เบญ

ปาล์ม

เปรม

อั้ม

อาร์ม

คิว

กอล์ฟ

คราม

หนึ่ง

ยิ้ม

ทราย

ปายลาย

ตุ๊กตา

จุ๊บแจง

กวาง

ฝน

แป็บซี่

นัดดา

ต่าย

ฟ้า

อิ่งอ้อย

แอมมี่

นัท1

นัท2

นัท3

เน็ท

การหักเหของแสง

( Refraction of Light )
การหักเหแสงเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน เมื่อแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งแสงจะมีการหักเห และการหักเห จะเกิดขึ้นเฉพาะผิวรอยต่อของตัวกลางเท่านั้น

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

และ

v = ความเร็วของแสง ในตัวกลางใด ๆ เมตร/วินาที

n = ดัชนีหักเหของแสงในตัวกลาง(ไม่มีหน่วย)

หรือ คือ ดัชนีหักเหสัมพัทธ์ระหว่างตัวกลางที่ 2 เทียบกับตัวกลางที่ 1

c = ความเร็วแสงในสุญญากาศ และ v คือความเร็วแสงในตัวกลาง = 3 X 10 8 m/s

นั่นคือ ตัวกลางที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงน้อย (ความหนาแน่นน้อย) แสงจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ตัวกลางที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงมาก (ความหนาแน่นมาก) แสงจะเคลื่อนที่ด้วยความต่ำ ข้อควรจำ nอากาศ = 1 ส่วน n ตัวกลางอื่น ๆ จะมากกว่า 1 เสมอ

การหักเหของแสงเกิดขึ้นได้ 2 แบบ คือ
1.การหักเหเข้าหาเส้นแนวฉาก เกิดขึ้นเมื่อ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากหรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมากหรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วมากไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วน้อย
2. การหักเหออกจากเส้นแนวฉาก เกิดขึ้นเมื่อ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยหรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมากไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยหรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วมาก

มุมวิกฤติและการสะท้อนกลับหมด
มุมวิกฤติ คือมุมตกกระทบที่ทำให้มุมหักเหเท่ากับ 90 ํ จะเกิดมุมวิกฤติได้เมื่อ
- แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อย

- แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมาก

- แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วมากไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วน้อย
การสะท้อนกลับหมดจะเกิดขึ้นในกรณีที่มุมตกกระทบโตกว่ามุมวิกฤติ ขณะที่เกิดการสะท้อนกลับหมดจะไม่มีแสงผ่านเข้าไปสู่ตัวกลางที่ 2 เลย

ความลึกปรากฎ

เป็นปรากฎการณ์ที่เกิดจากการหักเหของแสงเมื่อเรามองวัตถุผ่านตัวกลาง 2 ชนิด ทำให้เราเห็นความลึก ของวัตถุนั้นผิดไปจากความเป็นจริง เช่นเรามองวัตถุในน้ำ

คุณสมบัติของแสง

การสะท้อนแสง (Reflection)

การสะท้อนแสง หมายถึง การที่แสงไปกระทบกับตัวกลางแล้วสะท้อนไปในทิศทางอื่นหรือสะท้อนกลับมาทิศทางเดิมการสะท้อนของแสงนั้นขึ้นอยู่กับพื้นผิวของวัตถุด้วยว่าเรียบหรือหยาบโดยทั่วไปพื้นผิวที่เรียบและมันจะทำให้มุมของแสงที่ตกกระทบมีค่าเท่ากับมุมสะท้อนตำแหน่งที่แสงตกกระทบกับแสงสะท้อนบนพื้นผิวจะเป็นตำแหน่งเดียวกันดังรูปที่ 4.1 ก. ลักษณะของวัตถุดังกล่าว เช่น อลูมิเนียมขัดเงาเหล็กชุบโครเมียม ทอง เงินและกระจกเงา เป็นต้น แต่ถ้าหากวัตถุมีผิวหยาบ แสงสะท้อนก็จะมีลักษณะกระจายกันดังรูปที่ 4.1 ข. เช่น ผนังฉาบปูนกระดาษขาว โดยทั่วไปวัตถุส่วนใหญ่จะเป็นแบบผสมขึ้นอยู่กับผิวนั้นมีความมันหรือหยาบมากกว่า จะเห็นการสะท้อนแสงได้จากรูป 4.1 ก. และรูปที่ 4.1 ข.

รูป ก.การสะท้อนแสงบนวัตถุผิวเรียบ รูป ข. การสะท้อนแสงผิวขรุขระ

กฎการสะท้อนแสง

1. รังสีตกกระทบ เส้นปกติและรังสีสะท้อนย่อมอยู่บนพื้นระนาบเดียวกัน

2. มุมในการตกกระทบย่อมโตเท่ากับมุมสะท้อน

การหักเหของแสง (Refraction)

การหักเห หมายถึง การที่แสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งทำให้แนวลำแสงเกิดการเบี่ยงเบนไปจากแนวเดิม เช่น แสงผ่านจากอากาศไปยังน้ำ ดังแสดงในรูป

รูปแสดงลักษณะการเกิดหักเหของแสง

สิ่งที่ควรทราบเกี่ยวกับการหักเหของแสง

- ความถี่ของแสงยังคงเท่าเดิม ส่วนความยาวคลื่น และความเร็วของแสงจะไม่เท่าเดิม

- ทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงจะอยู่ในแนวเดิมถ้าแสงตำตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลางจะไม่อยู่ในแนวเดิม ถ้าแสงไม่ตกตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลาง ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ของการหักเหของแสงเช่น แผ่นปิดหน้าโคมไฟ ซึ่งเป็นกระจกหรือพลาสติก เพื่อบังคับทิศทางของแสงไฟที่ออกจากโคมไปในทิศทางที่ต้องการ จะเห็นว่าแสงจากหลอดไฟจะกระจายไปยังทุกทิศทางรอบหลอดไฟแต่เมื่อผ่านแผ่นปิดหน้าโคมไฟแล้ว แสงจะมีทิศทางเดียวกัน เช่นไฟหน้ารถยนต์ รถมอเตอร์ไซด์

การกระจายแสง (Diffusion)

การกระจายแสง หมายถึง แสงขาวซึ่งประกอบด้วยแสงหลายความถี่ตกกระทบปริซึมแล้วทำให้เกิดการหักเหของแสง 2 ครั้ง (ที่ผิวรอยต่อของปริซึม ทั้งขาเข้า และขาออก) ทำให้แสงสีต่าง ๆ แยกออกจากกันอย่างเป็นระเบียบเรียงตามความยาวคลื่นและความถี่ ที่เราเรียกว่า สเปกตรัม (Spectrum)

รุ้งกินน้ำ เป็นการกระจายของแสง เกิดจากแสงขาวหักเหผ่านผิวของละองน้ำ ทำให้แสงสีต่าง ๆ กระจายออกจากกันแล้วเกิดการสะท้อนกลับหมดที่ผิวด้านหลังของละอองน้ำแล้วหักเหออกสู่อากาศ ทำให้แสงขาวกระจายออกเป็นแสงสีต่าง ๆ กัน แสงจะกระจายตัวออกเมื่อกระทบถูกผิวของตัวกลาง เราใช้ประโยชน์จากการกระจายตัวของลำแสง เมื่อกระทบตัวกลางนี้ เช่น ใช้แผ่นพลาสติกใสปิดดวงโคมพื่อลดความจ้าจากหลอดไฟหรือ โคมไฟชนิดปิดแบบต่าง ๆ

การทะลุผ่าน (Transmission)

การทะลุผ่าน หมายถึงการที่แสงพุ่งชนตัวกลางแล้วทะลุผ่านมันออกไปอีกด้านหนึ่ง โดยที่ความถี่ไม่เปลี่ยนแปลงวัตถุที่มีคุณสมบัติการทะลุผ่านได้ เช่น กระจก ผลึกคริสตัล พลาสติกใส น้ำและของเหลวต่าง ๆ

การดูดกลืน (Absorbtion)

การดูดกลืน หมายถึง การที่แสงถูกดูดกลืนหายเข้าไปในตัวกลางดยทั่วไปเมื่อมีพลังงานแสงถูกดูดกลืนหายเข้าไปในวัตถุใด ๆเช่น เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องต้มน้ำพลังงานแสง และยังนำคุณสมบัติของการดูดกลืนแสงมาใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น การเลือกสวมใส่เสื้อผ้าสีขาวจะดูดแสงน้อยกว่าสีดำ จะเห็นได้ว่าเวลาใส่เสื้อผ้าสีดำ อยู่กลางแดดจะทำให้ร้อนมากกว่าสีขาว

การแทรกสอด (Interference)

การแทรกสอด หมายถึง การที่แนวแสงจำนวน 2 เส้นรวมตัวกันในทิศทางเดียวกัน หรือหักล้างกัน หากเป็นการรวมกัน ของแสงที่มีทิศทางเดียวกัน ก็จะทำให้แสงมีความสว่างมากขึ้น แต่ในทางตรงกันข้ามถ้าหักล้างกัน แสงก็จะสว่างน้อยลด การใช้ประโยชน์จากการสอดแทรกของแสง เช่น กล้องถ่ายรูปเครื่องฉายภาพต่าง ๆ และการลดแสงจากการสะท้อน ส่วนในงานการส่องสว่าง จะใช้ในการสะท้อนจากแผ่นสะท้อนแสง

คุณสมบัติต่าง ๆ ของแสงแต่ละคุณสมบัตินั้น เราสามารถนำหลักการมาใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง เช่น คุณสมบัติของการสะท้อนแสงของวัตถุ เรานำมาใช้ในการออกแบบแผ่นสะท้อนแสงของโคมไฟ การหักเหของแสงนำ มาออกแบบแผ่นปิดหน้าโคมไฟ ซึ่งเป็นกระจก หรือพลาสติกเพื่อบังคับทิศทางของแสงไฟ ที่ออกจากโคมไปในทิศที่ต้องการ การกระจายตัวของลำแสงเมื่อกระทบตัวกลางเรานำมาใช้ประโยชน์ เช่นใช้แผ่นพลาสติกใสปิดดวงโคมเพื่อลดความจ้าจากหลอดไฟ ต่าง ๆ การดูดกลืนแสง เรานำมาทำ เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ครื่องต้มพลังงานแสง และการแทรกสอดของแสง นำมาใช้ประโยชน์ในกล้องถ่ายรูป เครื่องฉายภาพต่าง ๆ จะเห็นว่าคุณสมบัติแสงดังกล่าวก็ได้นำมาใช้ในชีวิตประจำวันของมนุษย์เราทั้งนั้น

เครื่องฉายภาพนิ่ง

เครื่องฉายภาพนิ่ง
เครื่องฉายภาพนิ่งใช้สำหรับฉายภาพประเภทโพสิทีฟ ขาวดำ หรือฟิล์มสี ถ้าฟิล์มที่ฉายมีแผ่นเดียว เรียกว่า “สไลด์” แต่ถ้าเป็นฟิล์มติดต่อกันเรียกว่า “ฟิล์มสตริฟ”

เครื่องฉายภาพนิ่งมีส่วนประกอบและหน้าที่สำคัญดังนี้
1. กระจกสะท้อนแสง ทำด้วยโลหะฉาบอะลูมิเนียม ทำหน้าที่สะท้อนแสงด้านหลังของหลอดฉายไปใช้ประโยชน์ด้านหน้า
2. หลอดฉาย เป็นหลอดไฟขนาดเล็ก มีกำลังการส่องสว่างสูง เนื่องจากหลอดฉายแผ่รังสีความร้อนสูงมาก เครื่องฉายภาพทั่วไปจึงมีพัดลมเป่าระบายความร้อน
3. เลนส์รวมแสง เป็นเลนส์นูนแกมระนาบ 2 อัน หันด้านนูนเข้าหากัน ทำหน้าที่รวมแสงทั้งหมดให้มีความเข้มสูงผ่านสไลด์ และทำให้เกิดภาพจริงของหลอดฉายไปตกตรงจุดศูนย์กลางของเลนส์ภาพ เพื่อมิให้เกิดภาพของหลอดไฟที่จอฉาย
4. เลนส์หน้ากล้อง เป็นเลนส์นูนเดี่ยวหรือหลายอันประกอบกัน เลนส์หน้ากล้องมีหน้าที่ฉายภาพไปเกิดภาพจริงหัวกลับที่จอ

การปรับภาพให้ชัดเจน ปรับโดยการปรับเลนส์ฉายภาพ ภาพที่เกิดเป็นภาพขนาดขยาย จึงต้องวางสไลด์ในระยะระหว่าง f กับ 2f ของเลนส์ฉายภาพ

การฉายระบบตรง (Direct Projection) มีหลักการทำงานโดยสังเขป คือ แสงที่สะท้อนจากแผ่นสะท้อนแสง รวมกับแสงโดยตรงจากหลอดฉาย ผ่าน เลนส์รวมแสงผ่านวัสดุที่นำมาฉาย และผ่านเลนส์ภาพไปสู่จอ ดังแผนภาพ

การฉายระบบนี้มีการสูญเสียความเข้มของแสงน้อย จึงสามารถใช้ฉายในห้องที่มีแสงสว่างไม่มากเกินไปนักได้ เครื่องฉายที่ใช้ระบบนี้ได้แก่ เครื่องฉายสไลด์เครื่องฉานฟิล์ม และเครื่องฉายภาพยนตร์ เครื่องฉายระบบตรงนี้โดยปกติจะให้ภาพโดยพอเหมาะ เมื่อฉายในระยะห่างจากจอไกลสมควรจึงเรียกเครื่องฉายระบบนี้ว่า "Long throw"