بچه‌ها اغلب از چشم‌بندی و شعبده‌بازی لذت می‌برند. آخر آنها به سرشت جادویی و شگفت جهان اعتقاد دارند. لذتی که آنها از این بازی‌های ساده می‌برند، بی انتهاست. تقریبا همه آموزشگران جهان اعتقاد دارند که لذت بردن نکته اساسی‌ای است که باعث می‌شود آموزش دائمی و مؤثر بشود. حالا ما می‌خواهیم یادتان بدهیم که چطور از این لذت بچه‌ها از چشم‌بندی و هیجان، به نفع علم استفاده کنید و طوری آنها را دلبسته دانش کنید که خودشان نفهمند چطور دانشمند شده‌اند! در هفته‌های آینده هم با ما همراه باشید
اول: چشم‌بندی کنید
این‌بار یک شعبده‌بازی واقعی داریم. می‌خواهیم یک ظرف گنده را مقابل چشم بچه‌ها غیب کنیم. خوشبختانه به عنوان اولین‌کار، به مهارت چندانی نیاز نداریم اما یادتان باشد که در حین انجام هر چشم‌بندی‌ای باید بچه‌ها را به سؤال‌کردن تشویق کنید و کم کم به سؤال‌ها جواب هم بدهید. برای دستور انجام کار به قسمت آزمایش رجوع کنید و برای اینکه جواب‌ها را بلد باشید و خدای‌نکرده سنگ روی یخ نشوید، بقیه مقاله را بخوانید.
آزمایش: غیب‌کردن ظرف
چی لازم دارم؟
یک ظرف پیرکس
یک ظرف بزرگ شفاف که ظرف پیرکس در آن جا بشود
روغن مایع
چه کار کنم؟
1 - روغن را در ظرف بزرگ‌تر بریزید تا به ارتفاع چند سانتی متر، کف ظرف را بگیرد.
2 - ظرف پیرکس را درون این ظرف بگذارید.
3 - به قسمتی از پیرکس که زیر روغن است نگاه کنید و سعی کنید پیدایش کنید.
اگر ظرفتان غیب نشد، ممکن است که به خاطر این باشد که ظرف یا روغن مناسب نیستند. معمولا ظرفی که مارک تجارتی پیرکس دارد، خوب جواب می‌دهد اما اگر نداد، ظرفتان را عوض کنید. اگر باز هم جواب نداد از روغنی استفاده کنید که تیره‌تر یا روشن‌تر از روغنی باشد که استفاده کرده‌اید.
دوم: چه اتفاقی می‌افتد؟
اگر همه چیز خوب پیش برود، قسمتی از ظرف پیرکس که در روغن قرار گرفته است، ناپدید می‌شود و دیگر نمی‌توانید آن را ببینید. چه اتفاقی افتاده است؟ برای اینکه جواب این سؤال را بدانیم، اول باید بپرسیم که چرا از اول آن را می‌دیدیم؟ مگر نه اینکه ظرف پیرکس یا شیشه‌ای، شفاف است و ما اشیای پشت آن را هم می‌بینیم؟ پس خودش را چطور می‌بینیم؟ ریشه این اتفاق ما را به علایق یک فیزیکدان بزرگ نزدیک می‌کند که کسی جز آلبرت اینشتین نیست و موضوع مورد علاقه‌اش هم «سرعت نور» است. با اینکه پیرکس شفاف است، سرعت نور وقتی که از هوا می‌گذرد، با وقتی که از شیشه پیرکس می‌گذرد تفاوت دارد. وقتی نور با زاویه‌ای به پیرکس برخورد می‌کند - یعنی از گوشه‌های ظرف می‌گذرد - بخشی از آن بازتاب می‌کند و بخشی از آن خم می‌شود؛ یعنی زاویه‌اش را تغییر می‌دهد یا به اصطلاح فیزیک‌دان‌ها می‌شکند. پس وقتی شما شیشه را می‌بینید، در واقع فقط شکسته‌شدن نور و بازتاب اشیای دیگر را می‌بینید و آن را به وجود شیشه تعبیر می‌کنید؛ کما اینکه اگر شیشه کاملا صاف و بی لک باشد، شما متوجه آن نخواهید شد و با سر به شیشه برخورد خواهید کرد.
پس اگر سرعت نور در عبورش از محیط‌های مختلف تغییر نکند، ما آن شیء یا محیط را نخواهیم دید. فکر کنم حالا بتوانید حدس بزنید که سرعت عبور نور از داخل روغن مایع و ظرف پیرکس یکی است و نور در گذر از آن نه می‌شکند و نه بازتاب می‌کند.
نور با همان سرعتی از پیرکس رد می‌شود که از روغن می‌گذرد، بنابراین به مسیر مستقیم حرکت می‌کند.
نور با سرعت متفاوتی نسبت به هوا از پیرکس می‌گذرد. برای همین هم منحرف می‌شود.
سوم: چرا عوض شدن سرعت نور، باعث می‌شود نور منحرف شود؟
برای توضیح دادنش به این مثال توجه کنید. تصور کنید عده‌ای سرباز دارند در صف‌های منظم رژه می‌روند. فاصله صف‌های آنها از هم کاملا برابر است و سرعت قدم زدنشان هم یکی است اما ناگهان به شنزاری می‌رسند که راه‌رفتن در آن آسان نیست و حرکت صفی که زودتر به شنزار رسیده، ناخودآگاه کند می‌شود؛ به همین دلیل هم فاصله‌شان کمتر شده و به هم نزدیک می‌شوند.
اگر آنها بخواهند شکل صف‌هایشان را حفظ کنند، تنها کاری که می‌توانند بکنند این است که تغییر جهت بدهند تا شکل صف و حرکت به هم نخورد. برای فهمیدن موضوع به عکس نگاه کنید:
نور یک موج است و جبهه موج یعنی خطی که بالاترین نقطه‌های موج را به هم وصل کرده و تا حد زیادی شبیه به همین سربازها عمل می‌کند. با واردشدن به محیطی که سرعت نور در آن کمتر است، جبهه موج به ناچار مسیرش را عوض می‌کند.
چهارم: فرمول مرد نامرئی
آیا همه محیط‌ها در برابر نور مثل هم عمل می‌کنند؟ معلوم است که نه! برای همین باید به نوعی شاخصی را تعریف کنیم که این تفاوت را نشان بدهد. این شاخص توی کتاب علوم بچه تان هست؛ «ضریب شکست».
در واقع ضریب شکست، نسبت سرعت نور در 2 محیط متفاوت است که معمولا محیط دوم هواست. با توجه به چیزهایی که یاد گرفتیم، می‌توانیم یک فرمول ریاضی برای نامرئی‌شدن به دست بیاوریم؛ اگر ضریب شکست 2 محیط نسبت به هوا یکی باشد، آن دو جسم در تماس با هم نامرئی می‌شوند! این اتفاق جالب سر از ادبیات و سینما هم درآورده است. حتما شما داستان «مرد نامرئی» را خوانده‌اید یا فیلم آن را دیده‌اید. در آنجا هم استدلال می‌شود که اگر بشود ضریب شکست آدم را با هوا یکی کرد، می‌توان دور از چشم بقیه همه جا رفت. خب، از امروز با بچه‌ها دست به کار شوید و ببینید از پس نامرئی کردن هم بر می‌آیید یا نه.
البته دوتا پیشنهاد هم برایتان دارم؛ اول اینکه سعی کنید اشیای دیگری را پیدا کنید که در تماس با هم نامرئی می‌شوند و دوم اینکه هفته بعد هم خواننده ما باشید چون می‌خواهیم باز با آلبرت اینشتین همراه شویم و این‌بار سرعت نور را در آشپزخانه خودمان اندازه بگیریم.
