Upload
natjira
View
53
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
ฟสกสคลน เสยง แสง
ชอโครงงาน (ภาษาไทย)สอการเรยนการสอนเรอง คลน เสยง แสง
ชอโครงงาน (ภาษาองกฤษ)Wave Sound Light for learning
ประเภทโครงงาน สอการเรยนการสอนชอผจดท า 1.นายพงปภส ภทรวรธญวชย
2.นายอศรพงษ แกววน
ชอทปรกษา คณครเขอนทอง มลวรรณระยะเวลาด าเนนงาน 3 เดอน
ทมาและความส าคญของโครงงานเนองจากเนอหาวชาฟสกสในเรองของคลน เสยง แสง เปนสงทมองไมเหน จงท า
ใหเขาใจเนอหาไดยาก มองไมเหนภาพ จงไดคดท าสอการเรยนรในเรองของคลน เสยง แสง ซงเปนเนอหาทคอนขาวอธบายไดยาก โดยการทจะน าเสนอในรปแบบของภาพและมค าบรรยายประกอบ ซงสอการเรยนรนจะชวยใหผทก าลงศกษารายวชาฟสกส ในเรองของคลน เสยง แสง ไดเขาใจ เนอหาและเหนภาพประกอบชดเจนมากยงขน
วตถประสงค1.เพอใหความรเกยวกบเรอง คลน เสยง แสง2.เพอน าความรทไดไปปรบใชในชวตประจ าวน3.เพอเปนสอการเรยนการสอนในเรอง คลน เสยง แสง
คลน
แสง
เสยง
แหลงอางอง ผจดท า
คลน
เชน คลนน า คลนในเสนเชอก และคลนเสยง เปนตน แตส าหรบคลนแสง วทย รงสเอกซเหลาน ไมตองการอนภาคตวกลาง แตทวาจะมการเปลยนแปลงของขนาดเวกเตอรความเขมสนามแมเหลกไฟฟา
Main Manu Manu คลน
คลนดลและคลนตอเนอง ประเภทคลน
หลกเบองตนของการเปรยบเทยบการเกดคลน
Main Manu
ความหมายของปรมาณเบองตนของคลน
คลน
สมบตของคลนหลกการรวมไดของคลน
คลน
คลนดลและคลนตอเนอง
คลนดล(pulse) คอ คลนจ านวนนอย ทไดจากการท าใหเกดคลนเสยงชวงสนๆ จะเกดเพยง 2-3 คลนเทานน เชน การสมผสน าเพยงครงเดยว กจะเกดคลนดลขน แตถาสมผสผวน าใหเปนจงหวะตดตอกนไป จะเกดคลนตอเนองกนไปอยางสม าเสมอ ตามจงหวะการสมผสน า คลนชนดนเรยกวา คลนตอเนอง(continuous wave)
Main Manu คลน
คลน
ประเภทของคลน แบงตามลกษณะการเคลอนทของตวกลาง คอ
1.คลนตามขวาง(transverse wave) อนภาคของตวกลาง เคลอนทกลบไปมา ในทศทางตงฉากกบแนวการเคลอนทของคลน
เชน คลนน า และคลนจากการสะบดเสนเชอก หรอถาเปนคลนทไมตองการตวกลาง เชน คลนแมเหลกไฟฟาชนดตางๆ
Main Manu คลน
คลน
2.คลนตามยาว(longitudinal wave) เกดขนเฉพาะในตวกลาง โดยอนภาคตวกลางมการเคลอนไหวไปมอยบนแนวการเคลอนทของคลน
เชน การอดหรอดงสปรงแลวปลอยใหมการสน หรอคลนเสยงอนเกดจากการอดและขยายตวตอเนองของอากาศไปตามแนวการเคลอนทของคลนเสยง
Main Manu คลน
คลน
การเปรยบเทยบกนระหวางคลนตามขวางและคลนตามยาว
แมวาจะเปนคลนตางชนดกน แตสามารถจะเปรยบเทยบเพอเปนหลกในการค านวณขนตอไปอยางเปนกลางได คอ เมอคลนตามขวางเกดขน สวนทตรงกบการเคลอนท หางจากแนวสมดลของอนภาคไปไกลสดทางหนงนน เทยบไดกบการขยายตวมากทสดของอนภาคในการเกดคลนตามยาว สวนทตรงกบการเคลอนทตงฉากออกไปไกลสดทางอกทางหนง ของคลนตามขวางนน เทยบไดกบการอดตวมากทสดของอนภาคในคลนตามยาว
Main Manu คลน
คลน
Main Manu คลน
คลนหลกเบองตนของการเปรยบเทยบการเกดคลน
ใหเทยบการเกดคลนกบการหมนเปนวงกลมของวตถดงตอไปน
เรมตนจากวตถอยท A หมนเปนวงกลมรอบจด O โดยหมนไปสจด B,C และ D แลววนไปครบทจด A
Main Manu คลน
คลน
เมอเปรยบเทยบคลนกเสมอนวาคลนปรากฏสวนครงวงกลมตามสวนโคง ABC พอไปถงจด C กเสมอนวาจบจด C ไวใหแนน แลวตดเอาสวนโคงสวนลาง CDA ออกไปทางขวาเปนการครบคลน จงสรปไดวา การหมนเปนวงกลมครบหนงรอบเทยบไดกบหนงคลนพอด
การหมนรอบตอไปกเทยบเปนคลนถดไป ดวยเหตนการหมนเปนวงกลมไปเรอยๆกเทยบไดกบคลนตอเนองนนเอง
Main Manu คลน
คลน
ความหมายของปรมาณเบองตนของคลน
จากการพจารณารปตอไปน ถาถอวา OA อยในแนวเทยบเรมตน มมเปน 0 องศา เมอหมนไปถงจด B จด B จะอยหางจากแนวเทยบเปนระยะ YB และมมทหมนไปคอ ØB เมอหมนไปถงจด D จด D กจะหางจากแนวเทยบเปนระยะ YD และมมมหมนไป ØD
Main Manu คลน
คลน
เมอเทยบกบคลนดงปรากฏในรปกจะก าหนดปรมาณเบองตนไวคอ
1.ขนาดของการขจด(displacement) หมายถงระยะทคลนหางออกไปจากแนวสมดลใดๆ ในทนคอ YB และ YD
2.แอมปลจด(amplitude) หมายถงระยะทคลนหางจากแนวสมดลไกลสด ในทนคอ Ymax ซงรวมถงระยะสงสดและต าสดของคลนวดจากแนวสมดลเ
Main Manu คลน
คลน
3.เฟส(phase) เปนค าซงใชในส าหรบก าหนดถงลกษณะใดลกษณะหนงของการเคลอนทซงเปนรอบ เชน การบอกคลนทจด B กบอกวามเฟส ØB คลนทจด D มเฟส ØD เปนตน โดยมากมกจะบอกความตางของเฟสจากจดคหนงแทนเพราะการก าหนดวาทใดมเฟสเปนศนยนนไมส าคญนก
Main Manu คลน
คลน
4.ความยาวคลน(wavelenght) คอระยะทางวดระหวางจดบนลกคลนหนง ไปถงจดทมเฟสเหมอกนบนคลนถดไป รวมทงการวดระหวางหวคลนหรอระหวางทองคลนทอยถดกนกได ซงตางกเปนความยาวคลนทงนน
5.ความถ(frequency,f) คอจ านวนรอบทมการหมนเปนวงกลมในเวลาจ ากด เชน 1 วนาท อนจะท าใหเกดคลนขนเปนจ านวนนนในเวลาอนนนดวย หนวยของความถเปน รอบ/วนาท หรอ ครง/วนาท ในหนวยเอสไอ เรยกวา เฮรตซ (hertz,Hz)
Main Manu คลน
คลน
6.เวลาครอบรอบ(period,T) เปนเวลาการหมนครอบ 1 รอบ หรอเวลาทท าใหเกด 1 คลน อาจจะเทยบกบเวลาทน าทต าแหนงหนง เคลอนทมลกษณะขนเปนสน แลวเคลอนทลงจนกลบมาขนมาเปนลกษณะเดมอก ดงนน
Main Manu คลน
คลน
7.ความเรวคลน(velocity) เปนการเรยกอยางสนๆ ของความเรวเฟสของคลน หมายถง ความเรวทคลนเคลอนทไปใน 1 หนวยเวลา เชน คลนน า จะสามารถสงเกตเหนสนคลนน า เคลอนทไปในเวลาจ ากดอนหนงได
สมมตวาคลนมความถ f Hz ระยะทางใน 1 วนาทกคอ fλ นนคอ ความเรว v จะเปนไปตาม
V = f λ
Main Manu คลน
คลน
หลกการรวมไดของคลน(superposition principle)
1.เมอคลนตงแต 2 คลนขนไป มาพบกน ขนาดของการขจดของคลนรวม จะเทากบผลบวกพชคณตของขนาดการขจดของแตละคลน
2.เมอคลนเหลานนผานพนกนไปแลว แตละคลนจะยงคงมรปรางอยางเดมเหมอนเมอตอนยงไมพบกน
Main Manu คลน
คลนสมบตของคลน
1.การสะทอน(reflection) จะเกดขนเมอคลนเคลอนทไปถงเขต(boundary) ซงอาจจะเปนปลายสด หรอเปนเขตระหวางตวกลาง การสะทอนของคลนมขอสงเกตเกยวกบเฟสของคลน คอ
1.ถาคลนเคลอนทไปในตวกลาง ทมความหนาแนนมากกวา คลนสะทอนจากเขตจะมเฟสเปลยนไป 180 องศา
Main Manu คลน
คลน
2.ถาคลนเคลอนทไปในตวกลาง ทมความหนาแนนมากกวา ไปยงตวกลางทมความหนาแนนนอยกวา คลนสะทอนจากเขตจะไมเปลยนเฟส
3.ในกรณทคลนเคลอนทไปยงเขต ในแนวทไมตงฉากคลนสะทอนจะเกดขนไปในทศท ามมสะทอนเทากบมมตกกระทบเสมอ
Main Manu คลน
คลน
2.การหกเห(refraction) จะเกดขนเมอคลนเคลอนทผานตวกลางหนงไปสอกตวกลางหนงในแนวไมตงฉากกบเขตตอระหวางผว ผลจะท าใหแนวหารเดนของคลนเบนไป ทงนเพราะความเรวคลนจะเปลยนไป แตความถของคลนจะยงคงเดม
ในกรณของคลนผวน า ความเรวคลนบรเวณน าลกจะเรวกวาบรเวณน าตน ดงนนคลนจะเกดการหกเหได แมจะเปนตวกลางชนดเดยวกนกตาม
Main Manu คลน
คลน
ส าหรบกรณตวกลางเดยวกนแตอณหภมไมเทากน ความเรวคลนในตวกลางแตละสวนอาจจะไมเทากนได ทงนเพราะวาความเรวคลนในตวกลางชนดหนงๆขนอยกบอณหภมเคลวนดวย คอ
Main Manu คลน
คลน
คาอตราสวนของความเรวคลนในตวกลางคหนง จะคงทและเรยกวา คาดชนหกเห(n) กลาวคอ
Main Manu คลน
คลน
3.การแทรกสอด(interference) เปนการเสรมกนหรอหกลบกนของคลน 2 คลนขนไป การแทรกสอดนนจะเหนผลชดเจนเมอแหลงก าเนดนนๆสงคลนทมความถเดยวกนและในเฟสเดยวกน แหลงก าเนดทใหคลนเชนนเรยกวาเปน แหลงก าเนดอาพนธ
การแทรกสอดเกดจากคลนทสงมาจากแหลงก าเนดอาพนธคหนง จะเกดการเสรมและหกลบกนไดมากทสดทจดใดจดหนงนน เปนไปตามเงอนไขดงน
Main Manu คลน
คลน
1.เสรมกนมากทสด(maximum) เมอระยะทางจากจดนนถงแหลงก าเนดแตละแหลงตางกนอย = nλ
2.หกลบกนหมดไป(minimum) เมอระยะทางจากจดนนถงแหลงก าเนดแตละแหลงตางกนอย = (n+1/2)λ
เมอ n = 0,1,2,… เลขจ านวนเตมใดๆการแทรกสอดอนเกดจากคลนหนงๆกบคลนอนเดมทมการสะทอน
กลบทาง จะท าใหมโอกาสเกด คลนนง ได ถาระยะระหวางแหลงก าเนดกบจดสะทอนนนเปนจ านวนเตมของ λ/2
Main Manu คลน
คลน
4.การเลยวเบน(diffraction) เกดขนเมอคลนเคลอนทไปถงขอบสงกดขวาง เมอถงจดนนแลวกเสมอนกบวาเปนจดก าเนดคลนใหมกระจายคลนออกไปไดรอบๆ ดวยเหตน จงเกดการเลยวเบนได เมอพจารณารวมกบคลนเดมทเคลอนทเขามา
หลกการทอางถงน คอ หลกของ ฮอยเกนส(Huygen’s principle) ซงกลาววา “แตลดบนหนาคลน ถอไดวาเปนจดก าเนดของคลนใหมได”
เมอเกดการเลยวเบนแลว เมอคลนคหนงไปพบกน ณ จดใดๆกจะท าใหเกดการแทรกสอดตามมาเสมอไป
Main Manu คลน
คลนเสยง
สมบตของคลนเสยง
ความยาวคลนและความถของคลนเสยง
Main Manu
ปรากฏการณการแทรกสอดของเสยง
เสยง
การไดยน
อตราเรวคลนเสยง ปรากฏการณดอปเปลอร
คลนกระแทก
ก าทอน
เสยง
1.คลนเสยง เปนคลนตามยาว จ าเปนตองอาศยตวกลาง เมอมคลนเสยงถกสงออกมาจากแหลงก าเนด จะท าใหโมเลกลของตวกลางเกดการอดตว แลวแผออกไปเปนการชยายตว สลบกนตอเนองกนออกไปรอบๆจนถงผฟง
2.ความยาวคลนและความถของคลนเสยง ระยะทางจากสวนทอดกน หรอสวนขยายทอยถดกน คอความยาวคลนเสยง
เมอแหลงก าเนดเสยงมการการสนดวยความถเทาใด เสยงนนกจะมความถของคลนเสยงเทานนดวย
Main Manu เสยง
เสยง
3.อตราเรวคลนเสยง อตราเรว v , ความถ f และความยาวคลน λมความสมพนธกนตามลกษณะของคลนโดยทวไปคอ
V = f λ
จากการทดลองยงพบวาอตราเรวของเสยงจะสมพนธกบอณหภมของตวกลางทเคลอนทผาน
Main Manu เสยง
เสยง
4.สมบตของคลนเสยง จะเปนไปตามสมบตของคลนโดยทวไปคอจะเกดปรากฏการณตางๆเหลานได
1.การสะทอน เมอคลนเสยงไปถงตวสะทอน
2.การหกเห เมอคลนเสยงผานไปในตวกลางแตกตางกน
3.การแทรกสอด เมอคลนเสยงตงแต 2 คลนขนไปมาพบกน จะเสรมกนหรอขดกนได
4.การเลยวเบน เมอคลนไปถงขอบของสงกดขวาง การเลยวเบนของเสยงเปนปรากฏการณทชดเจนกวาคลนอยางอนๆ
Main Manu เสยง
เสยง5.ปรากฏการณการแทรกสอดของเสยง
เสยงจะมการแทรกสอดกนไดเสมอ แตจะสงเกตไดงายขนในกรณดงตอไปน
1.คลนเสยงความถเทากน คลนเสยง 2 คลน เคลอนทจากแหลงก าเนดอาพนธมาพบกน จะเกดการเสรมกนหรอขดกน ท าใหเกดเสยงดงแรงขน หรอเสยงคอยลงได
Main Manu เสยง
เสยง
2.คลนเสยงมความถเทากน แตเคลอนทสวนทางกน จะมโอกาสเกดคลนนงได ในระยะทางระหวางการเคลอนทจะพบวาเกดเสยงดงและคอยสลบกนไป แตตองมเงอนไขวา
ก.แหลงก าเนดทงสองตองใหคลนสวนทางในแนวตรงกนพอด
ข.แหลงก าเนดทงสองตองสงคลนโดยมเฟสเหมอนกน หรอตางกน 180 องศาเทานน
ค.ถาตองการใหเกดจดบพ ทแหลงก าเนดคลนพอด จะตองวางแหลงก าเนดหางกน L เปนไปตามเงอนไข
Main Manu เสยง
เสยง
L = 2n* λ/2 เมอมเฟสเรมตรงกน
L = (2n-1)* λ/2 เมอมเฟสเรมตางกน 180 องศา
n = 1,2,3,4,…
Main Manu เสยง
เสยง
ในทางปฏบตนน จะใชเครองก าเนดเสยงเครองเดยว สงไปสตวสะทอน โดยมระยะหางเปนจ านวนเตมใดๆ ของ λ/2 ทงนกเพราะคลนสะทอนจะเปลยนเฟสไป 180 องศา ทจะสะทอนอยแลว
Main Manu เสยง
เสยง3.คลนเสยงทมความถตางกน คลนเสยง 2 คลนจากแหลงก าเนด
ตางกน สงคลนความถตางกน จะเกดการผสมกน เรยกวา โมดเลชน ซงกคอการแทรกสอดใหเกดเสยงดงแรงและคอยเปนจงหวะ เมอเวลาผานไป ทงๆทผฟงยงอยต าแหนงเดม การแทรกสอดชนดนเรยกวา การเกดบตสเสยงดงและคอยเปนจงหวะเรยกวา บตส
ความถของบตสหรอความถทเสยงดงขนแตละครงจะมคเทากบผลตางของความถทงสองนน
Main Manu เสยง
เสยง
Main Manu เสยง
เสยง
มขอสงเกตทส าคญคอ
1.จะเกดบตสไดชด ถา f1 และ f2 มคาใกลเคยงกน คอ มคาบตสนอย
2.เสยงมหนวยเปนรอบตอวนาท เกดจากการอดขยายของโมเลกลตวกลางมจ านวนครงตอวนาท แตบตวแมวาจะมหนวยเปนครงตอวนาท กไมไดมความหมายอยางเดยวกน
Main Manu เสยง
เสยง
6.การไดยน
การทผฟงจะไดยนเสยงใดๆไดนนจะมเงอนไขทส าคญคอ ประสาทหไมผดปกต และเสยงตองมความเหมาะสมทจะใหประสาทหรบรได
1.ความเขมเสยง หมายถงอตราพลงงานของคลนเสยงทเคลอนไปตกบน1หนวยพนทรบเสยงในแนวตงฉาก โดยทวไปนนความเขมเสยงนอยทสดทมนษยไดยนได คอ w/m2 สวนความเขมเสยงทมากทสดทหมนษยจะทนได คอ
เมอ I คอความเขมเสยงใดๆ ความเขมสมพทธ
Main Manu เสยง
เสยงเมอแหลงก าเนดเสยง มก าลงในการสงพลงงานออกไป P W ซง
สงออกไปรอบตว ทต าแหนงหางออกไป r m ก าลงของเสยงยอมถอวาไดสงผานพนทผวทรงกลมออกไป
ความเขมเสยงทจดนน
2.ระดบความเขมเสยง ก าหนดใหมหนวยเปน เดซเบล ซงมคาเปน 10 เทาของ log ของความเขมสมพทธ
Main Manu เสยง
เสยง
3.ความถเสยง โดยเฉลยแลวหมนษยจะรบรเสยงไดระหวางความถ 20-20,000 Hz แตเครองมอทสรางขนหรอสตวอนๆ อาจรบรเสยงทมความถต าหรอสงกวานได
Main Manu เสยง
เสยง
7.ปรากฏการณดอปเปลอร
เปนปรากฏการณทความถ หรอระดบเสยงทผสงเกตไดยนนนเปลยนไป เมอแหลงก าเนดเสยงหรอผสงเกต อยางใดอยางหนง หรอทงสองอยาง มการเคลอนท ใหพจารณารปแลวใชหลกการในหวขอตางๆตอไปน
Main Manu เสยง
เสยง
1.เมอผสงเกตอยดานหนา
ก.ยนอยกบท เสยงเคลอนทเขาสผฟงดวยความเรว V
ความถทไดยน
ข.เดนเขาหาแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผฟง ดวยความเรวสมพทธ V+Vo
ความถทไดยน
ค.เดนออกจากแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผฟงดวยความเรวสมพทธ V-Vo
ความถทไดยน Main Manu เสยง
เสยง
2.เมอผสงเกตอยดานหลง
ก.ยนอยกบท เสยงเคลอนทเขสผฟงดวยความเรว V
ความถทไดยน
ข.เดนเขาหาแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผฟง ดวยความเรวสมพทธ V+Vo
ความถทไดยน
ค.เดนออกจากแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผฟงดวยความเรวสมพทธ V-Vo
ความถทไดยนMain Manu เสยง
เสยง
ทง 6 สมการน จะเขยนรวมกนและประกอบกบหลกการใชเครองหมายดงนคอ
ผสงเกตอยดานหนา Vs เปน +
ผสงเกตอยดานหลง Vs เปน -
ผสงเกตเดนเขาไปหา Vo เปน +
ผสงเกตเดนออกไป Vo เปน -
Main Manu เสยง
เสยง
8.คลนกระแทก ในกรณทแหลงเคลอนทเรวกวาคลนทเกดขน เชน เครองบนทบนเรวเหนอเสยง เทยบกบปรากฏการณดอปเปลอรทกลาวมาแลว จะเปนกรณท Vs > V
Main Manu เสยง
Main Manu เสยง
Main Manu เสยง
Main Manu เสยง
Main Manu เสยง
Main Manu เสยง
Main Manu เสยง
Main Manu
แสง
สมบตทางกายภาพของแสง
ธรรมชาตของแสง
ความยาวคลนและอตราเรวแสง
การแทรกสอดและการเลยวเบน
สของแสง
สมบตทางเรขาคณตของแสง
ความหมายของสมบต
การหกเหทผวเรยบโคงทรงกลม
การสะทอนจากผวตรง
การสะทอนจากผวโคงเรยบทรงกลม
การหกเหทผวเรยบตรง
การกระเจงของแสง
เลนซ
แสง
สมบตทางกายภาพของแสง
1.ธรรมชาตของแสง
มปรากฏการณทแสดงวาแสงเปนคลน เชน การเลยวเบน การสะทอน การหกเห เละการแทรกสอด โดยเฉพาะอยางยงการแทรกสอด เปนสงแสดงไดชดเจนถงความแตกตางระหวางคลนกบอนภาค ดงนนแสงจงมสมบตเปนคลนตามขวางและอนภาคในเวลาเดยวกน
กลาวโดยทวไป แสงเปนคลนแมเหลกไฟฟาชนดหนง มพลงงานควบคเปนควอนตม เชนเดยวกบคลนแมเหลกไฟฟาอนๆ
Main Manu แสง
แสง
2.ความยาวคลนและอตราเรวของแสงคลนแมเหลกไฟฟาโดยทวๆไปนน มอตรเรวเปนคาคงทเดยวกน เมอ
ผานไปในตวกลางสภาวะเดยวกน คอ แสงสวาง หมายถงแสงทใหการรไดตอสายตานน เปนแตเพยงสวน
หนงเทานน คอมความยาวคลนโดยประมาณ อยระหวาง 380 nm ถง 780 nm หรอในหนวยแบบเดมคอ 3800-7800 องสตอม สเปคตรมของคลนแมเหลกไฟฟาถกเรยกชอตามชวงของความยาวคลน
เชนเดยวกบคลนทวๆไป ความยาวคลน ความถ และอตราเรวของแสงกยงคงมความสมพนธในลกษณะเดยวกนคอ c = f λ
Main Manu แสง
Main Manu แสง
แสง
3.การแทรกสอดและการเลยวเบนของแสง
แสงจะเกดการแทรกสอดกนไดนน จะตองเปนแสงทถกสงมาจาก แหลงก าเนดอาพนธ นนคอแสงทสงออกมานน จะตองมเฟสตรงกน และรกษาสมบตเชนนนไวตลอดเวลาจนกวาจะถงจดทมการแทรกสอด แสงทมสมบตเชนนเรยกวา แสงอาพนธ คลนแสงอาพนธคหนง จะแทรกสอดกนดวยเงอนไขดงน
ผลตางของระยะทาง = nλ จะเกดการเสรมกน
ผลตางของระยะทาง = (n+1/2) λ จะเกดการขดกน
Main Manu แสง
แสง
1.การแทรกสอดเกดจากชองเจาะค
พจารณาเฉพาะเมอมล าแสงขนาน สองมาใหแนวตงฉากกบแผนกนทมชองเลกๆ 2 ชอง หางกน d น าฉากรบภาพในแนวนขนานกบแผนกนเปนระยะทาง D ซงไกลออกไปพอควร พจารณาเฉพาะกรณท
D >> d
Main Manu แสง
แสง
ดวยเงอนไข D >> d และ P ไมไกลจาก O มากนก ท าใหϴเปนมมคอนขางเลก ถาลากเสนจาก A มาตงฉากกบ BP ทจด A’
Main Manu แสง
แสงจะพบวา A’P = AP
ดงนนระยะทางทแสงเดนทางจะตางกนอย = BP – AP
= BP – A’P
= A’B
= dsinϴ
เงอนไขของการแทรกสอทจด P หรอต าแหนงใดๆบนฉากคอ
Main Manu แสง
แสง
2.การแทรกสอดเกดจากเกรตตง
สบเนองมาจากการแทรกสอดเกดจากชองเจาะค โดยพจารณาจากสมการ
sinϴ = nλ/d
จะเหนไดวา d เปนตวหาร ถาท าใหมคานอยลงได มมϴจะโตขน นนคอจดทมการแทรกสอดบนฉากจะอยหางกนมากขนท าใหผทดลองสงเกตและไดขอมลของการวดดขน โดยไมตองเลอนออกไปไกล
Main Manu แสง
แสง
หลกการของเกรตตงน ยงน าไปใชเปนประโยชนในการศกษาโครงสรางของสสารโดยรงสเอกซ คอ ระนาบทมอะตอมอยนน อยอยางมระเบยบตดชดกนมาก เปรยบเหมอนเปนเกรดตตงรงสเอกซกเปรยบไดกบแสงทผานเขามา จะเกดการเลยวเบนและแทรกสอดไดในทสด แลวตรวจวดไดดวยเครองมอทเหมาะสมกบงานนนๆ
Main Manu แสง
แสง
4.สของแสง
แสงสตางๆเมอตรวจสอบโดยการแทรกสอด ไมวาจะใชชองเจาะคหรอเกรตตงกตาม จะสามารถหาความยาวคลนไดแนชดจากการการทดลองวา แสงสหนงๆจะมความยาวคลนเปนคาเฉพาะ แตกตางไปจากความยาวคลนของแสงสอนๆ
Main Manu แสง
แสง
แสงไมมส หรอทเรยกกนวา แสงสขาว เชน แสงจากดวงอาทตย พบวาประกอบขนจากแสง 7 ส คอ มวง คราม น าเงน เขยว เหลอง แสด แดง มความยาวคลนและความถดงทรวบรวมไวน
Main Manu แสง
แสง
ขอใหสงเกตวา แสงเหนอมวง ความถจะอย เหนอความถ ของแสงมวงขนไป และแสงใหแดง ความถอย ใหความถ ของแสงแดงลงมา
5.การกระเจงของแสง
สมบตบางประการหนงทเกยวกบคลน คอ การกระเจง ยกตวอยางในชวตประจ าวนทเหนไดงาย เชน คลนน า ถาเปนคลนเลกๆ ความยาวคลนนอยๆเคลอนไปถงเรอล าหนง จะไมคอยมผลตอเรอเลย แตทวาคลนนนจะมการสะทอนหรอกระจายเลยวออกไปจากเรอ ในทางกลบกน ถาเปนคลนใหญๆความยาวคลนมาก
Main Manu แสง
แสง
สมบตทางเรขาคณตของแสง
1.ความหมายของสมบตทางเรขาคณตของแสง
หมายถงสมบตของแสงอนศกษาโดยวธการใชแนวทางเดนของแสงหรอรงสเพอศกษาการเคลอนทของแสงในตวกลสง แทนทจะพจารณาในลกษณะคลนแผออกไปจากตนก าเนด การศกษาเชนนเกยวของสวนใหญอยกบต าแหนง และแนวทางเดนของล าแสงหนงสามารถจะหาความสมพนธระหวางปรมาณตางๆทเกยวของโดยวธพสจนในทางเรขาคณต ตรโกณมต และการสรางรปโดยตรง
Main Manu แสง
แสง
2.การสะทอนจากผวเรยบตรง
พจารณาถงการสะทอนจากผวใดๆจดซงมการสะทอนประกอบกบเสนสมผสผว ณ จดๆนน จะเปนไปตามกฎการสะทอน
มมตก = มมสะทอน
ถาเปนผวเรยบ จะมแนวแสงสะทอนมลกษณะเปนระเบยบอนตรงกนขามกบการสะทอนบนผวขรขระ แสงสะทอนจากผวจะไรระเบยบ
การสะทอนทมระเบยบ เกดจากผวเรยบ แบงไดเปน 2 อยางคอ จากผวราบ และจากผวโคง
Main Manu แสง
แสง
การสะทอนจากผวราบ เชน การสะทอนจากกระจกเงาราบ จะพบวา
(ก) มมตก = มมสะทอน
(ข) ระยะจากวตถถงผวสะทอน = ระยะภาพจากภาพถงผวสะทอน
(ค) ขนาดของภาพ = ขนาดของวตถ
Main Manu แสง
แสง3.การสะทอนจากผวเรยบโคงทรงกลม
ถาผวสะทอนเปนผวนน กมกจะเรยกวาเปน กระจกนน ถาผวสะทอนเปนผวเวา เรยกวาเปน กระจกเวา
การสะทอนเชนนกยงคงอาศยหลกการ(ก) มมตก = มมสะทอน มมเหลานวดเทยบกบเสนปกต(ข) แสงขนานกบแกนกระจกโคง จะเกดการสะทอนในแนวผานจด
คงทจดหนงเสมอ จดนน เรยกวา จดโฟกส ถาล าแสงผานจรง เรยกวา โฟกสจรง ถาล าแสงไมไดผาน แตหากมแนวกระจายออกไปจากจดนน เรยกวา โฟกสเสมอน
Main Manu แสง
แสง1.สมการแสดงความสมพนธของปรมาณตางๆ คอ
เมอ s = ระยะวตถ s’ = ระยะภาพf = ระยะความยาวโฟกส R = รศมความโคง
โดยมหลกการคอ 1. ระยะตางๆวดไปถงกระจกแสมอ2.ปรมาณจรงเปน + เสมอนเปน -
การพสจนหาสมการนเปนสงทจ าเปนตองท าความเขาใจ
Main Manu แสง
แสง
2.หลกการเขยนภาพทางเดนของแสง เพอการหาต าแหนงภาพ
1.เขยนแนวทางเดนรงสของแสงจากวตถขนานกบแกนไปยงกระจก ใหสะทอนในแนวผานจดโฟกส
2.เขยนแนวทางเดนรงสของแสงจากวตถ ผานจดศนยกลางความโคง ไปยงกระจก สะทอนกลบทางเดม
3.จดตดกนของแนวรงสในขอ 1 และขอ 2 จะเปนต าแหนงภาพจรง และถาเปนจดตดของแนวตอของรงสในขอ 1 และขอ 2 จะเปนต าแนงภาพเสมอน
Main Manu แสง
แสง
4.การหกเหทผวเรยบตรง
จะเกดขนเมอรงสของแสง ผานรอยตอของตวกลางตางกน จงกลาวใหขดเจนอกไดวา ตราบเทาทแสงเดนทางอยในตวกลางเดมทเปนเนอเดยวกนจะไมเกดการหกเหขนเลย เมอแสงสองจากตวกลางหนงไปยงอกตวกลางหนง โดยทวไปจะเกดขนทงการหกเหและการสะทอนพรอมๆกน ซงอาจจะพบวาอยางใดหอยางหนงเกดขนมากหรอนอยกวาอกอยางหนงได
Main Manu แสง
แสง
1.มมตกและมมหกเห วดเทยบกบแนวเสนปกต อนเปนเสนลากตงฉากกบผว
ให ϴ1 เปนมมตกจากตวกลาง 1 ซงเทากบมมสะทอนในตวกลาง 1
ϴ2 เปนมมหกเหในตวกลาง 2n1,n2 เปนดชนหกเหของตวกลาง 1 และ 2
พสจนไดเปนกฎของสเนล คอ
n1sinϴ1 = n2sinϴ2
Main Manu แสง
แสง
โดยทวไป ถาตวกลาง 1 เปนอากาศ n1 = 1 และตวกลาง 2 เปนตวกลางใดๆ n2 เปนดชนหกเหของตวกลางนนเขยนเปน n จงมกจะเขยนกนโดยงายๆวา
ในทน ϴi คอ ϴ1 เปนมมตก และ ϴr คอ ϴ2 เปนมมหกเห
Main Manu แสง
แสง2.การสะทอนกลบหมด จะเกดขนไดเฉพาะในกรณรทแสงตกใน
ตวกลางทม n สงกวาไปยงผวตวกลางทม n นอยกวา ถาท ามมตกโตกวามมจ ากดอนหนงซงเรยกวา มมวกฤต จะไมมแสงหกเหออกไป หากแตจะสะทอนกลบมาหมด ภายในตวกลางเดม
สงเกตไดวา ถาแสงตกท ามมเทากบมมวกฤตพอด แสงจะหกเหไปตามผวรอยตอ คอท ามมหกเหเปน 90 องศา นนเอง
Main Manu แสง
แสง
4.การกระจายของแสง
เมอแสงมการหกเหหรอเลยวเบนไปจากแนวเดม มมทมรงสหกเหท ากบแนวรงสเดมกอนหกเห เรยกวา มมเบยงเบน แสงทมความยาวคลนตางกน จะกระจายไดตางกน
Main Manu แสง
แสง
5.ความลกของวตถ ทปรากฏตอผสงเกต
เมอผสงเกตอยในตวกลางหนง มองไปยงวตถซงอยในอกตวกลางหนง จะพบวาวตถนนอยหางจากผวรอยตอของตวกลาง แตกตางไปจากระยะหางจรง จะสมพนธกนในรปสมการคอ
Main Manu แสง
แสง
ความสมพนธในรปสมการนมประโยชนมาก เพราะจะกลบวตถและผสงเกตใหอยในตวกลางทกลบกนได
โดยทวไป ถาตวกลาง 1 เปนอากาศ มกจะเขยนงายๆในรป
Main Manu แสง
แสง5.การหกเหทผวเรยบโคงทรงกลม
กฎการหกเหทเกยวของกบดชนหกเหของสเนลยงคงเปนจรง วตถอยในตวกลาง 1 จะท าใหเกดภาพจรง อยในตวกลาง 2 ได ต าแหนงวตถ ต าแหนงภาพ รศม ความโคงของผว จะมความสมพนธกบคาดชนหกเห ในลกษณะสมการ
ประกอบกบหลกการใชเครองหมายวา
1.จรงเปน + เหมอนเปน –
2.ผวนน R เปน + ผวเวาเปน -Main Manu แสง
แสง
6.เลนซ
เปนวตถโปรงใส เชน แกว พลาสตก หรอแมแตกอนน าแขง รวมทงวสดอนๆมผวโคง 2 ขางไมเทากน แบงออกเปน 2 ชนด คอ
1.เลนซนน มสวนกลางหนากวาสวนรม
2.เลนซเวา มสวนกลางบางกวาสวนรม
เมอกลาวถงเลนซโดยทวไปจะเขาใจกนวามผวโคงทรงกลม แตจะมเลนซทมผวโคงอยางอนได เชนโคงแบบกาบกลวยใชในอปกรณทางแสงเปนกรณเฉพาะ
Main Manu แสง
แสง
1.เลนซหนา จะเปนชนดนนหรอเวากตามทมความหนา จ าเปนตองคดการหกเหทผวเรยบโคงทรงกลม เพอหาต าแหนงภาพเกดขนจากผวแรก แลวน าไปคดเปนวตถผวโคงทสอง แมวาจะมความยงยากพอควร แตกอยในวสยทผศกษาจะท าได
2.เลนซบาง จะเปนชนดนนหรอเวากตาม ความหนาไมมากนก โดยเฉพาะอยางยงเมอเทยบกบขนาดของเลนซและระยะทวางวตถไวหนาเลนซนน ความหนาของเลนซจะมคานอย จนละเวนระยะหางระหวางผวของเลนซไปได
Main Manu แสง
แสงถาวสดท าเปนเลนซมคาดชนหกเห n2 แลวท าการทดลองอยใน
ตวกลางทมคาดชนหกเห n1 จะไดความสมพนธของปรมาณตางๆคอ
ทงน s และ s’ คอระยะภาพและระยะวตถจากเลนซ
f คอ ความยาวโฟกส R1 และ R2 คอ รศมความโคงของเลนซ
ประกอบกบหลกการใชเครองหมายวา
1.จรงเปน + เหมอนเปน -
2.ผวนน R เปน + ผวเวาเปน -
Main Manu แสง
แสง
ขอสงเกตทส าคญ
1.ความยาวโฟกสของเลนซ เกยวของกบรศมความโคงในลกษณะ
ดงนนโดยทวไปแลว f ≠ R/2 ซงตางกบเรองของกระจะโคง
2.ความยาวโฟกสของเลนซหาไดจากสมการใน 1. จงอาจจะมคาเปน + หรอ – กได เลนซนนจะมคา f เปน + และเลนซเวาจะมคา f เปน –
Main Manu แสง
แสง3.เลนซบางในอากาศ
ในทน n1 = 1 และ n2 เขยนเปน n สมการจงเปนในลกษณะ
ประกอบเขากบหลกการใชเครองหมายเชนเดม สมการทใชกนมากในการเรยนระดบนคอ
ซงมรปสมการเหมอนกบสมการของกระจกโคง
Main Manu แสง
แสง
4.หลกการเขยนทางเดนของแสงเพอหาต าแหนงภาพ
1.เขยนแนวทางเดนรงสของแสงจากวตถขนานกบแกนไปยงเลนซบาง เสมอนวามการหกเหทนทในแนวผานจดโฟกสดานหลง ถาเปนเลนซนน และจดโฟกสดานหนาถาเปนเลนซเวา
2.เขยนแนวทางเดนของแสงผานจดกลางเลนซตรงไปในแนวเดม
3.จดตดกนของ 1. และ 2. เปนต าแหนงของภาพ
Main Manu แสง
แหลงอางอง
http://www.neutron.rmutphysics.com/news/index.php?option=com_content&task=view&id=1603
Main Manu
ผจดท า
นายพงปภส ภทรวรธญวชย ชอเลน ซชน ม.6/8 เลขท 31
นายอศรพงษ แกววน ชอเลน มารคชน ม.6/8 เลขท 33
Main Manu