บทที่ 2 แสง ม.2

Preview:

Citation preview

บทท 2 แสง รายวชาวทยาศาสตร 4 (ว32102) ภาคเรยนท 2 ปการศกษา 2556

แสงเดนทางเปนอยางไร?

1

3 2

ล าแสง : การเคลอนของแสงทผานตวกลาง

วตถทบแสง วตถโปรงแสง วตถโปรงใส

นยนตากบการมองเหน

• นยนตาของคนมสวนประกอบทส าคญหลายอยาง เชน เลนสตา ซงมลกษณะคลายเลนสนน ท าหนาทรบแสงใหไปเกดภาพบนจอตาทไวตอการรบแสง ทเรยกวา เรตนา (Retina)

• บนเรตนาจะมเซลลประสาทท าหนาทรบแสงสตางๆ แลวสงสญญาณผานเสนประสาทตาและสงตอไปแปลความหมายทสมอง

• การทเราจะมองเหนวตถไดชดเจนนน แสงทผานเขาสนยนตาจะตองมความสวางมากพอ

• ถาปรมาณแสงไมเพยงพอจะท าใหเรามองเหนสงตางๆไดไมชดเจนแตถามากเกนไปจะท าใหรสกตาพรามว

ปญหาเกยวกบนยนตา

1. สายตาสน เปน ภาวะทแสงผานกระจกตาและเลนสตา มาโฟกสหนาจอประสาทตา ท าใหภาพทตกบนจอประสาทตาไมชดเจน อาจเกดจากการทดวงตามเสนผาศนยกลางยาวเกนไป หรอก าลงรวมแสงของกระจกตาและเลนสมากเกนไป ท าใหแสงทผานกระจกตาและเลนสตา มาโฟกสหนาจอประสาทตา ภาพทเหนจงไมคมชด การทจะเหนไดชดเจนตองใชเลนสเวากระจายแสงออกเพอใหแสงไปตกทจอ ประสาทตาพอด

2. สายตายาว เปนภาวะทตรงขามกบสายตาสน คอ แสงผานทกระจกตาและเลนสมาโฟกสหลงจอประสาทตา แตรางกายสามารถแกไขใหชด โดยใชเลนสตาชวยปรบโฟกสได โดยใชการเพง ตลอดเวลา ซงท าใหเกดอาการปวดตา ปวดศรษะได และเมออายมากขนก าลงการเพงจะลดลง จนไมสามารถจะโฟกสแสงไดอกกท าใหเหนภาพไมชด วธการแกไขคอการใสแวนเลนสนน

3. สายตาเอยง หมายถง การทกระจกตามความโคงในแตละแนวไมเทากน เปรยบผวของกระจกตาไดกบผวของลกรกบ สวนสายตาปกตจะมผวของกระจกตาเหมอนความโคงของลกฟตบอล ท าใหตาไมสามารถจะโฟกสแสงในแตละแกน ใหเปนจดเดยวกน การแกไขคอการใสแวนทมก าลงของเลนสในแกนหนงมากกวาอกแกนหนง หรอการใชเลนสสมผส

แสง (Light)

• เปนพลงงานรหนงทเกยวของกบการมองเหนของมนษย

• แหลงก าเนดแสงในธรรมชาตทส าคญทสด คอ ดวงอาทตย นอกจากนยงมกองไฟ เทยนไข และหลอดไฟชนดตางๆ เปนตน

• เมอตกกระทบบนผววตถตางๆ ท าใหมความสวางเกดขน

• ถาแหลงก าเนดแสงอยหางจากผววตถมากขน : ความสวางนอยลง แตถาใหระยะหางมคาคงตว พบวา แหลงก าเนดแสงทใหพลงงานแสงออกมาในหนงหนวยเวลามากกวากจะมความสวางมากกวา

• การหาความสวางท าไดโดยใชเครอง ลกซมเตอร นยมใชในกลองถายรป

• คลนแมเหลกไฟฟา

• เคลอนทไดโดยไมตองอาศยตวกลาง

• อตราเรวของแสงในสญญากาศ= 3 x108 m/s

• เคลอนทผานตวกลางแตละชนดดวยความเรวไมเทากน

• แสงหกเหได

• แสงขาวประกอบดวยแสงส 7 ส (สเปกตรม)

สมบตของแสง

ความสวาง (Brightness)

• ความสวางของแสงบนวตถจะมผลตอกลามเนอตา กลาวคอ ถาบรเวณทมความสวางนอย มานตาจะเปดกวางมากเพอใหแสงเขานยนตาเพยงพอ มานตาซงท าหนาทปรบความสวางของแสงบนเรตนาจะตองท างานหนกขน

• ในท านองเดยวกน กรณทแสงสวางมาก เรตนากตองท างานหนกเชนกน

• ความสวางของแสงมผลตอสขภาพของนยนตา ดงนน ในสถานทตางๆ ควรจดใหมความสวางอยางเพยงพอและเหมาะสม เพราะอาจเปนอนตรายกบนยนตาได

ความสวางทเหมาะสมในสถานทตางๆโดยประมาณ

สถานท ความสวาง (ลกซ)

หองนงเลน หองครว หองอาหาร 150-300

หองอานหนงสอ หองท างาน 500-1000

โรงพลศกษา หอประชม 75-300

หองเรยน 300-750

หองสมด หองปฏบตการ หองเขยนแบบ 750-1000

หองตรวจโรค 200-750

หองผาตด 5000-10000

บนไดฉกเฉน 30-75

ทางเดนภายในอาคาร 75-200

หองประชมหองรบรอง 200-750

6/2/2015 สารภ เทพคงคา กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร โรงเรยนรตภม

วทยา จงหวดสงขลา 13

สของแสง

การผสมสารส การผสมแสงส

การสะทอนของแสงและภาพทเกดจากการสะทอน

• วตถทไมมแสงในตวเองสามารถสะทอนแสงทไดรบจากแหลงก าเนดแสงมาเขาตาเราได

• โดยเขยนรงสตกกระทบแทนการเดนของแสงจากแหลงก าเนดตกกระทบวตถแลวเขยนเสนสะทอนจากวตถเขาสตาเรา

• พบวาเมอขนาดของมมตกกระทบเพมขนหรอลดลง ขนาดของมมสะทอนกจะเพมขนหรอลดลงดวย นนคอ เมอมมตกกระทบเปลยนแปลง มมสะทอนกจะเปลยนแปลงดวย

มมตกกระทบ = มมสะทอน เสมอ ณ ต าแหนงทแสงตกกระทบ

รงสตกกระทบ/สะทอน/เสนแนวฉากอยในระนาบเดยวกน

การสะทอนของแสงและภาพทเกดจากการสะทอน

• ในชวตประจ าวน เราใชหลกการสะทอนของแสงจากอปกรณตางๆ เชน การดภาพในกระจกเงาราบ

• พบวา ขนาดของวตถและขนาดของภาพเทากน ต าแหนงของภาพ (ระยะภาพ) และต าแหนงของวตถ (ระยะวตถ) หางจากผวกระจกเงาราบเทากน

• เมอแสงจากวตถตกกระทบกบผวตวสะทอนแสงแลวสะทอนมาเขาตาเรา ถามรงสตกกระทบจากทกจดบนวตถกจะมรงสสะทอนจ านวนมากมาเขาตาเรา ท าใหเหนภาพของวตถมรปรางเหมอนวตถและขนาดเทากบวตถได

• รงสของแสงสะทอนไมไดตดกนจรงเรยกภาพทเกดในลกษณะนวา ภาพเสมอน

ภาพทเกดในกระจกเงาระนาบสองบานท ามม 1)ภาพแรกทเกดขน จะเปนวตถของการสะทอนครงท 2 2)ภาพท 2 ทเกดขน มระยะภาพเทากบระยะวตถ 3) ถาภาพท 2 ยงอยหนากระจกเงาระนาบของบานแรก ภาพนนจะเปนวตถในการสะทอนตอไป

ถาผลลพธ n ทไดไมลงตว ใหปดขนเปนจ านวนเตม

ภาพจากกระจกเวา และกระจกนน

• เมอใบหนาอยใกลกระจกเวาภาพทเหนในกระจกเวาจะเหนเปนภาพหวตง เมอเลอนกระจกเวาหางจากใบหนามากขนจะเหนเปนภาพหวกลบ

• กระจกนนและเวาทใชกนอยทวไปมรปทรงเปนสวนหนงของผวทรงกลม มจดศนยกลางของความโคงและรศมความโคง

• จดกงกลางของผวโคงคอขวกระจกหรอจดยอด เสนตรงทลากผาน เรยกวา แกนมขส าคญ

ภาพจากกระจกเวา และกระจกนน

• ความยาวโฟกสเปนครงหนงของรศมความโคงเสมอ

f = R/2 เมอ f คอ ความยาวโฟกส

R คอ รศมความโคง

• สตรทใชในการค านวณการเกดภาพในกระจกเวาและกระจกโคง

ภาพจากกระจกเวา และกระจกนน

• การหาต าแหนงภาพทเกดจากการสะทอนของแสงโดยใชวธเขยนแผนภาพ มขนตอนดงน

1. วาดรปวตถในแนวตงบนแกนมขส าคญ

2. เขยนรงสตกกระทบ 1 จากจดสงสดของวตถไปตกกระทบกระจกเวาและกระจกนนโดยใหรงสตกกระทบขนานแกนมขส าคญของกระจกและรงสสะทอน 1 สะทอนในแนวทผานโฟกสของกระจก

3. เขยนรงสตกกระทบ 2 จากจดสงสดของวตถไปทจดยอดกระจกและเขยนรงสสะทอนท 2

4. ตอแนวรงสสะทอนทงสองใหพบกนทจดหนงจะไดต าแหนงของภาพ

ภาพจากกระจกเวา และกระจกนน

• ภาพทเกดจากกระจกโคงเนองจากรงสสะทอนไปตดกนจรง เรยกวา ภาพจรง สวนภาพทเกดขนจากรงสสะทอน เสมอนวาตดกน เรยกวา ภาพเสมอน

ภาพจากกระจกเวา และกระจกนน

การเขยนแผนภาพแสดงทางเดนแสงเพอหาต าแหนงภาพทเกดจากการหกเหของแสงผานเลนสนนมวธการดงตอไปน 1. เขยนรงสตกกระทบจากวตถใหขนานกบแกนมขส าคญ เมอหกเหผานเลนสแลวรงสจะผานจดโฟกสของเลนสเสมอ 2. เขยนรงสตกกระทบจากวตถใหผานจดกงกลางเลนส เมอผานเลนสแลวรงสจะผานเลนสไปเปนเสนตรงโดยไมมการหกเห 3. ต าแหนงหรอจดทมการหกเหในขอ 1 และ 2 ตดกน คอ ต าแหนงหรอจดทเกดภาพ

ส าหรบการหาต าแหนงของภาพทเกดจากเลนสเวา กใชหลกการดงกลาวเพยงแตรงสตกกระทบทขนานกบแกนมขส าคญทผานเลนสเวาแลวรงสหกเหจะเบนออกหางจากเสนแกนมขส าคญ แตเมอตอแนวรงสหกเหในทศยอนกลบจะผานโฟกสของเลนส

ภาพจากเลนสเวา และเลนสนน

ภาพจากเลนสเวา และเลนสนน

ภาพจากเลนสเวา และเลนสนน

ภาพจากเลนสเวา และเลนสนน

การหกเหของแสง

• เปนปรากฎการณทเกดขนเมอแสงเคลอนทผานตวกลางตางชนดกนเมอแสงเคลอนทจากตวกลางหนงไปยงอกตวกลางหนงแสงจะมการหกเห และการหกเหจะเกดขนเฉพาะผวรอยตอของตวกลางเทานน

• สงควรทราบเกยวกบการหกเหของแสง - ความถของแสงยงคงเทาเดม สวนความยาวคลน และความเรวของแสงจะไมเทาเดม - ทศทางการเคลอนทของแสงจะอยในแนวเดมถาแสงตกตงฉากกบผวรอยตอของตวกลางจะไมอยในแนวเดมถาแสงไมตกตงฉากกบผวรอยตอของตวกลาง

การสะทอนกลบของแสง • การสะทอนกลบทงหมด คอ ปรากฏการณแสงลกษณะหนง ซงเกดขนเมอรงสของแสง ตกกระทบ

กบพนผวของตวกลาง ในมมทกวางกวา มมวกฤต เกดขนเฉพาะกรณท ดชนหกเหของตวกลาง ต ากวา ดชนหกเหของของตวกลางทอยอกดานหนงของพนผวตกกระทบ โดยทแสงไมผานออกไป และ แสงทงหมดสะทอนกลบ โดยใชกฎการสะทอน

• เมอแสงขามผานเสนแบงระหวางตวกลางสองชนด ทมดชนหกเหทแตกตางกน ล าแสงอาจเกดการหกเห ทพนผวของตวกลางใหม หรอ อาจเกดการสะทอนกลบทงหมด ขนกบวามมตกกระทบ มากกวา มมวกฤตหรอไม ทงนเกดขนไดกตอเมอ แสงเดนทางมาจากตวกลางทมดชนหกเหมากกวา ไปยงตวกลางทมดชนหกเหนอยกวา ยกตวอยางเชน เมอแสงเดนทางจากแกวไปยงอากาศ

การสะทอนกลบของแสง

เสนใยน าแสง • เสนใยแกวน าแสงหรอไฟเบอรออปตก เปนตวกลางของสญญาณแสงชนดหนง ทท ามา

จากแกวซงมความบรสทธสงมาก เสนใยแกวน าแสงมลกษณะเปนเสนยาวขนาดเลก มขนาดประมาณเสนผมของมนษยเรา เสนใยแกวน าแสงทดตองสามารถน าสญญาณแสงจากจดหนงไปยงอกจดหนงได โดยมการสญเสยของสญญาณแสงนอยมาก

• เสนใยแกวน าแสงสามารถแบงตามความสามารถในการน าแสงออกไดเปน 2 ชนด คอ เสนใยแกวน าแสงชนดโหมดเดยว (Singlemode Optical Fibers, SM) และชนดหลายโหมด (Multimode Optical Fibers, MM)

เลเซอร (Laser) • เลเซอร ในทางฟสกส คอ อปกรณทใหก าเนดล าแสง ทมลกษณะเฉพาะ ซงเปนเทคโนโลยทรวมกน

ระหวางกลศาสตรควอนตมกบอณหพลศาสตร ซงพลงงานแสงเลเซอร สามารถมคณสมบตไดหลากหลาย ขนอยกบจดประสงคในการออกแบบ เลเซอรสวนมากจะเปนล าแสงทมขนาดเลก มการเบยงเบนนอย และสามารถระบความยาวคลนไดงาย โดยดจากสของเลเซอร ถาอยในสเปกตรมทสามารถมองเหนไดดวยตาเปลา ซงเลเซอรนอาจกลาวไดวา เปนการรวมพลงงานแสงทสงออกมาจากหลายความยาวคลนเขาดวยกน

• เลเซอร จะหมายรวมไปถงการใหพลงงานผานทางสอน าแสง ซงสอน าแสงอาจเปนไดทงของแขง ของเหลว กาซ หรออเลกตรอนอสระทมคณสมบตสามารถน าแสงได

ทศนปกรณ • กลองจลทรรศน

• กลองโทรทรรศน

• กลองถายรป

• ฯลฯ

แวนขยาย • แวนขยาย (magnifying glass) เปนอปกรณทท าจากเลนสนน ทชวย

ขยายขนาดของวตถ ใหสองดวตถขนาดเลกทตามองเหนไมชด ใหเกดความชดเจนมากขน ในการใชตองใหระยะวตถอยหางจากแวนขยายนอยกวาระยะความยาวโฟกสของแวนขยาย ลกษณะภาพทไดเปนภาพเสมอนหวตงเหมอนวตถ เกดภาพดานเดยวกบวตถ แวนขยายทมความยาวโฟกสสนจะขยายขนาดของวตถไดมาก จงใชแวนขยายสองดวตถทตองการความชดเจน เชน สองดพระเครอง สองดเพชร ใชดลายมอ ลายนวมอ เปนตน

กลองจลทรรศน • กลองจลทรรศน เปนเครองมอส าคญของนกชววทยา เพราะกลองจลทรรศน

ชวยใหศกษาโครงสรางและสวนประกอบของเซลลและสงมชวตเลก ๆ ได กลองจลทรรศนแตละแบบจะใหก าลงขยายทแตกตางกน ซงขนอยกบประสทธภาพและล าแสงทใช

• กลองจลทรรศนทใชกนทวไปแบงตามแหลงก าเนดแสงไดเปน 2 ชนด คอ

1. กลองจลทรรศนทใชแสง (Light Microscope) หรอ L.M. ใชแสงทมองเหนได เปนตวใหแสง

2. กลองจลทรรศนอเลคตรอน (Electron Microscope) หรอ E.M.

กลองโทรทรรศน • กลองโทรทรรศน (telescope) เครองมอซงสรางภาพขยายของวตถท

อยไกล กลองโทรทรรศนมสองชนด คอ

• กลองโทรทรรศนชนดหกเห (refracting telescope) มลกษณะเปนทอปด มเลนสใกลวตถอยทปลายขางหนง และเลนสใกลตาทปลายอกขางหนง

• กลองโทรทรรศนชนดสะทอน (reflecting telescope) เปนทอเปดมกระจกเวาอยขางใน และมเลนสใกลตาอยขางนอก

• ในกลองทงสองชนด เมอรงสแสงจากวตถทอยไกลๆ เขามาในทอ รงสจะหกเหผานเลนสใกลวตถ หรอสะทอนจากกระจกเงามาสรางภาพจรงของวตถ ภาพจะถกมองผานทางเลนสใกลตา ซงจะใหภาพเสมอนขนาดขยายของวตถ

กลองสองตา • กลองสองตา (binoculars) คอ อปกรณทใชส าหรบสองดวตถทอย

หางไกลใหมขนาดใหญขน โดยอาศยเลนสและปรซม ปรซมท าหนาทสะทอนและหกเหแสง กลบภาพจากภาพหวกลบใหเปนภาพหวตง ภาพทไดจงตางจากทเหนในกลองโทรทรรศนธรรมดา

• ขอก าหนดของกลองสองตาแตละกลอง มกบอกดวยตวเลขสองตวคนกลางดวยกากบาท "×" เชน "7×50" หมายถงกลองสองตานมก าลงขยาย 7 เทา เสนผานศนยกลางของเลนสวตถมขนาด 50 มลลเมตร

กลองถายรป • กลองถายภาพ หรอ กลองถายรป เปนอปกรณบนทกแสงทสะทอนจากวตถ

ผานเลนสของกลอง เปนการจ าลองภาพทางแสงใหบนทกลงบนวสดไวแสง (ฟลมถายภาพประเภทตาง ๆ และ/หรอตวรบภาพ - Image Sensor) บนทกเปนภาพแฝงบนวสดไวแสง กอนน าไปผานกระบวนการลางใหเปนภาพถายถาวร

• ความหมายของการถายภาพ ม 2 ประเดน คอ

• 1. เชงวทยาศาสตร หมายถง การท าปฏกรยาระหวางวสดไวแสงกบแสง

• 2. เชงศลปะ หมายถง การวาดภาพดวยแสงและเงารวมทงการผสมสเพอถายทอดความหมาย ความรสก อารมณ หรอทศนคต

เครองฉายขามศรษะ (Over head) • เครองฉายภาพขามศรษะ หรอบางทเรยกวา เครองฉายภาพโปรงใส เพราะ

วสดฉาย เปนแผนโปรงใส (Transparency) หรออาจเรยกวา กระดานชอลกไฟฟาเพราะใชแทนกระดานชอลกได เปนเครองฉายทจดอยในระบบฉายออม ใชส าหรบฉายภาพ วสด หรอเครองมอทโปรงใส โดยเขยนขอความหรอวาดภาพบนแผนโปรงใส ซงอาจจดเตรยมไวลวงหนา แลวน ามาวางบนเครองฉายซงตงอยหนาชนเรยน ภาพทปรากฏบนจอเหมอนการใชกระดานชอลก ซงผสอนจะอธบายประกอบการฉายกได สะดวกตอการน ามาใช

เครองฉายภาพยนต • ภาพยนตร คอ เปนกระบวนการบนทกภาพดวยฟลม แลวน าออกฉายใน

ลกษณะทแสดงใหเหนภาพเคลอนไหว ภาพทปรากฏบนฟลมภาพยนตรหลงจากผานกระบวนการถายท าแลวเปนเพยงภาพนงจ านวนมาก ทมอรยาบถหรอแสดงอาการเคลอนไหวเปลยนแปลงไปทละนอยตอเนองกนเปนชวงๆ ตามเรองราวทไดรบการถายท าและตดตอมา ซงอาจเปนเรองราวหรอเหตการณทเกดขนจรง หรอเปนการแสดงใหเหมอนจรง หรออาจเปนการแสดงและสรางภาพจากจนตนาการของผสรางกได

• เครองฉายภาพยนตรเปนอปกรณแสง-เชงกล ส าหรบการฉายภาพยนตร จากฟลม เปนภาพเคลอนไหว ใหไปปรากฎภาพบนจอฉายภาพ สวนประกอบของเครองฉายภาพยนตรนน สวนใหญแลวกเหมอนกบสวนประกอบในกลองถายภาพยนตร เวนแตอปกรณใหความสวาง และอปกรณดานเสยง

เครองฉายโปรเจคเตอร • โปรเจคเตอรไดมววฒนาการมาจากเครอง Over Head หรออกชอหนง

คอเครองปงแผนใสในภาษาชาวบาน ทเอาไวฉายสไลดแผนใสเมอกอนกวาได โดยพอมาถงยคของโปรเจคเตอรกท าใหเกดความสะดวกในการใชงานมากขน อกทงยงมขนาดเลกและน าหนกเบาพกพาไดอยางสะดวก

• โปรเจคเตอร (projector) คอ อปกรณทชวยในการแสดงภาพใหมขนาดใหญขน เหมาะส าหรบการน ามาใช เสนองานหรอทเราเรยกวา presentation หรออาจน ามาท าเปน Home Theater โดยปกต โปรเจคเตอรสามารถน ามาตอกบอปกรณไดหลายประเภท เชน วดโอ วดโอซด หรอ ดวด รวมทงคอมพวเตอร เปนตน เนองจากราคาของโปรเจคเตอรคอนขางสง

Recommended