שאלת על טמפרטורה במוקד של זכוכית מגדלת.
טמפרטורה היא תכונה של חומר.
ככל שמוסיפים אנרגיה לחומר הטמפרטורה שלו גדלה. עבור אותה כמות אנרגיה, הטמפרטורה של חומרים שונים תשתנה בצורה שונה. תכונה זו נקראת קיבול חום. ככל שקיבול החום של החומר גדול יותר, הטמפרטורה שלו תגדל פחות עבור כמות אנרגיה מסוימת (החומר יכול "לקבל" יותר חום).
התמונה באדיבות ויקיפדיה.
ניתן להוסיף אנרגיה לחומר ע"י הארתו באור (זה בעצם מה שהשמש עושה). זכוכית מגדלת היא למעשה עדשה מרכזת, הממקדת את קרני האור לנקודה קטנה שנקראת מוקד העדשה. בנקודה זו עוצמת האור גדולה מאד ולכן אם קיים חומר בנקודה הרבה אנרגיה תתווסף לחומר בנקודה ספציפית זו.
תמונה עובדה מויקיפדיה.
לכן עבור עדשה, הגודל הרלוונטי במקרה זה הוא עוצמת האור במוקד, כלומר הספק האור במוקד מחולק בשטח כתם האור. (הספק הוא אנרגיה ליחידת זמן – ברור שאם נוסיף המון אנרגיה אבל נעשה זאת בקצב מאוד נמוך החומר לא יתחמם, מפני שהוא יספיק להעביר את האנרגיה לסביבה שלו).
מכיוון שהעדשה "אוספת" את כל האור שמגיע אליה, ככל שכתם האור במוקד העדשה קטן יותר, כך יותר אור יהיה מרוכז בנקודה קטנה, ואותה נקודה תקבל הרבה מאד אנרגיה.
גודל הכתם נקבע לפי קוטר העדשה ואורך המוקד שלה. ככל שאורך המוקד קצר יותר, וקוטר העדשה גדול יותר, הכתם קטן יותר. בנוסף, ככל שקוטר העדשה גדול יותר, יותר אור נאסף למוקד וכך הכתם יכיל יותר אור.
לסיכום ע"מ לקבל כתם אור קטן ככל האפשר יש להשתמש בעדשה גדולה ככל האפשר ובעלת אורך מוקד קצר (עדיף להגדיל קוטר על פני לקצר אורך מוקד). הטמפרטורה תשתנה בהתאם לחומר אותו מחממים. תיאורטית אין גבול לעוצמת האור אליה ניתן להגיע, אולם מעשית היא מוגבלת. אוסיף שניתן לרתך מתכות ע"י לייזר.
בשיטה זו לייזר רב עוצמה ממוקד באמצעות עדשה ומביא את המתכת לנקודה ההתכה שיכולה להיות מעל 1000 מעלות צלסיוס.
מאת: איתי שומרוני
המחלקה לכימיה פיסיקאלית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
