แสง Light

posted on 14 Dec 2009 01:51 by darakaparkay

แสง Light

แสง  เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง และมีการเคลื่อนที่แนวเส้นตรงในตัวกลางชนิดหนึ่ง ๆ  จะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางแต่ละชนิดด้วยความเร็วไม่เท่ากัน  ตัวกลางใดมีความหนาแน่นมากแสงจะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางนั้น  ด้วยความเร็วน้อย อัตราเร็วของแสงจะมีค่ามากที่สุดในสุญญากาศ คือ 3 x 108 m/s  (หมายความว่าในเวลา 1 วินาที แสงเดินทางได้เป็นระยะทาง 3 x 108 เมตร)

เมื่อมี  ลำแสงตกกระทบผิววัตถุจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ ขึ้น 2 อย่าง คือ

     1. การสะท้อนของแสง

     2. การหักเหของแสง

  • การสะท้อนของแสง  เป็นไปตามกฎการสะท้อน

กฎการสะท้อนแสง

  • 1.  รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นแนวฉาก จะอยู่ในระนาบเดียวกัน

                รังสีตกกระทบ หมายถึงรังสีที่แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงที่ตกกระทบกับผิววัตถุ(AO)

                รังสีตกสะท้อน หมายถึงรังสีที่แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงที่สะท้อนออกจากผิววัตถุ(OC)

                เส้นแนวฉากคือเส้นตรงที่ลากตั้งฉากกับผิววัตถุ ณ จุดที่รังสีตกกระทบผิววัตถุ(ON)

  • 2. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน !

              มุมตกกระทบ คือ มุมที่รังสีตกกระทบทำกับเส้นแนวฉาก(มุม i )

             มุมตกสะท้อน คือ มุมที่รังสีสะท้อนทำกับเส้นแนวฉาก (มุม r )

 

กระจกโค้งเราแบ่งเป็น 2 ชนิดคือ

     - กระจกโค้งเว้า  หมายถึงกระจกที่มีส่วนโค้งด้านเว้ารับแสง ทำหน้าที่รวมของรังสีสะท้อน

-         กระจกนูน หมายถึงกระจกที่มีส่วนโค้งด้านนูนรับแสง ทำหน้าที่กระจายรังสีสะท้อน

1. จุดศูนย์กลางความโค้ง ตามรูปคือจุด C เป็นจุดที่เมื่อมีรังสีตกกระทบกระจกผ่านจุดนี้รังสีสะท้อนจะผ่านทางเดิม(แต่มีทิศตรงข้าม)

     2. ขั้วกระจก ตามรูปคือจุด O เป็นจุดที่แบ่งครึ่งกระจกออกเป็น 2 ส่วนเท่าๆ กัน

     3. จุดโฟกัส ตามรูปคือจุด F เป็นจุดรวมรังสีสะท้อน

     4. เส้นแกนมุขสำคัญ ในรูปคือเส้นตรงที่ลากผ่านจุด C F O

     5. ความยาวโฟกัส f คือระยะจากจุด O ถึงจุด F

     6. รัศมีความโค้งของกระจก R จะเท่ากับ 2f

 

1.3.1 ชนิดของภาพที่เกิดจากกระจกโค้ง ภาพที่เกิดจากกระจกโค้งมี 2 ชนิด คือ

     1. ภาพจริง คือภาพที่เกิดจากรังสีของแสงตัดกันจริง ๆ ลักษณะของภาพจริง เอาฉากรับได้ จะเกิดหน้ากระจก หัวกลับกับวัตถุ

     2. ภาพเสมือน คือภาพที่เกิดจากรังสีของแสงไม่ได้ตัดกันจริง ๆ แต่เสมือนตัดกัน  ลักษณะของภาพเสมือน ไม่สามารถเอาฉากรับได้ จะเกิดหลังกระจก หัวตั้งเหมือนวัตถุ

การวาดภาพที่เกิดจากกระจกโค้ง

            1. ลากเส้นแกนมุขสำคัญ

            2. เขียนกระจกที่ต้องการ แล้วกำหนดจุด C, O และ F

            3. วาดวัตถุ ณ ตำแหน่งที่ต้องการ

            4. จากจุดยอดของวัตถุ ลากรังสีขนานกับเส้นแกนมุขสำคัญ ไปตกกระทบกระจก แล้วเขียนรังสีสะท้อนผ่านจุดโฟกัส F

            5. จากจุดยอดของวัตถุลากรังสีผ่านจุดศูนย์กลางความโค้ง  รังสีสะท้อนจะผ่านทางเดิม รังสีนี้ตัดกับรังสีในข้อ 4 ที่จุดใด ตำแหน่งนั้นคือจุดที่เกิดภาพ

 ให้นักเรียนพิจารณาการเกิดภาพต่อไปนี้

การสะท้อนของแสงที่กระจกเว้า

เมื่อวางวัตถุไว้หน้ากระจกโดยมีระยะวัตถุ S > 2f

 

 เมื่อวางวัตถุไว้ที่จุด C ของกระจกเว้า  (S =2f )

 

   เมื่อวางวัตถุไว้ระหว่างจุดโฟกัสและจุด C ของกระจกเว้า  (2f >S > 2f )

 

 เมื่อวางวัตถุไว้ระหว่างจุดโฟกัสกับจุดยอดของกระจกเว้า  (S < 2f )

 

สรุปภาพที่เกิดจากกระจกเว้า จะได้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน

โดยได้ภาพจริงเมื่อระยะวัตถุ s มากกว่าความยาวโฟกัส f แบ่งได้ดังนี้

               ถ้า s > 2f ภาพที่ได้จะมีขนาดเล็กกว่าวัตถุ

                    s = 2f ภาพที่ได้มีขนาดเท่าวัตถุ

                  f<s<2f ภาพที่ได้จะโตกว่าวัตถุ

ได้ภาพเสมือนเมื่อระยะวัตถุ s น้อยกว่าความยาวโฟกัส f  และภาพเสมือนที่ได้มีขนาดโตกว่าวัตถุเสมอ

 

การเกิดภาพจกกระจกนูน

ภาพที่เกิดจากกระจกนูน ไม่ว่าจะวางวัตถุที่ระยะใด ๆ ห่างจากกระจกจะพบว่า จะได้ภาพเสมือน ขนาดเล็กกว่าวัตถุ อยู่หลังกระจก เสมอ

การหักเหของแสง

spark.gif

การหักเหแสงเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน เมื่อแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งแสงจะมีการหักเห และการหักเหจะเกิดขึ้นเฉพาะผิวรอยต่อของตัวกลางเท่านั้น

สิ่งควรทราบเกี่ยวกับการหักเหของแสง

     -ความถี่ของแสงยังคงเท่าเดิม ส่วนความยาวคลื่น และความเร็วของแสงจะไม่เท่าเดิม

     -ทิศทางการเคลื่อนที่ของแสง

          จะอยู่ในแนวเดิมถ้าแสงตกตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลาง

          จะไม่อยู่ในแนวเดิมถ้าแสงไม่ตกตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลาง

  •  กฎการหักเหของแสง

     1. รังสีตกกระทบ เส้นแนวฉาก และรังสีหักเห อยู่ในระนาบเดียวกัน

     2. สำหรับตัวกลางคู่หนึ่ง ๆ อัตราส่วนระหว่างค่า sin ของมุมตกกระทบ ในตัวกลางหนึ่งกับค่า sin ของมุมหักเหในอีกตัวกลางหนึ่ง มีค่าคงที่เสมอ

จากกฎข้อ 2 สเนลล์นำมาตั้งเป็นกฎของสเนลล์ได้ดังนี้

เมื่อ  1 คือ ตัวกลางที่แสงตกกระทบ             2 คือ ตัวกลางที่แสงหักเห

        คือมุมตกกระทบ                         คือมุมหักเห

       v    คือความเร็วของแสง                      คือความยาวคลื่นแสง

     n คือ ดัชนีหักเหของแสงในตัวกลาง(ไม่มีหน่วย)

      หรือ   คือ ดัชนีหักเหสัมพัทธ์ระหว่างตัวกลางที่ 2 เทียบกับตัวกลางที่ 1

   โดย             เมื่อ c คือ ความเร็วแสงในสุญญากาศ และ v คือความเร็วแสงในตัวกลาง

นั่นคือ ตัวกลางที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงน้อย (ความหนาแน่นน้อย)  แสงจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง

        ตัวกลางที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงมาก (ความหนาแน่นมาก)  แสงจะเคลื่อนที่ด้วยความต่ำ

 ข้อควรจำ    nอากาศ = 1  ส่วน n ตัวกลางอื่น ๆ จะมากกว่า 1 เสมอ

การหักเหของแสงเกิดขึ้นได้ 2 แบบ คือ

     1.การหักเหเข้าหาเส้นแนวฉาก เกิดขึ้นเมื่อ

        -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นมาก

หรือ            -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมาก

หรือ            -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วมากไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วน้อย

     2.การหักเหออกจากเส้นแนวฉาก เกิดขึ้นเมื่อ

        -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อย

หรือ            -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมากไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อย

หรือ            -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วมาก

2.2 มุมวิกฤติและการสะท้อนกลับหมด

     มุมวิกฤติ () คือมุมตกกระทบที่ทำให้มุมหักเหเท่ากับ 90 ํ  จะเกิดมุมวิกฤติได้เมื่อ

     -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อย

     -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมาก

     -แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วมากไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วน้อย

     การสะท้อนกลับหมดจะเกิดขึ้นในกรณีที่มุมตกกระทบโตกว่ามุมวิกฤติ   ขณะที่เกิดการสะท้อนกลับหมด จะไม่มีแสงผ่านเข้าไปสู่ตัวกลางที่ 2 เลย

ทดลองการสะท้อนและหักเหของแสง

ความลึกปรากฎ

เป็นปรากฎการณ์ที่เกิดจากการหักเหของแสงเมื่อเรามองวัตถุผ่านตัวกลาง 2 ชนิด ทำให้เราเห็นความลึกของวัตถุนั้นผิดไปจากความเป็นจริง เช่นเรามองวัตถุในน้ำ

 

ก า ร หั ก เ ห ข อ ง แ ส ง ผ่ า น เ ล น ส์

11.gif

เลนส์ มี 2 ชนิด คือ

     1.เลนส์นูน คือเลนส์ที่มีลักษณะบริเวณผิวตรงกลางเลนส์หนากว่าบริเวณขอบเลนส์   ทำหน้าที่รวมแสงหักเห

     2. Tags: วิทยาศาสตร์ 0 Comments

Comment

Comment:

Tweet