แสง และการมองเห็น

1

โดยคร ชตชย โพธประภา 2

เรอง แสงและการมองเหน 1. การแทรกสอด 2. การเลยวเบนของแสง 3. เกรตตง 4. การกระเจงของแสง 5. การเคลอนทและอตราเรว ของแสง

โดยคร ชตชย โพธประภา 3

เรอง แสงและการมองเหน 6. การสะทอนของแสง 7. การหกเหของแสง 8. เลนสบาง 9. ปรากฏการณทางแสง 10. ทศนอปกรณ

โดยคร ชตชย โพธประภา 4

เรอง แสงและการมองเหน 11. ความสวาง 12. ตาและการมองเหน 13. ส 14. ปรากฏการณทางแสง

5

คณสมบตของแสง

1. การสะทอน 2. การหกเห 3. การแทรกสอด 4. การเลยวเบน

6

A0 A1 A2 A2

A1 N2 N2 N1 N1

s1 s2 การแทรกสอด

7

8

9

s1

s2 d

L

P

q

การแทรกสอด

R

10

การแทรกสอด

11

s1

s2 d

L

q

L>>d

การแทรกสอด

R

12

|S1P - S2P| = nl

dsinq = nl

d x L = nl

การแทรกสอด

13

|S1P - S2P| = nl

dsinq = nl

d x L = nl

แถบสวาง แถบมด

|S1P - S2P| = (n- )l

dsinq = (n- )l

d x L = (n- )l

2 1

2 1

2 1

14

1. สลตคมชองหางกน 500 mmเมอแสง ความยาวคลน 470 nm ผานสลตเกดการ แทรกสอดบนฉากซงหางสลต 1 m แถบสวางท 3 อยหางจากจดกงกลางของ แถบสวางกลางเทาใด

ตวอยาง

15

3. ฉายแสงความยาวคลน 600 nm ผาน ชองแคบคขนาด 30 mm ปรากฏแถบการ แทรกสอดบนฉากหางออกไป 1 m แถบ สวางท 3 เบนจากแนวกลางเปนระยะ เทาใด และแถบมดแตละแถบหางกนเทาใด

ตวอยาง

16

4. แสงผานชองแคบค แถบสวางแถบท 2 เบนจากแนวกลาง 300 จงหาวาระยะ ระหวางชองแคบเปนกเทาของความยาว คลน

ตวอยาง

17

5. สลตคอยหางกน 100 mm วางอยหาง จากฉาก 1m เมอมแสงความยาวคลน 400 nmผานสลต จะท าใหเกดแถบสวาง บนฉากแถบสวาง 2 แถบทอยถดกนจะ อยหางกนเทาใด

ตวอยาง

18

การเลยวเบนของแสง

ผทคนพบปรากฏการณการเลยวเบน ของแสงเปนคนแรกคอ กรมลด(Francesco Maria Grimaldi) ในป 2203

19

การเลยวเบนของแสง จากการทดลองพบวา เมอใหแสงผาน

สลตทแคบ โดยใหความยาวคลนแสงมคา มากกวาความกวางของชองสลต จะเกด ปรากฏการณเลยวเบนมผลใหแถบสวาง และแถบมดสลบกนไป

20

การเลยวเบนของแสง

เมอใชแสงความยาวคลนเดยวสองผาน

สลตโดยใหระยะของแหลงก าเนดแสงอย ไกลมากเทยบกบความกวางของชองสลต เราจงอาจประมาณไดวาคลนแสงทมาตก กระทบสลตนนเปนคลนระนาบ

21

การเลยวเบนของแสง

และโดยใชหลกของฮอยเกนสทถอวา ทก ๆ จดบนสลตจะท าหนาทเสมอนแหลง ก าเนดคลนอาพนธใหม และคลนเหลาน เมอพบกนกจะเกดการแทรกสอดกน จงท า ใหเกดแถบมดและแถบสวาง สลบกนไป

22

การเลยวเบนของแสง โดยแถบสวางกลางจะกวางและสวาง มากทสด และถาเราเพมความกวางของ สลต ความกวางของแถบสวางกลางจะ ลดลง แตถาลดความกวางของสลตลง จะท าใหแถบสวางกลางกวางขน สวน

แถบสวางถดไปจะมความสวางลดลง ๆ

23

การเลยวเบนของแสง

A

C d

L

P

q

D B O

มด

สวาง

มด

สวาง d sin q = nl

24

การเลยวเบนของแสง

25

การเลยวเบนของแสง ปรากฏการณการเลยวเบนของแสง โดยสลตเดยว และการแทรกสอดของ แสงโดยสลตค จะเกดขนพรอมกนเสมอ

26

ตวอยาง

6. แสงมความยาวคลน 600 nm ตกตง ฉากผานสลตเดยวทกวาง 500 mm ขอบ ของแถบสวางกลางอยเหนอแนวกลาง เปนมมเทาใด

27

ตวอยาง

7. ตองวางสลตเดยวหางจากฉากเทาใด เมอใหแสงความยาวคลน 500 nm ผาน สลตเดยวทมความกวาง 100 mm แลว ท าใหจดสวางกลางหางจากแถบมด แถบ ท 1 บนฉากเปนระยะ 4 mm

28

เกรตตง เกรตตงมลกษณะเปนแผน ประกอบ

ดวยชองเลกๆ เปนจ านวนมากมาย ซง อาจมไดตงแต 1,000 ถง 10,000 ชอง ตอเซนตเมตร โดยชองมขนาดแคบมาก และอยหางกนเทากน

29

เกรตตง

A d

L

P

q

D B O

d sin q = nl

30

เกรตตง

จากสมการจะเหนวาถาใหแสงทมความ ยาวคลนตางกนผานเกรตตง แถบสวาง ของแสงแตละความยาวคลนจะเกด ณ ท ต าแหนงตาง ๆ กน ดงนนถาใหแสงขาว ผานเกรตตงจะพบวาแถบสวางของแสงส ตาง ๆ จะเกดขน ณ ต าแหนงตางๆ กน

31

ตวอยาง

4. ถาฉายแสงสมวงผานเกรตตงทมขนาด 2000 ชอง/cm อยากทราบวา เราจะเหน

แสงสมวงจดแรกเบนจากแนวกลางเปน

มมเทาไร ก าหนดความยาวคลนแสงสมวง 450 nm

32

แบบฝกหด

1. เมอใหแสงสแดงผานชองสลตเดยวและ ตองการใหแถบมดแถบแรกอยหางจาก แถบสวางกลางคดเปนระยะทางมม 300

จงหาความกวางของชองสลต ก าหนดให

แสงสแดงมความยาวคลน 680 nm

33

แบบฝกหด

2. ชองสลตคหางกน 0.3 mm วางหางจาก ฉาก 1 m เมอฉายดวยแสงซงมความยาว คลน 600 nm ในแนวตงฉากใหผานชอง แคบไปยงฉาก จงหาระยะหางของ ต าแหนงของแถบสวางถดจากแนวกลาง

34

แบบฝกหด

3. เกรตตงอนหนงม 4,000 ชอง/cm ถาให

แสงมความยาวคลน 640 nm สองผานจะ เหนแถบสวางบนฉากทงหมดกแถบ

35

การเคลอนทและอตราเรวของแสง 1. วธของกาลเลโอ จบเวลาการเดนทางของแสงระหวาง ยอดเขา 2 ลก และสรปไดวาแสงมอตรา เรวสงมาก แตไมสามารถจบเวลาได

36

การเคลอนทและอตราเรวของแสง

2. วธของโรเมอร

ค านวณอตราเรวแสงได 2.2 x 108 m/s

E1 E2

37

การเคลอนทและอตราเรวของแสง

3. วธของฟโซ

38

การเคลอนทและอตราเรวของแสง

ค านวณอตราเรวแสงได 3.14 x 108 m/s

ในการทดลองของฟโซ ใชฟนเฟอง 720 ซ จ านวนรอบทหมนเฟอง 12.80 รอบ/วนาท ระยะจากเฟองถงกระจก 8.6 km

39

การเคลอนทและอตราเรวของแสง 4. วธของไมเกลสน

ค านวณอตราเรวแสงได 2.997 x 108 m/s

40 ค านวณอตราเรวแสงได 2.997 x 108 m/s

ในการทดลองของไมเกลสน โดยสงล าแสง จาก Mt. Wilson ไปยง Mt. San Antonio ซงอยหางออกไป 35.426 km แลวสะทอน มายงลอทมกระจกตดรอบเปน 8 เหลยม โดยหมนลอดวยความถ 528.76 รอบ/s จะสามารถเหนแสงจากแหลงก าเนดแสงได

41

การเคลอนทและอตราเรวของแสง

- อตราเรวของแสงในสญญากาศมคา เทากบ 299,792,458 m/s หรอประมาณ 3x108 m/s

- เรยกระยะทางทแสงเคลอนทไดใน 1 ป วา 1 ปแสง เทากบ 9.5x1015 m

42

การเกดเงา เงาคอ อาณาเขตหลงวตถซงแสงทฉาย ไปตกกระทบวตถนนไมสามารถเดนทาง ไปถง แบงออกเปน 2 ชนด คอ

1.เงามด 2.เงามว

43

การเกดเงา

44

ตวอยาง 1. โปะไฟหนากระจกฝาทรงกลมรศม 10 cm และลกเทนนสรศม 2 cm วางโดย จดศนยกลางทงสองหางกน 1 m เกดเงา มดและเงามวบนฉากทวางใกลลกเทนนส พอควร จงหาต าแหนงทใกลทสดทไม สามารถมองเหนเงามดเลย

45

ตวอยาง 2. จดก าเนดแสงวางอยทางซายมอของ แผนกลมทบแสงเปนระยะ 42 cm แผน กลมมเสนผานศนยกลาง 1.5 cm ทางดาน ขวามอหางจากแผนกลมออกไป 1.26 cm เปนฉากซงมระนาบขนานกบแผนน จงหารศมของเงาทเกดบนฉาก

46

ตวอยาง 3. ทรงกลมลกหนงมเสนผานศนยกลาง 10 cm วางหนาแหลงก าเนดเปนจดหาง 20 cm จะตองน าฉากไปกนดานหลงหาง จากวตถเทาไร เพอใหขนาดของเงามด บนฉากมเสนผานศนยกลาง 4 เทาของ วตถ

47

ตวอยาง 4. แหลงก าเนดแสงทรงกลมรศม 3 cm หางจากวตถทรงกลมเปนระยะ 60 cm ท าใหเกดเงามดเสนผานศนยกลาง 2 cm และรศมของเงามวเทากบ 4 cm แลว รศมของวตถทรงกลมเปนเทาไร

48

สมบตของแสงเชงเรขาคณต

1. กฎการสะทอนของแสง

เสนแนวฉาก

i มมตกกระทบ

รงสตกกระทบ r

มมสะทอน

รงสสะทอน

49

สมบตของแสงเชงเรขาคณต

โดยทวไปการสะทอนจะขนอยกบ ลกษณะผวของวตถ

50

สมบตของแสงเชงเรขาคณต

ส าหรบวตถระนาบทมผวเรยบ เปนมน เชนกระจก รงสสะทอน จะไปทศเดยวกน

51

สมบตของแสงเชงเรขาคณต

ส าหรบวตถระนาบทมผวขรขระ เชนผา กระดาษ รงสสะทอนจะมทศ ตาง ๆ กน

52

สมบตของแสงเชงเรขาคณต ถาใหรงสของแสงตกกระทบทผวราบ ผวโคงเวา หรอโคงนน การสะทอนทแต ละผวกยงใหผลเชนเดม คอ รงสตกกระทบ รงสสะทอน และ เสนแนวฉากจะอยบนระนาบเดยวกน และมมตกกระทบเทากบมมสะทอน

53

สมบตของแสงเชงเรขาคณต

54

สรปกฎการสะทอนของแสง

1. ณ ต าแหนงทแสงตกกระทบ รงสตก กระทบ รงสสะทอน และเสนแนวฉาก อยในระนาบเดยวกน 2. มมตกกระทบเทากบมมสะทอน

55

การเกดภาพในกระจกเงาราบ

56

การเกดภาพในกระจกเงาราบ เมอวางวตถไวหนากระจกเงาราบ ซง เปนผวราบทสะทอนแสงไดด จะมองเหน ภาพของวตถซงเกดจากการสะทอนของ แสงทกระจก ระยะทลากจากวตถไปตง ฉากกบผวกระจก เรยกวา ระยะวตถ

57

การเกดภาพในกระจกเงาราบ

และระยะทลากจากภาพไปตงฉากกบ ผวกระจก เรยกวา ระยะภาพ

58

การเขยนรงสสะทอนจากกระจกเงาราบ 1. ลากรงสตกกระทบจากจดหนงๆ ของ วตถ ไปตกกระทบยงจดใด ๆ บนกระจก 2. ลากรงสสะทอนโดยใชกฎการสะทอน ของแสง 3. ลากเสนตอจากรงสสะทอนออกมาดาน หลงกระจก

59

การเขยนรงสสะทอนจากกระจกเงาราบ 4. ท าเชนเดมโดยเปลยนต าแหนงทรงส ไปตกกระทบกระจก 5. จดตดกนของรงสทลากจาก รงสสะทอน คอต าแหนงทเกดภาพ

60

a a' A

B

P P'

i r

h

Q

S' S

i = r a = a'

tan a = h S

tan a' = h S' S = S'

61

a a' A

B

P P'

i r

h

Q

S' S

62

สรป

ขนาดของภาพทไดจากการวางวตถ ไวหนาผวสะทอนราบใด ๆ จะเทากบ ขนาดของวตถ และระยะภาพเทากบ ระยะวตถเสมอ

63

ตวอยาง ใหเขยนภาพทเกดขนในแบบตางๆ 1.

64

ตวอยาง ใหเขยนภาพทเกดขนในแบบตางๆ 2.

65

ตวอยาง ใหเขยนภาพทเกดขนในแบบตางๆ 3.

66

ตวอยาง ใหเขยนภาพทเกดขนในแบบตางๆ 4.

67

ตวอยาง ใหเขยนภาพทเกดขนในแบบตางๆ 5.

68

ภาพของวตถในกระจกเงาราบนน เปนภาพทเกดจากรงสสะทอนมาเขา ตาโดยเสมอนวา รงสนนมาจากภาพ ซงอยดานหลงของกระจก และถาน า ฉากไปวาง ณ ต าแหนงนนจะไมมภาพ ปรากฏบนฉาก ภาพทเกดขนในลกษณะ เชนนเรยกวาภาพเสมอน

สรป

69

P

Q

S' S A

B

E

A'

B'

F

70

Q

S' S

B

E

B'

F O

71

P

S' S A

E

A'

F O

72

P

Q

S' S A

B

E ABPQ21

73

ตวอยาง 8 ชายคนหนงสง 170 cm ยนอย หนากระจกทตงในแนวดง โดยตาอยสง จากพน 160 cm เขาเหนภาพเตมตวพอด ก. กระจกตองมความสงอยางนอยเทาใด ข. ขอบกระจกลางอยสงจากพนเทาใด ค. ขอบกระจกบนอยสงจากพนเทาใด

74

ตวอยาง 9 ตงกระจกแนวดง ดตนไมซง หางจากกระจก 10 m จะเหนตนไมทงตน ถากระจกสง 5 cm ตนไมจะสงเทาใด

30cm

75

1.ชายคนหนงยนหนากระจกเงาราบโดยหาง จากกระจกเปนระยะ x เมตร ถาเขาถอยออก หางจากต าแหนงเดม y เมตร (y < x ) ภาพ ของชายคนนนจะอยหางจากต าแหนงทเกด ภาพเดมเทาใด และถาชายคนนยนทเดมแต เลอนกระจกหางออกไปจากต าแหนงเดม y เมตร ภาพของชายคนนนจะอยหางจาก ต าแหนงเดมเทาใด

76

2.ชายคนหนงวงเขาหากระจกราบใน แนวตงฉากกบผวกระจก เขาเหนภาพ ของเขาวงเขาหาเขาดวยความเรว x เมตร/วนาท เขาวงดวยความเรวเทาไร ในหนวย เมตร/วนาท

77

3.ในการเลอนกระจกหนคนดวยความ เรว 2 เมตร/วนาท ในเวลา 2 วนาท ภาพในกระจกจะเคลอนทไดระยะทาง เทาใด

78

4.ชายคนหนงยนบนยอดเขาสง 10 m หางจากฝง 20 m สามารถมองเหนยอด เขาฝงตรงขามทสะทอนจากผวน าได พอดถายอดเขาฝงตรงขามหางจด สะทอนในแนวราบเปนระยะทาง 4000 m ยอดเขาฝงตรงขามจะสงเทาใด

79

ถาแสงตกกระทบกระจกราบท ามมq เสนปกต ถาเบนกระจกไปจากเดม a

แสงสะทอนจะเบนไปจากเดมเทาไร

q q

a

? a

A

B

C1 C2

N1 N2

80

กระจกเงา 2 บานวางท ามมกน 600 น า วตถมาวางระหวางกระจกทงสองนน ถามองภาพของวตถผานกระจกบานใด บานหนงจะเหนภาพกภาพ

81

กระจกโคง

R

82

C O O C

R R

จด C คอจดศนยกลางของทรงกลม ซง เปนศนยกลางความโคงของกระจกดวย รศมของทรงกลม R เรยกวารศมความโคง ของกระจก เสนทลากผานจด C ไปหา กระจก ณ ต าแหนง O ทเปนจดใจกลางบน ผวโคง เรยกวา เสนแกนมขส าคญ

83

C O O C

R R

และจดใจกลางบนผวกระจกโคงเรยกวา จดยอด ถาผวโคงเวาเปนผวสะทอนแสง จะเรยกวา กระจกเวา ถาผวโคงนนเปนผวสะทอนแสง จะเรยกวากระจกนน

84

C O

1.เมอมรงสมาตกกระทบทผวโคงเสน แนวฉากจะตองมทศตงฉากกบผวของ กระจกทจดนน

การเขยนรงสตกกระทบ และรงสสะทอน

85

C O

2.เมอใหรงสตกกระทบขนานกบเสนแกน มขส าคญของกระจกเวา รงสสะทอนจะ มาตดกนทจด ๆ หนง ซงอยหนากระจก และอยบนเสนแกนมขส าคญ หางจากจด

การเขยนรงสตกกระทบ และรงสสะทอน

F

86

C O

หางจากจดยอดของกระจกเทากบครง หนงของรศมความโคงของกระจก จดน เรยกวา จดโฟกส และระยะทางจากจด ยอดถงจดโฟกส เรยกวา ความยาวโฟกส

การเขยนรงสตกกระทบ และรงสสะทอน

F

2R

f

87

C O

ในท านองเดยวกน ถาวางแหลงก าเนด แสงไวทจดโฟกส รงสสะทอนออกจาก กระจกเวาจะเปนล าแสงขนาน

การเขยนรงสตกกระทบ และรงสสะทอน

88

C O

ในกรณของกระจกนน รงสตกกระทบ ของแสงขนานกบแกนมขส าคญ รงส สะทอนจะเบนออกตามกฎการสะทอน

การเขยนรงสตกกระทบ และรงสสะทอน

89

C O

ถาตอแนวรงสสะทอนยอนกลบไปพบ กน จะไดจดตดกนของรงสทจดเสมอน จดโฟกส หลงกระจก บนแกนมขส าคญ

การเขยนรงสตกกระทบ และรงสสะทอน

90

ในกรณทล าแสงขนานกน แตไมขนาน กบเสนแกนมขส าคญ ล าแสงจะไปตดกน ทจด ๆ หนง บนระนาบของจดโฟกส

O

91

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ 1. s > 2f

2f > s’ > f

92

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ 2. s = 2f

s’ = 2f

93

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ 3. 2f > s > f

s’ > 2f

94

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ 4. s = f

s’ =

95

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ 5. s < f

96

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ 1. s > 2f

2f > s’ > f C F

97

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ

2f > s’ > f C F

2. s = 2f

98

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ

2f > s’ > f C F

3. 2f > s > f

99

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ

2f > s’ > f C F

4. s = f

100

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F

กรณทวตถเปนจดวางอยบนแกนมขส าคญ

C F

5. s < f

101

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

1. s > 2f

2f > s’ > f

102

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

2. s = 2f

s’ = 2f

103

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

3. 2f > s > f

s’ > 2f

104

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

4. s = f

s’ =

105

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกเวา

O C F

5. s < f

C F

106

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F

1. s > 2f

C F

107

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F C F

2. s = 2f

108

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F C F

3. 2f > s > f

109

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F C F

4. s = f

110

การหาต าแหนงภาพของวตถ ทวางหนากระจกนน

O C F C F

5. s < f

111

O C F

112

1.ชายคนหนงยนหนากระจกเงาราบโดยหาง จากกระจกเปนระยะ x เมตร ถาเขาถอยออก หางจากต าแหนงเดม y เมตร (y < x ) ภาพ ของชายคนนนจะอยหางจากต าแหนงทเกด ภาพเดมเทาใด และถาชายคนนยนทเดมแต เลอนกระจกหางออกไปจากต าแหนงเดม y เมตร ภาพของชายคนนนจะอยหางจาก ต าแหนงเดมเทาใด

113

2.ชายคนหนงวงเขาหากระจกราบใน แนวตงฉากกบผวกระจก เขาเหนภาพ ของเขาวงเขาหาเขาดวยความเรว x เมตร/วนาท เขาวงดวยความเรวเทาไร ในหนวย เมตร/วนาท

114

3.ในการเลอนกระจกหนคนดวยความ เรว 2 เมตร/วนาท ในเวลา 2 วนาท ภาพในกระจกจะเคลอนทไดระยะทาง เทาใด

115

4.ชายคนหนงยนบนยอดเขาสง 10 m หางจากฝง 20 m สามารถมองเหนยอด เขาฝงตรงขามทสะทอนจากผวน าได พอดถายอดเขาฝงตรงขามหางจด สะทอนในแนวราบเปนระยะทาง 4000 m ยอดเขาฝงตรงขามจะสงเทาใด

116

ถาแสงตกกระทบกระจกราบท ามมq เสนปกต ถาเบนกระจกไปจากเดม a

แสงสะทอนจะเบนไปจากเดมเทาไร

q q

a

? a

A

B

C1 C2

N1 N2

117

กระจกเงา 2 บานวางท ามมกน 600 น า วตถมาวางระหวางกระจกทงสองนน ถามองภาพของวตถผานกระจกบานใด บานหนงจะเหนภาพกภาพ

118

ตวอยาง 10 เมอน าวตถสง 5 cm วาง หนากระจกเวาความยาวโฟกส 10 cm หางจากกระจก 15 cm จงหาต าแหนง ความสงและชนดของภาพ

119

ตวอยาง 11 เมอน าวตถสง 5 cm วาง หนากระจกนนความยาวโฟกส 10 cm จงหาต าแหนง ความสงและชนดของ ภาพ เมอ 1. วางวตถหางกระจก 5 cm 2. วางวตถหางกระจก 20 cm

120

5. วางวตถอนหนงหนากระจกโคง ซงมความยาวโฟกส 20 cm ปรากฏ วาไดภาพเสมอน โดยมก าลงขยาย 0.1 ระยะวตถจะเปนเทาใด

121

6. ถาอยากเหนหนาของตวเองในกระจก หางจากกระจก 12 cm ใหขยายขนเปน 2 เทา จะตองใชกระจกชนดใด ความยาวโฟกสเทาใด

122

7. จงหารศมความโคงของกระจกนน ซงท าใหเกดภาพทมขนาดเปน 1/5 ของ วตถ เมอวตถอยหางจากกระจก 15 cm

123

8. ดนสอยาว 30 cm วางไวตามแนวแกน หนากระจกเวาซงมรศมความโคง 60 cm โดยใหปลายใกลอยทจดศนยกลางของ ความโคงของกระจก ภาพทเกดจะม ความยาวเทาใด

124

เมอแสงผานผวรอยตอระหวางอากาศ กบแทงพลาสตก หรอระหวางพลาสตก กบอากาศ แสงจะเบนออกจากแนวเดม เรยกปรากฎการณนวา การหกเหแสง

q1

q2 q3

q4

125

ดงนนจงสรปไดวา แสงจะมการหกเห เมอแสงเคลอนทจากตวกลางหนงไปยง อกตวกลางหนง และในขณะเดยวกนกม การสะทอนของแสงทผวรอยตอดวย

126

ส าหรบมมตกกระทบคาหนง อตรา สวนระหวางไซนของมมตกกระทบกบ ไซนของมมหกเหมคาคงตว ความสม- พนธนเรยกวา กฎของสเนลล

q1

q2

2

1

sinsin

q

qn

1 2

127

คาคงตวนเรยกวา ดรรชนหกเหของ วตถ หรออาจเรยกวา ดรรชนหกเหของ วตถเทยบกบตวกลางแรก

q1

q2

2

1

sinsin

q

qn

1 2

128

โดยทวไปนยมก าหนดดรรชนหกเห ของวตถ หรอตวกลางตาง ๆ เทยบกบ สญญากาศ เชนอากาศมคาดรรชนหกเห ของอากาศเทยบกบสญญากาศประมาณ 1.0003

129

สรปกฎการหกเหของแสง 1. รงสตกกระทบ รงสหกเห และเสนแนว ฉาก อยบนระนาบเดยวกนเสมอ 2. ส าหรบตวกลางคหนง อตราสวน ระหวางไซนของมมตกกระทบในตว กลางหนงกบไซนของมมหกเหในอก ตวกลางหนงมคาคงตวเสมอ

130

ดรรชนหกเหของตวกลางคอ อตราสวน ระหวางความเรวแสงในสญญากาศตอ ความเรวแสงในตวกลางนน

v c n =

2

1

2

1

2

1

1

2 2 1 sin

sin l l

q q = = = = v

v n n n

131

-เมอแสงเดนทางจากตวกลางหนงไปยง อกตวกลางหนง ปรมาณใดทไมเปลยน แปลง

-ใหแสงเคลอนทผานตวกลาง อากาศ น า และแกว ในตวกลางคใดทจะท าใหเกด มมวกฤตมคานอยทสด

132

-จงเปรยบเทยบดชนหกเหของตวกลาง

1

3 2

133

ตวอยาง 1 แสงเคลอนทจากแทงแกวไป สอากาศมมมตกกระทบกบผวรอยตอ เปน 300 ปรากฏวาแสงหกเหออกมาท า มม 450 จงหาดรรชนหกเหของแทงแกว น

134

ตวอยาง 2 แสงเดนทางจากตวกลาง A ไปยงตวกลาง B โดยมมมตกกระทบ 370 และมมหกเห 530 จงหาดชนหกเหของ ตวกลาง A เทยบกบ B

135

ตวอยาง 3 ใหรงสของแสงท ามมตก กระทบ 600 กบแทงแกว ซงมดชนหกเห เปน รงสหกเหจะท ามมกบผวแกว เทาไร

3

136

ตวอยาง 4 เมอใหแสงเดนทางจากน าไป สแกวโดยมมมตกกระทบ 300 จงหามม หกเหในแกว

137

ตวอยาง 5 แสงความยาวคลน 589 นาโน เมตร เดนทางจากสญญากาศเขาสซลกา ดวยความเรว 2.06 m/s ดรรชนหกเหของ ซลกาเปนเทาใด

138

ตวอยาง 6 ตวกลางทมดชนหกเหของแสง เทากบ n2 และ n3 วางซอนกนอยบนพน หอง เมอฉายไฟเขาสตวกลางทมดชน หกเห n2 แสงจะเดนทางหกเหดงรป จงหา n3

600 300

450 n3

n2

139

ตวอยาง 7 แทงแกวหนา 0.6 cm มดชน หกเห 1.55 cm จงหาเวลาทแสงเดนทาง ผานแทงแกวน

140

การสะทอนกลบหมด

141

การสะทอนกลบหมด

เรยกมมตกกระทบทท าใหรงสหกเห ขนานไปกบผวรอยตอวา มมวกฤต qC และถามมตกกระทบโตกวามมวกฤตจะ ไมมรงสหกเหออกมาแตจะมเฉพาะรงส สะทอนเทานน ปรากฏการณนเรยกวา การสะทอนกลบหมด

142

ตวอยาง 8 เพชรเทยมมดชนหกเหเปน 2.0 มมวกฤต หรอมมตกกระทบในเพชร ตองเปนเทาใดจงจะเกดการสะทอนกลบ หมด

143

ตวอยาง 9 ถามมวกฤตของเพชรเทากบ sin-1 0.413 แสงจะเดนทางในเพชรดวย ความเรวเทาใด

144

ตวอยาง 10 เมอแสงผานจากวตถหนง ไปยงน าซงมดชนหกเห 4/3 ปรากฏวา เกดมมวกฤต 300 คาดชนหกเหของวตถ นเปนเทาไร

145

ความลกจรงลกปรากฎ

ลกจรง ลกปรากฎ q1

q2

2

1

1

2 cos cos

q q = n

n ลกปรากฎ ลกจรง

146

ความลกจรงลกปรากฎ

ลกจรง ลกปรากฎ

1

2 = n n ลกปรากฎ

ลกจรง

147

ตวอยาง 11 ปลาอยในน าทระดบความลก จากผวน า 2m ความลกปรากฎของปลา เปนเทาใด เมอผสงเกตมองปลาในแนวดง ตรงตวปลา ก าหนดใหดรรชนหกเหของ น าเปน 4/3

148

ตวอยาง 12 สะพานขามคลองสงจากผว น า 3 m ชายคนหนงด าน าอยใตสะพาน ในแนวดง เขาจะเหนสะพานอยสงจาก ผวน าเทาใด

149

ตวอยาง 13 แทงแกวแทงหนงหนา dวาง ทบตวหนงสอ เมอมองตรง ๆ จะเหนตว หนงสอลอยขนมาเทาใด

150

ตวอยาง 14 ปลามองเหนนกเกาะบนกงไม สง10 m ขณะทปลาอยลกจากผวน า 3 m ถาดชนหกเหของน าเปน 4/3 ปลาและนก จะอยหางกนเทาไร

151

ตวอยาง 15 จากรป จงหา

1.มม q เปนเทาไร 2. ดชนหกเหในตวกลางท 1 3. 1n2 มคาเทาไร

air 1 2

air

300

370

450 q

152

ตวอยาง 16 จากรป มองเหรยญทอยใน แกวทมน าและน าแขงซงมดชนหกเห 1.33 และ 1.31 ตามล าดบ จะรสกวา เหรยญอยหางจากผวบนของน าแขง เทาไร 3.45

6.65 น าแขง

น า

153

ตวอยาง 17 แทงแกวหนา 9 cm อยใตผว น าโดยผวบนลก 10 cm แทงแกวทบวตถ บาง ๆ อย เมอมองดจะเหนวตถบาง ๆ แผนนนอยสงจากเดมเทาไร ก าหนดใหดรรชนหกเหของแกว และ น าเปน 3/2 และ 4/2 ตามล าดบ

154

ตวอยาง 20 เมอมองดปลาในบอ โดย มองตรงตงฉากกบผวน าเหนปลาวายน า ขนมาตรง ๆ ดวยอตราเรว x m/s ถาดชน หกเหของน า n ปลาจะวายน าขนมาดวย อตราเรวจรงเทาใด

155

การหกเหของแสงทผวโคงของเลนส

156

เมอใหแสงเคลอนทผานเลนสจะม การหกเห เมอแสงเคลอนทผานผวรอย ตอเขาไปในเลนส และจะหกเหอกครง เมอแสงเคลอนทออกจากเลนสสอากาศ

157

เมอใหแสงขนาผานเลนสนนรงส หกเหจะไปตดกนจรงทจด ๆ หนง บน เสนแกนมขส าคญ เรยกจดนวาจดโฟกส ซงเปนต าแหนงทเกดภาพของวตถท อยไกลจากเลนสมาก

F

158

และเมอใหแสงขนาผานเลนสเวารงส หกเหจะถางออก และเมอตอแนวรงส หกเหผานเลนสเวา จะมาตดกนทจดหนง บนเสนแกนมขส าคญ ซงเปนจดโฟกส ของเลนสเวา

F

159

การหาต าแหนงของภาพทเกดจากเลนส 1. ลากรงสตกกระทบขนานกบเสนแกน มขส าคญ เมอหกเหผานเลนสแสงจะ ผานจดโฟกสของเลนส

F F' R R O

160

การหาต าแหนงของภาพทเกดจากเลนส 2. ลากรงสตกกระทบใหผานศนยกลาง เลนส และเมอผานเลนสแลวรงสหกเห จะออกไปในแนวเดม

F F' R R O

161

การหาต าแหนงของภาพทเกดจากเลนส 3. เมอลากใหรงสตกกระทบผานระยะ โฟกส เมอผานเลนสแลวรงสหกเหจะ ขนานกบเสนแกนมขส าคญ

F F' R R O

162

การหาต าแหนงของภาพทเกดจากเลนส 1. ลากรงสตกกระทบขนานกบเสนแกน มขส าคญ เมอหกเหผานเลนสแสงเบน ออก และลากเสนตอแนวรงสผานจด โฟกส

F' F R R O

163

F' F R R O

การหาต าแหนงของภาพทเกดจากเลนส 2. ลากรงสตกกระทบใหผานศนยกลาง เลนส และเมอผานเลนสแลวรงสหกเห จะออกไปในแนวเดม

164

F' F R R O

การหาต าแหนงของภาพทเกดจากเลนส 3. เมอลากใหรงสตกกระทบผานระยะ โฟกส เมอผานเลนสแลวรงสหกเหจะ ขนานกบเสนแกนมขส าคญ

น ว

165

จากการหาต าแหนงภาพทเกดขน ภาพทเกดขนดานหลงเลนสเปนภาพท เกดจากรงสหกเหมาตดกนจรง และภาพ ทเกดขนทต าแหนงนเรยกวา ภาพจรง สวนภาพทเกดดานหนาเลนสเปนภาพท เกดจากรงสหกเหเสมอนมาตดกน เรยก ภาพทเกด ณ ต าแหนงนวาภาพเสมอน

166

การค านวณเรองเลนส ความยาวโฟกสของเลนสนนเปน + ความยาวโฟกสของเลนสเวาเปน - ระยะวตถหนาเลนส เปน + ระยะวตถหลงเลนส เปน - ระยะภาพหนาเลนส เปน - ระยะภาพหลงเลนส เปน +

167

ตวอยาง 21 วตถอนหนงตงอยหนาเลนส นนความยาวโฟกส 10 cm หางจากเลนส 60 cm จงหาระยะภาพของวตถชนน ตวอยาง 22 จากขอ 21 จงค านวณหา อตราเรวของภาพทเคลอนทจากเดม เมอเลอนวตถเขาหาเลนสจนหางจาก เลนสเปนระยะ 30 cm ในเวลา 10 s

168

ตวอยาง 23 เลนสเวาความยาวโฟกส 10 cm เมอน าวตถสง 5 cm วางหนา เลนสหางจากเลนส 20 cm จงหาต าแหนง ขนาด และชนดของ ภาพทเกดจากเลนสเวา

169

ตวอยาง 24 วางวตถหางจากเลนส A เปนระยะ 20 cm ไดภาพขยายขนาด ใหญกวาวตถ 4 เทา เลนส A ควรเปน เลนสชนดใด และมความยาวโฟกส เทาใด

170

171

ตวอยาง 25 เลนสนน A และ B ม ความยาวโฟกส 10 และ 15 cm วางหาง กน 30 cm ถาน าวตถวางไวหนาเลนส นน A หางเลนส 20 cm จงหาต าแหนง ของภาพสดทาย

172

ตวอยาง 26 วตถอยทางซายมอของ เลนสนน ความยาวโฟกส 5 cm เปน ระยะทาง 10 cm และมเลนสเวาความ ยาวโฟกส 10 cm อยทางขวามอของ เลนสนนเปนระยะทาง 5 cm ภาพสดทายจะเปนอยางไร

173

ตวอยาง 27 กระจกเวาและกระจกนนม ความยาวโฟกส 10 cm เทากน วางหน ดานสะทอนเขาหากน และหางกน 40cm น าวตถสง 2 cm วางไวระหวางกระจก ทง 2 หางจากกระจกเวา 15 cm ถาใหแสง สะทอนทกระจกเวากอน ภาพทสะทอน ครงท 2 จะมลกษณะอยางไร

174

ตวอยาง 28 เลนสนนความยาวโฟกส 30 cm อยหางจากกระจกเวารศมความโคง 20 cm เปนระยะ 80 cm ถาวางวตถหนา เลนสนนเปนระยะ 60 cm ภาพสดทาย อยหางจากวตถเทาใด

175

การท าใหเกดภาพซอนทต าแหนงเดม

F1

176

การท าใหเกดภาพซอนทต าแหนงเดม

F1 C

177

การท าใหเกดภาพซอนทต าแหนงเดม

O

178

การท าใหเกดภาพซอนทต าแหนงเดม

O C

179

การท าใหเกดภาพซอนทต าแหนงเดม

O

180

ตวอยาง 25 วางวตถหางจากเลนสนน ความยาวโฟกส 10 cm เปนระยะ 30 cm และถาวางกระจกเวาหางจากเลนสนน 35 cm คนละดานกบวตถจะเกดภาพจรง ทเดยวกบวตถ รศมความโคงของกระจก เวามคาเทาใด

181

ตวอยาง 26 วางเลนสเวาไวหนากระจก เวาซงมความยาวโฟกส 20 cm โดยวาง หางกน 25 cm ถาตงวตถไวหนาเลนส เวาหาง 60 cm จากเลนส ปรากฏวาภาพ ทเกดอยทเดยวกบวตถพอด จงหาความ ยาวโฟกสของเลนสเวา

182

ทศนอปกรณ

เครองฉายภาพนง กลองถายรป

กลองจลทรรศน กลองโทรทรรศน

183

ความสวาง

เรยกปรมาณพลงงานแสงทสองออก จากแหลงก าเนดแสงใด ๆ ตอหนงหนวย เวลา หรออตราการใหพลงงานแสงของ แหลงก าเนดแสงมหนวยการวดเปน ลเมน (lumen) lx

184

ถาพจารณาพนทใด ๆ ทรบแสง ความ สวางบนพนทนนหาไดจาก

ความสวาง = อตราพลงงานแสงทตกบนพน พนทรบแสง

A F E =

185

ความสวาง = อตราพลงงานแสงทตกบนพน พนทรบแสง

A F E =

E คอความสวาง มหนวยเปนลกซ lux

186

ตวอยางท 27 ตดหลอดไฟฟาฟลออเรส- เซนต 40 วตต จ านวน 3 หลอด โดยมตว สะทอนแสง ใหพลงงานแสงทงหมดตก ลงบนพนโตะทมพนท 10 m2 ใหหาความ สวางบนพนโตะน

187

ตวอยางท 28 ตดหลอดไฟฟาฟลออเรส- เซนต 40 วตต ทมอตราการใหพลงงาน แสง 2,700 ลเมน ไวในหองสเหลยมทม ขนาด 3x2x2 m ความสวางของหองน โดยเฉลยจะมคาเทาไร ถาอตราการให พลงงานแสงสญเสยไปเนองจากตว สะทอนแสง 500 ลเมน

188

การเกดรง

189

การเกดรง

190

การเกดรง

191

การเกดรง

192

ตา

193

ตา

194

ตา

195

การมองเหนสตาง ๆ ได ตองอาศยการท าหนาท ของ เรตนา

เซลลรปแทง จะไวตอแสงทมความเขมนอย เซลลรปกรวย จะไวตอแสงทมความเขมนอย

การมองเหนส

196

เซลลรปกรวยแบงออกเปน 3 ชนด

1. เซลลทไวตอแสงสน าเงน 2. เซลลทไวตอแสงสเขยว 3. เซลลทไวตอแสงสแดง

การมองเหนส

197

ตาของคนบางคนอาจเหนสไมครบทกส ทงนเซลลรปกรวยชนดใดชนดหนง ท างานบกพรอง เชนถาเซลลรปกรวย ไวตอแสงสแดงบกพรองกจะมองไมเหนสแดง เราเรยกความผดปกตนวา การบอดส

การมองเหนส

198

ส

199

1.วตถโปรงใส หมายถง วตถทใหแสง ผานไปไดเกอบทงหมดอยางเปนระเบยบ เราจงสามารถมองผานวตถชนดนได ชดเจน ตวอยางเชน กระจกใส แกวใส

ส

200

2. วตถโปรงแสง หมายถง วตถทใหแสง ผานไปไดอยางไมเปนระเบยบ ดงนน เราจงไมสามารถมองผานวตถนได ชดเจน เชน น าขน กระจกฝา กระดาษไข

ส

201

3. วตถทบแสง หมายถง วตถทไมยอม ใหแสงผานเลย แสงทงหมดจะถกดด กลนไวหรอสะทอนกลบ เราจงไม สามารถมองผานวตถชนดนได เชน ไม ผนงตก

ส

202

ในกรณทแสงขาวตกกระทบวตถทบแสง วตถนนจะดดกลนแสงแตละสทประกอบ เปนแสงขาวนนไวในปรมาณตาง ๆ กน แสงสวนทเหลอจากการดดกลนจะสะทอน กลบเขาตา ท าใหเราเหนวตถเปนสเดยวกบ แสงทสะทอนเขาตามากทสด

ส

203

ตามปกตวตถมสารทเรยกวาสารส ซงท าหนาทดดกลนแสง วตถทมสตางกน จะมสารสตางกนการเหนใบไมสเขยว

เพราะ ใบไมมคลอโรฟลเปนสารทดดกลน แสงสมวง และสแดง

ส

204

ส

205

สารสทไมอาจสรางขนไดจากการผสม สารสตาง ๆ เขาดวยกนม 3 ส คอ

สเหลอง สแดงมวง และสน าเงนเขยว เรยกวาสารสปฐมภม

ส

206

สารส

207

ส

ถาน าสารสปฐมภมทงสามมาผสมกน ดวยปรมาณทเทากน จะไดสผสมทม

คณสมบตดดกลนแสงสทกส สารสทผสมนคอสด า

สารส

208

ส แสงส

209

ถาเราน าแสงสแดง สเขยว สน าเงน มาผสมกนบนฉากขาว ในสดสวนทเทา ๆ กน จะใหผลเหมอน

กบเราฉายแสงขาวลงไปบนฉาก เราเรยกแสงสทงสามนวาแสงสปฐมภม

แสงส