איך לגרום לצבעים לזהור בחשכה?

בניסוי הזה נראה איך אפשר לגרום לצבעים לזהור ולפלוט אור לסביבה, ונגלה באיזה גורמים תלוי הזוהר הזה. מומלץ להיעזר במבוגר בעת ביצוע הניסוי.

ציוד

• טושים צבעוניים לסימון ("מרקרים"); הצבעים צהוב וירוק נותנים את התוצאות הטובות ביותר
• כוסות זכוכית שקופות
• מים
• מכשיר לקטילת יתושים עם תאורה על-סגולה (אולטרה-סגולה)

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון הבא:

הערה: יש להיזהר שמים לא יותזו על קוטל היתושים!

הסבר

האור והצבעים שאנחנו, בני האדם, מסוגלים לראות, הם בעצם סוג של קרינה אלקטרומגנטית. בני אדם מסוגלים לראות רק טווח קטן מאוד מתוך כל הקרינה האלקטרומגנטית הקיימת. הקרינה האלקטרומגנטית נעה במרחב כמו גל, ואנחנו מסוגלים להבחין רק בתדירויות (כלומר מספר שיאים של גל בשנייה) מסוימות.

סביבנו קיימת קרינה אלקטרומגנטית בתדירויות רבות, שכוללות קרינת רדיו, קרינת מיקרוגל, קרינה תת-אדומה (אינפרה-אדום), קרינה על-סגולה (אולטרה-סגולה), קרינת X (רנטגן) וקרינת גאמה.

אנחנו, כאמור, מסוגלים לראות רק תחום צר של תדירויות, בין התת-אדום לעל-סגול – שנקרא "האור הנראה". כשאנחנו רואים בעולם משהו צבעוני, זה קורה בדרך כלל מפני שהוא מואר באור "לבן" שמכיל את כל הצבעים ואת כל אורכי הגל, כמו אור השמש או אור שמגיע ממנורה, בולע כמה צבעים ומחזיר את כל הצבעים שהוא לא בלע. חומר שצבעו אדום, למשל, בולע את כל הצבעים האחרים (ירוק, כחול, צהוב, סגול וכו') ומחזיר רק את הצבע האדום.

אבל יש לחומר עוד אפשרות להיות צבעוני, מלבד בליעה והחזרה פשוטה כפי שתיארנו למעלה, ולאפשרות הזאת קוראים "פלורסנציה". בתהליך הזה חומר בולע אור בצבע מסוים (ליתר דיוק, האלקטרונים של החומר הם אלה שבולעים את האור), האור שבלע מביא את החומר למצב "מעורר" מבחינה אנרגטית, האלטרונים שבו מסתדרים למצב אחר (מצב ביניים), יציב למחצה, וכעבור זמן קצר מאוד האלקטרונים שבחומר חוזרים שוב למצב היציב שבו היו בהתחלה – ותוך כדי כך הם פולטים אור.

כיוון שהחומר עצמו פולט אור, הוא נראה שונה מחומר צבעוני רגיל – נדמה כאילו "זורח" ומאיר מעצמו. אפשר לראות היטב למה הכוונה כאן בניסוי שלנו, שבו הצבע ממש נראה זוהר.

בגלל מעברי האנרגיה האלה למצב גבוה, ביניים ונמוך, יוצא שהאור שנפלט בסופו של דבר בתהליך הפלורסנציה הוא באורך גל קצת יותר ארוך (פחות אנרגטי) מהאור שנבלע. בניסוי שלנו נבלע אור על-סגול שהעין האנושית אינה מסוגלת לראות ונפלט אורך גל אחר שהעין כן מסוגלת לראות.

המנורה של קוטל היתושים פולטת גם קצת אור סגול, שאותו אנחנו בהחלט רואים. אבל יש גם מנורות שפולטות רק אור על-סגול, והן פשוט בלתי נראות (בגלל זה האור שלהן מכונה "אור שחור"). רק אם שמים לידן חומר פלורסנטי אפשר לזהות שאכן באמת מאירות.

נורות אחרות שבהן משתמשים בתאורה ביתית, כפי שרואים בסרט, אינן פולטות אור כזה, ולכן אם נשתמש בהן לתאורה לא תתרחש פלורסנציה והצבעים לא יזהרו.

מעניין לציין

פרס נובל בכימיה לשנת 2008 ניתן על פיתוח שיטת GFP שנעשה בה שימוש רב במחקר ביולוגי. בשיטה הזו מחדירים לתאים חיים גן שמיצר חלבון בשם "חלבון פלורסנטי ירוק" (GFP: Green Fluorescent  Protein) שזורח באור פלורסנטי ירוק כשמאירים עליו באור על-סגול, בדיוק כמו בניסוי הזה. השיטה מאפשרת לעקוב אחרי תהליכים ביוכימיים שמתרחשים בתא.

גם את האור בצד השני של סקלת האור הנראה, כלומר האור התת-אדום – אנחנו לא רואים, אבל אפשר לעשות ניסוי נחמד שמדגים איך אפשר לזהות אותו. ראו את הניסוי איך עובד שלט.