האור האדום שחודר לגוף

בניסוי הזה נבדוק איזה צבע אור חודר עמוק לתוך העור.

ציוד

•       פנס חזק
•       חדר שאפשר להחשיך (לחלופין אפשר לעשות את הניסוי בלילה)
•       הגוף שלכם 🙂

מהלך הניסוי

את מהלך הניסוי ניתן לראות כאן:

צבעים שונים

אור לבן כמו זה שפולט פנס, או אור שפולטת השמש – מכיל את כל צבעי הקשת מעורבבים. אפשר להיווכח בכך כאשר מסתכלים על קשת בענן, תופעה שבה טיפות המים מצליחות להפריד את אור השמש לרכיביו וצבעיו השונים, מסגול ועד אדום. אם תשימו לב, תופעה מעניינת היא שצבעי הקשת תמיד מסודרים באותו סדר, מהפנימי לחיצוני: סגול, כחול, ירוק, צהוב, כתום ואדום (חדי העין יגדירו גם אינדיגו בין הכחול לסגול, וטורקיז בין הירוק לכחול).

הסיבה לכך היא שהצבעים השונים של האור מיצגים הבדל פיזיקאלי בגלי האור. אור הוא סוג של קרינה אלקטרומגנטית, הנעה באופן גלי. לכל גל יש גודל מאפיין הנקרא “אורך הגל”, שהוא פשוט המרחק בין נקודה מסוימת על הגל לאותה נקודה במחזור הבא שלו, כמו מרחק בין שיא לשיא צמוד.

כשגלים עם אורכי גל שונים באים במגע עם חומרים, הם מגיבים באופן שונה. חומר שלא מגיב כלל עם האור, אלא האור עובר דרכו, יראה לנו שקוף. חומר שבולע את כל אורכי הגל שבאור יראה לנו שחור ואטום. חומר שמחזיר חזרה את כל אורכי הגל יראה לנו כמו ראי, או, אם החומר שמחזיר את האור מורכב מחלקים קטנים רבים, הוא יראה לנו לבן – כמו ענן. בשני המקרים החומר יחסום את האור מלעבור דרכו.

חומר שיש לו צבע, כמו ירוק או כחול, הוא מקרה ביניים בין האפשרויות הקודמות: חלק מאורכי הגל, כלומר הצבעים, נבלעים בחומר וחלק מוחזרים, מתפזרים הצידה או עוברים הלאה. אם חפץ נראה לנו בצבע כתום, למשל, זה אומר שהוא בולע את כל שאר הצבעים הנמצאים באור הלבן ומחזיר לעיננו את הצבע הכתום. גם צבעם הכחול של השמיים הוא דוגמה לתגובה ספציפית עם אורכי גל מסוימים: האוויר אמנם נראה לנו שקוף, אבל האמת היא שאור באורכי גל קצרים, כחול וסגול, כן מגיב איתו במקצת – ומתפזר לצדדים כאשר הוא עובר דרכו. כך נצבעים השמיים באור כחול שהתפזר במהלך דרכו באוויר.

הדם שלנו, שנמצא ממש בכל מקום בגוף, הוא כידוע בצבע אדום. הוא חייב את צבעו לחלבון בשם המוגלובין, שתפקידו לקשור אליו את החמצן מהאוויר שאנו נושמים ולהעבירו אל כל רקמות הגוף. אם מסתכלים על “ספקטרום הבליעה” של ההמוגלובין, מעין “טביעת אצבע” שאופיינית לכל חומר ומראה איזה אורכי גל הוא בולע ובאיזו עוצמה, רואים כי הוא בולע באופן ניכר אור בצבע כחול וירוק, ומעביר או מחזיר חזרה אור בצבע אדום.

העובדה שמכל צבעי הקשת הקיימים באור לבן, רק הצבע האדום הצליח לחדור את כף היד (או הפה) שלנו, מעידה שכמו ההמוגלובין בדם, כך גם גם העור ורוב רקמות הגוף לא מגיבות באופן חזק עם אור אדום, והוא עובר דרכם. כתבתי רוב – כי אם תנסו לעשות את אותו הניסוי באמת היד, כאשר עצמות האמה נמצאות בדרך, תוכלו לראות כי שום אור לא עובר: העצמות חוסמות אותו. אם תסתכלו היטב בניסוי עם כף היד, אולי תצליחו לראות את ה”צללית” שמטילות עצמות היד. זאת משום שהעצמות שלנו אטומות לגמרי לכל אורכי הגל של האור הנראה. כהערת אגב – עצמות גם אטומות לקרינת רנטגן המשמשת לצילום תוך גופי, בעוד שרקמות הגוף האחרות כמעט שקופות מבחינתה. זאת הסיבה שצילום רנטגן מאפשר לראות אם יש עצם שבורה בגוף.
מדוע באור האדום לא תמיד אפשר לראות צללית של עצמות? הסיבה היא שלצד הבליעה של האור מתרחשת גם תופעה של פיזור אור הצידה, כך שהאור לא מאיר אך ורק ישירות מהפנס. זה מאפשר לאור “לעקוף” עצמות קטנות ולהגיע לעינינו. בסוף הניסוי ראינו כי כאשר אנו מנפחים את הלחיים והם הופכות להיות דקות מספיק, ולא צמודות לשיניים החוסמות את האור – אז כל איזור הפה נראה אדום.

אדום מחמם

כאשר אור נבלע בחומר הוא לרוב הופך לאנרגיית חום. כך עובד דוד שמש או חממה, וכך גם אנחנו מתחממים כאשר השמש מאירה עלינו. שימו לב שעוצמת האור האדום שמצליחה לעבור את רקמות הגוף היא חלשה, ביחס לעוצמת הפנס בה השתמשנו – לכן היינו חייבים להחשיך את החדר כדי לראות את האפקט. שאר האור נבלע בגוף והופך לחום, וזה גם מה שקורה לאור האדום בסופו של דבר, אם רקמת הגוף עליה אנחנו מאירים עבה מספיק.. חברות לציוד רפואי מנצלות את שתי העובדות הללו כדי לייצר מכשירים להקלה על כאבי שרירים ומפרקים המבוססים על אור בצבע אדום. חום מקל על כאבים אלו (וגם קור, אבל זה כבר סיפור אחר). ההנחה היא  שהחימום מרחיב את כלי הדם וכך את זרימת הדם במקום הכואב, וזה מאיץ את החלמתו. שימוש דווקא באור אדום מאפשר חימום של רקמות הנמצאות בעומק הגוף: בעוד שאור בצבע כחול וסגול נבלעים בשכבת העור החיצונית, האדום מצליח לחדור כמה סנטימטרים לתוך הגוף, ולחמם שם.

אדום מאבחן

שימוש רפואי נוסף נמצא לאור האדום במכשיר שנקרא אוקסימטר, או לעתים פולס אוקסימטר או מד סטורציה, ומשמש היום כמכשיר חובה בכל אישפוז במוסד רפואי. ממש כמו מד לחץ דם ומדחום, הוא מאפשר למדוד מדד רפואי חשוב מאוד, ריווי החמצן בדם, בצורה לא פולשנית. אמרנו קודם כי ההמוגלובין הנמצא בדם הוא החומר הקושר את החמצן, ושצבעו אדום. מסתבר שיש הבדל בגוון של החלבון כאשר הוא קשור לחמצן וכאשר הוא אינו קשור אליו, הבדל שאפשר אפילו לראות בעין: המוגלובין “מחומצן” הוא בצבע אדום כהה, והמוגלובין חופשי מחמצן הוא בגוון אדום בהיר יותר. בשפה מדעית אומרים כי ספקטרום הבליעה של המוגלובין הקשור לחמצן שונה מזה של המוגלובין שלא קשור לחמצן. מד הסטורציה בנוי כמין אטב כביסה שנתפס על האצבע, ובזרוע אחת שלו יש מנורות שפולטות אור בצבע אדום (וגם תת אדום). אור זה חודר ועובר את האצבע, ונקלט בחיישן שנמצא בזרוע השנייה של האטב. 

החיישן מודד את מידת הבליעה של הצבע האדום והתת אדום, ובעזרת חשבון פשוט מחשב את אחוז ההמוגלובין הקשור לחמצן, לפי הערכים הידועים של בליעת אור של המוגלובין מחומצן וחופשי. ערך של 100-95 אחוזי רווי חמצן נחשב תקין, ערך של 94-90 מחייב מעקב, וערכים הנמוכים מ-90 אחוז מעידים על בעיה רפואית חמורה המחייבת בדיקות נרחבות וטיפול. באותה הזדמנות המכשיר גם מצליח למדוד את הדופק (פולס), על ידי מדידת השינויים בעוצמת הבליעה הכללית שמתרחשים כאשר זרימת הדם משתנה עקב פעימת הלב.