ฟิสิกส์ แสง

สรุปเนื้อหาเรื่อง แสง คืออะไร

แสง คือ คลื่นชนิดหนึ่งและมีพลังงานการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นที่สายตามนุษย์มองเห็น โดยแสงนั้นมีคุณสมบัติ ดังนี้

• แสงเป็นคลื่น ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยที่ระนาบการสั่นของสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับระนาบการสั่นของสนามไฟฟ้า และตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น และแสงก็มีการเลี้ยวเบนด้วย ซึ่งการเลี้ยวเบนก็แสดงคุณสมบัติของคลื่น
• แสงเป็นอนุภาค ซึ่งเป็นก้อนพลังงานมีค่าพลังงาน E = hf โดยที่ h คือค่าคงตัวของพลังค์ และ f คือความถี่ของแสง เรียกอนุภาคแสงว่าโฟตอน

ทั้งนี้ ลักษณะความเป็นคลื่นของแสงระบุได้ด้วยสมบัติอย่างใดอย่างหนึ่งใน 3 ส่วน คือ

• ความยาวคลื่น () คือ ระยะระหว่างยอดคลื่น (crest) ที่อยู่ติดกัน วัดในหน่วยความยาว เช่น เมตร เซนติเมตร เป็นต้น
• ความถี่คลื่น (f) คือ จำนวนการสั่นไหวของคลื่น (wave oscillatation) หรือจำนวนลูกคลื่นต่อวินาที วัดในหน่วย cm-1 (Hz)
• ความเร็วคลื่น (V) คือ สัมพันธ์กับความยาวคลื่นและความถี่คลื่นดังสมการ V = f วัดในหน่วย เมตรต่อวินาที เป็นต้น

นอกจากนี้ แสงยังมีความเป็นอนุภาคด้วย เพราะ แสงประกอบไปด้วยกลุ่มอนุภาคขนาดเล็ก แต่ละอนุภาคมีมวลน้อยมากจนถือว่าปราศจากมวล เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง อนุภาคดังกล่าวเราเรียกว่า โฟตอน พลังงานของแต่ละโฟตอนมีค่าเท่ากับ hf เรียกว่าปริมาณ 1 ควอนตัม โดย h คือ ค่าคงที่ของพลังค์ = 6.63×10–34 J s และ f คือ ความถี่คลื่นแสง

 

แหล่งกำเนิดแสง

• ดวงอาทิตย์
• สิ่งมีชีวิต เช่น หิ่งห้อย หรือปลาบางชนิด
• เทียนไข หลอดไฟฟ้า คบเพลิง ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดที่มาจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานรูปอื่นมาเป็นพลังงานแสง ปริมาณพลังงานแสงที่ส่องออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงใดๆ ต่อหนึ่งหน่วยเวลาหรืออัตราการให้พลังงานแสงของแหล่งกำเนิดแสง มีหน่วยการวัดเป็นลูเมน หลอดไฟฟ้าที่นิยมใช้กันตามบ้านเรือนมี 2 ชนิด คือ หลอดไฟฟ้าแบบไส้ และหลอดไฟฟ้าแบบไส้ และหลอดเรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ ในจำนวนวัตต์ที่เท่ากัน หลอดเรืองแสงให้ความสว่างมากกว่าหลอดไฟฟ้าแบบไส้ประมาณ 3-4 เท่า

 

การหักเหของแสงคืออะไร

การหักเหของแสง คือ การที่แสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งทำให้แนวลำแสงเกิดการเบี่ยงเบนจากแนวเดิมเช่น แสงผ่านจากอากาศไปยังน้ำ แสงผ่านจากกระจกไปยังอากาศ การสะท้อนของแสง หมายถึงการที่แสงไปกระทบกับตัวกลางแล้วสะท้อนไปยังทิศทางอื่นหรือสะท้อนกลับทิศทางเดิม การสะท้อนของแสงนั้นขึ้นอยู่กับพื้นผิวของวัตถุด้วย

 

อัตราเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ

 

การสะท้อนของแสง คืออะไร

การสะท้อนของแสง คือ การที่เรามองเห็นวัตถุต่างๆ ได้ เพราะมีแสงจากวัตถุนั้นมาเข้าตาเรา ถ้าไม่มีแสงจากวัตถุมาเข้าตา จะเห็นวัตถุนั้นเป็นสีดำ

รังสีของแสง เป็นเส้นที่แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของแสง เขียนแทนด้วยเส้นตรงมีหัวลูกศร รังสีแสงแบ่งเป็น 3 แบบ คือ

• รังสีขนาน

• รังสีลู่เข้า

• รังสีลู่ออก

ข้อควรรู้เกี่ยวกับแสงและสมบัติของแสง

• การสะท้อนของแสงเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีค่าความหนาแน่นแตกต่างกัน โดยแสงจะตกกระทบกับตัวกลางใหม่ แล้วสะท้อนกลับเข้าสู่ตัวกลางเดิม
• กฎการสะท้อนของแสงกล่าวว่า ถ้ารังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติอยู่บนระนาบเดียวกันแล้ว ค่าของมุมตกกระทบกับมุมสะท้อนจะเท่ากันเสมอ
• ลักษณะของภาพที่เกิดจากกระจกนูนและกระจกเว้าขึ้นอยู่กับระยะโฟกัสและระยะวัตถุ
• การหักเหของแสงเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางที่มีค่าความหนาแน่นแตกต่างกันแล้วปรากฏว่า รังสีของแสงเบนไปจากแนวเดิม
• ลักษณะของภาพที่เกิดจากเลนส์นูนและเลนส์เว้าขึ้นอยู่กับระยะโฟกัสและระยะวัตถุ
• การสะท้อนกลับหมดเกิดขึ้นเมื่อมุมตกกระทบโตกว่ามุมวิกฤต ทำให้ไม่มีรังสีหักเหเกิดขึ้น แต่จะเห็นรังสี สะท้อนแทน
• ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติของแสงที่เกิดจากสมบัติการสะท้อน การหักเห และการสะท้อนกลับหมดของ แสง เช่น รุ้ง พระอาทิตย์ทรงกลด
• อุปกรณ์ในชีวิตประจำวันที่นำสมบัติการหักเหและการสะท้อนของแสงมาใช้ประโยชน์ เช่น แว่นตา ทัศน อุปกรณ์ กระจก และเส้นใยนำแสง

 

ตัวอย่างข้อสอบเรื่อง คลื่นแสง

1. แสง เป็นคลื่นชนิดใด

ก. คลื่นกล คลื่นตามขวาง
ข. คลื่นกล คลื่นตามยาว
ค. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นตามขวาง
ง. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นตามยาว

2. การมองเห็นปลาอยู่ลึกกว่าที่เป็นจริง เป็นสมบัติใดของแสง

ก. การสะท้อน
ข. การหักเห
ค. การเลี้ยวเบน
ง. การแทรกสอด

3. สนามแม่เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแสงนั้น มีทิศทางตามข้อใด

ก. ขนานกับทิศทางการเคลื่อนที่ของแสง
ข. ตั้งฉากกับทั้งสนามไฟฟ้าและทิศการเคลื่อนที่ของแสง
ค. ตั้งฉากกับสนามไฟฟ้าแต่ขนานกับทิศของการเคลื่อนที่ของแสง
ง. ขนานกับสนามไฟฟ้า แต่ตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของแสง

4.โคมไฟสนามสองดวงมีกำลัง 100 และ 200 วัตต์ และมีอัตราการให้พลังงานต่อวัตต์เท่ากัน ถ้าเรายืนห่างจากโคมไฟ 200 วัตต์ เป็นระยะ 2.0 เมตร พบว่าได้รับความสว่างจากหลอดไฟทั้งสองเท่ากัน เรายืนห่างจากโคมไฟ 100 วัตต์เป็นระยะเท่าใด

ก. 1.0 m
ข. 1.4 m
ค. 2.0 m
ง. 4.0 m

5. นำวัตถุมาวางด้านหน้าของกระจกที่มีรัศมีความโค้ง 35.0 เซนติเมตร โดยวางห่างจากกระจกเป็นระยะที่ทำให้เกิดภาพจริงขนาดใหญ่เป็น 2..5 เท่าของวัตถุ อยากทราบว่าวัตถุห่างจากกระจกเป็นระยะเท่าไร

ก. 10.5 cm
ข. 12.25 cm
ค. 21.0 cm
ง. 24.5 cm

 

แสง