تلسکوپ

هزاران سال بود که مطالعه ستارگان فقط از راه چشم انجام می‌گرفت. خوشبختانه ، عدسی سازان آلمانی در اوایل قرن هفدهم میلادی (قرن یازدهم شمسی) تلسکوپ را اختراع کردند. آنها دریافتند که با ترکیب دو عدسی می‌توان اجسام دور دست را درشت‌تر نشان داد. گالیله ، دانشمند ایتالیایی ، تلسکوپ را در اخترشناسی بکار برد و توانست چندین کشف مهم انجام دهد. او چهارمین سیاره (مشتری) را کشف کرد و همچنین نشان داد که راه شیری از میلیونها ستاره کم نور تشکیل یافته است.

تلسکوپ گالیله

خیلی‌ها فکر می‌کنند که گالیله تلسکوپ را اختراع کرده است، اما واقعیت این است که یک عینک ساز هلندی اول دوربین را ساخت. در واقع گالیله اولین کسی بود که در ایتالیا ساختن دوربین را یاد گرفت و با آن به آسمان نگاه کرد. برای این کار هم از پادشاه و کلیسا و ... هدیه گرفت و یک مستمری بسیار زیاد سالیانه هم به او اختصاص دادند. باز هم بر خلاف تصور خیلی‌ها ، دوربینی که گالیله با آن کار می‌کرد از دو عدسی محدب (یکی شیئی و یکی چشمی) ساخته نشده بود، بلکه عدسی شیئی (جلویی) محدب بود و عقبی یا شیئی ، مقعر بود که باعث می‌شد تصویر حقیقی تشکیل بشود و جلوتر از جایی که هست دیده شود. دوربینهای کوچک قدیمی که ممکن است شما هم داشته باشید، همین طوری هستند.

مشخصات تلسکوپ

به این تلسکوپهایی که از دو عدسی محدب استفاده می‌کنند "شکستی" یا "انکساری" می‌گویند. یعنی نور را می‌شکنند (در سرعتش تغییر ایجاد می‌کند) و با این کار نور را کانونی می‌کنند. تلسکوپ در واقع وسیله‌ای است که بخاطر جمع آوری نور بیشتر (نسبت به چشم انسان) اهمیت دارد نه به دلیل بزرگنمایی. در واقع چشم انسان کمتر از یک سانتیمتر مربع برای جذب نور (در واقع عصبهای حسی برای احساس نور) دارد. پس اگر قطر شیئی تلسکوپی مثلا 10 سانتیمتر باشد، بیشتر از سی برابر چشم آدم نور جذب می‌کند. این باعث می‌شود که اجرام خیلی کم نورتر هم دیده شوند.پس هر چه قطر شیئی بزرگتر باشد، تلسکوپ بهتری خواهیم داشت. مشکلی که در این بین وجود دارد این است که شیشه‌هایی را که به عنوان شیئی استفاده می‌شود، نمی‌شود از یک حدی بزرگتر ساخت. خود شیشه ، نور زیادی را جذب می‌کند و تا اندازه‌ای باعث تجزیه نور هم می‌شود. هر چند که با کمک راه حلهایی توانسته‌اند عدسیهای بزرگی را تراش بدهند، اما باز هم این کار محدودیت زیادی دارد. اسحاق نیوتن اولین کسی بود که راه حلی برای این مشکل پیدا کرد.
نیوتن که روی نور آزمایشهای زیادی انجام داده بود، برای جمع آوری نور بیشتر (و در واقع کانونی کردن یک سطح) به جای عدسی از آینه مقعر استفاده کرد. آینه‌های مقعری که سطح آنها اندود شده‌اند. به این ترتیب ، مشکل شکست نور و ابیراهی رفع می‌شد. به کمک همین تکنولوژی است که ما امروزه می‌توانیم تلسکوپهای غول پیکر بسازیم و در اعماق آسمان جستجو کنیم. البته بعدها انواع دیگری از تلسکوپها هم بوجود امدند که اساس کار انها بر روی استفاده از آینه مقعر است و تغییرات دیگری دادند که به این بجث مربوط نمی‌شود.

کاربردهای تلسکوپ

کار اصلی تلسکوپ ، جذب تابشهای رسیده از سیاره‌ها ، ستارگان و کهکشانها است. این تابشها ممکن است به شکل موج نوری ، علامتهای رادیویی و یا اشعه ایکس باشند. برای هر تابش تلسکوپ ویژه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. اخترشناسان ، با استفاده از تلسکوپ می‌توانند بسیار بیشتر از توانایی چشم ، تابشهای اجسام کم نور را آشکار کند.برای مثال ، بزرگترین تلسکوپ نوری جهان که در روسیه است، آینه‌ای به قطر 6 متر دارد. قدرت دید آن به هنگام مشاهده ستارگان ، یک میلیون برابر قدرت چشم انسان است. همچنین تلسکوپ می‌تواند تابش حاصل از یک جسم را در مدت کمتری جمع کند. هزاران هزار ستاره کم نور را اصلا نمی‌توانیم ببینیم. در حالی که تلسکوپ ، در مدت چند ساعت عکس آنها را به دست می‌آورد.

انواع تلسکوپ

تلسکوپ شکستی
تلسکوپ بازتابی
تلسکوپ رادیویی
تلسکوپ اشعه ایکس

تلسکوپ در ایران

در دهه 30 هجری شمسی ، اولین تلسکوپ به ایران آمد. سید جلال تهرانی ، محقق ایرانی بود که در لندن مطالعه و زندگی می‌کرد. او در دهه سی به ایران بازگشت و همراهش یک تلسکوپ یازده سانتیمتری شکستی هم با خود آورد. این تلسکوپ همراه کلی وسایل نجومی و ساعت آفتابی و ... الآن در موزه آستان قدس رضوی در مشهد است.
در اینجا می توانید ساخت یک تلسکوپ را آموزش ببینید .

یک هاور کرافت ( hovercraft ) درست کنیم

هاورکرافت را مي توان هواپيمای بدون بال و يا نوعی كشتی ناميد كه قادر است در خارج از آب نـيـز حركت كند، چون ساختمان آن به گونه ای طراحی شده است كه مي تواند هم روی آب و هـم روی سطوح صاف خشكی حركت كند. بهترين كاربرد آن روی سطوح صاف آب است. البته امـواج دريـا تـاثـير چندانی در حركت اين وسيله ندارد. تنها خطر اين است كه اگر روی سطوح ناهموار حركت كند، ممكن است كف آن صدمه ببيند.سـرعـت (هاوركرافت ها) بسيار بيشتر از كشتی هاست ، چون آن ها براي مقابله با فشار آب ، هيچ نـيـرويـی را مـصـرف نمی كنند، بلكه تنها هوا را می شكافند و سرعتشان به 120 كيلومتر در سـاعـت مـی رسـد. يـكـی از بـرتـری هـای هـاوركـرافـت نـسـبـت بـه هـواپـيـمـا قـابـليـت حـمـل بـار آن اسـت. يـك هـاوركـرافـت مـی تـوانـد حـدود 400 مـسـافر و مقدار بسيار زيادی بار حمل كند و هيچ نيازی به فرودگاه يا بندرگاه ندارد.
در این جا یک فعالیت سرگرم کننده داریم که به شما مفهوم حرکت بی اصطکاکی را با ساخت یک هاورکرافت یا هواناو (hovercraft ) نشان می دهد . یک هاور کرافت وسیله ای است که روی یک هوای فشرده در سطح زمین یا آب حرکت می کند . هوای فشرده ، به عنوان یک متکای نامرئی که تقریبا همه ی اصطکاک بین وسیله و سطوح را حذف می کند ، عمل می کند .

آن چه که نیاز دارید :

تکه ای مقوا
منگنه کاغذ سوراخ کن
چسب سفید
بادکنک
قیچی
خط کش
قرقره کوچک
ورق کاغذ

آن چه که باید انجام دهید :

1. یک مربع به ضلع 4 اینچ از مقوا خارج کنید .
2. یک سوراخ در وسط مقوا ایجاد کنید . سوراخ باید درست به اندازه ی سوراخ قرقره باشد . اگر از قرقره ای استفاده می کنید که دور آن نخ یا کاموا پیچیده شده ، نخ آن را باز کنید .
3. قرقره را روی سوراخ مقوا بچسبانید .به اندازه ی کافی چسب استفاده کنید تا مطمئن شوید که هیچ هوایی بین قرقره و آن قسمت از مقوا عبور نمی کند .
4. بالای قرقره را بایک کاغذ دایره ای بپوشانید و آن را باچسب بچسبانید .اجازه دهید تا خشک شود .
5. یک سوراخ میان کاغذ ایجاد کنید . درست جایی که سوراخ قرقره را پوشانده است .حال ، سوراخی که ایجاد کرده اید باید از میان کاغد ، قرقره و مقوا بدون هیچ مانعی عبور کند .
6. بادکنک را باد کنید و انتهای آن را بپیچانید تا هوا از آن خارج نشود . درب باد کنک را به بالای قرقره بکشید .
7. هاورکرافت را روی یک سطح صاف قرار دهید . ( روی میز ، کف اتاق و ... ) و اجازه دهید تا بادکنک برود . هاور کرافت را کمی با آرامی فشار دهید .
هوا از بادکنک از طریق سوراخ ها به شکل یک متکای بادی ، بین قایق و سطح صاف روان می شود ، که فشار و اصطکاک را کاهش می دهد .

ساخت ماشین هم قطب در 30 ثانیه

این ماشین در 30 ثانیه درست می شود . اگر وسایل مورد نیاز را آماده کرده اید ، می توانید برای خود زمان بگیرید .

آن چه که نیاز دارید :

یک باتری - در هر اندازه ای که می خواهید
یک صفحه ی آهن ربایی ، با روکش نقره باشد بهتر است . روکش نیکل نیز کار می کند ولی نه آن قدر خوب . روکش باید رسانای برق باشد .
یک طول از سیم تک لایی مثل انبرک رابط سوسماری
یک پیچ نوک تیز که باید مغناطیسی و رسانای برق باشد .

آن چه باید انجام دهید :

زمان سنج را روشن کنید
پیچ را در مرکز صفحه ی مغناطیسی قرار دهید
سیم انبرک رابط سوسماری را از نیمه ببرید و یک اینچ از انتهای بریده ی سیم را از عایق لخت کنید . بنابراین مجرای سیم مثل یک برس پدیدار می شود .
رابط سوسماری را در مقابل قسمت پهن باتری نگه دارید
طرف دکمه ای باطری را به سر نوک تیز پیج تماس دهید و پیچ و آهن ربا را یک اینچ از میز بالا تر ببرید . ( به دلایل مغناطیسی پیچ به آهن ربا خواهد چسبید. )
به آرامی قسمت لخت سیم را در مقابل لبه ی آهن ربا بگیرید . زمان سنج را متوقف کنید ، چون پیچ و آهن ربا در حال چرخش به دور خود هستند.
شما ماشین را درست کرده اید .

کف لیمو

دانش آموزان بارها خواص اشیاء ، همچنین راه های مختلفی که اشیاء با هم واکنش می دهند ، نظیر واکنش های شیمیایی ، واکنش های فیزیکی و مغناطیسی را مطالعه می کنند.
هیچ چیز مثل این نیست که دیگران شما را وقتی که یک بر هم کنش را انجام می دهید تماشا کنند . در خیلی از این فعل و انفعالات به علم همانند یک جادو نگاه می کنند .
این جا یک سر گرمی علمی به نام " بر هم کنش " داریم که می توان با یک سری وسایل پایه و ابتدایی که در آشپزخانه یافت می شود ، آن را انجام داد .

آن چه که نیاز دارید :

یک فنجان خالی
جوش شیرین
قاشق اندازه گیری
قاشق پلاستیکی برای مخلوط کردن
لیمو ترش تازه ، که به چهار قسمت تقسیم شده
مایع ظرف شویی

آن چه که باید انجام دهید:

برای تسریع کار ، فنجان خود را با یک مخلوط ویژه پر کنید :
- حدود یک قاشق چایخوری از جوش شیرین را درون فنجان بریزید .
- حدود دو قاشق چایخوری از مایع ظرف شویی را درون فنجان بریزید و هم بزنید تا با جوش شیرین مخلوط شود .
2. حال زمان شروع نمایش فرا رسیده است . تماشاچیان را برای نمایش به آشپزخانه بیاورید .
3. آب دو تکه از لیمو ها ( 2قسمت از 4 قسمت ) را بگیرید و درون فنجان بریزید .
4. وقتی که آب لیمو با جوش شیرین و مایع ظرف شویی مخلوط شد ، فورا شروع به کف کردن می کند . و یک توده ی نرم لیمویی –با عطر صابون ایجاد می کند .

چه اتفاقی می افتد ؟

اسید لیمو ها با جوش شیرین واکنش می دهد ، که اصل پایه است . این بر هم کنش ، حباب های کربن دی اکسیدی ایجاد می کند ، که باعث حباب زدن صابون و ایجاد کف می کند .

ساده ترین قایق بخار

این سرگرمی یک مثال از ماشین بخار ساده است ، که هیچ دریچه و هیچ قسمت متحرکی ندارد ، و در عین حال می تواند قایق کوچکش را به راحتی در میان بزرگ ترین استخر شنا یا تالاب آرام حرکت دهد .
تصویر بالا تقریبا همه ی جزئیات ساخت را نشان می دهد .
قایق یک بطری پلاستیکی نرم است که از طول به دو نیمه بریده شده است . این بطری که از پلی اتیلن سفید با چگالی بالا ( HDPE ) ساخته شده است ، خیلی راحت با استفاده از یک چاقوی مناسب بریده می شود .
نزدیک خمیدگی قایق یک شمع کوچک است ، مثل همان هایی که غذا را روی میز گرم نگه می دارند . از شمعی استفاده کنید که در یک قوطی آلومینیومی درست شده است ، و ارتفاع آن کم تر از یک اینچ است ، پس شمع در پایین قایق قرار گرفته و موم آن همه جا نمی ریزد . قوطی آلومینیومی ، موم آب شده را همان جا نگه می دارد ، بنابراین قایق می تواند برای ساعت ها حرکت کند . می توانید از مقداری چسب استفاده کنید تا آن ها را در یک جا ثابت نگه دارید .
ماشین از 8/1 اینچ لوله ی مسی نرم ساخته شده است ، که معمولا در یخچال ها استفاده می شود .
بهترین راه بریدن لوله ، برش آن با سیم چین است . شما می توانید از یک اره ی آهن بر نیز استفاده کنید ، اما مجبور خواهید بود تا خورده های باقی مانده در محل اره شده را با چاقو یا سنباده ببرید و تمیز کنید .
به آرامی لوله را به دور یک مداد یا خودکار بزرگ ببندید تا به همان شکل خم شود ( می توان از دسته ی قاشق چوبی نیز استفاده کرد ) تا به شکل فنری در مرکز آن در آید .
با یک میخ در پشت قایق دو سوراخ ایجاد کنید ، و لوله مسی را از میان سوراخ ها عبور دهید . سوراخ ها باید به اندازه ای باشند که با لوله ی مسی کاملا بسته شوند به طوری که مانع ورود آب به داخل قایق شوند . حال ، سعی کنید لوله را از قسمت پشت قایق به بالا خم کنید و سپس ، انتهای آن را به سمت پایین خم کنید . بنابراین انتهای سیم در زیر آب است .
خیلی آرام سیم را خم کنید ، بنابراین فنر تنها بالای سر جایی خواهد بود که شعله ی شمع است . اکنون قایق تمام شده و آماده ی به آب انداختن است .
لوله های مسی باید پر از آب باشند ، و هر دو انتهای باز آن ها باید در زیر آب باشند . یک را ساده برای پر کردن آن نگه داشتن یک طرف در آب و مکیدن از طرف دیگر است .
وقتی که لوله پر از آب شد ، و قایق در آب ( با هر دو لوله ی مسی که در زیر آب هستند ) ساکن شد ، شمع را روشن کنید .
وقتی که فنر لوله ی مسی به اندازه ی کافی داغ شد که آب را به جوش آورد . قایق ناگهان به جلو کشیده می شود ، و شروع به حرکت به سمت جلو خواهد کرد . اگر شما انگشتانتان را درست در پشت لوله ها در آب فرو کنید ، ضربه های کوچک آب را احساس خواهید کرد . حدود 5 تا 10 ضربه در هر ثانیه . این ضربه ها در طول مسیر به قایق فشار وارد می کنند .
در تصویر بالا شمع با یک لامپ گرافیتی روشن تعویض شده است ، که شعله ی بزرگتری را ایجاد می کند ، و حتی باعث می شود که قایق سریعتر حرکت کند ، هر چند شمع بی خطر تر است .
ممکن است در تصویر شما تنها قادر باشید موج های درون آب در پشت قایق را ببینید . این موج ها به سبب 5 تا 10 ضربه ای که در هر ثانیه ماشین به هنگام کار کردن ایجاد می کند ، به وجود می آیند . راحت ترین راه برای دیدن آن این است که به عکس العمل نور روشن روی سطح آب نگاه کنید .

چگونه این کار را انجام می دهد ؟
وقتی که آب در قسمت فنری لوله می جوشد ، بخار آب زیاد می شود که این به آب درون لوله ها فشار وارد می کند . همان طور که در بالا گفته شد ، این واکنش قایق را به جلو هول می دهد .
وقتی که بخار ها به منبسط شدن و زیاد شدن ادامه دهند ، به قسمتی از لوله که پر از آب است برخورد می کند .این لوله سرد است و بخار را به آب بر می گرداند ، این باعث شکل گیری یک خلأ می شود که آب بیشتری را به لوله ها می کشد .
شما پیش بینی خواهید کرد که آب درون لوله باعث این شود که قایق به عقب حرکت کند . در حالی که ، قبل از این که دو طرف لوله به هم برخورد کنند ، آب خیلی دور نمی شود ( دو بخار آب در لوله در قسمت فنری به هم می رسند ) . هر حرکتی که توسط آب کشیده شده در لوله ها ایجاد می شود ، توسط آبی که در جلو لوله ( قسمت فنری ) برخورد می کند ، برعکس می شود و دوباره قایق را به جلو حرکت می دهد . همان گونه که می بینید ، وقتی انگشتتان را در نزدیکی لوله ها قرار می دهید ، این حرکت رو به عقب و جلو آب خیلی سریع است ، و یک قایق تقریبا سنگین هرگز به عقب حرکت نخواهد کرد .

چرا برگ ها تغییر رنگ می دهند ؟

در رابطه با تمام فرایند های طبیعی اطراف ما ، تغییر رنگ سالیانه ی برگ ها از سبز به رنگ های مختلف زرد ، نارنجی و قرمز ، زیبا ترین اتفاق است . اما پشت این نمایش رنگ ها ، یک فرایند علمی مهم در کار است .
با این فعالیت ، شما خواهید فهمید ، که چگونه این رنگ ها در طول سال در برگ پنهان می مانند .

آن چه که نیاز دارید :

یک شیشه ی دهن گشاد کوچک
یک درپوش برای ظرف شیشه ای – فویل آلومینیوم
الکل
کاغذ صافی قهوه
تابه یا سینی کم عمق
آب داغ شیر
چاقو یا قاشق پلاستیکی

آن چه که باید انجام دهید :

1. 2-3 برگ بزرگ از یک درخت تهیه کنید . برگ ها را پاره و ریز ریز کنید و داخل ظرف شیشه ای بریزید .
2. داخل ظرف الکل بریزید ، به اندازه ای که تمام برگ ها را بپوشاند . با استفاده از یک چاقو یا قاشق ، با دقت برگ ها را در الکل له و ریز کنید .
نکته امنیتی : اگر الکل به درستی استفاده نشود ، ممکن است خطر زیادی داشته باشد . آن را در مکانی با تهویه ی مناسب و بدون هیچ تماس با پوست ، استفاده کنید .
3. ظرف شیشه ای را ، خیلی شل ، با یک در پوش آلومینیومی ببندید . سپس آن را در یک سینی کم عمق به همراه یک اینچ آب داغ قرار دهید .
4. ظرف شیشه ای را برای حداقل نیم ساعت و اگر نیاز بود بیشتر، در آب قرار دهید ، تا زمانی که الکل رنگی شود .( هرچه تیره تر شود بهتر است ) . هر پنج دقیقه یک بار ظرف را به آرامی بچرخانید . و اگر آب سرد شد ، آن را عوض کنید .
5. یک نوار باریک بلند از کاغذ صافی قهوه ببرید . ظرف را از آب خارج کنید و پوشش آن را بردارید .نوار کاغذ قهوه را در ظرف قرار دهید ، به طوری که یک طرف آن در الکل باشد .طرف دیگر آن را در بالای ظرف خم کنید و با چسب آن را محکم کنید .
6. الکل از کاغذ بالا رفته ، و رنگ ها را با خود می برد . وقتی که الکل در حال بخار شدن است ، بعد از 30 تا 90 دقیقه رنگ ها با فاصله های مختلف به بالای کاغذ حرکت خواهند کرد . شما قادر خواهید بود رنگ های مختلف سبز ، در صورت امکان زرد ، نارنجی و قرمز را بر حسب نوع برگی که دارید ببینید .

چه اتفاقی می افتد ؟

کلروفیل یک ترکیب سبز رنگ است که سایر رنگ دانه های رنگی موجود در برگ ها را پنهان می کند . در پاییز ، کلروفیل تجزیه می شود و به سایر رنگدانه ها اجازه می دهد تا نمایان شوند . مخلوط ترکیبی رنگدانه ها در یک برگ ممکن است با تکنیک کروماتوگرافی کاغذ ، به نوار های رنگی ، تجزیه شوند .
کروماتوگرافی شامل جداسازی مخلوط ها به ترکیبات مجزا است ، که شما تنها از الکل و انرژی ( گرما ) استفاده کردید . سپس با استفاده از " جذب " و " مویینگی " جدا سازی اتفاق می افتد ! کاغذ مواد را با استفاده از " جذب " نگه می دارد ، تا زمانی که " مویینگی " مواد را در کاغذ با سرعت های متفاوت به بالا بکشد . رنگدانه ها روی کاغذ از هم جدا شده اند و به صورت نوار ها یا گره های رنگی در آمده اند .

ماشین بخار گردان

می توان یک ماشین را طوری طراحی کرد که به چرخش درآید . برای این کار از یک بطری نوشیدنی که از جنس آلومینیوم نرم است استفاده می کنیم ، حدود یک سوم آن را از انتها می بریم تا به شکل یک قوطی کوچک در آید .

بعد ، خیلی با دقت ( که انگشتانتان را نبرید ) کناره های تیز بریده شده را به داخل خم کنید ، و با یک انبر دست آن را فشار دهید تا به شکل یک لبه صاف درآید .
همچنین ، یک گودی در ته قوطی ایجاد کنید ، تا شمع را در آن جا قرار دهید . دو سوراخ تمیز در بدنه ی قوطی با یک کاغذ سوراخ کن درست کنید ، به طوری که سوراخ ها روبروی هم باشند ، این سوراخ ها لوله ی مسی را در خود نگه خواهند داشت .

سپس ، شمع را در جای خودش قرار دهید ، از شمعی استفاده کنید که در قالب آلومینیومی با ارتفاع کم باشد ، تا موم های آب شده خیلی راحت با این ظرف کوچک حمل شوند . در اطراف شمع یک طناب از فویل آلومینیومی مچاله شده قرار می دهیم تا شمع را در مرکز قوطی نگه دارد .

سپس 8/1 اینچ از لوله ای مسی را به دور یک مداد یا خودکار بزرگ بپیچید به طوری که مرکز آن به شکل یک فنر در آید . در این زمان دو انتهای لوله را از میان سوراخ های ایجاد شده عبور دهید . انجام این کار در ابتدا کمی سخت است ولی خیلی زود آن را به خوبی انجام خواهید داد .

سپس دو طرف لوله را در دو انتهای لوله به آرامی خم کنید .به طوری که آن ها به صورت یک زاویه ی قائمه درآیند . هر طرف باید به سمت مخالف طرف دیگر باشد . بنابراین وقتی که قوطی در ظرف آب گذاشته شد و ماشین شروع به کار کرد ، قوطی مانند فرفره به چرخش در خواهد آمد .

تصویر آخر نشان دهنده ی ماشین در حال کار است . که با یک شمع ، حدود یک چرخش در هر ثانیه خواهد داشت .