האם כל הדברים בעולם מטילים צל?

בניסוי הזה נראה שיש דברים בעולם שאין להם צל (ולא מדובר בערפדים).

הניסוי מחייב השגחה של אדם מבוגר!

ציוד וחומרים

  • מנורה או פנס
  • מצית
  • גפרורים
  • נר
  • חדר שאפשר להחשיך

הניסוי

את מהלך הניסוי אפשר לראות בסרטון:

צל כהעדרו של אור

כאשר אנחנו רואים צללים על הקיר או על הקרקע, מה שאנחנו רואים הם אזורים שבהם עוצמת האור נמוכה יותר מאשר מסביבם, לכן הצל נראה לנו שחור או כהה – כי חוסר באור הוא למעשה חושך. החוסר באור נגרם מכך שעצם כלשהוא מסתיר חלק מהאור שמגיע ממקור מסוים. אבל מה קורה אם העצם  שאנחנו רוצים לראות את צילו – מאיר בפני עצמו?

התשובה היא שזה תלוי בכמה גורמים. אחד מהם הוא עוצמת האור של העצם ביחס למקור האור הראשי. אם החפץ מאיר חזק יותר ממקור האור הראשי, לא נראה צל כלל. בגלל שכאמור צללית היא איזור של חוסר באור, ואם יש אור אחר שמאיר חזק מאוד – אז אין חוסר באור. אפשר לומר (בשעשוע) שזה כאילו האור 'מסתיר' את הצל. (מדויק יותר לומר שהאור מאיר את הצל). לעיתים, אפשר אפילו לראות במקום צל – דווקא דמות מוארת חזקה שמקורה במקור האור:

נורה לא פועלת – מטילה צל (ימין), כאשר הנורה פועלת (שמאל) – לא רואים צללים, ואפילו ניתן לראות פס אור על הקיר (מסומן בחץ), מחוט הלהט - החלק המאיר של הנורה | צילום: אבי סאייג

נורה לא פועלת – מטילה צל (ימין), כאשר הנורה פועלת (שמאל) – לא רואים צללים, ואפילו ניתן לראות פס אור על הקיר (מסומן בחץ), מחוט הלהט - החלק המאיר של הנורה | צילום: אבי סאייג

כך שברור שאם יש לי חפץ שהוא עצמו מקור של אור חזק – לא אוכל לראות את הצל שלו.

אבל אם החפץ מאיר חלש יותר ממקור האור הראשוני? במצב כזה כבר אפשר לראות צללים, למשל כאשר מרחיקים מאוד את הנורה מהקיר שעליו אמורה להטיל את הצל, כך שלא תאיר חזק את הקיר:

צללית של נורה מאירה רחוקה מהקיר | צילום אבי סאייג
צללית של נורה מאירה רחוקה מהקיר | צילום אבי סאייג

צל כחסימת האור

צללית על הקיר היא כאמור אזור בו האור מועט יותר בהשוואה לסביבה. מה שגורם לצללית הוא חפץ שחוסם חלק מהאור, כלומר מטיל את הצל. אם נחזור לנורה שבדוגמה, היא מכילה חוט דקיק של חומר בשם טונגסטן, שכאשר עובר בו זרם חשמלי הוא מתחמם מאוד ומאיר. אבל הטונגסטן עצמו (גם כשהוא לוהט) הוא חומר אטוּם, שחוסם את האור, כלומר הוא באופן עקרוני יכול להטיל צל, למרות שהוא עצמו מאיר. אכן, בתנאים מסויימים, כאשר הנורה רחוקה מספיק מהקיר ומקור האור שמאחוריה חזק, אפשר אפילו לראות צללית של חוט להט מאיר של נורה:

צל של נורה פועלת רחוק מאוד מהקיר. אם מתבוננים בעיון, ניתן לראות צללית קלושה – של קו גלי, הצל של חוט הלהט | צילום: אבי סאייג
צל של נורה פועלת רחוק מאוד מהקיר. אם מתבוננים בעיון, אפשר להבחין בצללית קלושה – של קו גלי, הצל של חוט הלהט | צילום: אבי סאייג

כלומר למרות שאור הוא ההפך מצל, יש מקרים שבהם אפשר לראות אפילו את הצל של מקור האור – אם הוא חלש ואטום. 

צל של להבה?

ומה לגבי הלהבה שמודגמת בניסוי? כאשר הלהבה קרובה לקיר, בכל מקרה מתקיים המצב הראשון: הרבה אור הוא ההפך מצל ולא רואים צלליות.

להבה של מצית ושל נר, קרובים לקיר – ללא צל | צילום רועי חובני
להבה של מצית ושל נר, קרובים לקיר – ללא צל | צילום רועי חובני

אבל האמת היא שהלהבה, בניגוד לנורה חשמלית היא באמת חסרת יכולת להטיל צל! היא עצמה לא באמת אטומה – כלומר אור יכול לעבור דרכה, כך שגם אם היא רחוקה, וגם אם מקור האור הראשוני שמאחוריה חזק - אי אפשר לראות צללים שלה באמת. מה שכן אפשר  לראות לפעמים זה את הצל של גזים חמים: אוויר או גזים אחרים בטמפרטורות שונות מעבירים את האור בצורה שונה – וטיפה שוברים אותו / מסיטים אותו מכיוונו. זאת הסיבה שלפעמים כביש ביום קיץ חם נראה כאילו הוא רטוב, אנו יכולים לראות את העיוותים הללו בקיר שמול הלהבה. אם משתמשים במצית ממש אפשר לראות הבדלים בטמפרטרות של הגזים, אזור קר צמוד למרכז המצית (הגז שיוצא מהמצית הוא קר), מוקף בהילה חמה:

כאשר הלהבה רחוקה מהקיר, ניתן לפעמים לראות הבדלי טמפרטורות של הגזים המרכיבים את האש, אבל לא את הצל של האש | צילום רועי חובני
כאשר הלהבה רחוקה מהקיר, ניתן לפעמים לראות הבדלי טמפרטורות של הגזים המרכיבים את האש, אבל לא את הצל של האש | צילום רועי חובני

כמו שראינו בניסוי – כאשר מכבים את האש, ועולה עשן – העשן עצמו מטיל צל ניכר כי הוא מכיל חלקיקים אטומים שחוסמים את האור ואכן מטילים צל. יש לציין שלפעמים אש של נר או מצית – מפייחת, כלומר מכילה חלקיקים קטנים של פיח שגם הם יכולים להטיל צל, אולם אם האש היא 'נקייה' מפיח – כמו בעירה של גז ביתי בלהבה כחלחלה, באמת אין כל צל לאש, כמו לערפדים (שלא באמת קיימים...).