ג. אור וצבע - יחידת לימוד

🎯 חשיבות הנושא

משמעות המילה צילום באנגלית, Photography, היא "רישום באור". היכרות רחבה עם יסודות תורת האור, התנהגות האור ותכונותיו השונות, בנוסף להיכרות עם תופעות פיזיקליות שונות הקשורות בו, משמשות בסיס הכרחי להבנת מהות הצילום.

בלימוד הפרק נתייחס לדואליות של האור כגל והאור כחלקיק, ספקטרום האור הנראה בתוך הקרינה האלקטרומגנטית, מעבר האור בתווכים שונים ושלושת מאפייני הצבע העיקריים.

📚 מטרות ומושגים מרכזיים

מטרות אופרטיביות:

התלמיד יבין מהי קרינה אלקטרומגנטית ואיך האור הנראה הוא חלק ממנה.
התלמיד ידע מהם אורכי הגלים המייצגים כל צבע ומהו התחום הנראה.
התלמיד יבין מהו צבע ומהם שלושת מאפייניו העיקריים.
התלמיד יבין כיצד חומרים מסוימים מגיבים לאור.

מושגי יסוד:

אור ספקטרום האור הנראה צבע תגובת החומר לאור קרינה אלקטרומגנטית

אור: קרינה אלקטרומגנטית, דואליות של האור. תכונות גל ותכונות חלקיק.
ספקטרום האור הנראה: טווח אורכי הגל הנראה לעין האדם (780-380 ננומטר).
צבע: מוגדר ע"י גוון (Hue), רוויה (Saturation) ובהיקות (Luminance).
קרינה אלקטרומגנטית: הפרעה מחזורית בשדה החשמלי והמגנטי, המתפשטת במרחב ונושאת אנרגיה.

ג.1 הספקטרום האלקטרומגנטי

לקרינה האלקטרומגנטית יש ספקטרום רחב של גלים השונים זה מזה בתדרים:

גלי רדיו, טלוויזיה ולוויינים: גלים בעלי תדר נמוך מאוד.
גלי מיקרו: לתקשורת ובישול במיקרוגל.
גלי אינפרה אדום: לשלט רחוק.
גלי אולטרה סגול: גורמים למראה "ערפילי" מעט בתמונה המצולמת.
גלי רנטגן: לביצוע בדיקות שיקוף ברפואה, בניין, תעופה ועוד.
גלי גמא: גלים בעלי תדר גבוה מאוד.

האור הנראה

האור הטבעי הוא צורה של קרינה (אנרגיה) המגיעה אלינו מן השמש. האור בהגדרתו הפיזיקלית מתנהג בצורה דואלית: גם כחלקיק (פוטון) וגם כגל (אורך, תדירות ועוצמה).

התחום המוגדר של קרינה אלקטרומגנטית הנקלט על ידי עין האדם נקרא האור הנראה. זהו רק חלק קטן מכל ספקטרום הקרינה.
לכל צבע אורך גל ספציפי. את הגל הקצר ביותר אנו רואים כסגול (כ-400 ננומטר), ואת הארוך ביותר כאדום (כ-700 ננומטר).

ג.2 מהו צבע?

צבע מוגדר על ידי שלושה גורמים פיזיקליים:

גוון (Hue): מספר עצום של אורכי גל בטווח 380nm-770nm. לכל אורך גל גוון אחר.
רוויה (Saturation): נמדדת באחוז הגוון באור הלבן.
בהיקות (Luminance): עוצמת התאורה, נמדדת ביחידות lux או lumens. ביחד עם הצבעונות משלימה את המונח צבע.

צבעונות (Chrominance): שילוב של הגוון והרוויה.

הגדרות נוספות:

אור לבן: אוסף אינסופי של אורכי גל בתחום הספקטרום הנראה. אין לו גוון והוא אינו מכיל אורך גל דומיננטי, ולכן אינו מוגדר כצבע.
שחור: מכיל אנרגיית חום, אין לו בהיקות ולכן הוא אינו צבע (בליעה מוחלטת).

ג.3 תגובת החומר לאור

שבירה (Refraction): האור סוטה מכיוונו המקורי במעבר בין חומרים (למשל במנסרה).
החזרה (Reflection): חומר מבריק מחזיר את האור בזווית שווה לזווית הפגיעה (למשל מראה). עוצמת האור וצבעו המקורי אינם משתנים.
העברה (Transmission): חומר שקוף המעביר את האור דרכו (למשל מסנני צבע).
ספיגה (Absorption): בליעה. חומר אטום סופג את האור. אור מוחזר מחומרים אטומים מאפשר לנו לראותם.
פיזור (Scattering): חומר מחוספס מחזיר אור מפוזר לכיוונים מעט שונים אחד ממשנהו (למשל נייר).

📝 פעילויות והדגמות בכיתה

בדיקת חומרים עם יכולת החזר שונה: מראה, מים, בד שחור, קלקר לבן, רפלקטור כסוף.
התנסות בשבירת אור: הכנסת כפית לכוס מים ליצירת אשליה אופטית שהכפית שבורה.
הדגמת מנסרה: פירוק אור לבן לקשת צבעים.

🎬 סרטוני העשרה