» «
מיקרוסקופ
מה המיקרוסקופ עושה?



המיקרוסקופ הוביל למהפכה מדעית ואיפשר התקדמות אדירה במחקר. מדובר במכשיר שמאפשר לצפות בגופים זעירים ולהציג תמונה מוגדלת שלהם. להמצאת המכשיר שאנו מכירים כמיקרוסקופ קדמה המצאת זכוכית המגדלת, שגם היא נקראה בזמנו מיקרוסקופ. היות וזכוכית מגדלת מכילה רק זכוכית קמורה היא מיקרוסקופ פשוט ביותר, שמאפשר הגדלה צנועה.

המיקרוסקופ המורכב, שהומצא בהולנד בסוף המאה ה-16, השתמש בשתי עדשות והשיג לפיכך הגדלה משמעותית. במיקרוסקופ כזה עדשה אחת מציגה דמות מוגדלת של העצם שאותו בוחנים ועדשה שנייה מגדילה את המראה עוד יותר.

במיקרוסקופ המודרני של היום, יש קבוצת עדשות במקום כל אחת משתי העדשות של המיקרוסקופ המוקדם והוא מציג תמונה מדויקת ומוגדלת פי כמה. המיקרוסקופ האלקטרוני המודרני מציע אפשרויות מדהימות בהרבה ויכול להביא להגדלה של עד פי 100,000 מהגודל של המרכיב הנחקר.


הנה דברים מוכרים שאנו מכירים כפי שהוגדלו דרך המיקרוסקופ:

http://youtu.be/P-n5TbifUIQ


היצורים המופלאים וזעירים שעל גופנו, כפי שהוגדלו במיקרוסקופ אלקטרוני:

http://youtu.be/QrmashOX5EU


והגדלה מיקרוסקופית שלא תאומן של עצמים זערוריים:

https://youtu.be/ZyXrtODhJEA
קליידוסקופ
מהו קליידוסקופ?



את הקליידוסקופ (Kaleidoscope) המציא סר דייוויד ברוסטר ב-1816. הקליידוסקופ היה אז מכשיר אופטי, שבעזרתו המחישו צורות סימטריות שונות. כיום משתמשים בו בעיקר לשעשוע. הוא מבוסס על צורות סימטריות בשלל צבעים, כשכל סיבוב של הגליל מציג תבנית חדשה מתוך מגוון של צבעים ותבניות, שמשתנה כשמסובבים את הקליידוסקופ.

הקליידוסקופ בנוי כצורת גליל שיש בו מראות. במראות הללו משתקפים עצמים שונים, כמו שברי זכוכית צבעוניים שלרוב מוכנסים לתוכו. כשמביטים פנימה דרך חור בקצה הגליל, והאור נכנס מהקצה השני, ההשתקפויות המשתנות של שברי הזכוכית הללו יוצרות תמונות סימטריות ומהממות ביופיין. התמונות שנוצרו יוצרות לא פעם תבניות חוזרות ומרתקות, שההשתקפויות מכפילות להמון צדדים ויוצרות להן עומק וממדים מרהיבים.

המילה הקליידוסקופ לקוחה מהשפה היוונית ופירושה "צופה בתמונה יפה".


זה מה שרואים בקליידוסקופ:

http://youtu.be/peZ-MjD9pgk


קבלו צורות קליידוסקופיות:

http://youtu.be/9GMtj_-3BOc


קליידוסקופ מראות הופך הכל לקסום:

http://youtu.be/zCFdLrXI3yM


צורות מתחלפות:

http://youtu.be/_OJ7fsZREgo


כך יוצרים קליידוסקופ בעצמכם:

https://youtu.be/Z2TDK_OQWU0


אפשר גם לראות אחד שבנוי אחרת לגמרי:

https://youtu.be/6_8omObsfgM


ובשנות ה-70 יצרו קליפים לטלוויזיה, כמו זה של דיוויד בואי, עם קליידוסקופ ברקע של מסך כחול:

https://youtu.be/Vy-rvsHsi1o
מראה
איך פועלת המראה? איך אני רואה את עצמי במראה?



מראה (mirror) או ראי היא מתקן שמחזיר את קרני האור וכך מאפשר לראות את מה שניצב מולו ומשתקף בו.

המראה השטוחה שאנו מכירים עשויה מזכוכית שמאחוריה מודבקת שכבת מתכת דקה, ממתכות כמו כסף שמשקפת את הנוף או מה שניצב מולה.

המראות נולדו כשהסתבר לאדם הקדמון שניתן להביט לתוך צלוחיות מים ולראות את עצמו. בערך ב-6000 לפני הספירה, נמצאו זכוכיות געשיות, שנוצרו באופן טבעי בפעילות של הרי געש, והאדם גילה שהן מאפשרות לראות בהן כמו במים.

זה היה בשנת 2,000 לפני הספירה, כשהחלו ללטש סלעים בכדי שישמשו כמראות. רק בשנת 1835 יצר כימאי גרמני בשם יוסטוס פון ליביג את מראת הזכוכית-כסף שבה אנו משתמשים כיום.


הנה תינוקות מול מראה:

https://youtu.be/YOX4nA-yFOk


מראות מיוחדות שעושות אמנות:

http://youtu.be/BZysu9QcceM


כך מגיבות חיות בטבע למראה שהוצבה שם:

http://youtu.be/GaMylwohL14


והעולם של המראות המעניינות בתכנית גלילאו:

https://youtu.be/Ofh_yBc5fdY?t=1m21s&end=12m20s?long=yes
מראה
מי המציא את המראה?



מראות בגרסאות שונות כלשהן קיימות כבר אלפי שנים. אך המראה המודרנית, זו שאנו מכירים, נוצרה לפני כ-150 שנה. היא נקראת "מראת הזכוכית-כסף" והממציא שלה הוא הכימאי הגרמני יוסטוס פון ליביג (Justus von Liebig). הוא הראשון שיצר בשנת 1835 מראה שבה הוצמדה מתכת לזכוכית באמצעים כימיים, תוך כדי החנקת המתכת.

אגב, ליביג הזה עסק במרבית זמנו דווקא בכימיה ובדרך שבה היא מסייעת לחקלאות. הוא היה מראשוני החוקרים שהניבו את תעשיית הדשנים הכימיים לחקלאות ועד היום הוא נחשב לאחד מגדולי הביוכימאים שעסקו בכימיה חקלאית.

אם נשוב למראות, אלה נולדו אלפי שנים לפני הספירה. אז עוד לא ידעו על החיבור בין הזכוכית למתכת שתשקף בה את המראות באופן אופטי. אבל ברמת אנטוליה, הנמצאת בתורכיה של היום, השתמשו ב-6000 לפני הספירה בחומרים כמו זכוכית געשית שמולאה בנוזלים, כדי לשקף היטב.

ב-4000 לפני הספירה במסופוטמיה ו-1000 שנה אחר-כך במצרים העתיקה, השתמשו במראות מנחושת מלוטשת. עוד אלף שנים, בסביבות 2000 לפני הספירה, יצרו במרכז אמריקה מראות מאבנים מלוטשות. בערך באותם זמנים, בסין הרחוקה, נוצרו מראות מברונזה.


הנה ההיסטוריה המוקדמת של המראה:

https://youtu.be/FDs-1khMwus


וההמשך עם אבי המראה המודרנית, הכימאי יוסטוס פון ליביג:

https://youtu.be/e5Pz6NU7pww

טכנולוגיה אופטית

קמרה אובסקורה
מהי קמרה אובסקורה?



ה"קמרה אובסקורה" (Camera Obscura), בעברית "חדר אפל", "לשכה אפלה", או "קופסה אפלה", היה עקרון שהתגלה עוד ביוון העתיקה. לפי רעיון זה, אם ננקב חור באחד מהקירות של חדר חשוך, ייכנס דרכו האור ויקרין על הקיר הנגדי תמונה של העולם מבחוץ, כשהיא מוצגת בצורה הפוכה. הפילוסוף אריסטו היה הראשון שתיאר בכתב את התהליך.

למעשה הקמרה אובסקורה הייתה הבסיס לצילום, אבל היוונים הקדמונים לא ידעו לשמור את התמונה לצפייה חוזרת. כמוהם גם המדען הערבי אל-חאזן שגילה את השיטה שוב במאה ה-9. כמוהו גם הציירים שנעזרו בקמרה אובסקיורה כדי לצייר נופים תלת-ממדיים על בד. חוקרים משערים שדרך הקמרה אובסקורה למד לאונרדו דה וינצ'י את הפרספקטיבה שהוא כל כך הצטיין בה.

חוקר אחר שגילה את העיקרון הזה היה פילוסוף מסין העתיקה ששמו היה מו דזה. לפני 2000 שנה הוא גילה את עיקרון הקמרה אובסקורה, באופן בלתי תלוי.

העקרון הזה היה צריך להמתין עוד כמה מאות שנים, בטרם ימציאו שיטה שבה ניתן גם לשמר את התמונה המוקרנת ולהציגה שוב כצילום.


כיצד התפתחו המצלמות המודרניות מהקמרה אובסקורה (מתורגם):

http://youtu.be/XaGUL8B-BrE?t=14s


כך השתמשו בה ציירים כמו ורמיר כדי לצייר חלק מציוריו הגדולים:

https://youtu.be/5SpaJtCv1hI


כך תייצרו קמרה אובסקורה לבד:

http://youtu.be/Y0wenfVfHuo


הנה הסבר מודגם ללשכה אפלה, כמו ההמצאה של אל-חזאן:

http://youtu.be/gvzpu0Q9RTU


והרצאת וידאו קצרה על הקאמרה אובסקורה:

https://youtu.be/LutIudRhm10?long=yes
מיקרוסקופ
מי המציא את המיקרוסקופ?



ישנם ויכוחים מי ייחשב לממציא המיקרוסקופ, אבל נראה שממציאי המיקרוסקופ הם שלושה הולנדים, מצד אחד אב ובנו ומצד שני, אדם נוסף שממש במקביל אליהם ובלי להכירם, המציא את אותה ההמצאה בדיוק!

בשנת 1590 הרכיבו שני האופטיקאים ההולנדים, זָאכַארִיאַס והַאנְס יַאנְסֶן את המיקרוסקופ הראשון, בצורת שתי עדשות בתוך גליל. זה היה מיקרוסקופ פשוט שהגדיל בערך פי 20. כך הם גילו את עיקרון המיקרוסקופ, שלמעשה גם יאפשר את המצאת מכשיר הטלסקופ.

במקביל לשניים שקד על פיתוח דומה גם האנס ליפרשיי ההולנדי. בשנת 1608 הוא פיתח גם את הטלסקופ הייעודי. גלילאו גלילאי, מי שנחשב היום לאסטרונום דגול, שמע על ההמצאה והתלהב ממנה מאד. הוא עתיד לפתחה בהמשך בעצמו ולשכללה ויביא את הטלסקופ למצב של מכשיר אמין, בעיקר לצורך תצפיותיו המדעיות בגרמי השמיים.

במאות שעברו מאז המשיך המיקרוסקופ המבוסס על עדשות להתפתח. במאה ה-20 נולד המיקרוסקופ האלקטרוני, שאיפשר מחקר של עצמים זעירים בגודל מיליונית המילימטר. תכנן אותו הנס בוש בשנת 1926 בגרמניה. המצאתו התבססה על שימוש בתכונות הגל של האלקטרונים. פחות מעשור לאחר מכן, בשנת 1933, היא איפשרה לאנשי המכון הטכני בברלין לבנות את המיקרוסקופ האלקטרוני הראשון ולהפעילו לצרכי מחקר.


הנה סרטון על ההיסטוריה של המיקרוסקופ:

http://youtu.be/Giw_EdwOZnM


ותיאור היסטורי של מי שהמציאו את המיקרוסקופ:

http://youtu.be/4HXKTLlEUFw
סקסטנט
מה היה הסקסטנט ומה ימאים עשו בו?



סקסטנט (Sextant) הוא שמו של מכשיר אופטי ששימש למדידת זוויות בין עצמים. בעבר הוא שימש בעיקר לניווט ימי אסטרונומי, תחום בו הוא הפך חיוני ביותר. בעזרתו ניתן היה למצוא את מיקום הספינה בים בצורה טובה.

בזכות הסקסטנט יכול היה האדם לצאת מסביבות החופים המוכרים, אל עבר הים הפתוח וללב ים ממש.

הניווט נעשה על ידי מדידת הזווית שבין גרמי שמיים לאופק. מבט בעינית היה מראה בצד אחד את האופק ובצד השני את השמיים.

הסקסטנט פותח במאה ה-18 ועד אמצע המאה ה-20 הסקסטנט היה מכשיר הניווט החשוב ביותר לאוניות. קציני האוניות בדקו בו את מיקום הספינה, על ידי צפייה בעינית שלו. הם נהגו לכוון אותו כך שהוא יתביית על האופק, נהגו לומר "סמן" ואז היו רושמים את הזמן המדויק.

בסקסטנט ביחד עם שעון ועם כרונומטר ימי, ניתן היה לקבוע את מיקום הספינה באופן מדויק. טעות בדקה אחת בשעה תוביל לשגיאה במיקום של כמייל אחד (כ-1.6 קילומטר).

מקור שמו במילה הלטינית "שישית" (Sexstas). הסיבה היא שהקשת במכשירים הראשונים הייתה של שישית מעגל (60 מעלות). השם נשאר גם כשקשת המדידה הוכפלה פי שניים ל-120 מעלות.

כיום החליפו את המכשירים הללו אמצעי מיקום מודרניים וחדשניים, כמו ה-GPS. שיטה זו מבוססת על מדידת מיקום סופר מדויקת, שמתבצעת בעזרת רשת לוויינים וחיישני אולטרה סאונד.


כך ניווטו באמצעות הסקסטנט המתמטי (מתורגם):

https://youtu.be/AGCUm_jWtt4


הניווט היה לפי השמש:

https://youtu.be/CycmCFb-6VU


כך בונים סקסטנט לבד:

https://youtu.be/dCZJUVlbEnE


תולדות אמצעי הניווט בים:

https://youtu.be/4DlNhbkPiYY


וסרטון ארוך יותר המלמד את מדידת המיקום בעזרת סקסטנט:

https://youtu.be/DrAkrgZRb9Y?long=yes
מראה חד כיוונית
איך פועלת מראה חד-כיוונית?



האם רציתם פעם להבין כיצד אפשר לראות דרך מראה מה קורה מאחריה? וכיצד מצד אחד רואים את הצד האחר ובצד השני לא?

את המראה המיוחדת הזו מכנים לא פעם מראה חד-כיוונית (One-way mirror). מראות כאלה ניתן למצוא לא פעם בחדרי חקירות של המשטרה. היושבים בחדר החקירות שבצידה האחד לא יכולים לראות את הצופים בהם, בעוד שהצופים יכולים לראותם ללא בעיות. גם מסדרי זיהוי מתבצעים לא פעם דרך מראות כאלה, כדי שהחשודים לא יראו מי העדים שצופים בהם ומזהים אותם.

אבל השם המקצועי של המראה המיוחדת הזו הוא "מראה מוכספת למחצה". בניגוד למראה רגילה שבה ציפוי המתכת משקף את כל האור, ציפוי המתכת של המראה הזו הוא חצי שקוף. כלומר, חצי מהאור הפוגע בו מוחזר, כמו בכל מראה, בעוד שהחצי השני של קרני האור, עובר דרכו. לכן המראה הזו היא בעצם חצי מראה וחצי חלון.

אבל עוד מרכיב חשוב שבהסבר לראיה החד-צדדית שהמראות הללו מאפשרות הם הפרשי עוצמות האור שבשני החללים. בעוד שהאור בחדר החקירות הוא מלא, בחדר שבו נמצאים הצופים בו, צריכה עוצמת האור להיות חלשה מאד ואפילו חשוכה. מכאן שעוצמת האור החזקה שבחדר החקירות יוצרת מראה מושלמת למתבונן בה מתוכו וכך הוא אינו יכול להבחין באנשים שצופים בו מהחדר השני, החשוך יחסית. זה יכול, אגב, לקרות גם במשקפי שמש, או בחלון רגיל. זה יקרה כשאתם נמצאים בצד המואר ולא רואים דרכו דבר.

בצורה כזו מה שרואים משני הצדדים הוא זהה - מעט מאד ממה שקורה בחדר החשוך שמוסתר לחלוטין על-ידי התמונה החזקה של המתרחש בחדר החקירות המואר.


הנה המראה החד-כיוונית בקולנוע:

https://youtu.be/fkHlhiG0h70


כך פועלות מראות חד-כיווניות:

https://youtu.be/4kKL32opewI


הסבר נוסף:

https://youtu.be/XKuF1eT1Cqc


ובמשטרה משתמשים במראות חד-כיווניות כדי לאפשר זיהוי של חשודים מבלי שהם עצמם יראו מי מעיד נגדם (עברית):

https://youtu.be/Ofh_yBc5fdY?t=8m55s&end=9m29s


פריסקופ
מהו הפריסקופ?



הפריסקופ (Periscope) היא משקפת שמביטים בעזרתה מצוללת, אל מעל פני המים. הפריסקופ בנוי כצינור שניתן להאריך כך שהוא עולה אל מעל למים. בזכות ההמצאה הזו יכול המשקיף לראות מה קורה מעל לפני המים, מבלי שהצוללת תעלה אל פני המים ויבחינו בה.

הפריסקופ מסתובב לכל הכיוונים ומאפשר צפייה לכל הצדדים. כך יכול הצופה להתבונן במרחב שמעל פני המים, בזמן שהצוללת עצמה נמצאת מתחת לפני המים, מסתתרת ומוכנה לפעולה.

כיום פועלים פריסקופים דיגיטליים מעולים, שפועלים באמצעות מצלמות בהפרדה גבוהה. מדענים רבים חוקרים כיום את האפשרות לייצר פריסקופ שאינו בולט מעל המים, כך שלא ניתן לגלות את הצוללת. בשנים האחרונות פורסם שחוקר ישראלי הצליח בשנים האחרונות לעשות קפיצה משמעותית בפיתוח כזה, אם כי עדיין אין אפילו אבטיפוס של הפריסקופ שהוא מתכנן.


זהו הפריסקופ:

https://youtu.be/4zEY4EzhFik


פעילות נחמדה? - כך מכינים פריסקופ בבית עם מראות:

https://www.youtube.com/watch?v=MsrWlo_KgJw


גם כך ניתן להכין פריסקופ בעצמך:

https://youtu.be/F_j_BkYcF4c


נשק חדיש הופך את הפריסקופ לכלי נשק תת-ימי כלפי מסוקים שצדים צוללות:

https://youtu.be/jIGl42ELB_A
מהו מיקרוסקופ אלקטרוני?



המיקרוסקופ האלקטרוני המודרני מבוסס על הגדלה אלקטרונית ולא על עדשות מגדילות, כמו המיקרוסקופ הקלאסי והמוגבל יחסית. המיקרוסקופ האלקטרוני משמש את מרבית החוקרים, מוסדות המחקר והאוניברסיטאות כיוון שהוא מגדיל בשיעורים עצומים, של לפחות פי 20,000 פעמים מהגודל המקורי.

באמצעות הגדלה של התצלומים שמתקבלים ממנו ניתן להגדיל גם פי 100,000 מהגודל של המרכיב הנחקר. באופן כזה מאפשרים חלק מהמיקרוסקופים האלקטרוניים לצפות במולקולה בודדת בתוך תאים (פיתוח שהיקנה למדענים שגילו אותו פרס נובל בכימיה) ואף את סידור האטומים הבודדים במולקולות החומר!


הנה מיקרוסקופ אלקטרוני חודר, מהמיקרוסקופים בעלי הרזולוציה הטובה ביותר בעולם (עברית):

http://youtu.be/i8SfOLrH1Ug?t=6s


הנה אטומים בודדים של פלטינום, כפי שצולמו ממיקרוסקופ אלקטרוני:

http://youtu.be/yqLlgIaz1L0


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.