אור - חלק ב׳ (מתקדמים)

מעבר למה שהעין רואה: הסודות המדעיים והאמנותיים של האור

כבר למדנו שהאור הוא הדבר המהיר ביותר ביקום, ושהוא משמש השראה לחגים ולאמנות מסורתית כמו ויטראז'ים. אבל בגיל שלכם, אפשר כבר לצלול אל המדע המורכב יותר של האור, ולגלות שמה שאנחנו רואים כ"אור", הוא רק שבריר קטן ממה שבאמת קורה סביבנו. לכבוד יום האור הבינלאומי שנחגג ב-16 במאי, בואו נכיר את הסודות הגדולים של האור במדע, בתרבות ובאמנות המודרנית.

האור במדע: הויכוח הגדול – גל או חלקיק? במשך מאות שנים, מדענים התווכחו: מהו בעצם האור? קבוצה אחת של פיזיקאים טענה שהאור הוא גל (ממש כמו גלים בים או גלי קול), בעוד שקבוצה שנייה, ובראשם אייזק ניוטון, טענה שהאור מורכב מזרם של חלקיקים קטנטנים. המדהים הוא שבמאה ה-20, בעזרת מדענים כמו אלברט איינשטיין, התברר ששתי הקבוצות צדקו. לאור יש תכונה מרתקת שנקראת "הדואליות גל-חלקיק". לפעמים הוא מתנהג כמו גלים (למשל כשהוא נשבר ועוקף מכשולים קטנים), ולפעמים הוא מתנהג כמו אוסף של חלקיקי אנרגיה זעירים שנקראים "פוטונים" (למשל כשהוא פוגע בפאנל סולארי ומצליח "לדחוף" אלקטרונים כדי לייצר חשמל).

הספקטרום האלקטרומגנטי
לגלי האור יש אורכים שונים. הקבוצה הקטנה של הגלים שהעין שלנו מסוגלת לקלוט נקראת "האור הנראה" (כל הצבעים מסגול ועד אדום). אך הספקטרום האלקטרומגנטי רחב הרבה יותר. מעבר לצבע הסגול קיים "אור אולטרה-סגול" (UV) שגורם לנו להשתזף. חרקים שונים רואים את העולם באור אולטרא-סגול. מעבר לצבע האדום, קיים תחום ה"אינפרא-אדום" (תת-אדום) המחולק לכמה סוגים של אורכי גל. אינפרא-אדום קצר ובינוני משמשים אותנו בטכנולוגיות יומיומיות כמו השלט של הטלוויזיה או כבלים של סיבים אופטיים להעברת אינטרנט מהיר. לעומת זאת, "אינפרא-אדום תרמי" (בעל אורך גל ארוך יותר) הוא קרינת החום שגופים פולטים. מצלמות תרמיות ואמצעי ראיית לילה מתקדמים קולטים את האור הזה ומאפשרים לזהות בני אדם או בעלי חיים גם בחושך מוחלט, רק על סמך חום גופם. 

האור בתרבות ובחברה: חסכים וזיהום של אור
בעבר, האור סימל רק דברים חיוביים. במאה ה-18 התפתחה באירופה תנועת "ההשכלה", ובאנגלית היא נקראת The Enlightenment (ההארה). האור הפך למטאפורה לידע, שכל והיגיון שמגרשים את ה"חושך" של הבורות. אבל כיום, טכנולוגיית התאורה המלאכותית יצרה בעיה סביבתית חדשה בשם "זיהום אור". בערים הגדולות יש כל כך הרבה פנסי רחוב, שלטי ניאון ורכבים, עד שהשמיים לעולם לא חשוכים באמת. זיהום האור מפריע למחזור השינה הטבעי של בעלי חיים (כמו ציפורים נודדות שמסתנוורות וצבי ים שמנווטים בטעות לכביש במקום לים), והוא מונע מרוב אוכלוסיית העולם לראות את שביל החלב בלילה.
בשנת 1889 הצייר הידוע ואן גוך צייר את הציור ליל כוכבים (Starry Night). בציור המפורסם ניתן לראות עיירה פסטורלית בלילה, כשהשמיים מלאים בכוכבים. זה מראה שרובנו כבר לא רואים במקומות בהם אנו חיים היום, בגלל זיהום האור.   

האור באמנות: ציור באור ומיצגי תלת-ממד המילה "צילום" ביוונית עתיקה (Photography) מורכבת מהמילים "פוטו" (אור) ו"גרפיה" (רישום), כלומר - רישום באור. מצלמות דיגיטליות לוכדות את הפוטונים באמצעות חיישנים רגישים. אמנים מודרניים משתמשים בטכניקות של הארכת חשיפה במצלמה כדי ממש לצייר באוויר באמצעות פנסים, כך שהחיישן אוסף את תנועת האור לאורך זמן והופך אותה לציור אחד שלם. טכניקה חדשנית אחרת היא Video Mapping - הקרנה של קרני אור צבעוניות, המחושבות בעזרת מחשב, על מבנים אדריכליים שלמים. ההקרנה הזו יוצרת אשליה אופטית מדהימה שהבניין הסטטי זז, נשבר או משנה את צורתו.

פעילות עם אור: צילום באור (Light Painting) מה צריך: טלפון חכם עם אפליקציית צילום המאפשרת "חשיפה ארוכה" (Long Exposure או שליטה במהירות התריס - Shutter Speed), פנס קטן (אפשר פנסים צבעוניים), וחדר חשוך מאוד. מה עושים:

1. מעמידים את הטלפון על חצובה או משעינים אותו על ספר כדי שיישאר יציב לחלוטין.
2. מכוונים את הגדרות המצלמה לחשיפה ארוכה של 5-10 שניות.
3. מכבים את כל האורות בחדר.
4. תלמיד אחד לוחץ על כפתור הצילום, ותלמיד שני עומד מול המצלמה ומצייר באוויר במהירות עם הפנס הדלוק (אפשר לכתוב מילה, או לצייר צורה הנדסית).
5. כשהצילום מסתיים, הביטו במסך: תראו שהמצלמה "אספה" את כל חלקיקי האור במהלך השניות הללו, והפכה את התנועה באוויר לציור זוהר שמרחף בחושך.