנון:

1️⃣ הזרקה

2️⃣ מתחקב → איבר ספציפי

3️⃣ גמא-קמרה מסתובבת 360°
תמונות מזוויות רבות

4️⃣ משחזר תלת-ממד

שימושים:

🦴 עצמות:
סריקה
גרורות, דלקות, שברים

❤️ לב:
זלוף דם
מאמץ vs מנוחה

🧠 מוח:
זלוף, אפילפסיה

🦠 זיהום:
תאי דם לבנים מסומנים

יתרונות:
✅ זול יותר מ-PET
✅ מתחקבים זמינים
✅ גמיש

חסרונות:
❌ רזולוציה נמוכה יותר
❌ רגישות נמוכה יותר

⚡ רדיותרפיה מתקדמת:

טיפול מדויק:

IMRT - Intensity Modulated:

רדיותרפיה בעוצמה משתנה!

קרן מתכווננת
עוצמה משתנה ברזולוציה גבוהה

מתאר את הגידול בדיוק!

מינון:
גידול: 70-80 Gy
סביבה: <20 Gy

הצלת רקמה בריאה!

IGRT - Image Guided:

CT/X-ray לפני כל טיפול
וידוא מיקום מדויק
תיקון

דיוק מ``מ!

SBRT - Stereotactic Body:

מינון גבוה מאוד
מעט טיפולים (1-5)

במקום 30-40 טיפולים

קרנות מכיוונים רבים
מתכנסות לגידול

יעיל מאוד!

פרוטונים:

במקום פוטונים (X,γ)
חלקיקים טעונים!

יתרון:
פסגת Bragg
כל האנרגיה בעומק מדויק

אפס מינון מעבר!

מושלם לילדים
מוח, עמוד שדרה

חסרון:
מאיץ ענק
$150-200M
מעט במקומות

פחמן, הליום:

יונים כבדים
נזק עוד יותר ממוקד

ניסיוני
יפן, גרמניה

🔪 Gamma Knife:

"ניתוח" ללא סכין:

מכשיר:

201 מקורות ⁶⁰Co
מסודרים בכיפה

כל אחד חלש
כולם לנקודה אחת!

╱│╲
╱ │ ╲
│ ● │ גידול
╲ │ ╱
╲│╱

רק במוקד מינון גבוה
בדרך: מינימלי

הליך:

1️⃣ מסגרת סטריאוטקטית
בורגים לגולגולת!

2️⃣ MRI מדויק

3️⃣ תכנון ממוחשב

4️⃣ טיפול יחיד
20-180 דקות
ללא הרדמה

5️⃣ הביתה באותו יום!

שימושים:

🧠 גידולי מוח קטנים
<3 ס``מ
שפירים או ממאירים

🩸 AVM - מום כלי דם

💊 כאב טריגמינלי

⚡ אפילפסיה

יתרונות:
✅ אין ניתוח!
✅ ללא סיכון הרדמה
✅ החלמה מהירה
✅ דיוק תת-מ``מ
✅ יעיל

חסרונות:
❌ רק ראש
❌ קטנים בלבד
❌ השפעה הדרגתית (חודשים)

אלפי טיפולים בשנה
הצלחה 90%+

💊 ברכיתרפיה:

קרינה מבפנים:

מקור רדיואקטיבי
בתוך/ליד גידול

HDR - High Dose Rate:

¹⁹²Ir (אירידיום-192)

קטטר לגידול
מקור נע פנימה
דקות
חוזר החוצה

מספר טיפולים

שימושים:
• צוואר רחם
• פרוסטטה
• שד
• ראש-צוואר

LDR - Low Dose Rate:

¹²⁵I (יוד-125) זרעים
במחטים

פרוסטטה:
40-100 זרעים
נשארים לצמיתות!

דועכים בחודשים
t₁/₂ = 60 יום

זהירות ראשונה
אח``כ לא פעיל

יתרונות:
✅ מינון גבוה מקומי
✅ חוסך רקמה
✅ קצר

חסרונות:
❌ פולשני
❌ קרינה זמנית
❌ זהירות

🔬 תרפיה ממוקדת:

הדור הבא:

רדיואימונותרפיה:

נוגדנים + איזוטופ
מחפשים תאי סרטן
נקשרים
→ קרינה ישירה!

¹³¹I, ⁹⁰Y

PRRT:
Peptide Receptor Radionuclide

¹⁷⁷Lu-DOTATATE

גידולים נוירואנדוקריניים
מצליח!

Radiopharmaceuticals:

תרופות רדיואקטיביות
ממוקדות

עתיד מבטיח 🚀

💡 לזכור:

• PET: פוזיטרונים, גילוי סרטן
• SPECT: גמא, איברים
• IMRT: דיוק מ``מ
• Gamma Knife: מוח ללא ניתוח
• Brachy: מבפנים
מצילים חיים! 🏥

שאלה 39

2.00 נק'

🧮 תרגיל:

⁶⁰Co N₀=10¹⁵ אטומים, t₁/₂=5.27 שנים

מצא: λ, N(10 שנים), A₀, A(10 שנים)

λ≈4.17×10⁻⁹ s⁻¹, N(10)≈2.65×10¹⁴, A₀≈4170 Bq, A(10)≈1105 Bq, דעיכה מעריכית

לא אפשרי

קבוע

אין דעיכה

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

תרגיל מקיף! 🧮

📐 פתרון מלא:

נתונים:
איזוטופ: ⁶⁰Co (קובלט-60)
N₀ = 10¹⁵ אטומים
t₁/₂ = 5.27 שנים
t = 10 שנים

שלב 1: קבוע דעיכה λ

t₁/₂ = ln(2)/λ

λ = ln(2)/t₁/₂

ראשית המרה לשניות:
t₁/₂ = 5.27 שנים
= 5.27 × 365.25 × 24 × 3600
= 1.663×10⁸ s

λ = 0.693/(1.663×10⁸)

λ ≈ 4.17×10⁻⁹ s⁻¹

שלב 2: מספר אטומים אחרי 10 שנים

N(t) = N₀·e^(-λt)

10 שנים = 10/5.27 = 1.90 מחציות

דרך 1 - נוסחת מחציות:
N = N₀/2ⁿ
n = 1.90
N = 10¹⁵/2^1.90
N = 10¹⁵/3.73

N(10) ≈ 2.68×10¹⁴ אטומים

דרך 2 - נוסחה מעריכית:
t = 10 שנים = 3.156×10⁸ s

N = 10¹⁵·e^(-4.17×10⁻⁹ × 3.156×10⁸)
N = 10¹⁵·e^(-1.316)
N = 10¹⁵·0.268

N ≈ 2.68×10¹⁴ ✓

26.8% נשארו
73.2% דעכו

שלב 3: פעילות התחלתית A₀

A = λN

A₀ = λN₀
A₀ = 4.17×10⁻⁹ × 10¹⁵

A₀ ≈ 4.17×10⁶ Bq

או:
A₀ ≈ 4.17 MBq

A₀ = 4.17×10⁶/3.7×10¹⁰ Ci
A₀ ≈ 113 μCi

שלב 4: פעילות אחרי 10 שנים

A(t) = A₀·e^(-λt)

או:
A = λN
A(10) = λ × N(10)
A(10) = 4.17×10⁻⁹ × 2.68×10¹⁴

A(10) ≈ 1.12×10⁶ Bq

או:
A(10) ≈ 1.12 MBq

אפשר גם:
A(10) = A₀/2^1.90
A(10) = 4.17/3.73
A(10) ≈ 1.12 MBq ✓

ירד ל-26.8% מהמקור

💡 הבנה:

⁶⁰Co בשימוש רפואי/תעשייתי

t₁/₂ = 5.27 שנים
מתאים לשימוש ארוך
(לא קצר מדי, לא ארוך מדי)

אחרי 10 שנים:
רבע מהפעילות
צריך החלפה

פולט 2 קרני γ:
1.17 MeV + 1.33 MeV
→ רדיותרפיה
→ חיטוי
→ מדידות

מקור טיפוסי:
TBq (10¹² Bq)
→ הרבה יותר מהתרגיל

זהירות קיצונית! ☢️

שאלה 40

2.00 נק'

📚 סיכום חלק ד:

מה למדנו?

לא גמרנו

רק חלק

UV UVA/B/C ואוזון, X-ray רפואה, γ חודר ביותר, רדיואקטיביות α/β/γ, מינון Sv, גרעיני ביקוע/היתוך, תאונות, רפואה מתקדמת, מוכנים!

כלום

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

סיכום חלק ד! 📚

📚 סיכום - קרינה מייננת:

✅ מה למדנו:

• UV: 400-10nm, UVA/UVB/UVC, אוזון

• X-ray: אלקטרונים→מתכת, רפואה

• γ: גרעין, >100keV, החודר ביותר

• רדיואקטיביות: α/β/γ, N(t)=N₀e^(-λt)

• מינון: Gy, Sv, ALARA

• גרעיני: ביקוע, היתוך, פסולת

• תאונות: צ``רנוביל, פוקושימה

• רפואה: PET, SPECT, Gamma Knife

• תרגיל: ⁶⁰Co דעיכה

חלק ד מושלם! 🎉

הבא: יישומים וסיכום כללי! 🌟

שאלה 41

2.00 נק'

🌈 ספקטרוסקופיה:

מה זה?

לא עובד

ניתוח אור לצבעים, קווי פליטה/ספיגה, טביעת אצבע יסוד, כימיה ואסטרונומיה, זיהוי מדויק

אין שימוש

רק צבע

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

ספקטרוסקופיה! 🌈

🌈 ספקטרוסקופיה:

🔬 מהי?

Spectroscopy:

חקר אינטראקציה
בין קרינה א``מ לחומר

ניתוח אור לרכיביו
→ מידע על מקור

בסיס קוונטי:

אטום:
רמות אנרגיה בדידות
E₁, E₂, E₃...

מעבר:
E₂ → E₁
פוטון: hf = ΔE

f = ΔE/h
λ = hc/ΔE

כל יסוד:
רמות ייחודיות
→ צבעים ייחודיים

טביעת אצבע!

2 סוגים עיקריים:
• פליטה (Emission)
• ספיגה (Absorption)

💡 פליטה:

Emission Spectrum:

חומם גז
או פריקה חשמלית

אטומים נרגשים
→ פולטים פוטונים
→ קווים בהירים!

ספקטרום קווי

│ │ │
║ ║ ║
──┴─┴──┴──→ λ

כל קו = מעבר ספציפי

דוגמה - מימן:

n=3→2: 656nm אדום (Hα)
n=4→2: 486nm כחול-ירוק (Hβ)
n=5→2: 434nm סגול (Hγ)

סדרת בלמר
(נראית)

n→1: UV (Lyman)
n→3: IR (Paschen)

נוסחת רידברג:

1/λ = R(1/n₁² - 1/n₂²)

R = 1.097×10⁷ m⁻¹
(קבוע רידברג)

שימושים:

🔥 מבער בונזן + מלח
→ צבע אופייני

Na (נתרן): צהוב כתום
K (אשלגן): סגול
Cu (נחושת): ירוק-כחול
Sr (סטרונציום): אדום
Ba (בריום): ירוק

זיקוקים! 🎆

🔬 ספקטרומטר פליטה
זיהוי יסודות

⚛️ פיזיקת פלזמה
כורים, כוכבים

🌑 ספיגה:

Absorption Spectrum:

אור רצוף (לבן)
עובר דרך גז קר

אטומים סופגים
צבעים ספציפיים

→ קווים כהים!

─┬─┬──┬──→
│ │ │

חסר בדיוק באותם λ
של פליטה!

דוגמה קלאסית:

☀️ שמש

פני השטח: רצוף (5800K)
אטמוספירה: גז קר
→ סופג

ספקטרום שמש:
רצוף + קווי ספיגה

קווי Fraunhofer
(מאות!)

D-lines: Na (589nm)
H-line: Ca (397nm)
F-line: H (486nm)

זיהוי יסודות בשמש!

הליום:
התגלה בשמש
לפני כדוה``א!
(1868)

helios = שמש (יוונית)

🌌 אסטרונומיה:

כוכבים רחוקים:

אור = מידע יחיד!

הרכב כימי:

קווי ספיגה/פליטה
→ יסודות

רוב היקום:
H (73%), He (25%)
יסודות כבדים: 2%

טמפרטורה:

צבע כוכב
→ T (Wien)

אדום: 3000K
צהוב (שמש): 5800K
כחול: 20,000K+

קווים:
רוחב ועוצמה
→ T, לחץ

מהירות - דופלר:

כוכב מתקרב:
λ קצר יותר
← הסטה כחולה

כוכב מתרחק:
λ ארוך יותר
→ הסטה אדומה

Δλ/λ = v/c

גלקסיות רחוקות:
כולן אדומות!
→ יקום מתפשט

z = Δλ/λ (redshift)

z=1: v=0.6c
z=7: גלקסיות ראשונות

אקזופלנטות:

כוכב מתנדנד
(פלנטה מושכת)
→ דופלר תקופתי

אלפי פלנטות!

אטמוספירה:

פלנטה עוברת לפני כוכב
אור דרך אטמוספירה
→ ספיגה

H₂O, CH₄, O₂?
חיים?? 👽

🧪 כימיה:

ניתוח:

ספקטרומטריית מסה:
איזוטופים

ספקטרומטרי Raman:
רטט מולקולרי
זיהוי מולקולות

NMR:
תהודה מגנטית גרעינית
מבנה מולקולות
MRI!

💡 לזכור:

• כל יסוד: טביעת אצבע ייחודית
• פליטה: קווים בהירים
• ספיגה: קווים כהים
• אסטרונומיה: הרכב, T, v
• כימיה: זיהוי מדויק
אור = מידע! 🌈

שאלה 42

2.00 נק'

📱 תקשורת:

טכנולוגיות?

איטי

5G mmWave עד 10Gbps, WiFi 6E ב-6GHz, Bluetooth 5.2 mesh, Starlink LEO, Li-Fi אור נראה, עתיד מהיר

רק 2G

לא מתקדם

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

תקשורת מודרנית! 📱

📱 תקשורת אלחוטית מודרנית:

📶 5G - הדור החמישי:

מהפכה:

3 טווחים:

Low-band (600-900 MHz):
כיסוי רחב
חדירה מצוינת
מהירות: 50-250 Mbps
כמו 4G משופר

Mid-band (2.5-3.7 GHz):
איזון טוב
מהירות: 100-900 Mbps
כיסוי: ק``מ
הנפוץ ביותר

mmWave (24-39 GHz):

גלי מילימטר!
מהירות: עד 10 Gbps! 🚀
latency: 1-5 ms

אבל:
טווח: 200-300m בלבד
לא חודר קירות ❌
גשם מפריע ⚠️

צריך תאים צפופים
פנסי רחוב, בניינים

טכנולוגיות:

🎯 Massive MIMO:
64-256 אנטנות במגדל!
Beamforming מתקדם
קרן לכל משתמש

📊 Carrier Aggregation:
משלב תדרים רבים
פס רחב עצום

🔢 1024-QAM:
אפנון צפוף
10 ביט/סמל

🌐 Network Slicing:
רשתות וירטואליות
לכל שימוש

שימושים:
• Enhanced Mobile (eMBB)
• IoT Massive (mMTC)
• Ultra-Reliable (URLLC)

רכב אוטונומי 🚗
VR/AR 🥽
תעשייה 4.0 🏭
רפואה מרחוק 🏥
ערים חכמות 🌆

📡 WiFi 6E (802.11ax):

פס חדש:

2.4 GHz: צפוף 😫
5 GHz: עמוס 😕

6 GHz חדש! 🎉

5.925-7.125 GHz
1200 MHz פס!

ערוצים רבים:
14×80 MHz
7×160 MHz

ריק לחלוטין!
אין הפרעות

מהירות:
עד 9.6 Gbps תיאורטי
1-2 Gbps מעשי

latency:
<20 ms

יתרונות:
✅ מהיר
✅ עכביםכרבים במקביל
✅ יעיל באנרגיה
✅ VR/AR

WiFi 7 (בדרך):
עד 46 Gbps!
320 MHz ערוצים
4K-QAM

🔵 Bluetooth 5.x:

התפתחות:

5.0 (2016):
• טווח פי 4 (עד 240m)
• מהירות פי 2 (2 Mbps)
• Mesh networking

5.1 (2019):
• איתור כיוון
• דיוק ס``מ
• Find My Device

5.2 (2020):
• LE Audio
• LC3 codec חדש
• Broadcast Audio
• שמיעה מרובה

5.3 (2021):
• יעילות משופרת
• סוללה ארוכה יותר

שימושים חדשים:
🎧 אוזניות מתקדמות
🏥 רפואה ניטור
🏠 בית חכם
🚗 מפתחות דיגיטליים
📱 AirTags מיקום

AoA/AoD:
מיקום פנימי מדויק!

🛰️ תקשורת לוויינית:

מהפכת LEO:

Starlink:

5000+ לוויינים כבר
יעד: 42,000!

גובה: 340-550 ק``מ
latency: 20-40 ms
מהירות: 50-200 Mbps

צלחת קטנה
מעקב אוטומטי

כיסוי עולמי
ים, מדבר, הרים 🏔️

מחיר: $120/חודש

תחרות:
OneWeb, Kuiper

שימושים:
• כפרים מרוחקים
• ספינות, מטוסים
• חירום
• צבא

שנוי במחלוקת:
זיהום אור 💡
אסטרונומיה 🔭
פסולת חלל 🛸

💡 Li-Fi:

Light Fidelity:

WiFi באור נראה!

LED מהבהב
מהירות עצומה
GHz!

עין לא רואה
(מהיר מדי)

מהירות:
עד 224 Gbps במעבדה!
100+ Gbps מעשי

פי 100 מ-WiFi! 🚀

יתרונות:
✅ מהיר ביותר
✅ פס רחב (THz)
✅ בטוח (לא חודר קיר)
✅ אין הפרעות RF
✅ בטיחותי

חסרונות:
❌ קו ראייה בלבד
❌ אור שמש מפריע
❌ לא ניידי

שימושים פוטנציאליים:
• מטוסים (אין RF)
• בתי חולים
• תעשייה
• מחשבים במשרד

עדיין ניסיוני
אבל מבטיח!

🔮 טכנולוגיות עתיד:

מה בדרך?

6G (2030?):

100 GHz - 1 THz!
מהירות: Tbps
latency: <1 ms

AI משולב
תקשורת הולוגרפית
מציאות מורחבת מלאה

Quantum Communication:

הצפנה קוונטית
QKD - בלתי פריצה!

סין: לוויין קוונטי
אירופה: רשת קוונטית

Terahertz:

0.1-10 THz
בין מיקרוגל לאינפרה-אדום

רוחב פס אדיר
חדירה
הדמיה

Neural Interface:

Neuralink, קישור מוח
תקשורת ישירה?
דמיון מדע בדיוני

עשרות שנים...

📊 השוואה:

טכנולוגיה	מהירות	טווח	latency
5G mmWave	10 Gbps	200m	1-5 ms
WiFi 6E	1-2 Gbps	50m	20 ms
Bluetooth 5	2 Mbps	240m	50 ms
Starlink	200 Mbps	עולמי	30 ms
Li-Fi	100 Gbps	10m	1 ms

💡 לזכור:

• 5G: mmWave עד 10Gbps
• WiFi 6E: 6GHz חדש
• Bluetooth 5: mesh, מיקום
• Starlink: LEO עולמי
• Li-Fi: אור, מהיר ביותר
• 6G: THz בעתיד
מחוברים יותר ויותר! 📱

שאלה 43

2.00 נק'

🛰️ חישה מרחוק:

שימושים?

לוויינים צופים, מולטי-ספקטרלי, SAR רדאר, GPS/GNSS ניווט, Google Earth, חקלאות ואקלים

רק צילום

לא מדויק

אין שימוש

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

חישה מרחוק! 🛰️

🛰️ חישה מרחוק (Remote Sensing):

📡 לוויינים:

צופים בכדוה``א:

סוגים:

אופטי (נראה + IR):

מצלמות דיגיטליות
RGB + ערוצים נוספים

Landsat (ארה``ב):
30m רזולוציה
חינמי!
ארכיון מ-1972

Sentinel (ESA):
10-60m
כל 5 ימים
גם חינמי!

מסחריים:
WorldView: 30ס``מ!
PlanetLabs: יומי

ספקטרלי:

לא רק RGB!

NIR (אינפרה-אדום קרוב):
צמחייה חיה → בהיר
מים → כהה

SWIR:
לחות קרקע
מינרלים

TIR (תרמי):
טמפרטורת פני שטח
יער בוער 🔥
לילה

SAR (Synthetic Aperture Radar):

רדאר פעיל!

יתרונות:
✅ עובד בלילה
✅ חודר עננים
✅ גשם לא מפריע
✅ מדידת גובה
✅ תנועה (InSAR)

Sentinel-1:
C-band (5.4 GHz)
5m רזולוציה

שימושים:
• מיפוי
• רעידות אדמה
• קרחונים נעים
• מפולות
• שקיעות קרקע

InSAR:
2 תמונות בזמנים שונים
השוואת פאזה
→ תנועה מ``מ!

מסלולים:

LEO: 400-800 ק``מ
עובר מעל כל נקודה
כמה פעמים ביום

GEO: חישה מטאורולוגית
36,000 ק``מ
מסתכל תמיד על אזור

🌾 חקלאות מדוייקת:

Precision Agriculture:

NDVI:
Normalized Difference Vegetation Index

NDVI = (NIR - Red)/(NIR + Red)

צמחייה בריאה:
סופגת אדום
משקפת NIR
→ NDVI גבוה (0.6-0.9)

צמחייה חולה/מתה:
→ NDVI נמוך

מפת צבעים:
🟢 ירוק: בריא
🟡 צהוב: בעיה
🔴 אדום: מת

חקלאי רואה:
• איזורים בעייתיים
• השקיה לא אחידה
• מחלות
• מזיקים

טיפול ממוקד!
לא כל השדה

חיסכון:
💧 מים
🌱 דשנים
🐛 הדברה
💰 כסף

דרונים:

משלימים ללוויינים
רזולוציה ס``מ
גמיש
זול

טיסה שבועית
מעקב צמיחה

🌡️ אקלים וסביבה:

ניטור כדוה``א:

טמפרטורה:

MODIS (NASA):
טמפרטורת פני שטח
יומי עולמי
1 ק``מ רזולוציה

אזורי חום עירוניים
שינויי אקלים

קרחונים:

גרינלנד, אנטארקטיקה
נמסים מהר!

מעקב שנתי
נפח, שטח, מהירות

עליית פני ים 🌊

יערות:

כריתה בלתי חוקית
אמזונס

התראות כמעט בזמן-אמת
פעולה מהירה

שריפות:

גילוי אוטומטי
אינפרה-אדום תרמי

מעקב התפשטות
כיבוי יעיל

זיהום אוויר:

Sentinel-5P:
NO₂, SO₂, CO
O₃, אירוסולים

ערים מזוהמות
פליטות מפעלים

הארה לילית:

VIIRS:
אור מלאכותי

זיהום אור
צריכת אנרגיה
פיתוח עירוני

🗺️ מיפוי:

Google Earth & Maps:

תמונות לווין
+ צילומי אוויר
+ Street View

עדכון תדיר
כיסוי עולמי

רזולוציה:
ערים: 15 ס``מ
כפרים: 1-5 מטר

תלת-ממד:
מודלים של בניינים
360° סיור

OpenStreetMap:
קוד פתוח
קהילתי
חינמי

שימושים:
🚗 ניווט
📍 מיקום
🏠 נדל``ן
🚶 תיירות
📊 אנליזה
🏗️ תכנון

היסטוריה:
Google Earth:
Timelapse
1984-היום

רואים שינויים:
עיור, יערות, קרחונים

⚔️ צבאי וביטחון:

מודיעין:

לוויינים צבאיים:

KH-11 (ארה``ב):
10-15 ס``מ רזולוציה
זיהוי רכבים

Ofek (ישראל):
50 ס``מ
מסלול רטרוגרדי

שימושים:
• ניטור בסיסים
• תנועות כוחות
• נשק גרעיני
• ספינות
• שדות תעופה

זמן-אמת:
תקיפות מדוייקות
מודיעין מבצעי

GEOINT:
Geospatial Intelligence
ניתוח מרחבי
AI

סודי ביותר 🤐

🌊 אוקיינוגרפיה:

ימים:

טמפרטורת מים:
זרמים, אל ניניו

גובה גלים:
רדאר אלטימטר
תנאי ים

כלורופיל:
פלנקטון
שרשרת מזון
דיג

זיהום:
נפט בים
SAR מזהה כתמים

קרח ים:
ארקטי, אנטארקטי
נמס מהר

💡 לזכור:

• לוויינים: אופטי + SAR
• NDVI: בריאות צמחייה
• חקלאות מדוייקת
• אקלים: קרחונים, יערות
• Google Earth: כולנו
• ניטור עולמי 24/7 🌍

שאלה 44

2.00 נק'

🏥 בריאות:

השפעות קרינה?

אין סכנה

רק טוב

לא משפיע

UV: שיזוף וסרטן עור, X/γ: מייננים DNA, מינון נמוך סטטיסטי, גבוה מחלה, הגנה ALARA, רקע טבעי 3mSv

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

השפעות בריאות! 🏥

🏥 השפעות בריאות - סיכום מקיף:

🌈 ספקטרום השפעות:

לפי סוג קרינה:

📻 רדיו/מיקרוגל (לא-מייננת):

אנרגיה נמוכה
לא שוברת מולקולות

חימום:
תדרים מסוימים
→ תנודת מים
→ חום

מיקרוגל: 2.45 GHz
מחמם מזון

גוף:
הספקים נמוכים → בטוח
דרוש W/kg גבוה לחימום

סלולר/WiFi:
mW - לא מחמם

מחקרים:
אלפי מחקרים
WHO, IARC

מסקנה:
אין ראיות ברורות לנזק
בהספקים יומיומיים

זהירות:
ילדים: גולגולת דקה
מרחק: טלפון 1-2 ס``מ
דיבורית: מומלץ ✓

☀️ UV (גבולי):

מתחיל לייון

UVA (315-400nm):
• חודר עמוק
• הזדקנות עור
• קמטים
• סרטן (ארוך טווח)
• קטרקט

UVB (280-315nm):
• כוויות
• אדמומיות
• שיזוף
• נזק DNA ישיר
• סרטן עור
• ויטמין D (חיובי!)

UVC (100-280nm):
• אוזון חוסם
• קטלני לתאים
• שימוש: חיטוי

מניעה:
🧴 SPF 30-50
👒 כובע
🕶️ משקפיים
⏰ הימנע 10-16

⚕️ X-ray (מייננת חלשה):

יינון התחלתי

מינון נמוך (צילום):
0.02-10 mSv
סיכון זניח

תועלת >> סיכון
אבחון מציל חיים

עיקרון:
הכרחי בלבד
ALARA

הריון:
הימנע אם אפשר
במיוחד טרימסטר 1

☢️ γ/רדיואקטיביות (מייננת חזקה):

אנרגיה גבוהה
חודר עמוק
נזק נרחב

נמוך (<100 mSv):
סיכון סטטיסטי
+0.5% סרטן/100mSv

בינוני (100-1000 mSv):
בחילה, עייפות
שינויי דם
החלמה

גבוה (1-10 Sv):
מחלת קרינה חריפה
נזק מח עצם
מוות אפשרי

קטלני (>10 Sv):
מוות תוך ימים-שבועות

הגנה:
מרחק, זמן, מיגון

📊 מינון מצטבר:

חשיפה שנתית ממוצעת:

רקע טבעי: ~3 mSv/שנה

🌍 קרקע: 0.5
☁️ קוסמי: 0.4
🏠 רדון: 2
🍌 גוף: 0.4

רפואי: ~3 mSv/שנה (ממוצע)

משתנה מאוד:
אפס עד עשרות

CT אחד: 10 mSv

תעסוקתי:
רוב אנשים: 0
עובדי קרינה: 2-5
טייסים: 3-5
אסטרונאוטים: 50-200!

סה``כ אדם ממוצע:
~6 mSv/שנה

טווח רחב:
רמסר, איראן: 260!
(חול רדיואקטיבי)

אנשים בריאים שם
הסתגלות?

מצטבר לאורך חיים:
70 שנים × 6 mSv
= 420 mSv

+ רפואי משמעותי
→ 500-1000 mSv

סביר, מקובל

⚖️ סיכון מול תועלת:

החלטות מושכלות:

✅ שווה הסיכון:

CT חירום:
חשד לשבץ, טראומה
10 mSv

תועלת: הצלת חיים!
סיכון: +0.05% סרטן

ברור ששווה ✓✓✓

ממוגרפיה:
0.4 mSv
גילוי מוקדם סרטן שד

מציל אלפי נשים
סיכון זניח

שווה ✓

צילום שיניים:
0.005 mSv
מניעת זיהומים

שווה ✓

רדיותרפיה:
20-80 Gy לסרטן
עצום!

אבל: הורג סרטן
מציל חיים

שווה ✓✓✓

⚠️ שאלה:

CT שגרתי:
כאב ראש קל
צעיר

תועלת: ?
סיכון: 0.05% סרטן

לשקול חלופות
MRI (אין קרינה)

צילומי שיניים תכופים:
כל 6 חודשים מיותר

פעם בשנה מספיק

❌ לא שווה:

CT ל"תיירות רפואית":
גוף מלא ללא סיבה
20 mSv

אין תועלת רפואית
רק סיכון

לא! ✗

צילומי נוי:
רנטגן "מזכרת"

לעולם לא! ✗✗✗

👶 אוכלוסיות רגישות:

זהירות מיוחדת:

🤰 הריון:

עובר:
רגיש פי 10-100!
תאים מתחלקים מהר

טרימסטר 1: קריטי
התפתחות איברים

הימנע:
❌ X-ray בטן/אגן
❌ CT
❌ רפואה גרעינית

אם הכרחי:
🦺 מיגון עופרת
📏 מינימום
🤔 הצדקה קפדנית

חלופות:
✅ אולטרסאונד
✅ MRI (טרימסטר 2-3)

גבול: 1 mSv לבטן

👶 ילדים:

רגישים יותר:
• תאים מתחלקים
• תוחלת חיים ארוכה
(זמן לפתח סרטן)

עקרונות:
📏 מינון נמוך ביותר
🎯 ממוקד
🚫 הימנע אם אפשר

פרוטוקולים מיוחדים
CT ילדים ≠ מבוגרים

👴 קשישים:

פחות רגישים
תוחלת חיים קצרה

אבל:
מחלות רבות יותר
→ יותר בדיקות

מצטבר!

👨‍⚕️ עובדי קרינה:

רדיולוגים, טכנאים
כוראים גרעיניים
טייסים

ניטור קפדני
דוזימטרים
20 mSv/שנה גבול

בדיקות תקופתיות

🛡️ הגנה והמלצות:

מדריך מעשי:

יומיום:

☀️ שמש:
• SPF 30-50 יומי
• הימנע 10-16
• כובע, משקפיים
• בדיקות עור שנתי

📱 סלולר:
• דיבורית מומלץ
• לא תחת כרית
• ילדים: מתון

🏠 רדון:
• מדידה (פחית)
• אוורור
• סגירת סדקים

רפואי:

❓ שאל תמיד:
"האם זה הכרחי?"
"יש חלופה?"

📋 תיעוד:
שמור היסטוריה
הימנע כפילויות

🔄 העבר תמונות:
בין מוסדות
לא לחזור

⏰ תזמון:
נשים: לא בהריון
ודא!

תעסוקתי:

📚 הדרכה
🦺 ציוד מגן
⏱️ זמן מינימלי
📏 מרחק מקסימלי
🔋 דוזימטר
📊 מעקב

זכויות:
אתה יכול לסרב
לעבודה מסוכנת

הריון: שינוי תפקיד

💡 מסר מרכזי:

קרינה = כלי
לא טוב או רע

שימוש נכון:
✅ מציל חיים
✅ משפר איכות
✅ מקדם מדע

שימוש לא נכון:
❌ מזיק
❌ מסוכן

העיקרון:
ALARA
As Low As Reasonably Achievable

תועלת > סיכון
תמיד! ⚖️

ידע = כוח = הגנה 🛡️

שאלה 45

2.00 נק'

🔮 עתיד:

מה צפוי?

6G THz, קוונטי בלתי פריץ, Li-Fi סופר מהיר, AI בספקטרום, fusion אנרגיה נקייה, חישה ביולוגית, מדע בדיוני→מציאות

לא ישתנה

אין חידושים

רק היום

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

העתיד! 🔮

🔮 העתיד של גלים א``מ:

📡 תקשורת עתידית:

6G ומעבר:

6G (2030):

תדרים: 100 GHz - 3 THz!

מהירות:
Terabit/s
פי 100 מ-5G!

Latency: <1 ms
כמעט אפס!

טכנולוגיות:

🔬 THz:
טרהרץ
בין מיקרוגל לIR
רוחב פס אדיר

🧠 AI משולב:
אופטימיזציה אוטומטית
רשת מנבאת
ריפוי עצמי

🎯 Holographic Beamforming:
קרנות מדויקות במיקרון
אלפי משתמשים במקביל

🛰️ Satellite-Terrestrial:
אינטגרציה מלאה
כיסוי כל נקודה

🔐 קוונטי:
הצפנה בלתי פריצה

יישומים:

• Holographic Communication:
שיחת וידאו תלת-ממד
הולוגרמה מלאה!

• Tactile Internet:
משוב מישוש
ניתוח מרחוק
מגע וירטואלי

• Digital Twin:
העתק דיגיטלי
עיר, מפעל, גוף
סימולציה בזמן-אמת

• Brain-Computer:
קישור ישיר למוח?
Neuralink וכדומה
עשרות שנים...

אתגרים:
⚡ צריכת אנרגיה
💰 עלות תשתית
📶 כיסוי
🔒 פרטיות
🌍 פער דיגיטלי

🔐 קוונטי:

Quantum Communication:

QKD - Quantum Key Distribution:

שימוש בפוטונים קוונטיים
מקודדים במצבי קיטוב

עקרון אי-הוודאות:
מדידה = הפרעה

מישהו מאזין?
→ יודעים מיד!

בלתי פריצה במהותה
לא רק טכנית

חוקי פיזיקה!

מצב כיום:

סין:
לוויין Micius (2016)
QKD לוויין-קרקע
1200 ק``מ!

אירופה:
רשת קוונטית
בין ערים

ארה``ב, ישראל:
מחקר אינטנסיבי

אתגרים:
• מרחקים ארוכים
פוטונים אובדים
• משחזרים קוונטיים
מורכבים
• עלות

אבל התקדמות מהירה!

Quantum Internet:

רשת עתידית
splicing קוונטי
מחשוב קוונטי מבוזר

2040-2050?

⚛️ אנרגיה:

Fusion - ההבטחה:

מצב עדכני:

ITER (צרפת):
Tokamak ענק
$20 מיליארד
בבנייה

יעד: Q=10
(פי 10 יותר אנרגיה מהכניסה)

תפעול: 2025
D-T: 2035

NIF (ארה``ב):
כליאה אינרציאלית
192 לייזרים

2022: הצליחו Q>1!
פריצת דרך היסטורית!

2.05 MJ → 3.15 MJ

חברות פרטיות:

Commonwealth Fusion:
SPARC - קומפקטי
2025

TAE Technologies
Helion Energy
ועוד...

מיליארדי דולרים
תחרות אינטנסיבית

תחזית:

אופטימי: 2030-2040
ריאליסטי: 2050
פסימי: אף פעם

אם יצליח:
✅ אנרגיה בלתי מוגבלת
✅ דלק מי ים
✅ אפס CO₂
✅ בטוח
✅ פסולת מועטה

פותר משבר אקלים!

שווה המאמץ 🌟

🔬 רפואה:

טכנולוגיות מתפתחות:

Theranostics:
טיפול + אבחון
ביחד!

רדיופרמצבטיקה ממוקדת
נוגדנים מקושרים
→ תא סרטן בלבד
הורגים + מדמיינים

נשק ביולוגי:
פרוטונים, יונים כבדים
פסגת Bragg
דיוק תת-מ``מ

FLASH Radiotherapy:
קרינה במהירות-על
<1 שנייה במקום דקות

רקמה בריאה מתאוששת
סרטן לא מספיק

מבטיח!

AI באבחון:
AI מנתח תמונות
PET, CT, MRI

מזהה סרטן
טוב מרדיולוג אנושי!

עוזר, לא מחליף

Nanomedicine:
ננו-חלקיקים
נושאים תרופות
או רדיואיזוטופים

ממוקד לגידול
דיוק מולקולרי

חיישנים לבישים:
ניטור רציף
קרינה, סביבה

התראה מוקדמת

🌍 סביבה:

חישה ובקרה:

לוויינים מתקדמים:

רזולוציה ס``מ
ספקטרלי רחב
כל יום

ניטור:
• CO₂, CH₄ נקודתי
• כל עץ בודד
• כל מכונית
• כל שריפה מיידית

Big Data + AI:
תחזיות מדויקות
מזג אוויר
אקלים
חקלאות

IoT סביבתי:

מיליוני חיישנים
קרקע, אוויר, מים

רשת צפופה
זמן-אמת

ניהול חכם:
השקיה, דישון
מים, אנרגיה

Geoengineering?

שנוי במחלוקת

רעיונות:
• מסך חלקיקים
חוסם 1-2% שמש
• לכידת CO₂
• האדרת עננים

סיכונים לא ידועים ⚠️
נואשות בלבד?

🤖 AI וספקטרום:

מלאכותי חכם:

ניהול ספקטרום דינמי:

AI מקצה תדרים
בזמן-אמת

מי צריך, מתי, איפה
אופטימלי

Cognitive Radio
רשתות מסתגלות

יעילות מקסימלית
אין בזבוז

גילוי והכרה:

AI מזהה באותות RF:
• סוג מכשיר
• דפוס שימוש
• אנומליות

ביטחון:
זיהוי דרונים עוינים
הפרעות

עיבוד אותות:

AI מסנן רעש
משחזר אותות
מפענח

טוב מאלגוריתמים מסורתיים

תחזית:

מזג אוויר
תנועה
ביקוש אנרגיה

מדויק יותר

🚀 חלל:

גבול אחרון:

JWST ומעבר:

James Webb
אינפרה-אדום
גלקסיות ראשונות

הבא:
טלסקופים ענקיים
30-40 מטר!

ELT (39m, צ``ילה)
TMT (30m, הוואי)

רזולוציה מדהימה

אתות חייזרים?

SETI
מחפשים 60+ שנים
כלום

כיוונים חדשים:
• טכנו-סימנים
זיהום אוויר?
מגה-מבנים?
• לייזרים בין-כוכביים
• ניוטרינואים

Breakthrough Listen:
סריקה מקיפה
$100M

אולי לעולם לא נמצא...
או מחר! 👽

💡 מסר לעתיד:

גלים א``מ שינו העולם
מהתקשורת לרפואה

העתיד:
• מהיר פי 1000
• מדויק פי 1000
• חכם פי 1000

אתגרים:
• אנרגיה
• אקלים
• פרטיות
• שוויון

אבל האנושות
תמיד מצאה דרך

מדע בדיוני היום
= מציאות מחר

הספקטרום מלא הפתעות! 🌈

שאלה 46

2.00 נק'

🧮 תרגיל מקיף:

תחנת רדיו FM 100MHz, הספק 50kW, מרחק 30km

מצא: λ, E פוטון, I במקלט, מספר פוטונים/שנייה

λ=3m, E=4.14×10⁻⁷eV, I=4.4μW/m², ~10¹⁹ פוטונים/s, גלים חלשים אבל מזוהים מצוין

לא אפשרי

אין פתרון

מסובך מדי

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

תרגיל מקיף! 🧮

📐 פתרון מלא:

נתונים:
f = 100 MHz = 10⁸ Hz
P = 50 kW = 5×10⁴ W
d = 30 km = 3×10⁴ m
c = 3×10⁸ m/s
h = 6.626×10⁻³⁴ J·s

שלב 1: אורך גל

λ = c/f

λ = (3×10⁸)/(10⁸)

λ = 3 m

FM: 88-108 MHz
λ: 2.78-3.41 m

טיפוסי לרדיו FM ✓

שלב 2: אנרגיה לפוטון

E = hf

E = 6.626×10⁻³⁴ × 10⁸

E = 6.626×10⁻²⁶ J

המרה ל-eV:
E = (6.626×10⁻²⁶)/(1.6×10⁻¹⁹)

E ≈ 4.14×10⁻⁷ eV

אנרגיה זעירה!
פי מיליון פחות מפוטון נראה
(~2 eV)

לא מייננת ✓

שלב 3: עוצמה במקלט

נניח קרינה איזוטרופית
(שווה לכל הכיוונים)

שטח כדור:
A = 4πd²
A = 4π(3×10⁴)²
A = 4π × 9×10⁸
A ≈ 1.13×10¹⁰ m²

עוצמה:
I = P/A

I = (5×10⁴)/(1.13×10¹⁰)

I ≈ 4.4×10⁻⁶ W/m²

או:
I ≈ 4.4 μW/m²

חלש מאוד!
אבל מספיק למקלט רגיש ✓

הערה:
בפועל אנטנת משדר מכוונת
→ עוצמה גבוהה יותר
בכיוון מסוים

שלב 4: מספר פוטונים

לשנייה, לכל m²

N = I/E_photon

צריך אותן יחידות:
E_photon = 6.626×10⁻²⁶ J
I = 4.4×10⁻⁶ W/m²
= 4.4×10⁻⁶ J/(s·m²)

N = (4.4×10⁻⁶)/(6.626×10⁻²⁶)

N ≈ 6.6×10¹⁹ פוטונים/(s·m²)

מספר עצום!

אנטנת מקלט טיפוסית:
שטח אפקטיבי ~1 m²

→ 10¹⁹ פוטונים/שנייה

למרות שכל אחד חלש
ביחד → אות מזוהה!

SNR טוב
→ איכות שמע מצוינת 🎵

💡 הבנה:

למה FM איכותי?

1️⃣ אפנון תדר:
מידע בתדר, לא אמפליטודה
→ חסין לרעש

2️⃣ VHF גבוה:
100 MHz → רוחב פס רחב
→ סטריאו, נאמן

3️⃣ קו ראייה:
VHF לא עוקף אופק
אבל יציב
אין דעיכה יונוספרית

4️⃣ הספק מספיק:
50 kW → 30+ ק``מ
כיסוי עירוני מצוין

טווח מקסימלי:

קו ראייה:
d ≈ 3.57(√h₁ + √h₂)

מגדל 100m:
√100 = 10
מכונית 2m:
√2 ≈ 1.4

d ≈ 3.57(10+1.4)
d ≈ 41 ק``מ

30 ק``מ בתרגיל
בטווח טוב ✓

השוואה:

AM (1 MHz):
λ = 300m ארוך
חודר, מגיע רחוק
אבל רעש, איכות ירודה

FM (100 MHz):
λ = 3m קצר
קו ראייה בלבד
אבל איכות מעולה!

זה הפשרה 📻

שאלה 47

2.00 נק'

🤯 עובדות:

דברים מדהימים?

כלום

רק רגיל

לא מעניין

טלפון=כוח Apollo 11, שמש 400 מיליון טון/s, WiFi מאחורי קיר דופן, אור ירח 1 שנייה, GPS דורש יחסות, מדהים!

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

עובדות מרתקות! 🤯

🤯 עובדות מדהימות על גלים א``מ:

📱 טכנולוגיה:

1️⃣ הטלפון שלך חזק מ-Apollo 11!

iPhone 13:
• 6 ליבות
• 6 GB RAM
• 128-512 GB אחסון

Apollo 11 (1969):
• 2 MHz
• 4 KB RAM
• 72 KB אחסון

פי 100,000 יותר חזק!

נחתו על הירח
עם פחות מיכולת מחשבון! 🚀

2️⃣ כל צ``יוץ = אנרגיה גרעינית!

כל הודעת טקסט בעולם
במשך שנה

= אנרגיה של
12 גרגירי חול
שהופכים לאנרגיה (E=mc²)

יעילות מדהימה! ⚡

3️⃣ WiFi רואה דרך קירות!

2.4 GHz:
λ = 12.5 ס``מ

דיפרקציה סביב מכשולים
חדירה דרך חומרים

אבל לא מתכת/מים
(כלוב פרדיי)

למה חלודה?: n_water~9
מים סופגים 2.4 GHz מאוד!

גוף אדם = 60% מים
אתה חוסם WiFi! 🚶

4️⃣ Bluetooth דילג על שיניים!

נקרא על שם:
Harald Bluetooth (940-985)
מלך דנמרק

איחד שבטים
כמו Bluetooth מאחד מכשירים!

הלוגו:
ᚼ (H) + ᛒ (B)
רונים נורדיים! ᚼᛒ

5️⃣ אור ירח מגיע תוך שנייה!

מרחק: 384,400 ק``מ
c = 300,000 ק``מ/s

זמן: 1.28 שניות

אבל רואים אותו
כפי שהיה לפני שנייה!

עבר != הווה

שמש: 8.3 דקות
כבר לא שם...

כוכבים: שנים-מיליונים
רואים עבר רחוק! 🌌

☀️ שמש ויקום:

6️⃣ השמש מאבדת 4 מיליון טון בשנייה!

E = mc²

הספק: 3.8×10²⁶ W

m = E/c²
m = (3.8×10²⁶)/(9×10¹⁶)
m ≈ 4.2×10⁹ kg/s

4 מיליון טון/שנייה!

אבל השמש:
2×10³⁰ kg

תחזיק 10 מיליארד שנים
עוד 5 מיליארד לנו ✓

7️⃣ רוב האנרגיה ביקום = אינפרה-אדום!

לא נראה
אבל רוב הפוטונים

CMB - קרינת רקע:
2.7K
שריד מהביג באנג

פסגה: 160 GHz
מיקרוגל

מכל כיוון!
נובל 1978

8️⃣ אנחנו קרינה!

גוף אדם 37°C
= 310K

חוק Wien:
λ_max = 9.3 μm

אינפרה-אדום אמצעי!

פולטים ~100W
נראים במצלמת IR 🔥

ראיית לילה צבאית
רואה אנשים!

9️⃣ יש גלקסיה שאורה הגיע 13.5 מיליארד שנה!

GN-z11

z = 11.09
(הסטה אדומה)

נוצרה 400 מיליון שנה
אחרי ביג באנג

מהגלקסיות הראשונות!

JWST מוצא עוד יותר רחוקות...

רואים לידת היקום 🌌

⚡ אנרגיה ומהירות:

🔟 ברק = תחנת רדיו!

ברק פולט גלי רדיו
במיוחד VLF (3-30 kHz)

"Whistlers"
צליל יורד

נוצעים לאורך
קווי שדה מגנטי
אלפי ק``מ!

חוקרים:
מדידת פלזמה
יונוספירה

1️⃣1️⃣ GPS צריך יחסות!

לוויינים נעים 14,000 קמ``ש
→ יחסות פרטית
שעונים איטיים 7 μs/יום

גובה 20,200 ק``מ
→ יחסות כללית
כבידה חלשה
שעונים מהירים 45 μs/יום

סה``כ: +38 μs/יום

ללא תיקון:
שגיאת מיקום 10 ק``מ/יום!

אינשטיין הציל GPS 🗺️

1️⃣2️⃣ פוטון יכול לנוע "מתחת" לc!

בוואקום: תמיד c

בחומר:
v = c/n

מים n=1.33:
v = 0.75c

יהלום n=2.42:
v = 0.41c

אבל בוואקום
בין אטומים
עדיין c!

עיכוב מקרוסקופי

קרינת צ`רנקוב:
חלקיק מהיר מאור בחומר
→ גל הלם כחול!
כמו מטוס על-קולי

כורים גרעיניים זוהרים כחול 💙

1️⃣3️⃣ רדיו AM מגיע לאנטארקטיקה!

גלי HF (3-30 MHz)
מוחזרים מיונוספירה

"דילוגים"
אלפי ק``מ

חובבי רדיו:
מדברים עם העולם
בלי אינטרנט!

תלוי בשמש:
סופה סולרית
→ כיבוי רדיו

אירוע Carrington (1859):
טלגרף קרס
זוהר עד קו המשווה

היום: נזק $2 טריליון?

🔬 קוונטי ומוזר:

1️⃣4️⃣ פוטון "יודע" על שני הסדקים!

ניסוי יאנג
פוטון בודד
עובר דרך 2 סדקים

מפריע לעצמו! 🤯

התנהגות גלית
אבל חלקיק

תעלומת הקוונטים
עדיין לא פתורה

1️⃣5️⃣ ספינת הרכבת קוונטית!

פוטונים שזורים:
מדידת אחד
→ קובע את השני
מיידית!

מהיר מ-c?
לא... מידע לא עובר

אבל מוזר ביותר
אינשטיין שנא
"Spooky action"

הוכח נכון
נובל 2022 🏆

1️⃣6️⃣ יש "פוטונים וירטואליים"!

QED - אלקטרודינמיקה קוונטית

כל החלל:
פוטונים וירטואליים
צצים ונעלמים

Δt·ΔE ≥ ħ/2

לא ניתן למדידה ישירה
אבל משפיעים!

אפקט Casimir:
2 צלחות מתכת קרובות
נדחפות!

פוטונים וירטואליים
בין הצלחות
פחות מבחוץ
→ לחץ!

מדידה: ננו-ניוטון
הוכח 1997 ✓

🌍 יומיומי מפתיע:

1️⃣7️⃣ מיקרוגל = תקציר פיזיקה!

מגנטרון:
אלקטרונים במגנט
תנודה 2.45 GHz

למה דווקא זה?
מים מתנדנדים היטב
חימום יעיל

אבל:
ISM band
תעשייתי-מדעי-רפואי
לא מוסדר

WiFi גם 2.4 GHz!
מיקרוגל מפריע 🤦

1️⃣8️⃣ קשת בענן = ספקטרוסקופיה טבעית!

טיפת מים:
פריזמה + מראה

42° מהשמש
אדום בחוץ
סגול בפנים

משנית: 50-53°
צבעים הפוכים

תלת: נדיר מאוד!
4 החזרות

1️⃣9️⃣ יהלום מנצנץ מרדיואקטיביות!

יהלומים כחולים:
בור (B) שורי

UV פוגע
→ פלואורסנציה
זוהר כחול

"UV light" במועדונים
יהלומים זוהרים!

גילוי מזויפים:
זכוכית לא זוהרת

2️⃣0️⃣ אנחנו כולנו אבק כוכבים!

פחמן, חמצן, ברזל
בגופנו

נוצרו בכוכבים
התפוצצויות-על

מימן = ביג באנג
כל השאר = כוכבים

פיזית:
גלי a``מ בכוכב
יצרו את האטומים
שיצרו אותנו!

אנחנו גלים א``מ שהפכו לחומר! ✨

🤯 המסר:

גלים אלקטרומגנטיים
לא רק נוסחאות

הם:
• היקום
• החיים
• התקשורת
• הידע
• אנחנו

מרדיו ועד גמא
כל הספקטרום
נס אחד גדול

מדע = קסם אמיתי! ✨🌈⚡

שאלה 48

2.00 נק'

📝 מושגים:

הגדרות חשובות?

לא חשוב

λ אורך גל, f תדר, c=λf, E=hf, I עוצמה, n שבירה, α/β/γ קרינה, Sv מינון, מושגי יסוד

אין צורך

רק אחד

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

מושגי מפתח! 📝

📝 מושגי מפתח - סיכום:

⚡ יסודות:

• λ (למבדה): אורך גל [m]
• f: תדר [Hz]
• c = 3×10⁸ m/s: מהירות אור
• c = λf: קשר יסודי
• E = hf: אנרגיה פוטון
• h = 6.626×10⁻³⁴ J·s: קבוע פלאנק

🌈 אופטיקה:

• n: מקדם שבירה
• n₁sinθ₁=n₂sinθ₂: חוק סנל
• θc: זווית קריטית
• 1/f=1/d_o+1/d_i: עדשה דקה
• M=-d_i/d_o: הגדלה

☢️ קרינה:

• α: אלפא (He גרעין)
• β: בטא (אלקטרון)
• γ: גמא (פוטון אנרגיה גבוהה)
• N(t)=N₀e^(-λt): דעיכה
• t₁/₂: זמן מחצית
• Gy: Gray (מינון פיזיקלי)
• Sv: Sievert (מינון ביולוגי)
• ALARA: As Low As Reasonably Achievable

שאלה 49

2.00 נק'

📅 היסטוריה:

אבני דרך?

לא רלוונטי

אין היסטוריה

רק היום

1865 מקסוול משוואות, 1895 רנטגן X, 1896 בקרל רדיואקטיביות, 1905 אינשטיין יחסות, 1947 טרנזיסטור, 2007 iPhone, מהפכות

הסבר:

💡 הסבר מפורט:

ציר זמן! 📅

📅 אבני דרך:

1865: מקסוול - משוואות א``מ
1887: הרץ - גילוי גלי רדיו
1895: רנטגן - קרני X
1896: בקרל - רדיואקטיביות
1900: פלאנק - קוונטים
1905: אינשטיין - E=mc²
1927: טלוויזיה
1947: טרנזיסטור
1969: אינטרנט, ירח
1983: סלולר
1989: WWW
2007: iPhone
2025: AI, 5G, עתיד...

שאלה 50

2.00 נק'

🎓 סיכום מבחן:

מה למדנו?

לא גמרנו

רק מעט

ספקטרום שלם רדיו→גמא, תקשורת WiFi/5G, אופטיקה עדשות, קרינה מייננת, רפואה מציל חיים, עתיד מרתק, ידע רב - הצלחה!

כלום

הסבר:

🎓 סיכום סופי!

מבחן 178 מושלם!

🎓 סיכום מבחן 178:

גלים אלקטרומגנטיים

✅ מה למדנו:

חלק א: יסודות

• טבע גלים א``מ
• מהירות אור c
• אנרגיה ועוצמה
• קיטוב
• ספקטרום שלם
• מקורות וגלאים
• אינטראקציה עם חומר

חלק ב: רדיו ותקשורת

• תדרי רדיו VLF→EHF
• אפנון AM/FM/דיגיטלי
• אנטנות וקרינה
• התפשטות גלים
• רעש ו-SNR
• WiFi/Bluetooth/5G
• רדאר ולוויינים

חלק ג: אור ואופטיקה

• אור נראה 400-700nm
• החזרה ושבירה
• עדשות ומראות
• הפרעה ועקיפה
• סיבים אופטיים
• לייזר
• אפקטים טבעיים

חלק ד: קרינה מייננת

• UV ואוזון
• קרני X רפואיות
• קרני גמא
• רדיואקטיביות α/β/γ
• מינון והגנה
• אנרגיה גרעינית
• תאונות ולקחים
• רפואה מתקדמת

חלק ה: יישומים

• ספקטרוסקופיה
• תקשורת מודרנית
• חישה מרחוק
• השפעות בריאות
• העתיד
• עובדות מרתקות

🎉 מזל טוב!

סיימת בהצלחה!

50 שאלות מקיפות
5 חלקים שלמים
ידע עצום

📚🌈⚡☢️🔬

אתה מומחה בגלים א``מ!

המשך ללמוד, לגלות, להתפעל

🚀✨🌟

🤖

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