נורות פריקה הן נורות שמשתמשות ביינון גז לצורך פליטת אור. הנורות האלו מורכבות לרוב ממכל שקוף שבתוכו גז, לדוגמה ניאון. כדי להפיק אור, בשלב ראשון מייננים את הגז על ידי מתח גבוה ולאחר מכן מזרימים דרכו זרם. האלקטרונים הזורמים פוגעים באטומי הגז ומעוררים אותם למצב אנרגטי גבוה יותר. כעבור זמן קצר האטומים חוזרים למצב היסוד שלהם ופולטים פוטונים וכך נוצרת התאורה.
היישומון שלפניכם יאפשר לכם לבחון את השלב השני, כלומר את זה שבו אלקטרונים כבר יכולים לזרום בגז, ולבדוק איך הזרם הזה מביא לפליטת אור. לצפייה ביישומון לחצו על התמונה ופתחו את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).
היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב לחצו כאן
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את תוכנת Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.
בצד שמאל של היישומון תראו את המנורה עצמה. באמצעות התגית העליונה תוכלו לשלוט אם המנורה תכיל אטום בודד או אטומים רבים, וכן לקבוע את המתח המופעל בין שני קצוות המנורה. תוכלו לבחור לירות אלקטרון אחד בכל פעם או לירות אלקטרונים רבים יחד.
בצד ימין תוכלו לשלוט בסוג האטומים הנמצאים במנורה, שלכל אחד מהם מבנה שונה של רמות אנרגיה. תראו את רמות האנרגיה, וחשוב מכך – במצב של אטום בודד תוכלו לראות מהי אנרגיית האלקטרון בשעה שהוא פוגע באטום. כמו כן תוכלו לפתוח ספקטוגרף שיראה לכם כמה אור נפלט מהמנורה בכל צבע.
כעת אנו מוכנים להתחיל. נפתח במצב הפשוט ביותר – בחרו אטום מסוג כלשהו וכוונו את המנורה למצב של אטום בודד ואלקטרון בודד. כוונוו את המתח על הבטריה. לפני שתירו את האלקטרון הזיזו את האטום ברחבי המנורה ותגלו שהדבר משנה את אנרגיית האלקטרון בעת הפגיעה באטום. נסו להבהיר לעצמכם שאתם אכן מבינים מדוע זה כך. אם לא, אני ממליץ לכם בשלב הראשון להפוך את כיוון המתח על הבטריה ולהבין את השינוי שחל. אם זה לא יעזור, שאלו שאלה פה בפורום ואני אשמח לענות.
הלאה – שחררו עכשיו אלקטרון בודד לעבר האטום בשני מצבים, הראשון כשהאנרגיה בפגיעה נמוכה מהרמה המעוררת הראשונה של האטום והשני כשהיא גבוהה ממנה. ודאו שאתם מבינים מדוע רק באופציה השנייה המנורה פולטת אור. כעת תוכלו להתחיל לירות אלקטרונים רבים בקצב גובר והולך ולראות איך התמונה מסתבכת.
בשלב הבא נסו לעבור לאטומים רבים במנורה. שחררו אלקטרונים רבים ותגלו שהמצב מסתבך מאוד. אלקטרונים פוגעים באטומים שונים באנרגיות שונות, מעוררים אותם למצבים שונים ומהמנורה מפלט אור במגוון צבעים. התרחיש הזה מסובך ומעניין
נסו לחזור על הניסוי שוב עם אטומים מסוגים שונים ובמתחי האצה (המתח על הסוללה) שונים. ודאו שאתם מבינים איך משנים תנאים שונים את התנהגות המנורה.
אתם מוזמנים לשאול שאלות ולכתוב תגובות על תוצאות מעניינות שקיבלתם ואיך אתם מפרשים אותן.
ירון גרוס
המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה
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 ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
