א. הפיזיקה של האור

🎯 חשיבות הנושא

תחום האור הנראה לעין הוא רק חלק קטן מהקרינה האלקטרומגנטית, והוא מכיל את כל ספקטרום הצבעים. בפרק זה נלמד על המהות הפיזיקלית של האור. ידע זה משמש בסיס להבנת פרקים מתקדמים כמו "אור וצבע" ו"איזון ללבן".

📚 מטרות ומושגים מרכזיים

מטרות אופרטיביות:

1. התלמיד יבין מהי קרינה אלקטרומגנטית ואיך האור הנראה הוא חלק ממנה.
2. התלמיד ידע מהו אורך גל.
3. התלמיד ידע מהם אורכי הגלים המייצגים כל צבע ומהו התחום הנראה.
4. התלמיד ידע מהי טמפרטורת צבע ומהו סולם קלווין.

מושגי יסוד:

הספקטרום האלקטרומגנטי: קרינה שמכילה את כל אורכי הגלים האלקטרומגנטיים ואת כל התדרים האפשריים.
אורכי גל: המרחק בין שני שיאים סמוכים של הגל.
סולם קלווין: יחידת מידה לטמפרטורת צבע (מסומנת ב-K).

א.1 הספקטרום האלקטרומגנטי

האור הטבעי הוא צורה של קרינה (אנרגיה) שמגיעה אלינו מהשמש. הוא נוצר גם בתהליכים טבעיים (אש, ברק) ומלאכותיים (נורות).

לאור יש טבע דואלי: במצבים מסוימים הוא מתנהג כשטף חלקיקים (פוטונים), ובאחרים כגל (בעל אורך, תדירות ועוצמה).

האור הנראה הוא תחום צר מאוד מתוך כלל הקרינה האלקטרומגנטית שהעין האנושית מסוגלת לקלוט. תחום זה מכיל את כל צבעי הקשת, כאשר לכל צבע אורך גל ייחודי.

א.2 אורכי גל

ספקטרום האור הנראה נע בטווח אורכי גל של 400 עד 700 ננומטר (ננומטר = מיליונית המילימטר).

• 400 ננומטר: הגל הקצר ביותר שאנו רואים (צבע סגול).
• 700 ננומטר: הגל הארוך ביותר שאנו רואים (צבע אדום).

א.3 סולם קלווין (טמפרטורת צבע)

טבלת מעלות קלווין הומצאה על ידי הפיזיקאי ויליאם תומפסון קלווין. התיאוריה שלו מתבססת על "גוף שחור מושלם". שחור הוא היעדר צבע, זהו האפס לפי התיאוריה של קלווין. אור שנראה לבן מורכב מצבעי הקשת שהיחס ביניהם אינו קבוע (אור טבעי עשיר בכחול, אור נורת בית עשיר באדום).
גופים שמתחממים מתחילים להפיץ קרינה תרמית ואור (מטמפרטורה של 300k – צבע אדום חזק), וככל שהטמפרטורה של הגוף שמפיץ את האור עולה כך האור משנה את צבעו.

ככל שטמפרטורת הצבע נמוכה יותר, הצבעים הדומיננטיים יהיו אדום וצהוב, ולפיכך הם נקראים צבעים חמים.
ככל שטמפרטורת הצבע גבוהה יותר הצבעים הדומיננטיים הם גוונים של תכלת וכחול, וצבעים אלו מכונים צבעים קרים.

מרבית פנסי התאורה בקולנוע מוכוונים לשתי נקודות ספציפיות בטבלת מעלות קלווין:

• 3200k – סטנדרט של פנסי תאורה המאירים באור חם, פנסים אלו נקראים לעתים פנסי טונגסטן מפני שהם מפיצים אור הדומה לנורות הביתיות הצהובות. הטמפרטורה הסטנדרטית שלהם היא 3200 מעלות קלווין, אבל טווח הטמפרטורה שלהם נע בין 2000 ל-4000 מעלות קלווין.
• 5600k – סטנדרט של פנסי תאורה המאירים באור קר. פנסים אלו נקראים לעתים קרובות פנסי Daylight מפני שהם מפיצים אור המדמה אור יום. הטמפרטורה הסטנדרטית שלהם היא 5600 מעלות קלווין, אבל טווח הטמפרטורה שלהם נע בין 5000 ל-7000 מעלות קלווין.

🎬 סרטון הסבר: איזון לבן וקלווין

בשנים האחרונות נכנסים לשוק פנסי התאורה פנסים מסוג RGB המאפשרים לשלוט במגוון רחב של שינויים בטמפרטורת הצבע (בטווחים שבין K2700 לבין K6800).

📝 תרגיל סיכום חובה

1. התלמידים יבחנו מקורות אור שונים ויזהו את טמפרטורת הצבע שלהם.
2. התלמידים יתרגלו השפעת איזון ללבן במצלמה על מקורות אור בעלי טמפרטורת צבע שונה.