Physics Online IV บทที่ 14 ฟ สิกส บท ... · Physics Online IV บทที่ 14 แสงและทัศนอุปกรณ 55 การสะท อนกระจกผิวราบ

Physics Online IV http://www.pec9.com บทท่ี 14 แสงและทัศนอุปกรณ

53

ฟสิกส บทท่ี 14 แสงและทัศนอุปกรณ ตอนท่ี 1 การเคล่ือนท่ีของแสง แสงเปนคลื่นตามขวางชนิดหนึ่ง แสงจะเดินทางเปน เสนตรง ทิศทางของแสงเราอาจใชเสนตรงแทนได เรียก เสนตรงน้ีวา รังสีของแสง ความเร็วแสงในบรรยากาศเทา กับ 3x108 เมตรตอวินาที แตในตัวกลางตางชนิดกัน ความเร็วของแสงอาจมีคาไมเทากันได

1. กําหนดความเร็วแสงในสุญญากาศมีคาเทากับ 3แสงจะเคลื่อนที่ไดระยะทางกี่เมตร

วิธีทํา 2. กําหนดความเร็วแสงในสุญญากาศมีคาเทากับ 3แสงจะเคลื่อนที่ไดระยะทางกี่เมตร

วิธีทํา

⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫

ตอนท่ี 2 การสะทอนแสง

2.1 กฏการสะทอนของแสง เมื่อยิงแสงไปตกกระทบผิววัตถุใดๆ

แสงมักสะทอนออกจากวัตถุนั้นได กฎการสะทอน มีดังนี้ 1. รังสีตกกระทบ รังสีสะทอน

เสนปกติอยูในระนาบเดียวกัน 2. มุมตกกระทบเทากับมุมสะทอน

รัง

x108 เมตรตอวินาที ดังนั้นในเวลา 1 ป ( 9.46x1015 เมตร )

x108 เมตรตอวินาที ดังนั้นในเวลา 1 นาท ี ( 1.8 x 1010 )

⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦

″1 ″2

สีตกกระทบ รังสีสะทอน เสนปกต ิ

มุมตก มุมสะทอน


54

ขอควรรูเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสะทอนแสง 1. ถารังสีตกกระทบตั้งฉากกับผิววัตถ ุ รังสีสะทอนจะสะทอนยอนแนวเดิมออกมาโดยตลอด 2. หากรังสีสะทอนอยางนอย 2 เสน มาตัดกัน จะเกิด ภาพของวัตถุตนกําเนิดแสงขึ้น ณ จุดตัดน้ัน

ระยะจากวัตถุสูจุดสะทอน เรียก ระยะวัตถุ (S)

ระยะจากภาพสูจุดสะทอน เรียก ระยะภาพ (Sℑ)

และ กําลังขยาย (m) = YY SS ℑℑ∴

เม่ือ Yℑ = ขนาดภาพ Y = ขนาดวัตถุ

3. จงเติมคําลงในชองวางใหถูกตอง ภาพของวัตถุตนกําเนิดแสงจะเกิดเม่ือ ................................ ระยะวัตถ ุ(S) คือ .............................................................. ระยะภาพ (Sℑ) คือ ............................................................ กําลังขยาย (m) หาคาไดจาก .............................................

2.2 กระจก โดยท่ัวไปมี 2 ชนิด

1. กระจกราบ 2. กระจกโคง ไดแก โคงเวา และโคงนูน

แสงสะทอน

แสงตกกระทบ

ระยะภ

กระจกเวา กระจกนูน

าพ Sℑ

ระยะวัตถุ S

หลัง 4 นา

กระจกราบ


การสะทอนกระจกผิวราบ รังสีท่ีสะทอนออกมาจากกระจกราบน้ัน

จะไมตัดกันจึงไมเกิดภาพจริงข้ึน แตถาเรา ตอแนวรังสถีอยออกไปขางหลงักระจก จะ พบวาเสนสมมติท่ีตอออกไปน้ี จะไปตัด กันไดท่ีจุดจุดหน่ึง การตัดกันข งเสน สมมติน้ี จะทําใหเกิดภาพหลังกระจก เรียก ภาพน้ีวา ภาพเสมือน และสําหรับกรณีน้ี S = Sℑ และ y = yℑ เสมอ ดังน้ัน m = SSℑ = 1

4. ภาพท่ีเกิดจากกระจกราบ จะเปนภาพ ............. เสมอ ขนาดภาพ กับขนาดวัตถุจะมีขนาด ............. และ ระยะภาพ กับระยะวัตถุ จะมีคา ......... กําลังขยายจะมีคาเทากับ ...................

กระจกโคง จากรูป จุด C เรียก จุดศูนยกลางความโคง จุด O เรียก จุดใจกลางบนผิวโคง เสนตรง CO เรียก เสนแกนมุขสําคัญ ระยะ CO เรียก รัศมีความโคง (R)

ถาเราใหรังสีท่ีขนานกับเสนแกนมุขสําคัญ มาตกกระทบ กระจกเวา จะพบวา รังสีสะทอนจะตัดกันท่ีจุดก่ึงกลาง ระหวาง C กับ O เสมอ จุดตัดน้ีเรียก จุดโฟกัส (F) ระยะหางจาก O ถึง F เรียกวา ความยาวโฟกัส (f)

R

O C

กระจกเวา

R

C O

กระจกนูน

แตกระจกนูนจะเปนกระจกก กับเสนแกนมุขสําคัญไปตกกร จะกระจายออก ตองลากเสนส จึงจะไดจุดโฟกัส และความยา ที่สําคัญ f = 2R

ระทมว

เส

อ

55

ะจายแสง เม่ือยิงแสงขนาน บกระจกนูน แสงสะทอน มติตอไปขางหลังกระจก โฟกัส มอ


5. จากรูป จุด C เรียก ............................. จุด O เรียก ............................. เสนตรง CO เรียก ............................. ระยะ CO เรียก ………………….

6. หากเราฉายแสงที่มีรังสีขนานกับเสนแกนมุข สําคัญมาตกกระทบกระเวา แสงสะทอนของ รังสีขนานเหลาน้ัน จะไปตัดกันท่ีจุด.............. ระยะหางจากใจกลางกระจกถึงจุด F เรียกวา .......................................

7. กระจกนูนเปนกระจกกระจายแสง แสง ของรังสีขนานจะไมตัดกัน จุดโฟกัสขอ จะเกิดจาก ............................................

8. จุดโฟกัสจะอยูกึ่งกลางระหวางจุดใจกล กับจุดศูนยกลางความโคงเสมอ ดังน้ัน

9. รังสีของแสงจากดวงอาทิตยถือเปนรังส อาทิตย เม่ือแสงสะทอนมาตัดกัน จะทกระจกเวานั้น

10. ถาใชกระจกเวารัศมีความโคง 100 เซ จากกระจกเซนติเมตร ก. 200 ข. 100 วิธีทํา 11. ถากําหนดให R คือรัศมีความโคงขอ จากกระจกเวานี ้ ควรจะวางหลอดไฟฟ 1. 2R 2. R วิธีทํา

R

O C

กระจกเวา

R

C O


56

สะทอน งกระจกนูน

................

างกระจก f = ……

ขีนาน ดังน้ัน หากเรานํากระจกเวามาํใหเกิดภาพของดวงอาทิตยท่ีจุด .....

นติเมตร รับแสงจากดาวดวงหน่ึง จ

ค. 50 ง. 25

งกระจกเวา ถาตองการใหเกิดลําแสงาไวท่ีตําแหนงใดบนเสนแกนมุขสําค 3. 2R 4. 4R

ารองรับแสง ............. ของ

ะไดภาพหาง

(ขอ ค)

ขนานสงออกไป

ญัของกระจกน้ี (ขอ 3)


57

การเกิดภาพโดยกระจกโคง กระจกเวา

สรุป กระจกเวาสวนมากจะสรางภาพจริงหัวกลับ ยกเวนเม่ือวัตถุอยูตรงจุดโฟกัส จะไมเกิดภาพ ถาวัตถุอยูใกลกวาจุดโฟกัส จะสรางภาพเสมือนหัวต้ังขนาด ภาพใหญกวาวัตถ ุ


สรุป กระจกนูนจะสรางแตภาพเสมือนหัวต้ัง ขนาดภาพเล็กกวาขนาดวัตถุ และระยะภาพสั้นกวา ระยะวัตถุเสมอ


12. ใหเขียนการเกิดภาพโดยกระจกเวา และกระจกนูนตามกรณีตอไปน้ีใหสมบูรณ กระจกเวา

ชถ

1.

2.

4.

5.

3.

สรุป

ระจกนูน

า

ก

วนสังเกตุ ม กระจกอะไรสรางภาพจริงได ก. เวา ข. ราบ ค. นูน ง. ถูกท

ลักษณะของภาพจริงที่เกิดจากการสะทอน 1. หัวกลับ 2. เกิดหนากระจก 3. เอาฉากมาต้ังรับได

ส
ร
58

ถาม กระจกอะไรสรางภาพเสมือนได กุขอ ก. เวา ข. ราบ ค. นูน ง. ถูกทุกขอ

ลักษณะของภาพเสมือนที่เกิดจากการสะทอน 1. หัวตั้ง 2. เกิดหลังกระจก 3. เอาฉากมารับไมได แตเห็นไดดวยตาเปลา

ปุ


59

13(มช 35) คํากลาวตอไปน้ีขอใดเปนจริง ก. ภาพของวัตถุจริงที่เกิดจากกระจกเวา จะเปนภาพจริงเสมอ ข. ภาพของวัตถุจริงที่เกิดจากกระจกเวา จะมีขนาดโตกวาวัตถุเสมอ ค. ภาพของวัตถุจริงที่เกิดจากกระจกนูน จะเปนภาพเสมือนเสมอ ง. ภาพเสมือนที่เกิดจากกระจกนูน จะมีขนาดโตกวาวัตถุเสมอ (ขอ ค)

14. ขอใดไมถูกตอง ก. ภาพจริงหัวกลับ ภาพเสมือนหัวต้ัง ข. ภาพจริงตองใชฉากรับ ค. ภาพเสมือนโตเทาวัตถุเสมอ ง. ภาพเสมือนไมตองใชฉากรับ (ขอ ค)

15. กระจกในขอใดสามารถใหภาพเสมือนที่มีขนาดใหญกวาวัตถ ุ ก. กระจกเงาราบ ข. กระจกนูน ค. กระจกเวา ง. ขอ ข, ค ถูก (ขอ ค)

16. จะตองวางวัตถุหางจากกระจกเวาอยางไร เราจึงมองเห็นภาพท่ีเกิดจากกระจกเวาไดเลย โดยไมตองใชฉากรับภาพ ก. วัตถุอยูหางจากกระจกนอยกวาความยาวโฟกัส ข. วัตถุอยูหางจากกระจกเทากับความยาวโฟกัส ค. วัตถุอยูระหวางศูนยกลางความโคงกับโฟกัส ง. วัตถุอยูที่จุดศูนยกลางความโคง (ขอ ก)

17. ถาวางวัตถุไวที่จุดศูนยกลางความโคงของกระจกเวา ภาพท่ีเกิดข้ึนเปนอยางไร ก. ภาพเสมือนขนาดเทาวัตถุ ข. ภาพจริงขนาดเทาวัตถุ ค. ภาพจริงขนาดเล็กกวาวัตถ ุ ง. ภาพจริงขนาดโตกวาวัตถุ (ขอ ข)

18(En 43/1) ถาวางวัตถุไวหนาทัศนอุปกรณอยางงายชนิดหน่ึง จะไดภาพจริงหัวกลับขนาด ขยายใหญกวาวัตถุดังรูป ทัศนอุปกรณอยางงายคือ (ขอ 2)

1. กระจกนูน 2. กระจกเวา 3. เลนสนูน 4. เลนสเวา

ทั ศ น– อุปกรณ

วั ต ถุ

ภ าพ


6

สูตรที่ใชคํานวณการเกิดภาพโดยกระจกเวา และ กระจกนูน S

1 S1 f1 ℵ

Ι[ m = YY SS ℵℵ[

m = f s fΚ

f = 2R

เงื่อนไขการใชสมการ 1) หากเปนกระจกเวา ตองใช f มีคาเปน หากเปนกระจกนูน ตองใช f มีคาเปน 2) หากภาพท่ีเกิดเปนภาพจริง ตองใช หากภาพที่เกิดเปนภาพเสมือน ตองใช

19. วางวัตถุไวหนากระจกเวาอันมีความยาวโฟก พจริงข้ึนท่ี ระยะหางจากกระจก 10 เซนติเมตร จงหาว ( 10 cm)

วิธีทํา 20. วางวัตถุไวหนากระจกนูนอันมีความยาวโฟกหางจากกระจก 5 เซนติเมตร จงหาวาวัตถุอ


เม่ือ f = ความยาวโฟกัส S = ระยะวัตถุ S = ระยะภาพ y = ขนาดวัตถุ y = ขนาดภาพ

คงกระจก

+ – S , y , m มีคาเปน + S , y , m มีคาเปน –

สั 5 เซนติเมตร ปรากฏวาเกิดภาาวัตถุอยูหางกระจกก่ีเซนติเมตร

m = กําลังขยาย R = รัศมีความโ

0

สั 10 เซนติเมตร ปรากฏวาเกิดภาพขึ้นที่ระยะ ยูหางกระจกก่ีเซนติเมตร ( 10 cm )


61

21. วางวัตถุหนากระจกเวาเปนระยะ 10 เซนติเมตร เกิดภาพจริงหนากระจกท่ีระยะ 15 เซนติเมตร กระจกมีรัศมีความโคงเทาไร (12 cm)

วิธีทํา 22. วางวัตถุหนากระจกโคงความยาวโฟกัส 40 เซนติเมตร ปรากฏวาใชฉากรับภาพไดที่ระยะ 120 เซนติเมตร หนากระจก จงหาวาวัตถุอยูหางจากกระจกเทาใด และไดขนาดภาพเปนกี่ เทาของขนาดวัตถุ (60 cm , 2 เทา)

วิธีทํา 23. ถาจะใหเกิดภาพหลังจากกระจกนูน 20 เซนติเมตร กระจกนูนมีรัศมีความโคง 60 เซนติ- เมตร จะตองวางวัตถุหางจากกระจกนูนเทาไร (60 cm)



62

24. วางวัตถุไวหนากระจกโคง หางกระจก 8 เซนติเมตร เกิดภาพเสมือนหางกระจก 4 เซนติ- เมตร จงหาความยาวโฟกัส และชนิดของกระจก (–8 cm) วิธีทํา 25. วัตถุสูง 5 เซนติเมตร อยูหาง 10 เซนติเมตร จากกระจกเวาซึ่งมีรัศมีความโคง 50 เซนต-ิ เมตร จงหาขนาดของภาพ ( 325 cm)

วิธีทํา 26(มช 32) ถาวางวัตถุที่มีความสูง 10 เซนติเมตร ไวหนากระจกนูนซ่ึงมีรัศมีความโคง 50 เซนติเมตร โดยวางใหหางจากกระจกเปนระยะ 100 เซนติเมตร จงหาความสูงของ ภาพวามีขนาดก่ีเซนติเมตร ( –2 cm)



63

27. วางวัตถุสูง 5 เซนติเมตร ไวหนากระจกโคงเปนระยะ 5 เซนติเมตร ไดภาพเสมือน ขนาดสูง 3 เซนติเมตร จงหาชนิดของกระจก (กระจกนูน f = 7.5 cm) วิธีทํา 28. ทันตแพทยถือกระจกเวารัศมีความโคง 4.0 เซนติเมตร หางจากฟนท่ีตองการอุดเปนระยะ 1.0 เซนติเมตร ทันตแพทยจะเห็นฟนในกระจกขยายเปนกี่เทา 1. 2 เทา 2. 3 เทา 3. 4 เทา 4. 5 เทา (ขอ 1) วิธีทํา 29. กระจกเวา 2 บาน ความยาวโฟกัสแผนละ 10 Cm วางหันหนาเขาหากันหางกัน 30 Cm นํา วัตถุวางหางกระจกบานหนึ่งระยะ 5 Cm ตําแหนงและชนิดของภาพท่ีเกิดจากการสะทอน แสงระหวางกระจกทั้งสอง ใหสะทอนจากบานใกลวัตถุกอน

วิธีทํา (ภาพจริงอยูหนากระจกบาน 2 = 13.33 cm)


64

30. วัตถุสูง 5 เซนติเมตร วางหางจากกระจกนูน 15 เซนติเมตร กระจกนูนมีรัศมีความโคง 20 เซนติเมตร กระจกราบบานหน่ึงวางหันหนาเขาหากระจกนูน หางจากกระจกนูน 20 เซนติเมตร จงหาตําแหนงของภาพซ่ึงเกิดจากรังสีของแสง ซึ่งสะทอนที่กระจกนูนกอน จากน้ันสะทอน ท่ีกระจกราบ (หลังกระจกราบ 26 cm)

วิธีทํา 31. วางหลอดไฟฟาที่โฟกัสของกระจกเวา ดังรูป ถานํากระจกเวาอีกบานหนึ่งมารับแสงจากกระจก บานแรก ภาพของหลอดไฟฟานี้จะเกิดขึ้น ณ. ตําแหนงใด และเปนภาพจริงหรือภาพเสมือน


⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦

ตอนท่ี 3 การหักเหของแสง

กฎของสเนลล 2 sin 1

sin ⊗

⊗ = 2v1v =

21

↵

↵ = n21 = 1n2n

เม่ือ n1 คือ ดัชนีหักเหตัวกลางท่ี 1 เทียบกับอากาศ เรียกส้ันๆ ดัชนีหักเหของตัวกลางท่ี 1 n2 คือ ดัชนีหักเหตัวกลางท่ี 2 เทียบกับอากาศ เรียกส้ันๆ ดัชนีหักเหของตัวกลางท่ี 2 ** หมายเหตุ : 1. n21 ¬ n2 หรือ n1

2. nอากาศ = 1

F

วัตถุ


65

32. แสงชนิดหนึ่งมีความยาวคลื่น 450 นาโนเมตร ความเร็ว 3x108 เมตร/วินาที ในอากาศ เมื่อยิงแสงทะลุลงไปในของเหลวชนิดหนึ่ง ปรากฎวาความยาวคลื่นเปลี่ยนเปน 300 นาโน– เมตร ความเร็วแสงในของเหลวชนิดน้ีมีคาเทาใด (2x108 m/s) วิธีทํา 33. แสงสีหนึ่งมีความยาวคลื่น 600 นาโนเมตรในอากาศ และมีอัตราเร็ว 3x108 เมตร/วินาที ถาดัชนีหักเหของแกวเทียบหับอากาศเปน 23 จงหาอัตราเร็วแสงในแกว ( 2x108 m/s) วิธีทํา 34. จากขอท่ีผานมา จงหาความยาวคล่ืนของแสงในแกว (4x10–7m) วิธีทํา 35. ดัชนีหักเหของตัวกลาง A = 3 และ ดัชนีหักเหของตัวกลาง B = 6 จงหาดัชนีหักเหของ ตัวกลาง A เทียบกับ B (0.5)



66

36. จากขอท่ีผานมา หากความเร็วแสงในตัวกลาง B มีคาเทากับ 1.2x108 เมตร/วินาที แลว ความเร็วแสงในตัวกลาง A จะมีคาเทาใด (2.4x108)


37. ถาดัชนีหักเหของนํ้ามีคา 34 และดัชนีหักเหของนํ้ามัน 32 อัตราสวนระหวางอัตราเร็ว

ของแสงในน้ํามันและน้ําเปนเทาใด (8/9) วิธีทํา 38(En 41/2) แสงความยาวคลื่นในอากาศ 525 นาโนเมตร เม่ือเคล่ือนท่ีผานไปในแกวท่ีมีดัชนี หักเห 1.50 จงหาความยาวคลื่นแสงในแกว ( ให ดัชนีหักเหของแสงในอากาศ = 1 ) (350 nm)

วิธีทํา 39. ดรรชนีหักเหของแสงในตัวกลางหน่ึงมีคา 1.5 ดังน้ันอัตราเร็วของแสงในตัวกลางน้ันมีคา เทาไร (กําหนด ดัชนีหักเหของแสงในอากาศ = 1) ก. 4.5x107 m/s ข. 1.5x108 m/s ค. 2x108 m/s ง. 2.5x108 m/s (ขอ ค) วิธีทํา


67

40. แสงเคล่ือนท่ีผานตัวกลางดวยอัตราเร็ว 2.25x108 เมตร/วินาที อยากทราบวาตัวกลางนี้ม ี คาดัชนีหักเหเทาใด (1.33) วิธีทํา 41. แสงเคล่ือนจากของเหลวผานแทงแกวไปสูอากาศ ดังรูป จงหาดรรชนีหักเหของของเหลว ( 2 )


42. จากรูป แสงเดินทางจากตัวกลางที ่ 1 ผานตัวกลาง ที ่ 2 ตัวกลางที ่3 ไปสูตัวกลางที ่ 4 โดยผานรอยตอ ตัวกลาง A , B , C ซึ่งขนานกัน จงหาดัชนีหักเห ของของตัวกลางท่ี 1 เทียบกับตัวกลางที ่ 4 ( 43 )


⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦

30o ของเหลว

แกว ×

อากาศ

53o

53o C

BA

(4)

(3)

(2) (1)


68

ตอนท่ี 4 ปรากฏการณท่ีเก่ียวกับแสง 4.1 การสะทอนกลับหมด

หากยิงแสงจากตัวกลางที่มีความหนาแนนมากกวา ไปสูตัวกลางท่ีมีความหนาแนนนอย กวา เชน ยิงแสงจากพลาสติกไปสูอากาศ จะเกิดการหักเหซ่ึง มุมหักเห จะโตกวามุมตก กระทบเสมอ ดังรูป และสําหรับมุมตกกระทบที่ทําใหมุมหักเหเปนมุม 90o พอดี มุมตก กระทบน้ีจะเรียก มุมวิกฤต ิ

และหากมุมตกกระทบมีขนาดโตกวามุมวิกฤตินี้ จะทําใหแสงเกิดการสะทอนกลับเขามา ภายในตัวกลางที ่ 1 ทั้งหมด ไมมีการหักเหออกไปอีก เราเรียกปรากฎการณน้ีวา การสะทอน กลับหมด

43. เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแนนมากกวาสูตัวกลางที่มีความหนาแนนนอยกวา มุมตกกระทบกับมุมหักเห มุมท่ีมีขนาดโตกวา คือ ...........................

44. มุมวิกฤต ิ คือ ...............................................................................................................

45. หากมุมตกกระทบโตกวามุมวิกฤต ิ จะเกิดปรากฏการณ ............................................

46. ถามุมตกกระทบในของเหลวชนิดหนึ่งเทากับมุมวิกฤต ิมุมของหักเหของแสงจะเปนเทาไร (90o)

47(En 37) มุมวิกฤต ิ δ∉Cε ของแสงที่เดินทางจากแกวซึ่งม ีคาดรรชนีหักเห 1.5 ไปยังน้ําซึ่ง มีคาดรรชนีหักเห 1.3 มีคาเทากับเทาใด (ขอ 3) 1. sin–1(0.65) 2. sin–1(0.76) 3. sin–1(0.87) 4. sin–1(0.92) วิธีทํา

80o

30o

อากาศ

พลาสติก

90o

45o

อากาศ


50oอากาศ



69

48. ผลึกใสชนิดหนึ่งมีคาดัชนีหักเห 2 และของเหลวชนิดหน่ึงมีคาดัชนีหักเห 34 จงหามุม วิกฤตระหวางผลึกใสและของเหลวนี ้ (sin–1 32 ) วิธีทํา 49(En 38) มุมวิกฤติสําหรับสารโปรงใสชนิดหน่ึงในอากาศ มีคาเทากับ 45 องศา ความเร็ว แสงในสารโปรงใสนี้มีคาเทาใด ( ให ความเร็วแสงในอากาศ = 3.0x108 m/s ) 1. 2.1x108 m/s 2. 2.4x108 m/s 3. 2.7x108 m/s 4. 3.0x108 m/s (ขอ 1) วิธีทํา 50. มุมวิกฤติสําหรับสารโปรงใสชนิดหน่ึงในอากาศมีคาเทากับ 30 องศา ดัชนีหักเหของแสง ในสารโปรงใสนี้มีคาเทาใด ( ให ดัชนีหักเหแสงในอากาศ = 1) ( 2 )


51(En 42/2) มุมวิกฤติตอแสงในของเหลวชนิดหน่ึงมีคาเทากับ 60 องศา ความยาวคลื่นของ แสงน้ันในของเหลวจะเปน กี่เทาของความยาวคลื่นในอากาศ 1. 2

2 2. 23 3. 2 4. 21 (ขอ 2) วิธีทํา


52. แผนตัวกลางโปรงใสสามชนิด ดัชนีหักเห n1 , n2 และ n3 วางซอนกันดังรูป ใหแสงตก กระทบในแผนแรกท่ีมีดัชนีหักเห n1 แลวผานตอไปยังแผนที่สองและสามได ถาตองการให การสะทอนกลับหมดเกิดขึ้นไดเฉพาะที่ผิว CD ดังรูป เทาน้ัน ดัชนีหักเหทั้งสามคาจะม ี

ความสัมพันธดังขอใด (ขอ 4) 1. n1 > n2 > n3 2. n1 < n2 < n3

3. n1 > n2 < n3 4. n1 < n2 > n3 วิธีทํา

4.2 ความลึกปรากฎ

เม่ือ n1 คือ ดัชน n2 คือ ดัชน

ถาเรามองวัตถุท่ีอยูในนํ้า เราจะเห็นวัตถุน้ันอยูต้ืนกวาความเปนจริง ทั้งนี้เพราะเมื่อแสงสะทอนจากตัวปลาแลวเดินทางออกจากนํ้ามาเขาตาเราซ่ึงอยูในอากาศ แสงจะเกิดการหักเห แตเน่ืองจากวาสายตาของคนเราจะมองตรงเสมอ เราจึงมองเห็นปลาอยูต้ืนกวาท่ีเปนจริง

วินํ้า)

วัต

ตา

ภาพ ลึกปรากฎ

ลึกจริง

ลึกจริงลึกปรากฏ = 2n1

n

หัีกเหของตัวกลางท่ี 1 ที่แสงอยู หัีกเหของตัวกลางท่ี 2 ที่แสงอยู

และหากเรามองวัตถุตรง ๆ (มองต้ังฉากกับผเราสามารถคํานวณหาความลึกปรากฎไดจาก

ถุ

70

หากเรามองเอียงทํามุมกับผิวหักเห ใชสมการ

ลึกจริงลึกปรากฏ =

2 cos 2n 1cos1n ±

±

เม่ือ ±1 คือ มุมตกกระทบในตัวกลางที ่ 1 ±2 คือ มุมหักเหในตัวกลางที ่ 2


71

53(มช 38) วัตถุอยูในน้ํามีความลึกจริงเปน 4 เมตร เราจะมองเห็นภาพวัตถุนั้นอยูลึกกี่เมตร (กําหนด ดัชนีหักเหของนํ้า = 4/3)

ก. 4 ข. 3 ค. 2.67 ง. 2 (ขอ ข) วิธีทํา 54. นายเอนกยืนอยูบนสะพานเห็นปลาตัวหน่ึงอยูลึก 2 เมตร ถามวาตัวจริงของปลาอยูลึกกี่เมตร

(กําหนด ดัชนีหักเหของนํ้า = 4/3) ( 2.67 ) วิธีทํา 55(มช 31) นกตัวหน่ึงบินอยูในอากาศสูงจากผิวนํ้า 3 เมตร คนท่ีดําอยูใตนํ้าและมองดูนกตัวน้ี ในแนวเสนปกติจะมองเห็นนกไกลหรือใกลกวาความจริงเทาใด ในหนวยของเมตร กําหนด n ของนํ้า = 4

3 (ขอ ข) ก. ใกลเขามามากกวาความจริง 1.00 ข. ไกลออกไปมากกวาความจริง 1.00 ค. ใกลเขามากกวาความจริง 2.25 ง. ไกลออกไปมากกวาความจริง 2.25 วิธีทํา


56. แทงแกวสี่เหลี่ยมหนา 6 เซนติเมตร มีคาดัชนีหักเห 1.5 วางทับกระดาษ อยากทราบวาถา มองผานแทงแกวน้ีลงไปตรงๆ จะเห็นตัวอักษรบนกระดาษลอยสูงจากกระดาษข้ึนมาเทาไร วิธีทํา (2 cm) 57(มช 38) มองผานกลองจุลทรรศนเห็นจุดเล็ก ๆ บนโตะชัดเจน แตเม่ือนําแผนวัตถุใสหนา 1.00 cm มาวางทับจุดดังกลาว ตองปรับเล่ือนกลองใหหางโตะจากตําแหนงเดิมไปเปน ระยะ 0.40 cm โดยที่โฟกัสของกลองจุลทรรศนยังคงเดิม ดัชนีหักเหของแผนวัตถุน้ีเปนเทาใด 1. 1.24 2. 1.40 3. 1.66 4. 2.50 (ขอ 3) วิธีทํา

4.3 มิราจ ในบางคร้ังคนซ่ึงเดินทางในทะเลทราย จะ

มองเห็นตนไมเปนสองตนพรอมกัน โดยตนไม ตนหน่ึงคือตนไมปกติ แตอีกตนหน่ึงจะเปน ภาพหัวกลับยอดชี้ลงใตพื้นทราย ปรากฏการณ น้ีเรียก มิราจ ปรากฏการณน้ีเกิดข้ึนเน่ือ จากพ้ืน ทรายถูกแดดจัดเผา ทําใหอากาศบริเวณ ทรายมีอุณหภูมิสูงและมีความหนาแนนต ซึ่งสูงกวาพื้นทรายขึ้นมาเล็กนอย อุณห บริเวณน้ีสูงข้ึน จึงเกิดความแตกตางของ

ง

72

ใกลพื้น ่าํ แตจุด ภูมิจะลดลงอยางมาก ทําใหความหนาแนนอากาศ ความหนาแนนของช้ันอากาศบริเวณน้ัน


73

และเม่ือแสงอาทิตยสะทอนออกจากยอดไม แสงบางสวนจะพุงตรงเขาตา ทําใหเห็นยอด ไมช้ีข้ึนบนอากาศเปนปกติ แตแสงบางสวนจะพุงลงขางลางแลวเกิดการหักเหตามชั้นอากาศ ซ่ึงมีความหนาแนนตางกันอยูแลวยอนข้ึนมาเขาตา และเมื่อสายตามองตรงลงไป จะทําใหเห็น ยอดไมชี้ลงไปใตพื้นทราย นอกจากตัวอยางน้ีแลว ยังมีปรากฏการมิราจใหเห็นไดอีก เชน การเห็นนํ้าปรากฏบน พ้ืนผิวถนนท่ีรอนท้ังๆ ท่ีถนนแหง หรือ เห็นเรือลอยควํ่าอยูในอากาศเหนือทองทะเลเปนตน

58. จงวาดภาพเพ่ืออธิบายปรากฏการณมิราจท่ีเกิดกับเรือลอยลําอยูกลางทองทะเล

4.4 การกระจายของแสง แสงขาวของดวงอาทิตยน้ัน จริง ๆ แลว ประกอบดวยแสงสีตาง ๆ 7 ส ี คือ มวง คราม นํ้าเงิน เขียว เหลือง แสด และ แดง เม่ือใหแสงขาวเดินทางผานปริซึม สีแตละส ีจะเกิดการหักเหไดไมเทากัน

สีแดง มีความยาวคลื่นมากที่สุดจะเกิดการหักเหนอยที่สุด สีมวง มีความยาวคลื่นนอยที่สุดจะเกิดการหักเหมากที่สุด

สวนสีอ่ืน ๆ ซึ่งมีความยาวคลื่นไมเทากัน ก็จะเกิดการหักเหไดไมเทากันดวย ลักษณะนี้จะทําใหแสงแตละสีเกิดการแยกออกจากกัน เรียกปรากฎการณน้ีวา การกระจายของแสง

59. ทําไมเมื่อใหแสงสีขาวเชนแสงอาทิตยผานปริซึมแสงสีขาวนั้นถูกกระจายออกเปนสีตาง ๆ กัน ก. เพราะแสงเดินเปนแสงตรง ข. เพราะสีภายในวัตถุที่ใชทําปริซึม ค. เพราะแสงถูกปริซึมดูดคลื่นและปลอยออกมาบางสวน ง. เพราะแสงแตละสีหักเหไมเทากัน (ขอ ง)


60. เมื่อแสงสีขาวผานปริซึมแสงสีใดมีการเบี่ยงเบนไดมากที่สุด ก. สีน้ําเงิน ข. สีเหลือง ค. สีมวง ง. สีแดง (ขอ ค)

61. มุมเบี่ยงเบนของแสงสีใดมีคานอยที่สุด ก. สีแดง ข. สีมวง ค. สีน้ําเงิน ง. สีเขียว (ขอ ก)

62. ปรากฎการณใดไมสามารถเกิดขึ้นไดกับแสงสีเดี่ยว (ขอ ง) ก. การหักเห ข. การเล้ียวเบน ค. การแทรกสอด ง. การกระจาย

4.5 รุงกินนํ้า รุงกินนํ้ามักจะเกิดหลังฝนตก และเกิดใน

ทิศซึ่งตรงกันขามกับพระอาทิตย ท้ังน้ีเพราะ หลังฝนตกในอากาศจะมีละอองน้ําอยูมาก เม่ือ แสงตกกระทบเขาไปในละอองน้ํานี ้ จะเกิดการ สะทอนกลับหมด และหักเหออกมา ทําให ีทั้ง 7 ส ีของแสงขาวเกิดการกระจายออกจา

รุงกินนํ้ามี 2 ชนิด คือ

1) รุงทุติยภูมิ รุงแบบน้ีจะเกิดดานบน

จริงๆ แลว แสงสีแดงจะหักเหอยูดานบ แตสีที่มาเขาตาเรากลับเปนสีมวงอยูบน 2) รุงปฐมภูมิ

รุงแบบน้ีจะเกิดดานลาง จริงๆ แลว แสงสีมวงจะหักเหอยูดานบ แตสีที่มาเขาตาเรากลับเปนสีแดงอยูบน

ปกติแลว มักจะเกิดรุงท้ังสองชนิดซอนก เวลาเดียวกัน

ส
กัน
นสีมวง สีแดง ?

นสีแดง สีมวง ?

นัอยูใน

74


ตอนท่ี 5 เลนส

เลนสมีอยู 2 ชนิด คือ เลนสนูน และ เลนสเวา

จุด C , Cℵ = จุดศูนยกลางความโคงของเลนส จุด O = จุดกลางเลนส ระยะจาก O ถึง C = รัศมีความโคง (R)

63.

จากรูป ร

64. จุดโฟกัส

65. จุดโฟกัส

C O C/ R R

ถาเราใหร ตกกระทบเล ที่จุดกึ่งกลาง จุดตัดน้ีเรียก ระยะหาง แตเลนสเ แสงขนานก เวา แสงหัก ยอนถอยออ โฟกัส ที่สําคัญ

C O C/

75

จุด C , Cℵ เรียก ...................... จุด O เรียก ......................ะยะจาก O ถึง C เรียก ......................

ของเลนสนูน คือ ................................

ของเลนสเวา คือ .................................

ังสีที่ขนานกับเสนแกนมุขสําคัญ มา นสนูน จะพบวา แสงหักเหไปตัดกัน ระหวาง C กับ O ฝงตรงขามเสมอ จุดโฟกัส (F) จาก O ถึง F เรียกวา ความยาวโฟกัส (fวา จะเปนเลนสกระจายแสง เม่ือยิงับเสนแกนมุขสําคัญไปตกกระทบเลนสเหจะกระจายออก ตองลากเสนสมมุตกมา จึงจะไดจุดโฟกัส และ ความยาว

f = 2R เสมอ

C O C/ R

............

............ ............

) ิ

R

C O C/

....................................................................

...................................................................


76

การเกิดภาพโดยเลนสบาง เลนสนูน

สรุป เลนสนูน สวนมากจะสรางภาพจริงหัวกลับ ยกเวนเม่ือวัตถุอยูตรงจุดโฟกัส จะไมเกิดภาพ ถาวัตถุอยูใกลกวาจุดโฟกัส จะสรางภาพเสมือนหัวต้ัง ขนาดภาพใหญกวาวัตถุ เลนสเวา

สรุป เลนสเวา จะสรางแต ภาพเสมือนหัวต้ังขนาดภาพเล็กกวาขนาดวัตถุ และ ระยะภาพสั้นกวา ระยะวัตถุเสมอ


66. จงเขียนการเกิดภาพโดยเลนสเวา และ เลนสนูน ตามกรณีตอไปน้ีใหสมบูรณ เลนสนูน

1.

2.

4.

5.

สรุป

3.

เลนสเวา

ชวนสังเกตุ

ลักษณะของภาพจริงที่เกิดจากการหักเห 1. หัวกลับ 2. เกิดหลังเลนส 3. เอาฉากมาต้ังรับได

77

ลักษณะของภาพเสมือนที่เกิดจากการสะทอน 1. หัวตั้ง 2. เกิดหนาเลนส 3. เอาฉากมารับไมได แตเห็นไดดวยตาเปลา

สรุป


78

68. ลําแสงสีเดียวสองผานเลนส 2 อัน และรังสีเดินทางดังรูป เลนส I และเลนส II เปนเลนสอะไร ก. เปนเลนสนูนท้ังคู ข. I เปนเลนสนูน II เปนเลนสเวา ค. I เปนเลนสเวา II เปนเลนสนูน ง. เปนเลนสเวาท้ังคู (ขอ ข)

69. รังสีของแสงเบนเขาหากันท่ีจุด A ถานําเลนสไปวางไว ท่ีจุด B รังสีของแสงน้ีจะเบนไปพบกันท่ีจุด C เลนสที่นําไปวางเปนเลนสชนิดใด อธบิาย

70. ภาพท่ีเกิดจากเลนสนูนจะมีขนาดเทาวัตถุเม่ือ ก. วางวัตถุไวที่จุดศูนยกลางความโคง ข. วางวัตถุไวท่ีจุดโฟกัส ค. วางวัตถุไวชิดขอบเลนส ง. วางวัตถุไวที่ระยะไกลมาก ๆ (ขอ ก)

71. ถาวัตถุเคล่ือนท่ีจาก 2F ไป F ทางดาน A เม่ือ F ในรูปเปนจุดโฟกัสของเลนส ภาพที่ เกิดข้ึนบนดาน R จะเคลื่อนที่จากที่ใดไปที่ใด (ขอ ข) ก. 2F ไป F ข. 2F ไประยะอนันต ค. F ไป 2F ง. F ไปเลนส

72(มช 31) เม่ือตองการดูของท่ีมีขนาดเล็ก เรามักจะใช “แวนขยาย” ซึ่งทําดวยเลนสนูน เพราะภาพท่ีเกิดจาก การวางวัตถุไวหนาเลนสนูนน้ัน ก. มีขนาดใหญกวาวัตถุเสมอ ข. เปนภาพเสมือนเสมอ ค. เปนภาพจริงหรือ ภาพเสมือนและมีขนาดใหญกวาวัตถุเสมอ ง. เปนภาพเสมือน ขนาดใหญกวาวัตถุท่ีระยะวัตถุชวงหน่ึง (ขอ ง)

73(มช 35) ถาให o เปนจุดกึ่งกลางความหนาของเลนส c เปนจุดศูนยกลางของผิวโคง F เปนจุดโฟกัส U เปนวัตถุ และ I เปนภาพ อยากทราบวาการเกิดภาพจากเลนส ในรูปขางลางนี ้รูปไหนถูก (ขอ ข)

I II

B A C

2F F F 2F

A


79

สูตรที่ใชคํานวณการเกิดภาพโดยเลนสเวา และ เลนสนูน

s1 s1 f1 ℵ

Ι[

m = yy ss ℑℑ∴

m = f - s f

f = 2R

เงื่อนไขการใชสมการ 1) หากเปนเลนสนูน ตองใช f มีคาเปน + หากเปนเลนสเวา ตองใช f มีคาเปน – 2) หากภาพท่ีเกิดเปนภาพจริง ตองใช sℑ , yℑ , m มีคาเปน + 3) หากภาพท่ีเกิดเปนภาพเสมือน ตองใช sℑ , yℑ , m มีคาเปน –

74. วางวัตถุไวหนาเลนสนูนอันมีความยาวโฟกัส 5 เซนติเมตร ปรากฏวาเกิดภาพจริงข้ึนท่ี ระยะหางจากเลนส 10 เซนติเมตร จงหาวาวัตถุอยูหางเลนสก่ีเซนติเมตร ( 10 cm )


เม่ือ f = ความยาวโฟกัส s = ระยะวัตถุ sℑ = ระยะภาพ y = ระยะวัตถุ yℑ = ระยะภาพ m = กําลังขยาย R = รัศมีความโคง


80

75. วางวัตถุไวหนาเลนสเวาอันมีความยาวโฟกัส 10 เซนติเมตร ปรากฏวาเกิดภาพข้ึนท่ีระยะ หางจากกระจก 5 เซนติเมตร จงหาวาวัตถุอยูหางเลนสเวาก่ีเซนติเมตร ( 10 cm )

วิธีทํา 76. วางวัตถุหางเลนสนูน 12 cm ทางยาวโฟกัสเลนสนูน 18 cm จงหาตําแหนงและชนิด ของภาพท่ีเกิด (ภาพเสมือนหางเลนส 36 cm) วิธีทํา 77(มช 45) วัตถุสูง 9.0 เซนติเมตร อยูหางจากเลนสเวา 27.0 เซนติเมตร ถาเลนสมีความยาว โฟกัส 18.0 เซนติเมตร ขนาดของภาพมีความสูงก่ีเซนติเมตร (–3.6 cm)

วิธีทํา 78. วางวัตถุหางจากเลนส A เปนระยะทาง 15 เซนติเมตร ไดภาพเสมือนขนาดใหญกวาวัตถุ

4 เทา เลนส A ควรจะเปนเลนสชนิดใด มีความยาวโฟกัสเทาไร ( เลนสนูน f = 20 cm ) วิธีทํา


81

79. เลนสอันหน่ึงใหภาพเสมือนขนาด 3/4 เทาของวัตถุในขณะท่ีวัตถุอยูหนาเลนส 10 cm. จงหาวาเลนสน้ีเปนเลนสชนิดใด มีความยาวโฟกัสเทาไร ( เลนสเวา f = 30 cm ) วิธีทํา

80. จากรูป จงหาตําแหนงภาพ ถาความยาวโฟกัสเลนสนูน = 30 cm. ของเลนสเวา 50 cm. วิธีทํา (33 cm ทางซายเลนสเวา)

81(En 29) วัตถุอยูทางดานซายมือของเลนสนูน (ความยาวโฟกัส 5 เซนติเมตร) ระยะทาง 10 เซนติเมตร และมีเลนสเวา (ความยาวโฟกัส 10 เซนติเมตร) ทางดานขวามือของเลนสนูนน้ัน ระยะทาง 5 เซนติเมตร ภาพท่ีเกิดเปนดังดานขาง

วัตถุ

10cm 5cm

20 cm. 40 cm.


ก. ภาพเสมือนอยูทางดานซายมือของเลนสเวาเปนระยะทาง 3.33 เซนติเมตร ข. ภาพจริงอยูทางดานขวามือของเลนสเวาเปนระยะทาง 10 เซนติเมตร ค. ภาพเสมือนอยูทางดานขวามือของเลนสเวาเปนระยะทาง 10 เซนติเมตร ง. ภาพจริงอยูทางดานซายมือของเลนสเวาเปนระยะทาง 10 เซนติเมตร (ขอ ข) วิธีทํา

โดยท่ัวไปแลว สายตาของคนปกติน้ันจะมองเห็นวัตถุไดชัดเจนท่ีสุดเม่ือวัตถุอยูในระยะใกล ท่ีสุดคือ 25 เซนติเมตร และไกลท่ีสุดคือท่ีระยะอนันต ( Infinite ) จากตา แตสําหรับคนสายตายาว หากวัตถุอยูท่ีระยะ 25 เซนติเมตร เขาจะเห็น ไมชัด ( แตอาจมอง เห็นชัดท่ีระยะไกลกวาน้ี เชน เห็นชัดเม่ือวัตถุอยูหาง 1 เมตร เปนตน ) ดังน้ันตองใชแวนตา เลนสนูน เพ่ือนําวัตถุซ่ึงอยูท่ีระยะ 25 เซนติเมตรน้ัน ไปสรางเปนภาพเสมือน ตรงจุดใกลท่ีสุดท่ีเขามองเห็นไดชัด และสําหรับคนสายตาส้ัน หากวัตถุ อยูไกลๆ เขาจะเห็นไดไมชัด ( แตหาก วัตถุอยูใกลๆ เชน 5 เมตร อาจเห็น ดังน้ันตองใชแวนตาเลนสเวา เพ วัตถุท่ีอยูไกลๆ น้ัน มาสรางเปนภ เสมือนตรงจุดไกลสุดท่ีเขา ยังสาม เห็นไดชัดเจน ดังแสดงในรูป
ชัด ) ือ่นํา าพ ารถ
82


83

82(En 36) เลนสแวนตาสําหรับคนตายาวทําหนาท่ีตอผูใสแวนน้ันอยางไร 1. ยายวัตถุท่ีระยะ 25 cm จากตาไปไวท่ีระยะใกลสุดท่ีตาเปลามองเห็นชัด 2. ยายวัตถุท่ีระยะ 25 cm จากตาไปไวท่ีอนันต 3. ยายวัตถุท่ีระยะอนันตมาไวท่ีระยะใกลสุดท่ีตาเปลามองเห็นชัด 4. ยายวัตถุท่ีระยะอนันตมาไวท่ีระยะไกลสุดท่ีตาเปลามองเห็นชัด (ขอ 1)

ตอบ 83(มช 34) ชายผูหน่ึงสามารถอานหนังสือไดชัดเม่ือหนังสืออยูหางจากเขาไมนอยกวา 90 เซนติเมตร ดังน้ันเขาจะตองสวมแวนตาความยาวโฟกัสก่ี cm ก. 15 ข. 20 ค. 35 ง. 40 (ขอ ค) วิธีทํา 84. เลนสแวนตาสําหรับคนตาส้ันทําหนาท่ีตอผูใสแวนน้ันอยางไร 1. ยายวัตถุท่ีระยะ 25 cm จากตาไปไวท่ีระยะใกลสุดท่ีตาเปลามองเห็นชัด 2. ยายวัตถุท่ีระยะ 25 cm จากตาไปไวท่ีอนันต 3. ยายวัตถุท่ีระยะอนันตมาไวท่ีระยะใกลสุดท่ีตาเปลามองเห็นชัด 4. ยายวัตถุท่ีระยะอนันตมาไวท่ีระยะไกลสุดท่ีตาเปลามองเห็นชัด (ขอ 4 ) ตอบ 85. ชายสายตาส้ันผูหน่ึงสามารถมองเห็นไดชัดเจนในระยะไกลสุดเพียง 5 เมตร เทาน้ัน ดังน้ันเขาจะตองสวมแวนตาความยาวโฟกัสก่ี cm ก. 150 ข. 200 ค. 400 ง. 500 (ขอ ง ) วิธีทํา


ตอนท่ี 6 ทัศนอุปกรณ 6.1 เครื่องฉายภาพนิ่ง หลักการทํางานของเคร่ืองฉายภาพน่ิง เปนเปนตามท่ีแสดงในแผนภาพตอไปน้ี

84

เน่ืองจากภาพท่ีเกิดบนฉาก จะเปนภาพจริงหัวกลับ ดังน้ันเวลาใสฟลมจึงตองกลับหัว ฟลมลงเสมอ

86. เหตุใดเวลาใสฟลมเคร่ืองฉายภาพน่ิงตองกลับหัวฟลมเสมอ ................................................

6.2 กลองถายรูป หลักการทํางานของกลองถายรูป เปนเปนตามท่ีแสดงในแผนภาพตอไปน้ี

นอกจากน้ีในกลองถายรูปจะมี อุปกรณเสริมดังน้ี วงแหวนปรับความชัด ใชปรับ

เล่ือนเลนสเพ่ือปรับความ คมชัดของภาพ

ไดอะแฟรม เปนชองกลมปรับ ยอขยายขนาดได เพ่ือปรับแตงปริมาณแสงใหเขามากนอยตามความพอดี

ชัตเตอร เปนแผนทึบแสงคอบก้ันแสงและปดเปดเม่ือตองการถายรูป หากปริมาณแสงมีมาก ตองปรับความเร็วชัตเตอรใหปดเปดอยางรวดเร็ว หากปริมาณแสงมีนอย ตองปรับความเร็วชัตเตอรใหปดเปดอยางชาๆ

87. ภาพท่ีเกิดบนฟลมถายรูปจะเปนภาพ ............................................. 88. จงบอกประโยชนของ วงแหวนปรับความชัด ..................................................................... ไดอะแฟรม .......................................................ชัตเตอร ..........................................................


6.3 กลองจุลทรรศน หลักการทํางานของกลองจุลทรรศน เปนเปนตามท่ีแสดงในแผนภาพตอไปน้ี

ภาพแรกท่ีเกิดในกลองจุลทรรศนจะเปนภาพจริงหัวกลับ สวนภาพท่ีเกิดท่ีเรามองเห็น จะเปนภาพเสมือนของภาพแรกน้ัน ภาพท่ีเรามองเห็นจึงเปนภาพหัวกลับเม่ือเทียบกับวัตถุ เร่ิมตน และภาพสุดทายน้ีควรเกิดหางจากตาไมนอยกวา 25 Cm เพ่ือใหมองสบายตา

89. ภาพท่ีเกิดในกลองจุลทรรศนจะเปนภาพ ..........................................

90. ภาพท่ีมองเห็นจากกลองจุลทรรศนจะเปนภาพ ............... ของภาพท่ีเกิดตอนแรก

6.4 กลองโทรทัศน หลักการทํางานของกลองโทรทัศน เปนเปนตามท่ีแสดงในแผนภาพตอไปน้ี

85

ภาพท่ีเกิดจากเลนสใกลวัตถุจะเปนภาพจริงหัวกลับเกิดท่ีจุดโฟกัสของเลนสใกลวัตถุน้ัน และเม่ือใหภาพน้ีอยูใกลจุดโฟกัสเลนสใกลตา จะเกิดภาพเสมือนของภาพแรกน้ี แลวเราจะมอง ดูภาพเสมือนท่ีเกิดน้ี ดังน้ันภาพท่ีเห็นจึงเปนภาพหัวกลับเม่ือเทียบกับวัตถุเร่ิมตน


86

ความยาวของกลองโทรทัศนจะมีคาประมาณ ความยาวโฟกัสของเลนสท้ังสองรวมกัน ปจจุบันเราสามารถทําใหภาพเสมือนท่ีมองเห็นเปนภาพหัวต้ัง โดยไสเลนสนูนตัวท่ี 3 แทรกไวระหวางเลนสใกลวัตถุกับเลนสใกลตาดังรูป

เน่ืองจากกลองโทรทัศนจะมีขนาดท่ียาวมาก แตหากเราใชปริซึมเขาชวยจะสามารถลดความยาว ของกลองไดดังรูป วิธีการเชนน้ีจะใชกับกลองสอง ทางไกล

91. เลนสไกลวัตถุของกลองโทรทรรศนทําหนาท ....................................................................

92. เลนสใกลตาจะสรางภาพ..............ของภาพท่ีเก

93. ความยาวกลองจุลทรรศน จะเทากับ...............

94. เลนสตัวท่ี 3 ท่ีใสแทรกเขาไปในกลองโทรท

95. ปริซึมท่ีใสแทรกเขาไปในกลองโทรทรรศน

⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦

ตอนท่ี 7 ความสวาง

ความสวางบนพ้ืนผิวใด ๆ สามารถคํานวณหา

E = AF หรือ เม่ือ E คือ ความสวาง (ลูเมน/m2 . Lux) F คือ อัตราการใหพลังงานแสง หร [ ปริมาณพลังงานแสงท่ีสองอ A คือ พื้นที่รับแสง (m2)

ี่ .

ดิตอนแรก

.. ................. ................. ................. ..............

รรศน ทําหนาท่ี ...........................................

ทําหนาท่ี ........................................................ ⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦

คาได จากสมการ

E = 2RI

อื ฟลักซสองสวาง (ลูเมน) อกมาจากแหลงกําเนิดตอหนึ่งหนวยเวลา ]


87

I คือ ความเขมแหงการสองสวาง (แคนเดลลา) [ ความสามารถในการเปลงแสงออกจากแหลงกําเนิด ] R คือ ระยะจากแหลงกําเนิดแสง วัดมาตั้งฉากกับพื้นที่ (m)

96. หลอดฟลอูอเรสเซนต 1 หลอด ใหอัตราพลังงานแสงได 2700 ลูเมน จงหาความสวาง บนโตะพ้ืนท่ี 5 ตารางเมตร จากหลอดไฟ 2 หลอดเปนเทาไร ก. 1080 ลักซ ข. 880 ลักซ ค. 640 ลักซ ง. 540 ลักซ (ขอ ก) วิธีทํา 97(En 37) พลังงานแสงเทากับ 1,000 ลูเมน เมื่อใชไประยะหนึ่งประสิทธิภาพของหลอดใน การใหพลังงานแสงเหลือเพียง 80% ถาตองการฉายภาพใหมีความสวางเฉลี่ยบนจอ 250 ลักซ ภาพที่ฉายจะมีขนาดใหญมากที่สุดไดกี่ตารางเมตร 1. 2.8 2. 3.2 3. 3.6 4. 4.0 (ขอ 2) วิธีทํา 98(มช 36) หลอดไฟ 64 วัตต มีความเขมแหงการสองสวาง 36 แคนเดลา ถาตองการความ สวางบนโตะอานหนังสือ 144 ลักซ จะตองแขวนหลอดไฟสูงจากโตะเปนระยะกี่เมตร ก. 0.5 ข. 0.67 ค. 1.5 ง. 2.25 (ขอ ก) วิธีทํา


88

99(En 41) เคร่ืองฉายภาพยนตรเคร่ืองหน่ึงใหความสวางเฉล่ียบนจอ 500 ลักซ เม่ือฉายท่ี ระยะหางจากจอ 10 เมตร ถาเล่ือนเคร่ืองฉายไปเปน 1.5 เทาของระยะเดิม ความสวาง บนจอจะเปนเทาใด 1. 200 lx 2. 220 lx 3. 250 lx 4. 280 lx (ขอ 2) วิธีทํา

⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦

ตอนท่ี 8 เงามืด เงามัว


89

100. แหลงกําเนิดแสงเปนดวงไฟกลมรัศมี 5 ซม. อยูหางจากวัตถุทึบทรงกลมรัศม ี 3 ซม. เปนระยะ 2 เมตร จงหาเสนผานศูนยกลางของเงามืดและเงามัวที่ปรากฎบนฉากที่อยูหาง จากวัตถุออกไป 1 เมตร (4 cm, 14 cm) วิธีทํา

101. แหลงกําเนิดแสงเปนดวงไฟกลมเสนผานศูนยกลาง 6 เซนติเมตร เมื่อนําวัตถุทึบแสง ทรงกลมที่มีเสนผานศูนยกลาง 4 เซนติเมตร มากั้นแสงที่ระยะหางจากดวงไฟเปนระยะ 3.5 เมตร จงหาระยะที่จะวางจอไวดานหลังทรงกลมเปนระยะหางอยางนอยเทาไร จึงจะ ทําใหเกิดเงามัวบนจออยางเดียว และหาขนาดเสนผานศูนยกลางของเงามัวน้ัน วิธีทํา (7 m, 24 cm )

⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦


90

แบบฝก หัด ฟสิกส บทท่ี 14 แสงและทัศนอุปกรณ

การสะทอนแสง และ กระจก

1. กระจกเวาบานหน่ึงมีรัศมีความโคง 40 เซนติเมตร จงหาตําแหนงชนิดและกําลังขยายของ ภาพเม่ือวางวัตถุไว ณ ตําแหนงท่ีหางจากกระจก ก) ไกลมากๆ ข) 60 ซม. ค.) 40 ซม. ง) 30 ซม. จ) 10 ซม. ฉ) 20 ซม.

( ก. 20 cm , m = 0 ข. 30 cm , m = 0.5 ค. 40 cm , m = 1 ง. 60 cm, m = 2 จ. –20 cm , m = –2 ฉ. ϒϒϒϒ , m = ϒϒϒϒ )

2. กระจกนูนบานหน่ึงมีรัศมีความโคง 20 เซนติเมตร จงหาชนิด ตําแหนงและกําลังขยายของ ภาพเม่ือวางวัตถุไว ณ ตําแหนงท่ีหางจากกระจก ก. ไกลมากๆ ข. 40 ซม. ค. 10 ซม.

( ก. –10 cm , m = 0 ข. –8 cm , m = –0.2 ค. –5 cm , m = –0.5 )

3. ถาจะใหเกิดภาพหลังจากกระจกนูน 40 เซนติเมตร กระจกนูนมีรัศมีความโคง 120 เซนติ- เมตร จะตองวางวัตถุหางจากกระจกนูนเทาไร (120 cm)

4. วางวัตถุไวหนากระจกโคงหางกระจก 4 เซนติเมตร เกิดภาพเสมือนหางกระจก 2 เซนติ- เมตร จงหาความยาวโฟกัส และชนิดของกระจก (–4 cm เปนกระจกนูน)

5. วัตถุสูง 10 เซนติเมตร อยูหาง 10 เซนติเมตร จากกระจกเวาซึ่งมีรัศมีความโคง 40 เซนต-ิ เมตร จงหาขนาดของภาพ ( 20 cm)

6. เม่ือวางวัตถุหนากระจกโคงหาง 25 เซนติเมตร ปรากฎวาไดภาพจริงขนาด 2 เทา ของวัตถ ุ บนฉาก จงหาชนิดและรัศมีความโคงของกระจก (กระจกเวา R = 100/3 cm)

7. จงหาชนิดและความยาวโฟกัสของกระจกโคงที่ใหภาพขนาด 41 เทาของวัตถุ เม่ือวัตถุวาง หางกระจก 40 เซนติเมตร (กระจกเวา f = 8 cm)

8. กระจกเวา 2 บาน มีรัศมีความโคงบานละ 20 เซนติเมตร วางหันหนาเขาหากันหางกัน 30 เซนติเมตร นําวัตถุสูง 10 เซนติเมตร วางหางกระจกบานแรกเปนระยะ 5 เซนติเมตร จงหาตําแหนงชนิดและขนาดของภาพท่ีเกิดจากการสะทอนของแสงระหวางกระจก 2 บาน ใหสะทอนบานใกลวัตถุกอน (หนากระจกบานที่สอง 340 cm , ขนาด 320 cm)


91

9. วัตถุสูง 5 เซนติเมตร วางหางจากกระจกนูน 15 เซนติเมตร กระจกนูนมีรัศมีความโคง 20 เซนติเมตร กระจกราบบานหน่ึงวางหันหนาเขาหากระจกนูน หางจากกระจกนูน 20 เซนติเมตร จงหาตําแหนงของภาพซ่ึงเกิดจากรังสีของแสง ซึ่งสะทอนที่กระจกนูนกอน จากน้ันสะทอน ท่ีกระจกราบ (หลังกระจกราบ 26 cm)

การหักเหของแสง และปรากฏการณท่ีเก่ียวกับการสะทอนแสง

10. แสงเคลื่อนที่จากตัวกลาง A ไปยังตัวกลาง B มีมุมตกกระทบ 30o และมีมุมหักเหเปน 37o จงหาดัชนีหักเหของตัวกลาง B เทียบกับตัวกลาง A ( 65 )

11. ถาดัชนีหักเหของนํ้า และแกวเปน 34 และ 23 ตามลําดับ จงหาดัชนีหักเหของนํ้าเทียบ กับแกวมีคาเทาใด ( 98 )

12. แสงเคลื่อนที่จากตัวกลาง (1) ซ่ึงมีดัชนีหักเห 23 ไปยังตัวกลาง (2) ซ่ึงมีดัชนีหักเห 56 ดวยมุมตกกระทบ 30o จงหามุมหักเหในตัวกลาง (2) (sin–1 85 )

13. แสงสีหนึ่งมีความยาวคลื่น 600 นาโนเมตรในอากาศ และมีอัตราเร็ว 3x108 เมตร/วินาที ถาดัชนีหักเหของแกวเปน 23 จงหาความถ่ีอัตราเร็ว และความยาวคลื่นของแสงในแกว

(2x108 m/s , 4x10–7m)

14. แสงเคล่ือนท่ีผานตัวกลางดวยอัตราเร็ว 2.25 x 108 เมตร/วินาที อยากทราบวาตัวกลางนี้ม ี คาดัชนีหักเหเทาใด (1.33)

15. ดัชนีหักเหของแกวมีคา 1.5 จงหาอัตราเร็วของแสงในแกวเปนเทาใด (2x108 m/s )

16. ถาเพชรมีดัชนีหักเห 2.42 มุมวิกฤตของเพชรจะมีคาเทาใด (sin–1 0.413)

17. ผลึกใสชนิดหนึ่งมีคาดัชนีหักเห 2 และของเหลวชนิดหน่ึงมีคาดัชนีหักเห 34 จงหามุม วิกฤตระหวางผลึกใสและของเหลวนี ้ (sin–1 32 )

18. เม่ือแสงเคล่ือนท่ีจากแกวดัชนีหักเห 23 สูอากาศ จงหามุมตกกระทบที่ทําใหแสงเกิดการ สะทอนกลับหมดในแกว (sin–1 32 )


92

19. จากรูป แสงเคลื่อนที่จากผลึกใสไปสูของเหลว แลวเคล่ือนท่ีตอไปยังอากาศ ทําใหเกิดมุมวิกฤต จงหาดัชนีหักเหของผลึกใส ( 2 )

20. จากรูป แสงเดินทางจากตัวกลางที ่ 1 ผานตัวกลาง ที ่ 2 ตัวกลางที ่3 ไปสูตัวกลางที่ 4 โดยผานรอย ตอตัวกลาง A, B, C ซึ่งขนานกัน จงหาดัชนีหักเห ของตัวกลางที ่ 1 เทียบกับตัวกลางที ่ 4 ( 43 )

21. ปลาตัวหนึ่งวายอยูในน้ําลึก 1 เมตร และมีแมลงวันอีกตัวหน่ึงบินอยูเหนือนํ้า หาง 1 เมตร เชนกัน ถาแมลงวันบินอยูเหนือตัวปลาพอดี อยากทราบวาแมลงวันมองเห็นปลาอยูลึกจากผิว น้ําเทาไร และปลามองเห็นแมลงวันอยูหางจากผิวน้ําเทาไร ถาดัชนีหักเหของนํ้าเทากับ

( 43 , 34 เมตร) 22. ชายคนหน่ึงอยูบนเรือ มองลงตรงๆ ในน้ําเห็นปลาอยูลึกจากผิวน้ํา 27 เซนติเมตร ซึ่งพบวา ผิดความจริงไป 9 เซนติเมตรจงหาดัชนีหักเหของนํ้า ( 34 )

23. แทงแกวสี่เหลี่ยมหนา 6 เซนติเมตร มีคาดัชนีหักเห 1.5 วางทับกระดาษ อยากทราบวาถา มองผานแทงแกวน้ีลงไปตรงๆ จะเห็นตัวอักษรบนกระดาษลอยสูงจากกระดาษขึ้นมาเทาไร

(2 cm) เลนส

24. เลนสนูนความยาวโฟกัส 10 เซนติเมตร เม่ือวางวัตถุสูง 5 เซนติเมตร ไวหางจากเลนส 15 เซนติเมตรจงหาชนิดตําแหนงและขนาดของภาพ (ภาพจริงอยูหลังเลนส 30 cm,สูง 10 cm)

25. เลนสเวามีความยาวโฟกัส 20 ซม. จะตองวางวัตถุไวท่ีตําแหนงใดจึงจะใหภาพมีขนาด 41 เทาของวัตถุ (60 cm)

26.วางวัตถุไวหนาเลนสเวาหางจากเลนส 15 เซนติเมตร เกิดภาพหางจากเลนส 10 เซนติเมตร จงหาความยาวโฟกัสของเลนสเวา (30 cm)

อากาศ

ของเหลว

ผลึกใส60o

30o

53o

53o C

B A

(4)

(3)

(2)(1)


93

27. เลนสนูน 2 อัน ความยาวโฟกัสอันละ 10 เซนติเมตร วางหางกัน 35 เซนติเมตร อยูบน แกนมุขสําคัญเดียวกัน วัตถุสูง 5 เซนติเมตร วางอยูหนาเลนสทั้งสอง และอยูหางจากเลนส อันใกล 15 เซนติเมตร จงหาตําแหนงชนิดและขนาดของภาพท่ีเกิดจากแสงหักเหผานเลนส ทั้งสองแลว (ภาพเสมือนสูง 10 cm อยูหนาเลนส L2 หาง 10 cm)

28. เลนสนูนและเลนสเวาความยาวโฟกัสเทากัน 20 เซนติเมตร วางอยูในแนวแกนมุขสําคัญ เดียวกันและหางกัน 30 เซนติเมตร วัตถุวางอยูหนาเลนสนูนหาง 40 เซนติเมตร จงหาชนิด ตําแหนงและกําลังขยายของภาพ (ภาพจริงขยาย 2 เทา หลังเลนสเวา 20 cm)

ทัศนอุปกรณ 29. กลองสองพระอันหนึ่งมีความยาวโฟกัส 5 เซนติเมตร ตองการสองดูพระสมเด็จใหเห็น ภาพชัดที่สุดตองวางพระหางจากเลนสของกลองสองเทาไร และจะเห็นภาพมีกําลังขยายกี่เทา

(6 เทา) 30. เครื่องฉายสไลด ขนาด 2.5 x 3.5 เซนติเมตร ใหภาพปรากฏชัดเจนบนจอภาพซ่ึงหางออกไป

5 เมตร โดยเลนสฉายภาพ มีความยาวโฟกัส 25 เซนติเมตร จะไดภาพมีขนาดขยายเทาไร และภาพมีพื้นที่เทาไร (ขยาย 19 เทา, พื้นที่ = 3158.75 cm2)

ความสวาง 31. หลอดฟลอูอเรสเซนต 1 หลอด ใหอัตราพลังงานแสงได 2500 ลูเมน จงหาความสวาง บนโตะพ้ืนท่ี 5 ตารางเมตร จากหลอดไฟ 4 หลอดเปนเทาไร (2000 ลักซ)

32. พลังงานแสงเทากับ 1000 ลูเมน เมื่อใชไประยะหนึ่งประสิทธิภาพของหลอดใน การใหพลัง งานแสงเหลือเพียง 60% ถาตองการฉายภาพใหมีความสวางเฉลี่ยบนจอ 300 ลักซ ภาพที่ ฉายจะมีขนาดใหญมากท่ีสุดไดก่ีตารางเมตร (2 )

33. หลอดไฟ 64 วัตต มีความเขมแหงการสองสวาง 36 แคนเดลา ถาตองการความสวางบน โตะอานหนังสือ 144 ลักซ จะตองแขวนหลอดไฟสูงจากโตะเปนระยะกี่เมตร

ก. 0.5 ข. 0.67 ค. 1.5 ง. 2.25 (ขอ ก)

34. เคร่ืองฉายภาพยนตรเคร่ืองหน่ึงใหความสวางเฉล่ียบนจอ 300 ลักซ เมื่อฉายที่ระยะหาง จากจอ 5 เมตร ถาเล่ือนเคร่ืองฉายไปเปน 2 เทาของระยะเดิม ความสวางบนจอจะเปน เทาใด ( 75 ลักซ)

⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦


94

เฉลยแบบฝกหัด ฟสิกส บทท่ี 14 แสงและทัศนอุปกรณ (บางขอ) 29. ตอบ 6 เทา วิธีทํา เม่ือเห็นภาพชัดท่ีสุดแสดงวาระยะภาพ (sℵ) = –25 cm (ภาพเสมือน)

โจทยตองการหาระยะวัตถุ (s) จาก f1 = s1 + s

1ℵ

s1 = f1 – s1ℵ

s1 = 51 + 251 s = 625 = 4.17 cm และ m = ssℵ = 4.1725 = 6 เทา

ดังน้ัน ตองวางพระหางจากเลนส 4.17 ซม. และเห็นภาพมีกําลังขยาย 6 เทา

⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦ 30. ตอบ 19 เทา , พ้ืนท่ี 3158.75 ตารางเซนติเมตร วิธีทํา ตองการหากําลังขยาย (m) ตองรู sℵ , s จากโจทยรู sℵ = 5 m. ตองหา s กอน จาก f1 = s1 + s

1ℵ

s1 = f1 – s1ℵ

s1 = 251 – 5001 s1 = 500120 Κ

s = 19500 จาก m = ssℵ กําลังขยาย = 500500 x 19 = 19 เทา พ้ืนท่ีภาพท่ีปรากฎบนจอ = (2.5 x 19) x (3.5 x 19) = 3158.75 cm2

ดังน้ัน ภาพมีขนาดขยาย 19 เทา และภาพมีพ้ืนท่ี 3158.75 ตารางเซนติเมตร

⌫⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌫⌦⌦

Documents

Physics Online IV บทที่ 14 ฟ สิกส บท ... · Physics Online IV บทที่ 14 แสงและทัศนอุปกรณ 55 การสะท อนกระจกผิวราบ