Light See

บทที่ 14 แสงและทัศนอุกรณ์

4.1 การเคล่ ือนท่ีและอัตราเร็วของแส กระดาษเจาะรูแผ่นท่ี 1

หลอดไฟ กระดาษเจาะรูแผ่นท่ี 2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

1

เม่ ือนำาแผ่นกระดาษเจาะรู 2 แผ่นม นระหว่างหลอดไฟกับตาของเรา ถ้า ดให้รูทงั้ สอง ตาเรา และ หลอดไฟอ นแนวเดียวกันจะทำาให้มองเห็นแสงได ต่ถ้ารูทัง้สองไม่ตรงกันจะมองไม่เห็น สงจากหลอดไฟ แสดงว่าแสงเดินทาง นเส้นตรง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

2

การเกิดเงา

ฉากรับแสง หลอดไฟวัตถุทบ ึ แสง แผ่นกัน ้ แสงเจาะรู ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

ลักษณะเงา บนฉาก 3

แสงท่ผ ี ่านจากรูเล็กๆ ของแผ่นกัน ้ สง ถือได้วา่ แสงจากรูเล็กๆนัน ้ เป็ น หล่งกำาเนิดแสงขนาดเล็ก ทำาให้เงา องวัตถุทึบแสงท่ีตกลงบนฉากจะมี กษณะเป็ นเงามืดทึบ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

4

ฉากรับแสง วัตถุทบ ึ แสง ลักษณะเงา บนฉาก

หลอดไฟ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

5

เม่ อ ื แหล่งกำาเนิดแสงมีขนาดใหญ ะทำาให้เกิดเงาของวัตถุทึบแสงบน าก 2 ลักษณะ คือ เงาทึบอยู่ด้านใน เงาจางอยู่ด้านนอก เพราะว่าแสง เดินทางเป็ นระยะทางมากกว่า ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

6

จากปรากฏการณ์การเกิดเงายืน ยันได้วา่ แสงเดินทางเป็ นเส้นตรง และ ใช้เส้นตรงมาเขียนแทนทาง เดินของแสง เรียกว่า รังสีของแสง โดยจะเป็ นเส้นตรงถ้าแสงเดินทาง ในตัวกลางเดียว ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

7

อัตราเร็วของแสง

รเมอร์ นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก แสดงได้วา่ แสงมีอัตราเร็วจำากัด และ หาอัตราเร็วแสงได้โดยการสังเกตการ กิดจันทรุปราคาของดวงจันทร์ดวง หน่ึงของดาวพฤหัสบดี ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

8

วงโคจรของดาวพฤหัสบดี J วงโคจรของโลก

E2

S

E1 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

J

M

M 9

S คือ ดวงอาทิตย์ J คือ ดาวพฤหัสบดี M คือ ดวงจันทร์ดวงหน่ึงของดาว พฤหัสบดี

E1 , E2 คือ โลก ณ ตำาแหน่งท่ี 1 และ ตำาแหน่งท่ี 2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

10

โรเมอร์ จับเวลาท่ีเกิดจันทรุปราคา ขณะท่ีโลกอยู่ท่ีตำาแหน่ง E1และ E2 ซ่งึ อยู่ด้านตรงข้ามกัน พบว่าขณะท่ี โลกอยู่ท่ี E2 ใช้เวลานานกว่าขณะท่ี โลกอยู่ท่ี E1 เป็ นเวลา 22 นาที ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

11

สาเหตุท่ใี ช้เวลาต่างกัน เพราะ แสงเดินทางเป็ นระยะทางมายัง ตำาแหน่งท่ี E2 ต่างกับตำาแหน่ง

E1 เท่ากับความของเส้นผ่าศูนย์ กลางของวงโคจรของโลกรอบ ดวงอาทิตย์ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

12

ในขณะนัน ้ ทราบว่าเส้นผ่าศูนย์ กลางของวงโคจรของโลกรอบดวง

อาทิตย์เท่ากับ m ระยะทาง จาก อัตราเร็ว = เวลา 11 2.9 x 10

ได้ อัตราเร็วแสง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

8 = 2.2 x10 m/s 13

ฟิ โซ วัดความเร็วแสงด้วยเคร่ อ ื ง มือพิเศษ ซ่งึ ใช้ระยะทาง 9 km ในปั จจุบันมีเทคโนโลยีการวัดได้ อย่างแม่นยำา และได้อัตราเร็วแสง ในสุญญากาศได้ 299792458 m/s 8 หรือประมาณ 3 x 10 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

m/s 14

สมบัติของแสงเชิงเรขาคณิต

14.2 การสะท้อนของแสง เม่ ือแสงเดินทางจากตัวกลางท่ี โปร่งแสงไปยังตัวกลางทึบแสงจะ เกิดรังสีสะท้อนกลับมายังตัวกลาง เดิม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

15

กฎการสะท้อนของแสง

รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อนและเส้น แนวฉาก จะอยู่ในระนาบเดียวกัน

มุมตกกระทบ เท่ากับ มุมสะท้อน โดยทำามุมกับเส้นแนวฉาก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

16

N (เส้นแนวฉาก) รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน ir วัตถุสะท้อนผิวราบเรียบ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

17

N (เส้นแนวฉาก) รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน ir วัตถุสะท้อนผิวโค้งนูน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

18

N (เส้นแนวฉาก) รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน ir วัตถุสะท้อนผิวโค้งเว้า ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

19

ม่ ือรังสีของแสงตกกระทบในแนวตัง้ ฉากกับวัตถุสะท้อน รังสีสะท้อนจะ สะท้อนกลับในทิศทางเดิม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

20

การหาระยะภาพจากกระจกเงาราบ เข็มหมุด 2

เงาของเข็มหมุด 1

เข็มหมุด 1 กระจกเงาราบ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

21

นำาเข็มหมุด 1 มาปั กไว้หน้ากระจกเงา ราบซ่ึงจะเกิดภาพในกระจก นำาเข็ม หมุด 2 ไปปั กท่ห ี ลังกระจกโดยให้เข็ม หมุด 1 , ภาพ และ เข็มหมุด 2 อยูใ่ น แนวเส้นตรงเดียวกัน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

22

ต่อมามองเอียงซ้าย ขวา แล้วจัดให าพของเข็มหมุด 1 ในกระจกกับเข็ม มุด 2 ซ้อนทับกันเสมอ แสดงว่าเข็ม มุด 2 กับภาพของเข็มหมุด 1 อยู่ท่ี าแหน่งเดียวกัน ซ่ึงจะกล่าวว่า ไม่มี พรัลแลกซ์ ( parallax ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

23

เม่ ือได้ภาพไม่มแ ี พรัลแลกซ์แล้ว ถ ดระยะห่างจากเข็มหมุด 1 ถึงกระจก ละระยะห่างจากกระจก ถึง เข็มหมุด จะได้ระยะทางเท่ากัน แสดงว่า

ระยะวัตถุ = ระยะภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

24

การเห็นภาพของวัตถุในกระจกเงาราบ กิดจากแสงจากวัตถุตกกระทบกระจก ล้วสะท้อนเข้าสูต ่ า ซ่งึ สามารถเขียน งสีของแสงแสดงการเกิดภาพได้ โดย การใช้กฎการสะท้อนของแสง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

25

รณีวัตถุมข ี นาดเล็ก (โดยถือว่าเป็ นจุด วัตถุ i O

r i S

A B ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

r

ภาพ r I S´ 26

ให้ O เป็ นวัตถุ และ I เป็ น ภา ^ ป็ นมุมตกกระทบ r^เป็ นมุมสะท้อน เป็ นระยะวัตถุ คือระยะห่างระหว่าง วัตถุกับกระจก เป็ นระยะภาพ คือระยะห่างระหว่าง ภาพกับกระจก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

27

พิจารณาสามเหล่ย ี มมุมฉาก ABO กับ ABI จะได้

AB AB ^ ^ tan i = S และtan r = S´

ระยะวัตถุ = ระยะภาพ S = S´ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

28

กรณีวัตถุมีขนาดใหญ่ วัตถุ O

i

A

i r

S O เป็ นขนาดวัตถุ

B

r

r

ภาพ I

S´ I เป็ นขนาดภาพ

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

29

การเขียนรังสีของแสงเพ่ ือแสดงการเก พทำาได้โดยเขียนแนวรังสีของแสงจาก ถุ 2 แนว คือ

. รังสีท่ีตกตัง้ฉากกับกระจกเงา ซ่ึงจะ สะท้อนกลับในแนวเดิม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

30

รังสีท่ีตกกระทบกับกระจกเป็ นมุม ใดๆ ซ่งึ ทำาให้เกิดรังสีสะท้อน โด มุมตกกระทบ เท่ากับ มุมสะท้อน

เม่ ือต่อแนวรังสีทงั้ สองไปพบกันท่ีใด จะเกิดภาพท่ต ี ำาแหน่งนัน ้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

31

พิจารณาสามเหล่ย ี มมุมฉาก จะได้ O I ^ ^ tan i = S และ tan r = S´ จากกฎการสะท้อน มุมตกกระทบ ( i ) = มุมสะท้อน ( r ) O I ดังนัน ้ = S S´ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

32

จากการเกิดภาพจากกระจกเงาราบได ระยะวัตถุ ( S ) = ระยะภาพ ( S´ ) จึงได้

ขนาดภาพ

= ขนาดวัตถุ I = O ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

33

สรุป การเกิดภาพจากกระจกเงาราบ 1. ระยะภาพ เท่ากับ ระยะวัตถุ S´ = S 2. ขนาดภาพ เท่ากับ ขนาดวัตถุ I = O ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

34

จทย์คำานวณ . ชายคนหน่ึงยืนอยู่หน้ากระจกเงาราบ ห่างจากกระจก 2 m ภาพของชายคนน ะอยู่ห่างจากกระจกเท่าไร เม่ ือ ก. เดินถอยห่างกระจกอีก 1 m ข. เล่ ือนกระจกให้ห่างออกไป 1 m ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

35

ลำาแสงพุ่งตัง้ฉากผ่านช่องเล็กๆ ของ นังไปตกบนกระจกราบท่อ ี ยูห ่ ่างจาก นัง 1 m โดยถือว่าลำาแสงนัน ้ สะท้อน ลับมาในทิศเดิมพอดี ถ้าเบนกระจก o ปเป็ นมุม 15 กับแนวเดิม จุดท่แ ี สง ะท้อนไปตกท่ผ ี นังห่างจากรูเท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

36

3. กระจกเงาราบ 2 บาน หันหน้า o เข้าหากัน และทำามุมกัน 70 เม่ ือแสงท่ีขนานกับกระจกบาน แรกตกกระทบบานหลัง แสงท่ี สะท้อนสุดท้ายจะอยู่แนวใด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

37

ภาพโครงสร้างอย่างง่ายของข้อ 3

o 70 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

38

4. ชายคนหน่ึงสูง 180 cm มองดู ภาพตนเองในกระจกเงาราบ ตลอดทัง้ตัวได้พอดีจะต้องใช้ กระจกสูงเท่าไร และขอบล่าง ของกระจกอยู่สงู จากพ้ืนเท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

39

ภาพโครงสร้างอย่างง่ายของข้อ 4 y 180 cm

ภาพ

h Sข

S ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

40

5. กระจกเงาราบสูง 5 cm อยู่ห่าง ตาเรา 30 cm มองเห็นภาพตึก ท่อ ี ยู่ด้านหลังได้ตลอดทัง้หมด พอดี ถ้าตึกอยู่หา่ งกระจกเป็ น 10 m จงหาความสูงของตึกนี้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

41

ภาพโครงสร้างอย่างง่ายของข้อ 5 ภาพ

ตึก Sข

S ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

42

เสาไฟฟ้ าสูง 6 m ปั กตัง้ฉากกับเนิน o ลาดเอียงเป็ นมุม 37 กับพ้ืนระดับ ห่างจากคนท่อ ี ยู่ต่ำาลงมาตามแนวพ 15 m เงาของเขาท่ล ี าดตามแนวพ้ืน เอียงจะยาวเท่าไร ถ้าเขาสูง 1.8 m ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

43

ภาพโครงสร้างอย่างง่ายของข้อ 6 เสาไฟฟ้ า แสงไฟ คน เงา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

θ 44

7. จงเขียนรังสีของแสงแสดงการเกิด ภาพจากกระจกเงาราบ ก. ข.

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

45

การหาตำาแหน่งภาพท่เี กิดจากการ สะท้อนของแสงบนวัตถุผิวโค้ง ทรงกลม ผิวสะท้อนแสง ผิวโค้งเว้า

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

ผิวโค้งนูน

46

ระจกเงาโค้ง เป็ นส่วนหน่ึงของผิวขอ รงกลม โดย กระจกนูน มีผวิ สะท้อนอยูท ่ ่เี ป็ นส่วน ผิวโค้งด้านนอก กระจกเว้า มีผวิ สะท้อนอยูท ่ ่เี ป็ นส่วน ผิวโค้งด้านใน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

47

จุดศูนย์กลางของกระจกโค้ง(C) คือ จุด ศูนย์กลางของทรงกลม

รัศมีความโค้งของกระจกโค้ง (R) คือ รัศมีของทรงกลม

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

48

เส้นแกนมุขสำาคัญ คือ แนวเส้นตรง สมมติท่ีผา่ นจุดศูนย์กลางจุดก่ึงกลาง ของกระจกโค้ง ซ่งึ ตัง้ฉากกับกระจก หรือ ตัง้ฉากกับเส้นสัมผัสส่วนโค้ง ของกระจก หรืออาจจะเรียกว่า เส้น แนวฉาก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

49

กระจกนูน i r

.

C

กระจกเว้า

.

C

i r

R R แกนมุขสำาคัญ C คือ จุดศูนย์กลางของกระจกโค้ง R คือ ความยาวรัศมีความโค้ง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

50

ความยาวโฟกัสของกระจกโค้ง i r F

. .

C

R ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

f 51

รียก F ว่า จุดโฟกัส ซ่งึ เป็ นจุดท่อ ี ย นแกนมุขสำาคัญ เม่ ือรังสีของแสง นานกับแกนมุขสำาคัญจะสะท้อนผ่าน านจุดโฟกัส f คือ ความยาวโฟกัสของกระจกโค้ง ป็ นระยะทางจากจุดยอดของกระจกไป งจุดโฟกัส ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

52

การสะท้อนของแสงจากกระจกนูน r i

f

.F

.C

R

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

53

รังสีของแสงท่ข ี นานกับแกนมุขสำาคัญ ม่ ือตกกระทบกระจกนูนจะสะท้อนไป ดยรังสีสะท้อนจะไม่พบกัน เม่ ือต นวรังสีสะท้อนออกไปทางด้านหลังจะ ปพบกันท่ีจด ุ โฟกัส เรียกว่า จุดโฟก สมือน ให้ความยาวโฟกัสนีเ้ป็ น ลบ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

54

สามารถเขียนรังสีของแสงแสดงกา กิดภาพ 2 แนว คือ

รังสีขนานแกนมุขสำาคัญ เป็ นรังสีท มาจากวัตถุขนานแกนมุขสำาคัญ ซ จะสะท้อนผ่านจุดโฟกัส ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

55

รังสีท่ีผา่ นจุดศูนย์กลางความโค้ง ซ่ึง เม่ ือตกกระทบกับกระจกแล้ว จะสะท้อนกลับในทิศเดิม

นวรังสีสะท้อนของรังสีทัง้สองไปพบ นหรือตัดกัน ณ ตำาแหน่งใดก็จะทำาใ กิดภาพ ณ ตำาแหน่งนัน ้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

56

พิจารณามุมท่จี ุดศูนย์กลางวงกลมใน หน่วย เรเดียน ( rad ) มีค่าเท่ากับ “อัตราส่วนระหว่างความยาวของส่วน ค้งท่ป ี ิ ดมุมท่ีจด ุ ศูนย์กลาง กับ ความ าวของรัศมี” ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

57

A C θ r

S B

หาค่ามุม ได้จาก AB S θ = r = r ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

58

การหาความยาวโฟกัสของกระจกโค้ง A θ h θ C θ β O B F f R จะเห็นว่า มุม = 2θ

.

.

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

59

เม่ ือมุม , β มีค่าน้อยๆ เส้นตรง BO มีค่าน้อย จึงได้ AB ปh , BC ปR , BF ป f ดังนัน ้ h h = θ = และ β

BC R h h = BF = f ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

60

เม่ ือ

= 2θ จึงได้

h β = 2θ = f 2h = h R f R f = 2 ดังนัน ้

ความยาวโฟกัสเป็ นคร่งึ หน่ึงของรัศม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

61

การเขียนรังสีของแสงแสดงการเกิด ภาพจากกระจกเว้า วัตถุ 1 O 2 C I F

.

.

ภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

62

การคำานวณเก่ย ี วกับกระจกโค้ง A O

θ

.C

O β O B I F f S´ R S

.

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

63

เน่ อ ื งจากขนาดของ BO น้อยมาก ดังนัน ้ จุด O และ B จึงถือว่าเป็ นจุด เดียวกัน จึงได้ความยาวของ f , S´ , S และ R ท่ีวด ั จากจุด O หรือจุด B เท่ากัน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

64

O I tanβ = f และ tanβ = S´ - f I = S´ - f 1 O f O I tanθ = S - Rและ tanθ = R - S´ I = R - S´ 2 O S-R ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

65

1 = 2 จะได้ S´ - f = R - S´ = 2f – S´ f S-R S - 2f สามารถพิสูจน์ได้ 1 = 1 + 1 f S S´ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

66

O

.C

.

i I F r f S´ R S ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

67

O I tan ^i = S และ tan ^r = S´ ^ ^ ^ ^ แต่ i = r ดังนัน ้ tan i = tan r I = S´ O S ขนาดภาพ = ระยะภาพ ขนาดวัตถุ ระยะวัตถุ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

68

ชนิดของภาพจากกระจกโค้ง

. ภาพจริง มีลักษณะดังนี้ - เกิดจากรังสีของแสงสะท้อนไปตัด กันจริง เกิดภาพด้านหน้ากระจก - เป็ นภาพหัวกลับเม่ ือเทียบกับวัตถุ - ต้องใช้ฉากมารับภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

69

. ภาพเสมือน มีลักษณะดังนี้ - เกิดจากการต่อแนวรังสีของแสงให ไปพบกัน - เป็ นภาพหัวตัง้เม่ ือเทียบกับวัตถุ - มองเห็นได้โดยไม่ตอ ้ งใช้ฉากมารับ ภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

70

วอย่างภาพจริง เช่น ภาพวัตถุท่ีไปตก นฟิ ล์มถ่ายรูป ภาพบนจอภาพยนต วอย่างภาพเสมือน เช่น ภาพของเร มองเห็นในกระจก ภาพวัตถุท่ีมองด วยแว่นขยาย ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

71

การเกิดภาพเสมือนจากกระจกเว้า

.

.

C

R

ภาพ I

วัตถุ

O O F S f ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

S´ 72

สรุปการเกิดภาพเสมือน 1. ระยะวัตถุน้อยกว่าความยาวโฟกัส (S O ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

73

กำาลังขยาย ( m )

กำาลังขยาย เป็ นอัตราส่วนระหว่าง ขนาดภาพ ( I ) ต่อ ขนาดวัตถุ ( O )

I m = O ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

74

สรุปสูตรของกำาลังขยาย I S ´ m = =

O S S ´ f m = f f m = S-f

กรณีเป็ นภาพเสมือน m เป็ นลบ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

75

งเขียนรังสีของแสงแสดงการเกิดภาพ ากกระจกเว้า เม่ ือวัตถุอยูท ่ ่ี 1. ระยะอนันต์ ( S = ∞ ) 2. อยูไ่ กลกว่าจุดศูนย์กลางความโค้ง (∞ > S > R ) 3. อยูท ่ ่ีจุดศูนย์กลางความโค้ง( S = R ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

76

4. อยู่ระหว่างจุดศูนย์กลางความโค้ง กับจุดโฟกัส ( f < S < R ) 5. อยู่ท่จี ุดโฟกัส ( S = f ) 6. อยู่ระหว่างกระจกเว้า กับ จุดโฟกัส (0<S
77

1. S = ∞ รังสีจากระยะอนันต์ ถือว่า เป็ นรังสีขนาน ∞

.

C

∞

.F

S´ = f ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

78

ลักษณะภาพท่ไี ด้ คือ  ได้ภาพจริง เพราะรังสีของแสง สะท้อนไปตัดกันจริง  ภาพท่ไ ี ด้มข ี นาดเล็กท่ีสด ุ  เกิดภาพท่ต ี ำาแหน่งจุดโฟกัสพอด ( S´ = f ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

79

2. วัตถุอยู่ไกลกว่าจุดศูนย์กลางความ โค้ง ( ∞ > S > R ) วัตถุ

.C

ภาพ

.F

R > S´ > f ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

80

ลักษณะภาพท่ไี ด้ คือ  ได้ภาพจริงอยู่หน้ากระจกเว้า  ภาพมีขนาดย่อ หรือ มีขนาดเล็ก กว่าวัตถุ ( I < O )  เกิดภาพอยู่ระหว่างจุดศูนย์กลาง กับจุดโฟกัส ( R > S´ > f ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

81

3. วัตถุอยู่ท่จี ุดศูนย์กลางความโค้ง (S=R) วัตถุ C

.

ภาพ

.F S´ = R ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

82

ลักษณะภาพท่ไี ด้ คือ  ได้ภาพจริงอยู่หน้ากระจกเว้า  ภาพมีขนาดเท่ากับวัตถุ ( I = O )  เกิดภาพท่ีจุดศูนย์กลางของกระจก พอดี ( S´ = R ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

83

4. วัตถุอยู่ระหว่างจุดศูนย์กลางความ โค้งกับจุดโฟกัส ( f < S < R ) วัตถุ ภาพ

C

.

.F

f<S R ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

84

ลักษณะภาพท่ไี ด้ คือ ได้ภาพจริงอยูห ่ น้ากระจกเว้า ภาพมีขนาดใหญ่กว่าวัตถุ ( I > O ) เกิดภาพด้านหลังจุดศูนย์กลางของ กระจก ( S´ > R ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

85

5. วัตถุอยูท ่ ่จี ุดโฟกัส ( S = f ) ∞ วัตถุ C

ฅ

.

F S =f ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

86

ลักษณะภาพท่ไี ด้ คือ ได้ภาพจริง หรือ ภาพเสมือน ภาพมีขนาดใหญ่ท่ส ี ุด ( I = ∞ ) เกิดภาพท่รี ะยะอนันต์ ( S´ = ∞ ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

87

6. อยู่ระหว่างกระจกเว้า กับ จุดโฟกัส (0<S
.

.F

S

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

S´ 88

กษณะภาพท่ไี ด้ คือ ได้ภาพเสมือน เพราะรังสีท่ีสะท้อน ไม่ตด ั กันจึงต่อแนวรังสีให้ไปตัดก ภาพมีขนาดใหญ่กว่าวัตถุ ( I > O ) เกิดภาพท่ห ี ลังกระจก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

89

การเกิดภาพจากกระจกโค้งนูน วัตถุ O S

ภาพ I F S´ f

.

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

.C 90

ภาพท่ไี ด้จากกระจกนูนได้จากการต นวรังสีให้พบกัน จึงมีลักษณะ ดังน  ได้ภาพเสมือน  เกิดภาพด้านหลังกระจกนูน ดังนัน ้ ( S´ เป็ น ลบ )  ภาพมีขนาดย่อ (m < 1 และเป็ น ลบ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

91

EX.1 วัตถุสงู 10 cm วางไว้หน้ากระจกเว้า รัศมีความโค้ง 50 cm ห่างกระจก 30 cm จงหาระยะภาพและขนาดภาพ

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

92

2 1 1 EX.1 จาก S + / = R S 1 +1 = 2 +50 +30 S/ / S = +150 cm ภาพจริง / I S m = S = O / S I = S x O = 50 cm ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

93

EX.2 วางวัตถุไว้หน้ากระจกเว้า ทำาให้เกิดภาพจริง มีขนาดขยายขึ้นเป็น 4 เท่าของวัตถุ เมื่อ เลือ่ นวัตถุใกล้กระจกเข้าไปอีก 10 cm ภาพ ที่ปรากฎมีขนาดขยายเป็น 4 เท่าของวัตถุอีก แต่เป็นภาพเสมือน จงหาความยาวโฟกัสของ กระจก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

94

3. กระจกเว้า 2 บานมีความยาวโฟกัส เท่ากัน คือ 10 cm วางหันหน้าเข หากันและห่างกัน 30 cm นำาวัตถุสูง 2 cm วางระหว่างกระจกทัง้สองโดย ห่างบานแรก 5 cm จะได้ภาพอย่าง ไร จากกระจกบานท่ส ี อง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

95

ภาพโครงสร้างอย่างง่ายของข้อ 3 1 ภาพ 1 ´ S1

วัตถุ

5 cm

.F

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

2

.F 96

14.3 การหักเหของแสง ( reflection of light )

การหักเหของแสง เกิดขึน ้ เม่ ือแสงเดิน ทางจากตัวกลางหน่ึงไปยังอีกตัวกลาง หน่ึง ซ่งึ จะทำาให้ อัตราเร็วของแสงและ ทิศทางการเคล่ ือนท่ีของแสงเปล่ย ี นไป ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

97

แสงเดินทางจากตัวกลางท่ี 1 ไปยังตัว กลางท่ี 2 แล้วออกไปยังตัวกลางท่ี 1 เส้นแนวฉาก ตัวกลางท่ี 1 θ1 ตัวกลางท่ี 2

θ2 θ 3 θ4

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

ตัวกลางท่ี 1 98

แสงเดินทางจากตัวกลางท่ี 1 ไปยัง วกลางท่ส ี องจะมีการหักเหในลักษณ บนเข้าหาเส้นแนวฉาก  แสงจากตัวกลางท่ี 2 หักเหออกสู่ วกลางท่ี 1 ในด้านตรงข้ามกับครัง้แร ะหักเหเบนออกจากเส้นแนวฉาก



ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

99

ขณะท่ีแสงมีการหักเห จะมีแสงบา ส่วนท่ีมก ี ารสะท้อนไปด้วย



θ 1 เป็ น มุมตกกระทบในตัวกลางท่ี θ 2 เป็ น มุมหักเหในตัวกลางท่ี 2

θ 3 เป็ น มุมตกกระทบในตัวกลางท่ี 2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

100

จะเห็นว่า 2 = θ 3 และ 1 = θ4 ซ่ึงเป็ นมุมท่ีกระทำากับเส้นแนวฉาก ดังนัน ้ “แนวรังสีของแสงตกกระทบครัง้แรก จะขนานกับแนวรังสีของแสงท่ีหก ั เห ออกครัง้สุดท้าย” ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

101

ลักษณะการหักเหของแสง

อัตราเร็วของแสง และความยาวคล่ ืน สงเปล่ย ี นไป ความถ่ีของแสงคงท่ี แสงท่ต ี กกระทบในแนวขนานกับเส้น นวฉากจะไม่หก ั เห แต่อัตราเร็ว แ ามยาวคล่ ืนเปล่ียนไป ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

102

กฎของสเนลล์ ( Snell’s law ) สำาหรับมุมตกกระทบค่าหน่ึง

“อัตราส่วนระหว่างค่า sine ของมุม ตกกระทบต่อค่า sine ของมุมหักเห ย่อมมีค่าคงตัว” ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

103

การทดลอง 3.1 การหักเหของแสง ตารางบันทึกผล sinθ 1 sinθ 3 θ 1 θ 2 θ 3 θ 4 sinθ 2 sinθ 4 o 30 o 45 o 60 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

104

คำาถาม . แสงจะมีการสะท้อนท่ีผวิ ใดของแท่ง พลาสติกบ้าง . ในการทดลองมุม 1 กับ 2 และ θ 3 กับ 4 มีค่าเท่ากันหรือไม่ อย่างไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

105

3 3. ค่า sinθ 1และsinθจากการทดลอง sinθ 2 sinθ 4 ทัง้ 3 ครัง้มีค่าคงตัวหรือไม่ และ ค่า ทัง้สองต่างกันอย่างไร

แนวของลำาแสงท่ีตกกระทบ กับ ลำา แสงท่อ ี อกจากพลาสติกเป็ นอย่างไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

106

ากกฎของสเนลล์ ค่าคงตัว คือ ดรรชนีหักเหของวัตถ ทียบกับตัวกลางท่ี 1 ใช้สัญลักษณ์ n

sinθ 1 = n sinθ 2

n เป็ น ดรรชนีหักเหของตัวกลางท่ี 2

เทียบกับตัวกลางท่ี 1 เขียนเป็ น 1n2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

107

รรชนีหักเหของตัวกลางใดๆ เป็ นกา ปรียบเทียบกับอากาศ โดยถือว่าอากา ดรรชนีหักเห เท่ากับ 1

n 2 n = 1 2 n1

n1 คือ ดรรชนีหกั เหของตัวกลางท่ี 1 n2 คือ ดรรชนีหกั เหของตัวกลางท่ี 2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

108

สรุปกฎของสเนลล์

n 2 sin θ 1 = 1n2 = n 1 sinθ 2

หรือได้

n1sinθ 1 = n2sinθ 2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

109

ดรรชนีหักเหของตัวกลางใดๆ อาจ พิจารณาได้จาก

อัตราส่วนระหว่างอัตราเร็วของ แสงในอากาศ ต่อ อัตราเร็วของ แสงในตัวกลางนัน ้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

110

าให้ c คือ อัตราเร็วของแสงในอากา

, v2 คือ อัตราเร็วของแสงในตัวกลาง 1 และ 2 ตามลำาดับ จะได้ ค่าดรรชน กเหของตัวกลางท่ี 1 และ 2 เป็ น

c c n1 = v1 และ n2 = v2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

111

พิจารณา ดรรชีหก ั เหของตัวกลางท่ี 2 ทียบกับตัวกลางท่ี 1 จะได้

n cv 2 sin θ 1 1 = = 1n2 = n cv 1 sinθ 2 2 n2 = v1 = sinθ 1 n1 v2 sinθ 2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

112

ถ้าดรรชนีหก ั เหของตัวกลางท่ี 1 น้อย

กว่าตัวกลางท่ี 2 ( n1 < n2 ) จะได้วา่  อัตราเร็วแสงในตัวกลางท่ี 1 มาก



กว่าตัวกลางท่ี 2 ( v1 > v2 ) และ

sinθ 1 > sinθ 2 หรือ

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

1

>

θ2

113

ถ้าแสงเดินทางจากตัวกลางท่ีม ดรรชนีหักเหน้อยไปยังตัวกลางท่ี มีดรรชนีหักเหมากจะมีการหักเห

ข้าหาเส้นแนวฉาก ( θ 1 > θ 2 )

และ อัตราเร็วแสงลดลง (v1 < v2 ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

114

ถ้าแสงเดินทางจากตัวกลางท่ม ี ีดรรชน หักเหมากไปยังตัวกลางท่ีมด ี รรชนีหัก หน้อย จะการหักเหเข้าออกจากเส้น

แนวฉาก ( θ 1 < θ 2 ) และ อัตราเร็ว

แสงลดลง (v1 > v2 )

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

115

กฎการหักเหของแสง เม่ ือแสงผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลา หน่ึง จะได้วา่

. รังสีตกกระทบ เส้นแนวฉาก และ รังสีหก ั เห อยู่ในระนาบเดียวกัน เสมอ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

116

. สำาหรับตัวกลางคู่หน่ึง อัตราส่วน ระหว่างไซน์ของมุมตกกระทบใน ตัวกลางท่ห ี น่ึงกับไซน์ของมุมหักเห ในอีกตัวกลางหน่ึงมีค่าคงตัวเสมอ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

117

มุมวิกฤต ( critical angle ) 3

2

1 N θC

ตัวกลางท่ี 1 3 n1 n 2 2 1 ตัวกลางท่ี 2

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

118

มุมวิกฤต จะเกิดขึน ้ ได้ในกรณีท่ีแสง ดินทางจากตัวกลางท่ม ี ด ี รรชนีหักเห มาก ไปยังตัวกลางท่ม ี ด ี รรชนีหก ั เห

น้อยกว่า( n1> n2) ซ่ึงมุมหักเหมาก กว่ามุมตกกระทบ หรือ มีการหักเห ในลักษณะเบนออกจากเส้นแนวฉาก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

119

มตกกระทบท่ีทำาให้มุมหักเหเป็ น มฉาก แสงจะไม่เบนเข้าไปในตัวกล ท่ี 2 และไม่สะท้อนกลับมายังตัวกลาง o ท่ี 1 หรือ มีมุมหักเห เท่ากับ 90 เรียก มตกกระทบนัน ้ ว่า มุมวิกฤต ( θ C ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

120

จากกฎของสเนลล์ คือ

n1sinθ 1 = n2sinθ 2 จะได้ n sinθ = n sin90o C 1 2 o แต่ sin90 = 1 n ∴ sinθ C = 2 = 1n2 n1 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

121

โจทย์คำานวณ

แสงจากวัตถุเดินทางออกสูอ ่ ากาศโด o ทำามุมตกกระทบ 30 ปรากฏว่ามุมห o เหเป็ น 90 วัตถุนีม ้ ด ี รรชนีหก ั เหเป็ น เท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

122

ดรรชนีหก ั เหของเพชรและแก้วเป็ น 5 3 และ ตามลำาดับ จงหาดรรช 2 2 หักเหของแสงจากเพชรไปแก้ว

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

123

4 3. น้ำาและแก้วมีดรรชนีหักเหเป็ น 3 3 และ 2 ตามลำาดับ

ก. จะเกิดมุมวิกฤตได้ในกรณีใด ข. มุมวิกฤตมีค่าเท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

124

ความลึกปรากฏ ตัวกลาง 2 u

v ภาพ วัตถุ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

θE

ตัวกลาง 1 125

คำาถามจากภาพ ตัวกลางท่ี 1 และ 2 แตกต่างกันอย่าง ไร แสงจากวัตถุเดินทางอย่างไร เม่ ือมองลงไปในตัวกลางท่ี 1 จะมอง เห็นภาพของวัตถุเป็ นเช่นไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

126

เม่ ือมองวัตถุท่อ ี ยู่ในอีกตัวกลางหน ะมองเห็นภาพของวัตถุอยู่ท่ต ี ำาแหน่ง ต่างไปจากความจริง กำาหนดให้ ความลึกจริง ( u ) คือ ระยะทาง จากรอยต่อของตัวกลางไปยังวัตถุ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

127

ความลึกปรากฏ ( v ) คือ ระยะทาง จากภาพไปยังรอยต่อของตัวกลาง

- เม่ ือมองปลาท่อ ี ยู่ในน้ำา จะมองเห็น ปลาอยู่ท่ีตำาแหน่งใด เพราะเหตุใด - ปลามองเห็นแมลงท่ีบินอยู่เหนือผิว น้ำาอยูท ่ ่ต ี ำาแหน่งใด เพราะเหตุใด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

128

N A θE

B u

v

θE θO

θO

n2 n1

θ O - มุมตกกระทบ θ E - มุมหักเห

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

129

AB AB tanθ O = u และ tanθ E = v tanθ O = AB X v = v u AB u tanθ E

tanθ O = v =ความลึกปรากฎ tanθ E u ความลึกจริง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

130

จาก

sin θO tanθ O = cosθ O sin θE tanθ E = cosθ E

1 2

1 X 2 จะได้

sinθ O X cosθ E = v u cosθ O sinθ E ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

131

จากกฎของ Snell

n1sinθ O = n2sinθ E sinθ O = n2 sinθ E n1 n2cosθ E = v u n1cosθ O ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

132

ในกรณีท่ีมองวัตถุลงไปตรงๆ ท่อ ี ยูใ่ วกลางท่ี 1 แสดงว่า แสงจากวัตถุเดิน างมาตกกระทบกับรอยต่อระหว่างตัว ลางในแนวเดียวกับเส้นแนวฉาก แส ะไม่หักเห นัน ่ คือ มุมตกกระทบ แล o o มหักเห เป็ น 0 ( θ O และ E = 0 ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

133

เม่ ือ

= 0 , θ E = 0 จึงได้ cosθ O= 1 , cosθ E= 1 n2cosθ E = v จาก u n1cosθ O v n 2 = ∴ n1 u O

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

134

โจทย์คำานวณ แมลงตัวหน่ึงบินอยู่เหนือผิวน้ำามอง งลงไปดูปลาในน้ำา จะเห็นปลาอยู่ลึก ากผิวน้ำา 12 cm ปลาอยูล ่ ึกจริงจาก วน้ำาเท่าไร เม่ ือดรรชนีหักเหของน้ำา ละอากาศ เป็ น 4/3 และ 1 ตามลำาดับ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

135

คนท่ีอยู่ในน้ำาลึก 1.5 m มองก่ิงไม้ ท่อ ี ยู่เหนือศีรษะพอดีจะห่างจากตา เท่าไร ถ้าก่งิ ไม้อยู่สูงจากผิวน้ำาขึน ้ ไป 3 m กำาหนดให้ ดรรชนีหักเห ของน้ำาเท่ากับ 4/3 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

136

แท่งแก้วรูปลูกบาศก์ ภายในมีฟอง อากาศอยู่หน่ึงฟอง ถ้ามองด้านบนลง ปตรง ๆ จะมองเห็นฟองอากาศอย ห่างจากผิว 15 cm ถ้ามองด้านตรง ข้ามจะเห็นฟองอากาศอยู่ห่างจากผิว 0 cm จงหาปริมาตรของแท่งแก้ว ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

137

น้ำามันเบนซินดรรชนีหักเห 1.5 หนา 6 cm ลอยอยูบ ่ นผิวน้ำาดรรชนีหก ั เห 1.33 หนา 4 cm ถ้ามองลงไปตรง ๆ โดยตาอยู่เหนือน้ำามันเบนซิน 13 c จะมองเห็นก้นภาชนะอยู่ห่างจากต เท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

138

การหักเหของแสงท่ผ ี ิวโค้ง และเลนส N พลาสติ กใสรูปวงกลม N θ1

θ2

. O

θ3

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

θ4

139

แสงจากอากาศเข้าไปในพลาสติก

กเหเบนเข้าหาเส้นแนวฉาก (θ 1 > θ 2) ละแสงในแท่งพลาสติกออกสูอ ่ ากาศจ

กเหเบนออกจากเส้นแนวฉาก(θ 4>θ 3) จะได้ และ

2

= θ3 1

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

= θ4

140

14.4 เลนส์บาง บาง ( Lens ) เลนส์ เป็ นวัตถุโปร่งใสท่ีมผ ี วิ โค้งสอ านไม่ขนานกัน แบ่งเป็ น 2 ชนิด คือ เลนส์นูน เป็ นเลนส์ท่ีบริเวณผิวตรง ลางหนากว่าบริเวณขอบเลนส์ เลนส์เว้า เป็ นเลนส์ท่ีบริเวณผิวตรง ลางบางกว่าบริเวณขอบ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

141

เลนส์นูนสองหน้า เลนส์นูนแกมระนาบ เลนส์นูนแกมเว้า ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

142

เลนส์เว้าสองหน้า เลนส์เว้าแกมระนาบ เลนส์เว้าแกมนูน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

143

เส้นแกนมุขสำาคัญ เป็ นแนวสมมติท านจุดก่ึงกลาง และ ตัง้ฉากกับเลน จุดโฟกัส เป็ นจุดบนแกนมุขสำาคัญท งสีของแสงท่ีขนานกับแกนมุขสำาคัญ ะหักเหผ่าน หรือ คล้ายกับว่าหักเห านจุดนี้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

144

การหักเหของรังสีแสงท่ข ี นานกับแกน มุขสำาคัญ เลนส์นูน แกนมุขสำาคัญ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

.F

จุดโฟกัส 145

ม่ ือแสงตกกระทบกับเลนส์นูนแล้วจะ กิดการหักเหเข้าหาแกนมุขสำาคัญ รังสีของแสงท่ีขนานกับแกนมุขสำาคัญ องเลนส์นูน เม่ ือตกกระทบกับเลน นแล้ว จะหักเหไปตัดกันท่จี ุดโฟกัส F ) ของเลนส์นูน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

146

เลนส์เว้า

.F จุดโฟกัส ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

147

เม่ ือแสงตกกระทบกับเลนส์เว้าแล้วจ กเหเบนออกจากแกนมุขสำาคัญ ดังน งสีท่ข ี นานกับแกนมุขสำาคัญของเลนส า เม่ ือตกกระทบกับเลนส์เว้าแล้วจ ม่หักเหไปตัดกันท่จี ุดโฟกัส แต่เม่ ือต นวรังสีย้อนกลับไปตัดกันท่จี ุดโฟกัส ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

148

รียกจุดโฟกัสของเลนส์เว้าว่า จุดโฟกัส สมือน เพราะแสงไม่ได้หก ั เหไปตัดก ริงจุดโฟกัส ความยาวโฟกัสของเลนส์ ( f ) คือ ระยะห่างระหว่างเลนส์กับจุดโฟกัส ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

149

การเขียนรังสีของแสงแสดง การเกิดภาพจากเลนส์

. รังสีจากวัตถุ ท่ข ี นานกับแกนมุข สำาคัญ ซ่ึงจะหักเหผ่านจุดโฟกัส (เลนส์นูน) หรือ คล้ายกับผ่านจุด โฟกัส ( เลนส์เว้า ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

150

รังสีจากวัตถุท่ีผา่ นจุดก่ึงกลางเลนส์ ซ่งึ ถือว่าไม่มีการหักเห เพราะถือว เลนส์บางมาก

ถ้ารังสีทัง้สองหักเหไปตัดกันท่ีจุดใด จะเกิดภาพจริง แต่ถ้าต่อแนวรังสีมา พบกันจะได้ภาพเสมือนท่จี ุดนัน ้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

151

ภาพจริงจากเลนส์นูน วัตถุ

.F S

f

ภาพ .F S´

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

152

ภาพเสมือนจากเลนส์นูน ภาพ S´

วัตถุ .F f

S

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

.F 153

ภาพจากเลนส์เว้า

วัตถุ

.F S

ภาพ f S´ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

154

ภาพท่ไี ด้จากเลนส์นูน ได้แก่

1. ภาพจริงขนาดย่อ เม่ ือวัตถุอยู่ ห่างจากเลนส์มากกว่า 2 เท่าของ ความยาวโฟกัส ( 2f < S > ∞ ) 2. ภาพจริงขนาดเท่ากับวัตถุ เม่ ือ วัตถุอยู่ท่ต ี ำาแหน่ง 2F ( S = 2f ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

155

. ภาพจริงขนาดขยาย เม่ ือวัตถุอยู่ ระหว่างจุด 2F กับจุด F ( f < S < 2f ) . ภาพเสมือนขนาดขยาย ซ่ึงจะเกิด ด้านหลังวัตถุ เม่ ือวัตถุอยู่ระหว่าง เลนส์กับจุดโฟกัส ( 0 < S < f ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

156

. เม่ ือวัตถุอยู่ท่ีจด ุ โฟกัส ถือว่าได้ภาพ ท่ีระยะอนันต์เป็ นภาพจริงหรือภาพ เสมือนท่ม ี ีขนาดใหญ่ท่ส ี ด ุ

ภาพท่ไี ด้จากเลนส์เว้า เป็ นภาพ สมือนท่ม ี ข ี นาดย่อเท่านัน ้ และอยู่ ระหว่างวัตถุกับเลนส์ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

157

ให้เขียนรังสีของแสงแสดงการเกิด ภาพจากเลนส์นูน เม่ ือ 1. S = ∞ 2. 2f < S < ∞ 3. S = 2f 4. f < S < 2f 5. S = f 6. 0 < S < f ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

158

สูตรคำานวณเก่ียวกับเลนส์ 1 = 1 + 1 1 f S S´ I S ´ m = = 2 3 4

O S S ´ f m = f f m = S-f ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

159

ข้อสังเกต ความยาวโฟกัส ( f ) เลนส์นูน เป็ น + เลนส์เว้า เป็ น ระยะภาพ ( S´) และ กำาลังขยาย ( m ) ภาพจริง เป็ น + ภาพเสมือน เป็ น ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

160

โจทย์คำานวณ วางวัตถุห่างเลนส์นูน 12 cm ถ้าเลนส์ มีความยาวโฟกัส 18 cm จะได้ภาพม ลักษณะอย่างไร วัตถุอยูห ่ ่างเลนส์ 15 cm ได้ภาพขยาย 2 เท่า จงหาชนิดและความยาวโฟก ของเลนส์ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

161

. วัตถุสูง 6 cm อยู่หา่ งเลนส์อันหน่ึง 18 cm ได้ภาพจริงท่ห ี ่างเลนส์ 9 cm ถ้าวางวัตถุให้ห่างเลนส์ 2 cm จะได ภาพสูงเท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

162

. วัตถุอยู่ห่างฉาก 15 cm จะต้องนำา เลนส์แบบใดมาวางระหว่างฉากกับ วัตถุ จึงจะได้ภาพบนฉากท่ีมข ี นาด เป็ นคร่ึงหน่งึ ของวัตถุ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

163

14.5 ปรากฎการณ์ที่เกี่ยวกับแสง ( หน้า 254 – 262 ) - การกระจายแสง - การสะท้อนกลับหมดของแสง - รุ้ง - มิราจ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

164

การกระจายของแสง ( dispersion ) สเปกตรัมของแสงขาว ฉาก θ แดง แสงขาว ปริซึม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

ม่วง

165

แสงขาว เช่นแสงอาทิตย์ประกอบด้ว สงสีหลายแสงสี ซ่งึ แต่ละแสงสีจะ ารหักเหได้มากน้อยต่างกัน เม่ ือแส าวผ่านปริซม ึ จะเกิดการหักเห และทำา ห้แต่ละแสงสีจะแยกออกจากกัน เรีย การกระจายของแสง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

166

มุมท่รี ังสีของแสงท่อ ี อกจากปริซม ึ เบนไปจากแนวรังสีท่ต ี กกระทบของ แสงขาว ( θ ) เรียกว่า มุมเบ่ย ี งเบน จะเห็นว่า แสงสีแดงมีมม ุ เบ่ย ี งเบน น้อยท่ส ี ุด และแสงสีมว่ งมีมม ุ เบ่ียง เบนมากท่ส ี ุด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

167

เน่ อ ื งจากแสงสีแต่ละแสงสีมม ี ม ุ เบ่ียง บนไม่เท่ากันจึงทำาให้แสงขาวกระจาย อกเป็ นแถบแสงสีตา่ งๆ อย่างต่อเน่ ือ น เรียกว่า สเปกตรัมของแสงขาว ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

168

การสะท้อนกลับหมด ( total reflection )

เม่ ือแสงเดินทางจากตัวกลางท่ม ี ค ี ่า ดรรชนีหักเหมากไปยังตัวกลางท่ีมี ดรรชนีหักเหน้อยกว่า แสงจะหักเห นลักษณะเบนออกจากเส้นแนวฉาก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

169

ถ้ามุมตกกระทบเท่ากับมุมวิกฤต แส หักเหเป็ นมุมฉาก ถ้ามุมตกกระทบมากกว่ามุมวิกฤต จะ าให้แสงไม่หก ั เหเข้าไปในตัวกลางท่ี 2 ต่จะสะท้อนกลับอยูใ่ นตัวกลางท่ี 1 ซ่งึ ยกนีว้า่ เกิดการสะท้อนกลับหมด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

170

n2 n1

N

N

N

2 1 3

ตัวกลาง 2 ตัวกลาง 1

n1 > n2 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

171

แนวท่ี 1 มุมตกกระทบมีค่าน้อย แสง จึงหักเหเข้าไปในตัวกลางท่ี 2 โดยจะ หักเหเบนออกจากเส้นแนวฉาก

แนวท่ี 2 มุมตกกระทบมีค่าเท่ากับมุม วิกฤตพอดี แสงจึงหักเหเป็ นมุมฉาก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

172

แนวท่ี 3 มุมตกกระทบมีค่ามากกว่า มุมวิกฤต จะทำาให้แสงไม่หักเหเข ไปในตัวกลางท่ี 2 แต่จะสะท้อนกลับ นตัวกลางท่ี 1 โดยมุมตกกระทบจะ ท่ากับมุมสะท้อน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

173

คำาถาม . แสงจะสะท้อนกลับหมดในกรณีใด . ใยแก้วนำาแสง ( Optice fiber ) มี หลักการทำางานอย่างไร . เม่ ือแสงเดินทางจากน้ำาไปสู่อากาศ ดยดรรชนีหักเหของน้ำาเป็ น 3/4 แสง จะเกิดการสะท้อนกลับหมด เม่ อ ื ใด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

174

4.

i

ของเหลว แก้ว

อากาศ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

175

จากรูป แสงเดินทางจากของเหล ข้าไปในแก้ว โดยมีมม ุ ตกกระทบเป็ น แล้วไปตกกระทบด้านตรงข้าม ซ่งึ ป็ นอากาศ และรอยต่อของตัวกลาง นานกัน จงหา ดรรชนีหักเหของ องเหลว ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

176

. หลอดไฟด้วงเล็กๆ อยู่ท่ีก้นอ่างน้ำา ลึก 70 cm จงหาพ้น ื ท่ีท่ผ ี ิวน้ำาท่ี แสงจะสามารถส่องผ่านออกมาได ( ดรรชนีหก ั เหของน้ำา = 4/3 ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

177

6.

A 60

C

o

ของเหลว

ปริซึม

B ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

178

จากรูป แสงตกกระทบตัง้ฉากกับด้าน AC ของปริซึมท่ีด้านตรงข้ามมุมฉาก สัมผัสกับของเหลวดังรูป จงหาอัตรา ส่วนดรรชนีหักเหของของเหลวเทียบ กับปริซึม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

179

รุ้ง

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

180

การมองเห็นรุ้ง

รุ้งทุตย ิ ภูมิ

ม่วง แดง แดง รุ้งปฐมภูมิ ม่วง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

181

การมองเห็นรุ้ง เน่ ืองจากแสงแด องผ่านละอองน้ำา หรือ หยดน้ำาฝนทำา ห้เกิด การกระจายของแสง และ กา ะท้อนกลับหมด ทำาให้ได้สเปคตรัม องแสงขาว ซ่งึ มี 2 ชนิด คือ รุ้งปฐม มิ และ รุ้งทุตย ิ ภูมิ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

182

รุ้งปฐมภูมิ ( primary rainbow ) เกิด ากแสงตกกระทบด้านบนของหยดน้ำา กิดการกระจายของแสงในหยดน้ำาแล ะท้อนกลับหมด 1 ครัง้ และหักเหออ อากาศ ซ่งึ ทำาให้มองเห็นแสงสีแดงอ านบน และสีมว่ งอยู่ด้านล่าง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

183

แสงขาว แสงขาว

ละอองน้ำา

แสงขาว แดง

รุ้งปฐมภูมิ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

ม่วง

184

แสงขาว หยดน้ำา แสงสีมว่ ง

แสงสีแดง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

185

รุ้งทุตย ิ ภูมิ ( secondary rainbow ) กิดจากแสงตกกระทบด้านล่างของหย า แล้วเกิดการกระจายของแสงในหย าและสะท้อนกลับหมด 2 ครัง้ และหัก หออกสูอ ่ ากาศ ซ่งึ ทำาให้มองเห็นแส ม่วงอยูด ่ ้านบน และสีแดงอยู่ด้านล่าง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

186

แดง แสงขาว แสงขาว

ละอองน้ำา รุ้งทุตย ิ ภูมิ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

แสงขาว ม่วง แดง 187

แสงสีแดง แสงสี ม ว ่ ง หยดน้ำา

แสงขาว

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

188

มิราจ (Mirage) มิราจเป็น ปรากฏการณ์การมองเห็นภาพลวงตาในที่ซึ่ งไม่มีอยู่จริเช่ง น ภาพคล้าย ๆ เกิดขึ้นบ่อย ๆ ในทะเลทราย กับบ่อนำ้าหรือแหล่งนำ้าในทะเลทรายเวลากลางวั น และภาพของเมืองที่อยู่ไกลออกไปปรากฏอยู่เห ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

189

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

190

สาเหตุของการเกิดมิราจ ความหนาแน่นที่เปลีย่ นหรือแตกต่างกันมา กของชัน้ อากาศใกล้พื้นดิน อากาศที่รอ้ น ความหนาแน่นของอากาศจะน้อย อากาศที่เย็น ความหนาแน่นของอากาศจะมาก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

191

ดังนั้น ถ้าชั้นของอากาศใกล้พื้นดินมีความหนาแน่ น (หรือร้อน) แสงจากพื น้ ดินหรื อจากท้อ่องฟ้ แตกต่ างไปจากชั น้ อากาศที ยู่ สูาก็งจขึะเกิ ้นไปดการ หักเหมาก อาจถึงขั้นสะท้อนกลับหมด ทำาให้ เกิดการมองเห็นเป็นภาพลวงตาขึ้นมา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

192

ในเวลากลางวัน อากาศใกล้พื้นดินของทะเลทรายจะร้อนมากเมื่ อเทียบกับอากาศที่อยู่สูงขึ้นไป ทำาให้แสงจากสิ่งที่อยู่สูงขึ้นยอดต้นมะพร้าวหรื อจากท้องฟ้าสะท้อนกลับหมดจากชั้นของอากา ศ ร้อนใกล้พื้นดิน เข้าตาของคนในทะเลทรายทำาให้เห็นภาพของต้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

193

เกิดขึ้นในกรณีที่อณ ุ หภูมิที่ผวิ มีค่าเย็น อากาศที่ผวิ มีความหนาแน่นมากกว่าอากาศด้ านบน จะเกิดภาพอยู่เหนือกว่าตำาแหน่งจริง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

194

เกิดขึ้นในกรณีที่อณ ุ หภูมิที่ผวิ มีค่าร้อนจัด อากาศที่ผวิ จะมีความหนาแน่นน้อยกว่าอา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

195

14.6 ทัศนอุปกรณ์

ทัศนอุปกรณ์ เป็ นอุปกรณ์ท่น ี ำาความรู้เก่ย ี วกั บการหักเหของแสงผ่านเลนส์ มาใช้ประโยชน์ เช่น แว่นขยาย เคร่ อ ื งฉายภาพน่ิง กล้องจุลทรรศน์ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

196

แว่นขยาย ( magnifying glass ) ภาพ วัตถุ

.F ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

ตา

197

ภาพท่ไี ด้จากแว่นขยายเป็ นภาพเสมือน หัวตัง้ ขนาดขยาย ซ่งึ มองเห็นภาพอย านหลังวัตถุ ดังนัน ้ ระยะวัตถุจะต้อ สัน ้ กว่าความยาวโฟกัสของเลนส์นูนท นำามาใช้เป็ นแว่นขยาย ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

198

เคร่ ืองฉายภาพน่ิง ตัวสะท้อนแสง หลอดไฟ สไลด์

จอ

เลนส์รวมแสง เลนส์นูน ภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

199

ม่ อ ื แสงผ่านสไลด์ไปยังเลนส์นูนจะหัก หไปเกิดภาพมีขนาดขยายบนจอ แต วามสว่างของภาพบนจอลดลง จึงใช วนประกอบอ่ ืน เพ่ ือเพ่ม ิ ความสว่า องภาพ คือ เลนส์รวมแสง ตัวสะท้อน สง หลอดฉายภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

200

กล้องถ่ายรูป

วนประกอบของกล้องถ่ายรูปอย่างง่า 1. เลนส์นูน ทำาหน้าท่ีรับภาพจากวัตถ อยู่ไกลกว่า 2f ทำาให้ได้ภาพจริงขนาด อไปตกลงบนฟิ ล์มถ่ายรูปซ่งึ อยู่ภายใ วกล้องท่ีทบ ึ แสง และทาสีดำา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

201

2. ไดอะแฟรม เป็ นช่องเปิ ดให้แสง ผ่านเข้ากล่องมากน้อยตามขนาดของ ช่องท่ีเปิ ด 3. ชัตเตอร์ ทำาหน้าท่ป ี ิ ดเปิ ดให้แสง เข้ากล้องตามช่วงเวลาท่ต ี ัง้เอาไว้ โดย การปรับความเร็วชัตเตอร์ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

202

4. วงแหวนปรับความชัด ทำาหน้าท่ี ล่ อ ื นเลนส์เข้าหรือออกจากฟิ ล์ม เพ่ ือ ดองค์ประกอบของภาพตามต้องการ ละปรับความคมชัดของภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

203

ปริมาณแสงท่ไี ปตกบนฟิ ล์มจะต้องพอ หมาะ ถ้าวัตถุมค ี วามสว่างมาก จ ต้องลดช่องของไดอะแฟรม หรือ เพ่ิม ความเร็วชัตเตอร์ ถ้าวัตถุมค ี วามสว่าง น้อยจะต้องเพ่ิมช่องไดอะแฟรม หรือ ลดความเร็วชัตเตอร์ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

204

กล้องจุลทรรศน์

เลนส์ใกล้ตา ภาพท่ี 1 วัตถุ

เลนส์ใกล้วต ั ถุ ภาพท่ส ี ุดท้าย ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

205

ล้องจุลทรรศน์เป็ นอุปกรณ์ท่ใี ช้ดูวต ั ถ นาดเล็กท่ีอยู่ใกล้ให้เห็นภาพใหญ่ขึน ้ ระกอบด้วยเลนส์นูนสองอัน คือ 1. เลนส์ใกล้ตา ( eyepiece lens) ป็ นเลนส์ท่ีมค ี วามยาวโฟกัสมาก ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

206

เลนส์ใกล้วต ั ถุ( objective lens ) เป็ นเลนส์นูนท่ม ี ค ี วามยาวโฟกัสน้อย เม่ ือวางอยู่หน้าเลนส์วัตถุ โดยให ะยะวัตถุมากกว่าความยาวโฟกัสของ ลนส์วต ั ถุ เพ่ ือให้เกิดภาพจริงไปตกท น้าเลนส์ตา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

207

ภาพท่ีเกิดจากเลนส์วัตถุจะเป็ นวัตถ ของเลนส์ตาท่ีอยู่ใกล้เลนส์ตามากกว่า ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา จะทำาให้ ด้ภาพเสมือนท่ีมข ี นาดขยายใหญ่และ หัวกลับเม่ ือเทียบกับวัตถุจริง และมอ ห็นด้วยตา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

208

กล้องโทรทรรศน์ ∞

เลนส์วต ั ถุ

เลนส์ตา ภาพ 1 ตา FO , FE

ภาพสุดท้าย∞ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

209

กล้องโทรทรรศน์เป็ นอุปกรณ์ท่ใี ช้ส่อ วัตถุท่ีมข ี นาดใหญ่แต่อยู่ไกล ซ่งึ มอ ห็นไม่ชัดเจนให้มข ี นาดขยายมากกว่าท องด้วยตาเปล่า โดยใช้เลนส์นูน 2 อัน 1. เลนส์วต ั ถุ มีความยาวโฟกัสมาก 2. เลนส์ตา มีความยาวโฟกัสน้อย ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

210

แสงจากวัตถุท่อ ี ยูไ่ กลๆ ซ่งึ ถือว่าเป งสีขนาน เม่ ือตกกระทบกับเลนส์วต ั ล้วจะทำาให้เกิดภาพจริงท่ห ี น้าเลนส์ตา ดยใกล้กว่าความยาวโฟกัสของเลนส์ต งมองเห็นเป็ นภาพเสมือนหัวกลับเม่ ือ ทียบกับภาพแรกและใหญ่กว่าภาพแร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

211

ถ้าต้องการมองเห็นภาพสุดท้ายเป็ น ภาพหัวตัง้เม่ ือเทียบกับวัตถุทำาได้โดย การนำาเลนส์นูนอีกอันหน่ึงมาวางอยู่ ระหว่างเลนส์วต ั ถุกับเลนส์ตา เพ่ ือทำา หน้าท่ีกลับภาพครัง้แรกจากเลนส์ตา ห้หัวตัง้ไปตกอยู่หน้าเลนส์วต ั ถุ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

212

ภาพสุดท้าย ∞

ภาพ 1

ภาพ2

ตา เลนส์วต ั เลนส์ ถุ กลับภาพ เลนส์ตา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

213

กล้องส่องทางไกล

กล้องส่องทางไกลมีลักษณะคล้ายกับ กล้องโทรทรรศน์ชนิดท่ีมองเห็นภาพ หัวตัง้แต่มีขนาดสัน ้ กว่า โดยนำาปริซม ึ อัน มาแทนเลนส์กลับภาพ โดยใช สมบัตก ิ ารสะท้อนกลับหมดของแสง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

214

สะท้ อ นกลั บ หมดเพ่ อ ื แสงเข้าสูต ่ า กลับภาพซ้าย-ขวา เลนส์ตา ั ถุ สะท้อนกลับหมด เลนส์วต เพ่ ือกลับหัวภาพ แสงจากวัตถุ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

215

การกลับภาพจากปริซึมเกิดจากกา สะท้อนกลับหมดของแสง โดย ปริซม ึ อันท่ี 1 ทำาหน้าท่ก ี ลับภาพซ้าย ขวา ปริซม ึ อันท่ี 2 ทำาหน้าท่ก ี ลับหัวของ ภาพ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

216

14.7 ความสว่าง ( illuminance ) แสงเป็ นพลังงานชนิดหน่ึงท่ีตกกระทบ บนพ้ืนท่ีใดๆ แล้วจะเกิดความสว่าง

ปริมาณพลังงานแสงท่อ ี อกมาจาก แหล่งกำาเนิดแสง เรียกว่า อัตราการ ให้พลังงานแสงของแหล่งกำาเนิด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

217

ความสว่างบนพ้ืนท่ีใดๆ หมายถึง อัตราพลังงานแสงท่ีตกลงตัง้ฉาก บนพ้ืนท่ีหน่ึงตารางหน่วย F พ้ืนท่ต ี งั้ ฉาก

A ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

218

F เป็ น อัตราพลังงานแสงท่ีตกตัง้ฉาก กับพ้ืนท่ี หน่วยเป็ น ลูเมน ( lm )

A เป็ นพ้ืนท่ต ี งั้ ฉากกับแสง F จะได้ E = A

2 (m )

E คือ ความสว่าง หน่วยเป็ น ลักซ์ ( lx ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

219

ลังไฟฟ้ า อัตราการให้พลังงาน( lm ) งหลอด หลอดแบบไส้ หลอดฟลูอ วัตต์ ) (ชนิดใส) เรสเซนต์

15

120

750

40

500

2700 ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

220

จะเห็นว่า หลอดไฟทัง้สองแบบท่ีมี กำาลังเท่ากัน หลอดฟลูออเรสเซนต์ ให้ความสว่างมากกว่าหลอดแบบไส้ ประมาณ 6 เท่า เม่ ือแสงตกลงบน พ้ืนท่เี ท่ากัน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

221

พิจารณาแหล่งกำาเนิดแสงมีขนาดเล็ก S เป็ นแหล่งกำาเนิด A แสงขนาดเล็ก แสง R จะกระจายออกทุก S ทิศทางจึงมีพ้น ื ท่ี เป็ นผิวทรงกลม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

222

ณ ตำาแหน่งท่ห ี ่างแหล่งกำาเนิดแสง ป็ น R จะมีพ้ืนท่ีท่รี องรับแสงเท่ากับ 2

นท่ผ ี ิวทรงกลม เท่ากับ 4π R F จาก E = A F ∴ E = 2 4π R ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

223

เม่ ืออัตราพลังงานท่ต ี กลงบนพ้ืนท่ม ี าคงตัว ( F คงตัว ) จะได้ว่า ความสว่างมีค่าแปรผกผันกับระย างจากแหล่งกำาเนิดแสงยกกำาลังสอง จะได้

1 E α 2 R ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

224

ความสว่างเม่ ือแสงไม่ตงั้ ฉากกับพ้ืนท

ม่ ือแสงเบนไปจากแนวเดิมเป็ นมุม F

F A

θ

Fcosθ

A ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

225

เป็ น อัตราพลังงานของแสงท่ีตกลง ตัง้ฉากกับบนพ้ืนท่ี A เป็ น ความสว่าง เม่ ือแสงตัง้ฉากกับ พ้ืนท่ี A จะได้ F E = A ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

226

เม่ ือแสงเบนไปจากแนวเดิมเป็ นมุม บแนวด่งิ จะได้ อัตราพลังงานแสงท่ต ี กตัง้ฉากกับพ้ืน A คือ Fcosθ ข เป็ น ความสว่างบนพ้ืนท่ี A เม่ อ ื แสง เบนไปจากแนวเดิมเป็ นมุม ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

227

จะได้ Eข ดังนัน ้ Eข

Fcos θ = A = Ecosθ

แสดงว่า เม่ อ ื แสงเบนไปจากแนวเด ะทำาให้ความสว่างบนพ้ืนท่ีลดลง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

228

ความสว่างเม่ ือพ้ืนท่เี บนไปจากเดิม เม่ ือพ้ืนท่ีเบนไปจากเดิมเป็ นมุม F

Fcosθ θ

A

F

θ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

229

เม่ ือพ้ืนท่ีเบนไปเป็ นมุม แสงท่ีต งฉากกับพ้ืนท่จี ะมีอัตราพลังงานเป็ น cosθ ให้มีความสว่าง เป็ น Eข Fcos θ จะได้ Eข = A ดังนัน ้ Eข = Ecosθ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

230

จทย์คำานวณ . หลอดไฟมีตวั สะท้อนแสงอย่างดีมี อัตราการให้พลังงานแสง 500 ลูเมน ถ้าให้แสงสว่างบนโต๊ะวงกลมท่ม ี ีรศ ั ม 0 cm ความสว่างบนพ้ืนโต๊ะมีค่าเป็ น ท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

231

ห้องรูปลูกบาศก์ขนาด 2 x 2 x 2 m ถ้าต้องการให้ความสว่างเฉล่ย ี ทัง้ห เป็ น 500 ลักซ์ จะต้องใช้แหล่งกำาเน แสงท่ม ี อ ี ัตราการให้พลังงานแสงมีค เท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

232

3. พ้น ื ห้องท่อ ี ยู่ใต้หลอดไฟฟ้ า 4 m มีความสว่าง 10 ลักซ์ จุดบนพ้ืน ห้องท่ห ี ่างจากจุดเดิม 3 m จะมี ความสว่างเท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

233

4. หลอดไฟดวงหน่ึงแขวนอยู่เหนือ โต๊ะสูงจากโต๊ะ 2 m ทำาให้เกิด ความสว่างบนพ้ืนโต๊ะ 25 ลักซ์ ถ้าต้องการให้เกิดความสว่างบน พ้ืนโต๊ะ 100 ลักซ์ จะต้องปรับ ให้หลอดไฟสูงจากโต๊ะเท่าไร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

234

. ถ้าวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ป็ นวงกลม และแสงอาทิตย์แต่ละช่วง วลาถือว่าไม่มก ี ารสูญเสียพลังงานให แก่สภาพแวดล้อมความสว่างของแสง อาทิตย์บนดาดฟ้ าอาคารหลังหน่ึงช่วง วลา 16.00 น. เป็ นก่เี ท่าของช่วงเวลา 2.00 น. ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

235

14.8 การถนอมสายตา การดูวต ั ถุท่ม ี ค ี วามสว่างมาก เรตินาเป็ นส่วนของตาท่ีจะเสียหายได ม่ ือได้รับแสงท่ม ี ีความสว่างมากเกินข วามสามารถของการรับรู้ โดยจะรูส ้ ามัว เพราะเรตินาถูกกระตุ้นมากจนม การตอบสนองช้าลง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

236

กล้ามเน้ือตาจะปรับความนูนของ ลนส์ตาเพ่ ือให้ภาพชัดเจนบนเรตินา ดังนัน ้ การมองแหล่งกำาเนิดแสงท่ีม ความสว่างมาก จะทำาให้เรตินาได้รับ แสงปริมาณมากเกินขีดความสามารถ อาจทำาให้เรตินาถูกทำาลายได้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

237

เม่ ืออยู่กลางแจ้งท่ีมค ี วามสว่างมาก กว่า 10000 ลักซ์ ควรสวมแว่นกัน แดดเพ่ ือลดความสว่างของแสงท่จี ะ เข้าเรา

ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

238

ารดูผา่ นทัศนอุปกรณ์

เม่ ือใช้กล้องโทรทัศน์ กล้องส่องท กลเพ่ ือส่องดูวต ั ถุท่ส ี ว่างมากจะทำาให้ ตินาเสียหายได้ เช่น การส่องดูดว าทิตย์ขณะท่ีเกิดสุรย ิ ุปราคา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

239

ารดูวต ั ถุท่ม ี ค ี วามสว่างน้อย

เม่ ือมองดูวต ั ถุในท่ท ี ่ีมค ี วามสว่างน้อย ะไม่ทำาลายเรตินาแต่จะทำาให้กล้ามเน าทำางานมากกว่าปกติ ซ่ึงจะมีผลใ ล้ามเน้ือตาเส่ ือมเร็วกว่าท่ีควรจะเป็ น ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

240

14.9 ตาและการมองเห็นสี

เรตินา ประสาทตา

กระจกตา พิวพิล เลนส์ ม่านตา

กล้ามเน้ือตา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

241

ส่วนประกอบของตา ลนส์ตา ทำาหน้าท่รี ับแสงเข้ามา รตินา ทำาหน้าท่รี ับภาพโดยจะมีเซลล รับแสงจำานวนมากมี 2 ชนิด คือ 1. เซลล์รูปแท่ง เป็ นเซลล์ท่ีไวต่อแสง ท่ีมค ี วามเข้มน้อย แต่จำาแนกสีไม่ได้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

242

2. เซลล์รป ู กรวย เป็ นเซลล์ท่ไี วต่อ แสงท่ม ี ค ี วามเข้มสูงขึน ้ และสามารถ าแนกแสงสีแต่ละแสงสีได้มี 3 ชนิด ซ่งึ แต่ละชนิดมีความไวต่อแสงสีปฐม ภูมแ ิ ต่ละสี คือ แสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสีน้ำาเงิน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

243

ม่านตา ทำาหน้าท่ป ี รับความเข้มของ สงลงบนเรตินาให้เหมาะสม โดยการ ล่ย ี นขนาดของพิวพิล เลนส์ตา เป็ นเลนส์นูนท่ม ี ก ี ล้ามเน าทำาหน้าท่ป ี รับความนูนของเลนส์ตา อให้เกิดภาพชัดท่ส ี ุดบนเรตินา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

244

ถ้าปรับเลนส์ตาให้นูนน้อยจะทำาให้ม วามยาวโฟกัสมาก เม่ ือแสงจากวัตถุผ่านเลนส์ตาไปเก าพบนเรตินาซ่ึงมีใยประสาทติดต่อ บประสาทตาแล้วส่งไปยังสมอง เพ่ ือ ปลความหมายของการรับรู้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

245

ตำาแหน่งการเห็นภาพชัดท่ีสด ุ สำาหรับตาของคนปกติ ∞ จุดไกล ระยะไกลสุดท่ม ี องเห็นชัดท่ีสด ุ คือ ระยะอนันต์ ( ∞ ) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

246

จุดใกล้ 25 cm

ระยะใกล้สด ุ ท่ีมองเห็นชัดท่ส ี ด ุ จะอย ห่างตาประมาณ 25 เซนติเมตร ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

247

สายตาสัน ้ คนท่ส ี ายตาสัน ้ จะมองวัตถุจุดไกล ด้น้อยกว่า ระยะอนันต์ ( ภาพไปตก ม่ถึงเรตินา) แต่มองวัตถุท่ีจด ุ ใกล้ คือห่าง 25 cm ด้ตามปกติ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

248

∞

P 25 cm

ภาพของวัตถุท่ีระยะอนันต์ไปตกไม ถึงเรตินา ภาพจากจุดใกล้ท่ีสด ุ (P) ตกลงบนเรตินาพอดี ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

249

การแก้ไขสายตาสัน ้ ทำาได้โดยใช้เลนส ามาไว้หน้าเลนส์ตา เพ่ ือช่วยให้รังส นานถ่างออก เม่ อ ื ผ่านเลนส์ตาแล ะทำาให้ภาพไปตกท่เี รตินาพอดี ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

250

สายตายาว คนท่ส ี ายตายาวจะมองวัตถุจุดใกล ยาวกว่า 25 cm ( ภาพตกเลยเรตินา ออกไป ) แต่มองวัตถุท่ีจด ุ ไกลได้ตามปกติคือ ระยะอนันต์ (∞) ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

251

X

P

25 cm ภาพจากจุดใกล้ ( A ) จะไปตกเลย รตินา โดยจะมองวัตถุท่ีชัดท่ีสด ุ และ อยู่ท่ีจด ุ X ซ่งึ ยาวกว่า 25 cm ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

252

X

P 25 cm

การแก้ไขสายตายาว ทำาได้โดยใช้เลนส นมาไว้หน้าเลนส์ตา เพ่ ือให้รังสีจา ตถุท่จี ุดใกล้ มาตกท่ีเรตินาพอดี ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

253

การมองเห็นแสงสี

ภาพท่ไี ปตกบนเรตินาจะทำาให้เซลล ปกรวยท่ไี วต่อ แสงสีแดง แสงสีเขียว ละ แสงสีน้ำาเงิน ถูกกระตุน ้ แล้วส ญญานไปยังสมอง เพ่ ือแปลควา มายมาเป็ นความรู้สก ึ การเห็นแสงสี ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

254

ถ้าแสงสีนอกจากสีแดง สีน้ำาเงิน หร เขียวเข้าสู่ตา เซลล์รบ ั แสงรูปกรวย ากกว่า 1 ชนิดจะถูกกระตุน ้ พร้อมกัน นปริมาณมากน้อยตามปริมาณแสงท กกระทบ ซ่งึ จะทำาให้มีความรูส ้ ึกใน ารเห็นเป็ นแสงสีผสมกัน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

255

ตาของคนบางคนอาจมองเห็นได้ไม รบทุกสี เน่ ืองจากความบกพร่องของ ลล์รูปกรวยชนิดใดชนิดหน่ึง จึงไม่ ามารถมองเห็นสีนัน ้ โดยจะเห็นเป็ นส นต่างจากคนปกติ เรียกว่า ตาบอด คนตาบอดสีสว่ นมากจะบอดสีแดง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

256

การบอดสี อาจจะมีสาเหตุมาจาก - การถ่ายทอดทางกรรมพันธ์ ซ่ึงไม่ สามารถรักษาให้หายเป็ นปกติได้ - เซลล์รูปกรวยได้รบ ั การกระทบกระ ทือน การแพ้ยาบางชนิดหรือเช้อ ื โรค บางชนิดทำาลายเซลล์รบ ั แสง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

257

14.10 สี

เม่ ือนำาแผ่นกรองแสงซ่ึงเป็ นพลาสต สสีตา่ ง ๆ มากัน ้ แสงขาว จะทำาให้บ สงสีผา่ นออกมาได้ เช่น แผ่นกรองแส แดงจะยอมให้แสงสีแดงผ่าน และอา แสงสีสม ้ ออกมาได้บ้าง ส่วนแสงสีอ่ ถูกดูดกลืนไว้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

258

แผ่นกรองแสงสีแดงกัน ้ แสงขาว แสงขาว

ฉาก ปริซึม

แสงสี แ ดง แผ่นกรองแสงสีแดง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

259

แผ่นกรองแสงสีน้ำาเงินกัน ้ แสงขาว แสงขาว

ฉาก ปริซึม

แสงสี น า ำ ้ เงิ น แผ่นกรองแสงสีน้ำาเงิน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

260

เม่ ือนำาแผ่นกรองแสงสีน้ำาเงินมากั สงขาว จะมีแสงสีน้ำาเงินผ่านออกมา ด้มาก โดยอาจจะมีแสงสีเขียวและส วงออกมาบ้าง แผ่นกรองแสงนำามาใช้ประโยชน์ใน คร่ อ ื งมือท่ต ี ้องการลดแสงสี หรือ เม่ ือ องการแสงบางสีเท่านัน ้ ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

261

เราสามารถแบ่งวัตถุออกตามปริมาณ สง และลักษณะของแสงท่ผ ี ่านออกม ด้ 3 ประเภท คือ 1. วัตถุโปร่งใส หมายถึง วัตถุท่แ ี สง านได้เกือบหมดอย่างเป็ นระเบียบ ซ่งึ ามารถมองผ่านได้ เช่น กระจกใส ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

262

. วัตถุโปร่งแสง หมายถึง วัตถุท่แ ี ส านออกไปได้อย่างไม่เป็ นระเบียบ จ ม่สามารถมองผ่านวัตถุได้ชัดเจน เช่น ระจกฝ้ า . วัตถุทบ ึ แสง เป็ นวัตถุท่แ ี สงผ่านไม ด้เพราะถูกดูกลืนหรือสะท้อนไปหมด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

263

ตาและการมองเห็นสี

วัตถุมีสารท่ีดูดกลืนบางแสงสี เรียก ารสี (pigment) เม่ ือแสงตกกระทบจะ ดกลืนบางแสงสีและสะท้อนแสงสีอ่น ื เหลือ ทำาให้เห็นสีของวัตถุ คือ แสงส ะท้อนเข้าสูต ่ าเรา ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

264

การผสมสารสี แดง เหลือง

แดงม่วง ดำา

น้ำาเงิน

น้ำาเงินเขียว

เขียว ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

265

สารสีปฐมภูมิ เป็ นสารสีท่ไี ม่สามารถ าสารสีอ่ืนมาผสมกัน แล้วให้ได้สารส ฐมภูมม ิ ี 3 สี คือ สีเหลือง สีแดงม่ว น้ำาเงินเขียว โดยสารสีปฐมภูมิแต่ละ มีสมบัตด ิ ูดกลืนแถบสีในสเปคตรัม สงอาทิตย์แต่ละช่วงต่อเน่ ืองกัน ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

266

สารสีแดงม่วงจะไม่ดูดกลืนในช่วงแถบ แดงนอกนัน ้ ดูดกลืนหมด สารสีเหลือ ม่ดูดกลืนแถบสีเหลืองนอกนัน ้ ดูดกล มด สารสีน้ำาเงินเขียวไม่ดูดกลืนแถ น้ำาเงินม่วง นอกนัน ้ ดูดกลืนหมด ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

267

เม่ ือนำาสารสีปฐมภูมิ 2 สี มาผสม กันในใดส่วนท่พ ี อเหมาะจะได้สารสี ดังนี้ น้ำาเงินเขียว + เหลือง = เขียว น้ำาเงินเขียว + แดงม่วง = น้ำาเงิน แดงม่วง + เหลือง = แดง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

268

เม่ ือนำาสารสีปฐมภูมท ิ ัง้ 3 สี ม สมกันด้วยปริมาณท่เี ท่า ๆ กัน จะได ารสีดำา ซ่งึ จะดูดกลืนแสงสีทก ุ แถบส นสเปคตรัมแสงขาวท่ต ี กกระทบ แต ม่สามารถผสมสารสี เพ่ อ ื ให้ได้ สารส าวเพราะทุกสารสีมก ี ารดูดกลืนแสงส ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

269

การผสมแสงสี เขียว น้ำาเงินเขียว เหลือง ขาว แดง น้ำาเงิน แดงม่วง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

270

แสงสีปฐมภูมิ ได้แก่ แสงสีแดง แสงส ขียว แสงสีน้ำาเงิน เม่ ือนำาทัง้ 3 แสงส มาผสมกันบนฉากสีขาวจะได้แสงขาว แสดงว่าแสงสีทัง้สามนีป ้ ระกอบกัน ป็ นสเปคตรัมของแสงขาวได้พอดี ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

271

แสงสีท่ีได้จากการผสมแสงสีได้ดังนี้ น้ำาเงิน + เขียว = น้ำาเงินเขียว น้ำาเงิน + แดง = แดงม่วง แดง + เขียว = เหลือง เราไม่สามารถนำำแสงสีใดมาผสมกัน พ่ ือให้ได้แสงดำา เพราะแสงดำาคือไม่ม แสงใด ๆ นัน ่ เอง ปรับปรุง 23 ม.ค.2550

272