آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
طیف الکترومغناطیسی؛ از موج رادیویی تا گاما
نور مرئی فقط بخش کوچیکی از طیف الکترومغناطیسیه. نوع تابش رو عوض کن و دنبال این رابطه بگرد: موج هرچه کوتاه‌تر، بسامد و انرژی فوتونش بیشتر.
آزمایش رو شروع کناز نور مرئی شروع کن؛ بعد فرابنفش رو انتخاب کن. طول موج نماینده از ۵۵۰ به ۱۰۰ نانومتر می‌رسه و بسامد و انرژی بالا می‌رن. این عددها نمونه‌های مدل هستن، نه مرز دقیق همهٔ موج‌های هر گروه.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
از نور مرئی به فرابنفش
اول «مرئی» رو ببین، بعد نوع تابش رو روی «فرابنفش» بذار. طول موج، بسامد و انرژی هر فوتون رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ وقتی طول موج از ۵۵۰ به ۱۰۰ نانومتر کم می‌شه، بسامد و انرژی چه تغییری می‌کنن؟
توضیح نتیجه رو ببین
در نمونهٔ مرئی، بسامد حدود ۵٫۴۵×۱۰^۱۴ هرتز و انرژی هر فوتون حدود ۲٫۲۶ الکترون‌ولت می‌شه. برای نمونهٔ فرابنفش، این‌ها به ۳×۱۰^۱۵ هرتز و حدود ۱۲٫۴ الکترون‌ولت می‌رسن. نشانگر یونش هم در همین نمونه روشن می‌شه؛ این برچسب فقط قاعدهٔ مدل برای همین مقدار انتخاب‌شده است.
مایکروویو در برابر فروسرخ
یک بار «مایکروویو» و یک بار «فروسرخ» رو انتخاب کن. مقدار واقعی بسامد و انرژی رو از رابطه‌های درس دنبال کن؛ کارت‌های کوچک کنار نمودار برای این عددهای خیلی ریز ممکنه صفر نشون بدن.
حدست چیه؟ در نمونهٔ فروسرخ، طول موج کوتاه‌تره یا بلندتر؟ بسامد و انرژی فوتون کدوم بیشتره؟
توضیح نتیجه رو ببین
نمونهٔ مایکروویو طول موج ۱۰ میلیون نانومتر داره، ولی نمونهٔ فروسرخ ۱۰۰۰ نانومتره. بسامد از ۳×۱۰^۱۰ به ۳×۱۰^۱۴ هرتز می‌رسه و انرژی هر فوتون از حدود ۰٫۰۰۰۱۲ به حدود ۱٫۲۴ الکترون‌ولت افزایش پیدا می‌کنه. کارت انرژی مایکروویو ممکنه صفر نشون بده؛ این صفرشدن از گردکردن نمایشه، نه از مقدار محاسبه‌شده.
پرتو ایکس و گاما
اول «ایکس» و بعد «گاما» رو انتخاب کن. نمونهٔ گاما طول موج ۰٫۰۰۱ نانومتر و نمونهٔ ایکس ۰٫۱ نانومتر داره؛ نسبت بسامد و انرژی رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ اگر طول موج گاما صد برابر کوتاه‌تر باشه، بسامد و انرژی فوتونش چند برابر می‌شن؟
توضیح نتیجه رو ببین
در این دو نمونه، بسامد و انرژی گاما صد برابر مقدار نمونهٔ ایکس می‌شن. انرژی محاسبه‌شدهٔ نمونهٔ گاما حدود ۱٫۲۴ میلیون الکترون‌ولته. کارت طول موج ممکنه ۰ نشون بده، چون ۰٫۰۰۱ نانومتر با دقت نمایشی آن گرد می‌شه؛ مقدار واقعی نمونه صفر نیست.
پشت این حرکت چه خبره؟
طول موج و بسامد
c = lambda * f
طول موج فاصلهٔ دو قلهٔ پیاپی موج است؛ بسامد می‌گه در هر ثانیه چند نوسان از یک نقطه می‌گذره. برای موج الکترومغناطیسی در خلأ، حاصل‌ضرب این دو برابر سرعت نوره. پس اگر سرعت ثابت بمونه، طول موج کمتر یعنی بسامد بیشتر.
انرژی هر فوتون
E = h * f
نور و بقیهٔ تابش‌های الکترومغناطیسی رو می‌شه به بسته‌های انرژی به نام فوتون هم توصیف کرد. انرژی هر فوتون با بسامدش بالا می‌ره؛ این دربارهٔ انرژی یک فوتونه و به‌تنهایی نمی‌گه کل تابش چه‌قدر انرژیه، چون تعداد فوتون‌ها هم مهمه.
از رادیویی تا گاما
در ترتیب کلی طیف، از موج رادیویی به سمت گاما طول موج کوتاه‌تر و بسامد بیشتر می‌شه. مرز گروه‌ها در منابع مختلف می‌تونه کمی فرق کنه؛ این مدل برای هر گروه فقط یک طول موج نماینده انتخاب کرده و نوار رنگی‌اش مقیاس واقعی طول موج نیست.
برچسب یونش را با حکم ایمنی اشتباه نگیر
مدل وقتی انرژی نمونهٔ انتخاب‌شده از ۱۰ الکترون‌ولت بیشتر باشه برچسب «یونش‌زا» رو روشن می‌کنه. این یک آستانهٔ ساده‌شده برای نمایش است؛ به معنی این نیست که همهٔ طول موج‌های یک گروه دقیقاً همین ویژگی رو دارن یا بشه ازش دربارهٔ ایمنی یک دستگاه نتیجه گرفت.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا برای مایکروویو انرژی صفر نشون داده می‌شه؟ یعنی فوتونش انرژی نداره؟
نه؛ فوتون مایکروویو انرژی داره، فقط عددش خیلی کوچیکه و کارت اون رو به صفر گرد می‌کنه. از رابطهٔ انرژی با بسامد می‌فهمیم مقدارش صفر نیست. برای خوندن این نمونه بهتره به فرمول و مقدار محاسبه‌شده توجه کنی، نه صفرِ گرد‌شدهٔ کارت.
سؤال‌های رایج
نور مرئی نسبت به بقیهٔ طیف کجاست؟
بین فروسرخ و فرابنفشه. چشم ما فقط بخش باریکی از طیف الکترومغناطیسی رو می‌بینه؛ طول موج نمایندهٔ این مدل برای نور مرئی ۵۵۰ نانومتره.
چرا طول موج کمتر یعنی انرژی فوتون بیشتر؟
سرعت نور در خلأ ثابته، پس با کوتاه‌شدن طول موج، بسامد بالا می‌ره. انرژی هر فوتون هم با بسامد نسبت مستقیم داره؛ این رابطه تعداد فوتون‌ها یا انرژی کل تابش رو مشخص نمی‌کنه.
آیا همهٔ فرابنفش‌ها طبق این مدل یونش‌زا هستن؟
مدل فقط طول موج نمایندهٔ فرابنفش، یعنی ۱۰۰ نانومتر، رو حساب می‌کنه و چون انرژی‌اش از آستانهٔ ۱۰ الکترون‌ولت بیشتره برچسب رو روشن می‌کنه. فرابنفش یک بازهٔ گسترده است و این برچسب نه همهٔ طول موج‌هایش رو بررسی می‌کنه و نه راهنمای ایمنی است.
چرا طول موج گاما در کارت صفر دیده می‌شه؟
نمونهٔ گاما در مدل طول موج ۰٫۰۰۱ نانومتر داره، اما کارت طول موج رو فقط تا یک رقم اعشار نمایش می‌ده. بنابراین عدد به صفر گرد می‌شه؛ طول موج واقعی نمونه صفر نیست.
می‌تونم فاصلهٔ گروه‌ها روی نوار رو اندازه بگیرم؟
نه؛ گروه‌ها روی نوار به فاصله‌های مساوی چیده شدن و نوار یک تصویر شماتیکه، نه خط‌کش طول موج. برای مقایسهٔ عددی، رابطهٔ بسامد و طول موج رو ببین.