บทที่ 11 แสงเชิงรังสี 620322 p51-71 · 2019-07-03 · เอกสารประกอบการสอนเรื่อง แสงเชิงรังสีเรียบเรียงโดยคร

เอกสารประกอบการสอนเรอง แสงเชงรงส เรยบเรยงโดยครบญเกด ยศรงเรอง www.krukird.com หนา 51

บทท 11 แสงเชงรงส

11.1 การสะทอนและการหกเหของแสง 11.1.1 การสะทอนของแสง

กฎการสะทอนของแสงม 2 ขอ คอ 1. รงสตกกระทบ เสนแนวฉาก รงสสะทอน อยบนระนาบเดยวกน 2. มมตกกระทบเทากบมมสะทอน

11.1.2 การหกเหของแสง

สตรการหาดชนหกเห vcn

เมอ n คอ ดชนหกเห c คอ ความเรวแสงในสญญากาศ v คอ ความเรวแสงในตวกลาง


2

1

nn =

2

1

vv สตรลด

ยายขางจะได 2

1

vv =

2

1

nn

แทนคาในสตรการหกเหของกฎสเนล

1) รงสตกกระทบ เสนแนวฉาก รงสหกเหอยบนระนาบเดยวกน

2) อตราสวนของไซนของมมตกกระทบในตวกลางทหนงกบไซนมมหกเหในตวกลางท

2 จะมคาคงท

2

1

sinsinθ

θ =

2

1

vv =

2

1

λ

λ = 2

1

nn =

2

1

TT

เพอใหงายตอการคานวณใหใชสตรทคณกน

จากสตร 2

1

sinsinθ

θ =

1

2

nn

จะได n1 sinθ1 = n2 sinθ2

จากสตร 2

1

vv =

1

2

nn

จะได n1 v1 = n2 v2


แสงเดนทางจากตวกลาง 1 ไป 2 จะได 1

2

nn อานวา 2 เทยบ 1 (เทยบ แปลวา หาร)

มมวกฤต คอ มมของรงสตกกระทบ θ1 ททาใหมมของรงสหกเหเบนไปทามม 90๐ (θ1 = 90๐) ในเรองแสงจะเกดมมวกฤตไดกตอเมอแสงตองเดนทางจาก ก มากไป ก นอยเสมอ ก อากาศนอยทสด (ก อากาศ = 1)

แทนสตรการหกเห n1 sinθ1 = n2 sinθ2

การสะทอนกลบหมด เมอ θ1 > มมวกฤต ลกจรงและลกปรากฏ

สตรมองตรง กฏความลกปรางความลกจร

= 2

1sin sin

= 2

1nn


สตรมองเฉยง กฏความลกปรางความลกจร

= 1

2

tan tan

=

22

11

cos ncos n

เมอ 1 คอ มมตกกระทบ และ 2 คอ มมหกเห

n 1 คอ ดชนทวตถอย และ n 2 คอ ดชนทตาอย

ระยะยน = ลกจรง – ลกปรากฏ

11.2 การมองเหนและการเกดภาพ

จานวนของภาพทงหมดทเกดขนเมอวางกระจกรวม 2 บาน วางทามม ตอกน

สรปไดวา

1) ขนาดภาพ (I) = ขนาดวตถ (O)

2) ระยะภาพ (S1) = ระยะวตถ (S)

3) ภาพทไดเปนภาพเสมอนหวตง ขนาดเทาวตถ

4) ความเรวภาพ (V2) = 2X ความเรวกระจก = (2V1)

5) กาลงขยาย m = -1 เปนภาพเสมอน

เมอ คอ มมระหวางกระจก 2 บาน N คอ จานวนภาพทงหมด

จะไดวา 1360N

การมองภาพในกระจกเงาราบ


11.3 ภาพจากเลนสบางและกระจกเงาทรงกลม 11.3.1 การเกดภาพจากเลนสบาง

เลนสนนและเลนสเวา

สวนประกอบของเลนสนนและเลนสเวา 1) จด F = จดโฟกส

2) จด 2F = จดทเปน 2 เทาของระยะโฟกส

3) จด O = จดศนยกลางเลนส

4) เสนตรง FOF = เรยกวา แกนมมสาคญ (แกน X)

หลกการเขยนทางเดนของแสง เขยน 2 เสนใหตดกน

1) เสนท 1 ใหลากขนานกบแกนมขสาคญไปชนเลนส

2) เสนท 2 ใหลากผานจดศนยกลางเลนส


เปรยบเทยบภาพทเกดจากเลนสนนและเลนสเวา

เลนสนน เลนสเวา 1) ระยะวตถ (S) อยทอนนตไดภาพทจดโฟกส

1) ระยะวตถ (S) อยทอนนตไดภาพเสมอนท จด (F)

2) ระยะวตถ S > 2ƒ ไดภาพจรง หวกลบขนาด เลกกวาวตถ

2) ระยะวตถ S > 2ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ

3) ระยะวตถ S = 2ƒ ไดภาพจรงหวกลบ ขนาดเทาวตถ

3) ระยะวตถ S = 2ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ


เปรยบเทยบภาพทเกดจากเลนสนนและเลนสเวาเลนสนน เลนสเวา

4) ระยะวตถ ƒ < S < 2ƒ ไดภาพจรงหวกลบ ขนาดใหญกวาวตถ

4) ระยะวตถ ƒ < s < 2ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ

5) ระยะวตถ S = ƒ ไดภาพทระยะอนนต

5) ระยะวตถ S = ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ

6) ระยะวตถ S < ƒ ไดภาพเสมอนขนาดใหญ กวาวตถ

6) ระยะวตถ S < ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ


11.3.2 การคานวณเกยวกบเลนสบาง สตรคานวณเลนสนนและเลนสเวา

1. ssf

111

2. ssR

112

3. f

fsfs

fss

yy

OIm

กาหนดให ƒ = ความยาวโฟกส S = ระยะวตถ S' = ระยะภาพ m = กาลงขยาย I = ความสงของภาพ O = ความสงของวตถ

การคานวณเกยวกบเลนสจาเปนตองคานงถงเครองหมายของแตละตวทเกยวของดงตอไปน

ปรมาณ เครองหมาย ความหมาย ระยะวตถ

(S) + ถาวตถอยหนาเลนส - ถาวตถอยหลงเลนส

ระยะภาพ (S/)

+ ภาพจรง - ภาพเสมอน

ความยาวโฟกส (f)

+ เลนสนน - เลนสเวา

กาลงขยาย (m) + ภาพจรง - ภาพเสมอน


11.3.3 การเกดภาพจากกระจกเงาทรงกลม

กระจกเวาและกระจกนน

สวนประกอบของกระจกเวาและกระจกนน 1) จด F = จดโฟกส (กระจกเวาจด F อยหนากระจกและกระจกนนจด F อยหลงกระจก)

2) จด C = จดศนยกลางความโคง

3) จด R = รศมความโคง

4) จด C = จด R

5) จด V = จดยอดของกระจก

6) จดโฟกส ƒ = 2C =

2R

7) เสนตรง CFV = เรยกวาแกนมขสาคญ (แกน X)

หลกการเขยนทางเดนของแสง เขยน 2 เสนใหตดกน

1) เสนท 1 ใหลากขนานกบแกนมมสาคญไปชนกระจกแลวสะทอนภาพจดโฟกส

2) เสนท 2 ใหลากผานจดศนยกลางความโคง (จด C) หรอ จด (R)


เปรยบเทยบภาพทเกดจากกระจกเวาและกระจกนน

กระจกเวา กระจกนน 1) ระยะวตถ (S) อยทอนนตไดภาพทจดโฟกส

1) ระยะวตถ (S) อยทอนนตไดภาพเสมอนท จด (F)

2) ระยะวตถ S > 2ƒ ไดภาพจรง หวกลบขนาด เลกกวาวตถ

2) ระยะวตถ S > 2ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ

3) ระยะวตถ S = 2F ไดภาพจรงหวกลบ ขนาดเทาวตถ

3) ระยะวตถ s = 2ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ

4) ระยะวตถ ƒ < S < C ไดภาพจรงหวกลบ ขนาดใหญกวาวตถ

4) ระยะวตถ ƒ < s < 2ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ

5) ระยะวตถ S = ƒ ไดภาพทระยะอนนต

5) ระยะวตถ S = ƒ ไดภาพเสมอนหวตง


เปรยบเทยบภาพทเกดจากกระจกเวาและกระจกนน กระจกเวา กระจกนน

6) ระยะวตถ S < ƒ ไดภาพเสมอนขนาดใหญ กวาวตถ

6) ระยะวตถ S < ƒ ไดภาพเสมอนหวตง ขนาดเลกกวาวตถ

ประโยชนกระจกเวา 1) ทนตแพทยใชกระจกเวาสองดฟน

ประโยชนกระจกนน 1) ใชดรถดานหลง

11.3.4 การคานวณเกยวกบกระจกเงาทรงกลม

สตรการคานวณกระจกเวาและกระจกนน

1. ssf

111

2. ssR

112

3. f

fsfs

fss

yy

OIm

การคานวณเกยวกบกระจกโคงจาเปนตองคานงถงเครองหมายของแตละตวทเกยวของดงตอไปน

ปรมาณ เครองหมาย ความหมาย ระยะวตถ

(S) + ถาวตถอยหนากระจก - ถาวตถอยหลงกระจก

ระยะภาพ (S/)

+ ภาพจรง - ภาพเสมอน

ความยาวโฟกส (f)

+ กระจกเวา - กระจกนน

กาลงขยาย (m) + ภาพจรง - ภาพเสมอน


11.4 แสงสและการมองเหนแสงส 11.4.1 การมองเหนสของมนษย

ตาคนและกลองถายรปมสวนประกอบททาหนาทคลายกนมาก ตาประกอบดวยเลนสตาเปนเลนสรบแสงเรตนาทาหนาทคลายฟลมถายรป ถดจากเรตนาเปนใยประสาทซงตดตอกบประสาทตา ผานไปยงสมอง เวลามแสงจากวตถตกบนเลนสตาจะเกดภาพชดทเรตนา ตาจะเหนวตถในลกษณะเดยวกบภาพของวตถทตกบนฟลมถายรป นอกจากนตายงมมานตาเพอทาหนาทปรบความเขมของแสงบนเรตนาใหเหมาะโดยเปลยนขนาดของพวพล มานตาจงทาหนาทคลายไดอะแฟรมของกลองถายรป นอกจากนตายงมกลามเนอยดเลนสตาทาหนาทบงคบเลนสตาใหนนมากหรอนอย เพอใหเกดภาพชดบนเรตนา สวนนแตกตางจากกลองถายรป เพราะกลองถายรปใชวธเลอนตาแหนงเลนสเพอใหเกดภาพชดบนฟลม ในการมองวตถ ตาแหนง ใกลทตาเหนภาพชด เรยก จดใกล และตาแหนงไกลสดทตามองเหนภาพชด เรยกวา จดไกล สาหรบคนสายตาสน ระยะไกลทตามองเหนภาพชด จะไมใชระยะอนนต ( จดไกล ) แตจะเหนภาพชดคอ จดใกล การแกไขใหมองเหนภาพชดเหมอนสายตาปกต จะตองสวมแวนททาดวยเลนสเวา ดงรป สาหรบคนสายตายาว ระยะใกลทตามองเหนภาพชด จะไมใชจดใกล แตจะเหนภาพชดท จดไกล คอ ระยะอนนต การแกไขใหมองเหนภาพชดเหมอนคนสายตาปกต จะตองสวมแวนททาดวยเลนสนน ดงรป

กระจกตา

มานตา

พวพล

กลามเนอตา

เลนสตา

เรตนา

ประสาทตา

รป สวนประกอบทสาคญตา

รป ก.จดไกลภาพไมชด รป ข .ภาพชดทจดใกล รป ค .การแกไขใชเลนสเวา

รป ก.จดใกลภาพไมชด รป ข .ภาพชดทจดไกล รป ค .การแกไขใชเลนสนน


ในการมองเหนสตาง ๆ สวนสาคญของตา คอ เรตนา เพราะมเซลลรบแสงจานวนมาก มอย 2 ชนด คอ เซลลรปกรวย และเซลลรปแทง เซลลรปแทงจะไวตอแสงทมความเขมนอย จงไมสามารถจาแนกสได สวนเซลลรปกรวยจะไมไวตอแสงทมความเขม แตสามารถจาแนกสตาง ๆ ได คนทตาบอดส จะมความผดปกตของเซลลรปกรวย จะทาใหสผดไปจากเดม

การถนอมสายตา 1 ) การดวตถทมความสวางมาก ไมควรดวตถหรอแหลงกาเนดแสงทมความสวางมาก เชน ดวงอาทตย แสงจากสปอตไลท แสงจากการเชอมโลหะ เปนตน เพราะเลนสตาจะรวมแสงใหไปตกบนเรตนา ดงรป 6 ซงอาจทาใหเรตนาถกทาลายอยางถาวร ถาจาเปนตองดวตถทมความสวางมาก ๆ เชน ดวงอาทตยขณะเกดสรยปราคา ควรดผานฟลมกรองแสง 2 ) การดวตถทมความสวางนอย การดวตถทมความสวางนอยไมทาอนตรายเรตนา แตเปนการดทตองเพงพจารณา เชน การอานหนงสอ กลามเนอตาจะตองทางานหนกกวาปกต และถาอานในทมความสวางนอยเปนระยะเวลานานหรอบอย กลามเนอตาจะเสอมเรวกวาทควร 3 ) การดผานทศนอปกรณ ไดแก กลองสองทางไกล กลองโทรทรรศน ดวตถหรอแหลงกาเนดแสงทมความสวางมาก จะทาใหเรตนาเปนอนตราย ดงนนการด หรอถายภาพดวงอาทตย เมอเกดสรยปราคา จงตองทาดวยความระมดระวง โดยดผานฟลมกรองแสง หรอดโดยมผเชยวชาญ ดานดาราศาสตรดแล 11.4.2 การผสมแสงส แสงทสะทอนหรอทะลผานออกมาจากวตถตาง ๆ มกไมเปนเพยงสเดยว ดงนนเมอเราตองเหนแสงสเดยว เราจงมกจะเหนไดจากการผสมแสงสเขาดวยกน โดยนาแสงสแดง แสงสเขยว และแสงสนาเงน มาผสมกนบนฉากสขาวดวยสดสวนเทา ๆ กน จะใหผลเหมอนกบเราฉายแสงขาวลงบนฉากขาว นนคอ แถบแสงสตาง ๆ ในแสงสแดง แสงสเขยว และแสงสนาเงนจะรวมกนเปนสเปกตรมของแสงขาวพอด ดงรป แสงสทงสามนเรยกวา แสงสปฐมภม เราอาจนาแสงสปฐมภมมาผสมกนเพอใหแสงสตาง ๆ กนไดหลายส ยกเวน แสงสดา

รป การหกเหของแสงภายในตาไปตกบนเรตนา


11.4.3 แผนกรองแสงและสของวตถ เมอใหแสงสขาวตกกระทบวตถตาง ๆ เราจะเหนวตถมสแตกตางกน การมองเหนสตาง ๆ นอกจากจะขนอยกบ เซลลรปกรวยในเรตนาของตาแลว ยงมสงอนอกทมอทธพลตอการเหนสของวตถ คอ การทจากนนผานสตาง ๆ ของตวกลาง กอนเขาสตาเรา เชน แสงขาวของดวงอาทตย เมอผานปรซม จะมองเหนแสงสถง 7 ส เปนตน หรอ แสงสตาง ๆ ผานแผนกรองแสงส เพอตองการใหไดแสงสทตองการ จากการใหแสงตกกระทบวตถ จะพบวาเราอาจแบงชนดวตถตามปรมาณ และลกษณะทแสงผานวตถ ดงน 1. วตถโปรงใส คอ วตถทใหแสงผานไปไดเกอบทงหมดอยางเปนระเบยบ เราจงสามารถมองผานวตถชนดนไดชดเจน ตวอยางวตถชนดนไดแก กระจกใส และ อกวใส เปนตน 2. วตถโปรงแสง คอ วตถทใหแสงผานไปไดอยางไมเปนระเบยบ ดงนนเราจงไมสามารถมองผานวตถนไดชดเจน ตวอยางวตถชนดนไดแก นาขน กระจกฝา และกระดาษชบไข 3. วตถทบแสง คอ วตถทไมใหแสงผานเลย แสงทงหมดจะถกดดกลนไวหรอสะทอนกลบเราจงไมสามารถมองผานวตถชนดนได ตวอยางของวตถชนดนไดแก ไม ผนงตก และกระจกเงา ในกรณทแสงขาวตกกระทบวตถทบแสง วตถนนจะดดกลนแสงแตละสทประกอบเปนแสงขาวนนไวในปรมาณตาง ๆ กน แสงสวนทเหลอจากการดดกลนจะสะทอนกลบเขาตา ทาใหเราเหนวตถเปนสเดยวกบแสงทสะทอนมาเขาตามากทสด ตามปกตวตถมสารทเรยกวา สารสทาหนาทดดกลนแสง วตถทมสตางกนจะมสารสตางกน การเหนใบไมเปนสเขยว เปนเพราะใบไมมคลอโรฟลเปนสารดดกลนแสงสมวงและสแดง แลวปลอยแสงสเขยวและสใกลเคยงใหสะทอนกลบเขาตามากทสด สวนดอกไมทมสแดงเพราะดอกมสารสแดงซงดดกลนแสงสมวง สน าเงน และสเขยวสวนใหญไว แลวปลอยใหแสงสแดงปนสสมและสเหลองใหสะทอนกลบมาเขาตามากทสด สวนสารทมสดานนจะดดกลนแสงทกสทตกกระทบทาใหไมมแสงสใดสะทอนกลบเขาสตาเลย เราจงเหนวตถเปนสดา แตสารสขาวนนจะสะทอนแสงทกสทตกกระทบ

นาเงน

แดงมวง นาเงนเขยว

ขาว

แดง เหลอง เขยว

รป แสดงการผสมแสงสปฐมภมบนฉากขาว


11.4.4 การผสมสารส การทเรามองเหนวตถเปนสตาง ๆ สวนใหญเราเหนสเนองมาจากแสงทสะทอนมาจากวตถ มากกวาเหนสจากแสงททะลผานวตถ ดงนนสตามธรรมชาตของวตถ ทเราตองการเหน จะตองดวตถนนดวยแสงขาวของดวงอาทตย เมอเปนเชนนสของวตถทเหน จะตองมสงทกาหนดสบนวตถ ไดแก แสงทกระทบผววตถ และสารสบนวตถ ( สารสทผสมในเนอวตถ ) สารสตาง ๆ ทอยในเนอวตถ ทไมสามารถสรางขนไดจากการผสมสารสตาง ๆ เขาดวยกนม อย 3 ส คอ สเหลอง สแดงมวง และสนาเงนเขยว ซงเรยกวา สารสปฐมภม สารสทง 3 น จะมหนาทดงน สารสเหลอง จะไมดดกลนแถบสเหลองทอยถดสแดง นอกนนดดกลนหมด สารสแดงมวง จะไมดดกลนแถบสแดง นอกนนดดกลนหมด สารสนาเงนเขยว จะไมดดกลนแถบสนาเงนมวง นอกนนดดกลนหมด ถานาสารสปฐมภมทง 3 ส มาผสมกนดวยปรมาณทเทา ๆ กน จะได สารสดา ซงมสมบตดดกลนแสงสทกแถบสในสเปกตรมของแสงขาว ถานาสารสปฐมภมทง 3 สมาผสมกน ดวยสดสวนตาง ๆ กน จะเกดเปนสารผสมไดหลายส ยกเวน สารสขาว ไมอาจทาใหเกดไดดวยการผสมสารสอน ๆ ดงรป 11.5 การอธบายปรากฏการณธรรมชาตและการใชประโยชนเกยวกบแสง 11.5.1 ปรากฏการณทเกยวกบแสง การกระจายของแสง 1 ) การกระจายแสงผานปรซม เมอใหแสงขาวซงประกอบดวยแสงหลายสผานปรซมสามเหลยม พบวาแสงทหกเหออกมาจากปรซมจะไมเปนแสงขาว แตจะมสตาง ๆ กน แสงแตละสทหกเหออกมาจะทามมหกเหตาง ๆ กน แสงแตละสจงปรากฏบนฉาก ณ ตาแหนงตาง ๆ กน ดงรป 1 ปรากฏการณนเรยกวา การกระจายของแสง

นาเงนเขยว

นาเงน เขยว

ดา แดงมวง มวง เหลอง

รป แสดงการผสมสารสปฐมภม


มมทหกเหออกจากปรซมทากบรงสตกกระทบทผวแรกของปรซม เรยกวา มมเบยงเบน จากรป 6 V คอ มมเบยงเบนของแสงสมวงซงมคามากทสด เพราะ มความยาวคลนสนทสด สวนมมเบยงเบนของแสงสแดง R นนมคานอยทสด เพราะมความยาวคลนยาวทสด ถาใหปรซมนรบแสงอาทตย แถบสทไดกจะมลกษณะเชนเดยวกบทใชรบแสงจากกลองแสง เรยกแถบนวา สเปกตรมของแสงขาว 2 ) การสะทอนกลบหมด เมอแสงจากตวกลางหนงผานเขาไปในอกตวกลางหนง ซงมดรรชนหกเหมคานอยกวาพบวา มมหกเห 2 ในตวกลางทดรรชนหกเหมคามากกวาจะใหญกวามมตกกระทบ 1 เชน เมอแสงจากแทงพลาสตกผานเขาไปในตวกลางทดรรชนหกเหมคานอยกวา เชน จากพลาสตกไปยงอากาศ มมหกเห 2 จะมคามากกวา มมตกกระทบ 1 และมมหกเหนจะสามารถมคาไดเทากบ 90 องศา เมอไดมมตกกระทบทระดบหนง เรยกมมตกกระทบ ททาใหเกดมมหกเหเทากบ 90 องศานวามมวกฤต ( c ) และปรากฏการณนเรยกวา การสะทอนกลบหมด ดงรป 2 ตวอยาง จงหามมวกฤตของแทงพลาสตก ดรรชนหกเหมคาประมาณ 1.5 วธทา เพราะพลาสตกมความหนาแนนมากกวาอากาศ ดงนน แสงเกดปรากฏการณสะทอนกลบหมด จะตองคดวาแสงเดนทางแทงพลาสตกไปยงอากาศ แทงพลาสตกจงเปนตวกลางท 1 และอากาศเปนตวกลางท 2 จาก n1 sin 1 = n2 sin 2 n1 คอ ดรรชนหกเหของแทงพลาสตก เทากบ 1.5

แดง

มวง

ฉาก

แสงขาวตกกระทบ

V

รป 1 การกระจายของแสง

สเปกตรมของแสงขาว

1

2 2

c 1 2 พลาสตก อากาศ

พลาสตก อากาศ

พลาสตก อากาศ

รป 2 การสะทอนกลบหมด


n2 คอ ดรรชนหกเหของแทงอากาศ เทากบ 1 1 คอ มมตกกระทบ ซงในทนเทากบ มมวกฤต c 2 คอ มมหกเหเทากบ 90 องศา แทนคา 1.5 sin c = 1 sin 90 sin c = 0.667 sc = 42 คาตอบ นนคอ มมวกฤตของแทงพลาสตก มคาประมาณ 42 องศา 3 ) รง เปนผลมาจากการกระจายของแสง การสะทอนกลบหมด และการหกเหของแสง ซงมสาเหตเนองมาจากการทแสงแดดสองผานละอองนาทมอยมาก กอนหรอหลงฝนตก แลวเกดการกระจายของแสง เกดการสะทอนกลบหมด ทาใหไดสเปกตรมของแสงขาว แลวหกเหออกสอากาศเขาสตาของผสงเกต รงทเกดขนมได 2 แบบ คอ รงปฐมภม และรงทตยภม ดงรป 3 3.1 รงปฐมภม เกดจากแสงแดดตกกระทบเขามาทางดานบนของละอองนา แลวเกดการกระจายของแสงในละอองนา และการสะทอนกลบหมดภายในละอองนาหนงครง จงหกเหออกจากละอองนาสอากาศ ดงรป 3 ก. ดงนนรงปฐมภมเกดการหกเห 2 ครง สะทอน 1 ครง ( หกเห สะทอน หกเห ) รงปฐมภมมสแดงอยดานบน และสมวงอยดานลาง

หยดนา แสงอาทตย

แสงอาทตย


แดง

มวง

มวง

ตาผสงเกต

รป 3 ก รงปฐมภม




มวง

แดง

หยดนา

มวง

แดง

ตาผสงเกต

รป 3 ข รงทตยภม


3.2 รงทตยภม เกดจากแสงแดดตกกระทบเขามาทางดานลางของละอองนา แลวเกดการกระจายของแสงภายในละอองนา จากนนกเกดการสะทอนกลบหมดภายในละอองนา 2 ครง จงหกเหออกจากละอองนาสอากาศ ดงรป 3 ข. ดงนน รงทตยภมเกดการหกเห 2 ครง และสะทอน 2 ครง ( หกเห สะทอน สะทอน หกเห ) รงทตยภมมสแดงอยดานลาง และสมวงอยดานบน 4 ) มราจ เปนปรากฏการณธรรมชาตชนดหนงทเกดจากการหกเหของแสงในบรรยากาศในชนตาง ๆ เพราะความหนาแนนของอากาศในชนตาง ๆ ไมเทากน มผลทาใหเรามองเหนภาพ 2 ภาพพรอม ๆ กน เชน คนในทะเลทรายอาจเหนตนไมตนหนงเปนสองตนพรอม ๆ กน โดยเหนตนเดมกบภาพ ทมยอดตนไมปรากฏอยใตพนทราย ดงรป 9 ซงมกเกดในบรเวณทอากาศมความหนาแนนแตกตางกนมาก เชน ทะเลทรายหรอถนน ซงถกแดดจด เพราะบรเวณน อณหภมของอากาศเหนอผวถนนจะสงมาก และจะลดลงอยางรวดเรวตามความสง ทาใหดรรชนหกเหของอากาศเพมขนอยางรวดเรว ตามความสง ตวอยางของมราจนอกจากทกลาวมาไดแก การเหนนาปรากฏบนผถนนทรอน ทง ๆ ทถนนแหง การเหนเรอลอยควาอยในอากาศเหนอทองทะเล เปนตน 11.5.2 การนาความรเรองกระจกเงาและเลนสบางไปใชประโยชน เราสามารถนาความรเรองการหกเหของแสงผานเลนส มาสรางอปกรณตาง ๆ ทเปนประโยชนไดหลายอยาง เชน เครองฉายภาพนง กลองถายรป กลองจลทรรศน กลองโทรทรรศน และกลองสองทางไกล เปนตน หลกการทางานของอปกรณเหลานเปนอยางไร 1 ) เครองฉายภาพนง เปนพนฐาน ของเครองฉายภาพยนตรและเครองฉายขามศรษะ โดยใชหลก ใหแสงผานวตถ ( แผนสไลด แผนฟลม แผนใส ) เมอแสงจากวตถหกเหผานเลนสฉายภาพ จะทาใหเกดภาพจรงขนาดขยาย

2 ) กลองถายรป มสวนประกอบทสาคญ ดงน 1. ตวกลอง ทาหนาทเปนหองมด ภายในทาสดาเพอปองกนแสงจากภายนอก และชวยลดการสะทอนแสงภายในกลอง

รป 9 มราจ

รป 1 เครองฉายภาพนง

รป 2 เครองฉายขามศรษะ

รป 3 กลองถายรป


2. เลนสนน ทาหนาทรบแสงจากวตถทอยไกลเกนระยะ 2f เพอใหเกดภาพจรงขนาดยอบนฟลม 3. วงแหวนปรบความชด เปนตวทใชเลอนเลนสนนใหออกหางหรอเขาใกลฟลม เพอใหไดภาพชดตามตองการ 4. ไดอะแฟรม เปนชองกลม ทาหนาทควบคมปรมาณแสงทผานเขากลอง 5. ชตเตอร เปนแผนทบแสง ทาหนาท ปด เปด ใหแสงเขามาในกลอง ซงสามารถตงชวงเวลาการปด – เปด โดยการปรบ ความเรวชตเตอร ถาวตถมความสวางมากตองลดขนาดชองของไดอะแฟรมหรอเพมความเรวชตเตอร แตถาวตถมความสวางนอย เราตองเพมขนาดของไดอะแฟรมหรอลดความเรวชตเตอร 6. ฟลม ทาหนาทเปนฉากรบภาพ เมอแสงตกบนฟลมจะเกดปฏกรยาเคม และเมอนาฟลมไปลางตามขนตอน กจะไดภาพจรงหวกลบ ขนาดเลกกวาวตถบนฟลม 3 ) กลองจลทรรศน เปนกลองทใชสองดวตถเลก ๆ เชน เชอโรค ใหมขนาดขยายใหญขนมาก ๆ จนมองเหนไดชดเจน กลองจลทรรศนประกอบดวยเลนสนน 2 อน คอ 1. เลนสใกลวตถ เปนเลนสทอยใกลวตถ มความยาวโฟกสสนมาก และเปนเลนสหนา เพอใหมกาลงขยายสง ถาปรบเลนสใกลวตถใหหางจากวตถมากกวาความยาวโฟกส จะไดภาพจรง ขนาดใหญกวาวตถ ภาพนจะเกดระหวางเลนสทงสอง 2. เลนสใกลตา เปนเลนสทอยใกลตา มความยาวโฟกสมากกวาเลนสวตถ ทาหนาทรบแสงจากภาพ ทเกดจากเลนสใกลวตถ เพอทาใหเกดภาพเสมอนขนาดใหญ ซงเปนภาพทตามองเหน 4 ) กลองโทรทรรศน เปนกลองทใชสาหรบสองดวตถทอยไกล ๆ เพอใหเหนใกลเขามา และมขนาดใหญขน กลองโทรทรรศนประกอบดวยเลนสนน 2 อน คอ 1. เลนสใกลวตถ เปนเลนสทมความยาวโฟกสมาก ทาหนาทรบแสงขนานจากวตถทอยไกล ๆ แลวทาใหเกดภาพจรงหวกลบ 2. เลนสใกลตา เปนเลนสทมความยาวโฟกสนอย ทาหนาทขยายภาพ จากเลนสใกลวตถ ใหมขนาดใหญขน และเหมาะทจะใชงานทางดาราศาสตร ความสวาง เปนททราบกนดวาแสงเปนพลงงานรปหนงทสามารถทาใหพนททแสงตกกระทบสวาง ปรมาณพลงงานแสงทเปลงออกจากแหลงกาเนดแสงใด ๆ ตอหนงหนวยเวลา เรยกวา ฟลกซสองสวาง ( Luminous Flux ) มหนวยวดเปน ลเมน หลอดไฟฟาซงเปนแหลงกาเนดแสงทนยมใชกน

รป 4 กลองจลทรรศน


ตามบานเรอนม 2 ชนด คอหลอดไฟฟาแบบไส และหลอดไฟฟาฟลออเรสเซนต ตาราง 1 แสดง ฟลกซสองสวางของหลอดไฟฟาทง 2 ชนด ตาราง 1 แสดงการเปรยบเทยบฟลกซสองสวางของหลอดไฟสองชนด

กาลงไฟฟา ของหลอด ( วตต )

ฟลกซสองสวาง ( ลเมน ) หลอดไฟฟาแบบไส (หลอดใส ) หลอดฟลออเรสเซนต

15 120 750 40 500 2,700

จากตาราง 1 จะเหนไดวาฟลกซสองสวางของหลอดฟลออเรสเซนตมากกวาแบบไสประมาณ 6 เทา ดงนนเมอหลอดทงสองใชกาลงไฟฟาเทากนประสทธภาพในการเปลยนพลงงานไฟฟาเปนความสวางของหลอดฟลออเรสเซนตจงสงกวาแบบไส ถาพจารณาพนทรบแสง ความสวางบนพนทหาไดจาก

ความสวาง = แสงพนทรบ

พนตงฉากกบสวางทตกฟลกซสอง

E = AF

เมอ F เปน ฟลกซสองสวางทตกกระทบพน มหนวยเปนลเมน A เปน พนทรบแสง มหนวยเปนตารางเมตร E เปน ความสวาง มหนวยเปนลกซ ดงนน 1 ลกซ = 1 ลเมนตอตารางเมตร ตวอยาง ตดหลอดไฟฟาฟลออเรสเซนต 40 วตต 3 หลอด โดยมตวสะทอนแสงใหพลงงานแสงทงหมดตกบนพนโตะทมพนท 10 ตารางเมตร ใหหาความสวางบนพนโตะน วธทา เนองจากมตวสะทอนแสงจงอาจถอไดวาพลงงานแสงทงหมดตกบนพนโตะ เพราะฉะนน ฟลกซสองสวางทตกบนพนโตะ = ฟลกซสองสวางของหลอดไฟฟา

ความสวางบนโตะ = โตะพนทของ

พนโตะตงฉากกบสวางทตกฟลกซสอง

= 10

3x 2,700 ลเมนตอตารางเมตร

= 810 ลเมนตอตารางเมตร ตอบ ความสวางบนพนโตะเทากบ 810 ลกซ

รป หลอดไฟฟาแบบไส และหลอดฟลออเรสเซนต


ตวอยาง ตดหลอดไฟฟาฟลออเรสเซนต 40 วตต ทมฟลกซสองสวาง 2,700 ลเมน ในหองสเหลยมทมขนาด 3 x 2 x 2 เมตร ความสวางของหองนโดยเฉลยมคาเทาไร ใหฟลกซสองสวางทสญเสยไปเนองจากตวสะทอนแสงเทากบ 500 ลเมน และแสงกระทบเพดานหองนอยมาก วธทา พนทของหองน = พนทของหอง + พนทของผนงทงส = ( 2 x 3 ) + { ( 3 x 2 ) + ( 2 x 2 ) + ( 3 x 2 ) + ( 2 x 2 ) } = 6 + ( 6 + 4 + 6 + 4 ) = 26 ตารางเมตร ฟลกซสองสวางทตกกระทบพนทงหมด = 2,700 – 500 ลเมน = 2,200 ลเมน

เพราะฉะนนความสวางโดยเฉลย = 262,200

= 84.6 ลกซ ตอบ ดงนน ความสวางโดยเฉลยของหองเทากบ 84.6 ลกซ

Documents

บทที่ 11 แสงเชิงรังสี 620322 p51-71 · 2019-07-03 · เอกสารประกอบการสอนเรื่อง แสงเชิงรังสีเรียบเรียงโดยคร