คุณสมบัติของแสง

จุดประสงค์ทั่วไป

1. การสะท้อนแสง (Reflection)

2. กฎการสะท้อนแสง

3. การหักเหของแสง (Reflection)

4. กฎการหักเหของแสง

5. การกระจายแสง (Diffusion)

6. การทะลุผ่าน (Transmission)

7. การดูดกลืน (Absorbtion)

8. การแทรกสอด (Interference)

จุดประสงค์เชิงพฤติกรรม

1. การสะท้อนแสง (Reflection)

2. กฎการสะท้อนแสง

3. การหักเหของแสง (Reflection)

4. กฎการหักเหของแสง

5. การกระจายแสง (Diffusion)

6. การทะลุผ่าน (Transmission)

7. การดูดกลืน (Absorbtion)

8. การแทรกสอด (Interference)

• เนื้อหาสาระ

ดังที่ได้เรียนมาแล้วแสง เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวลาง และมีการเคลื่อนที่แนวเส้นตรงในตัวกลางชนิดอื่น ๆ จะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางแต่ละชนิดด้วยความเร็วไม่เท่ากัน ตัวกลางใดมีความหนาแน่นมากแสงจะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางนั้นด้วยความเร็วน้อย ถ้าแสงเคลื่อนที่ผ่านไม่ได้ก็เป็นเพราะวัตถุมีการดูดกลืน สะท้อนแสง หรือการแทรกสอดของแสง นั้นคือ คุณสมบัติของแสงที่จะกล่าวในหน่วยนี้

• การสะท้อนแสง (Reflection)

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

รูป ก.การสะท้อนแสงบนวัตถุผิวเรียบ รูป ข. การสะท้อนแสงผิวขรุขระ

• กฎการสะท้อนแสง

1. รังสีตกกระทบ เส้นปกติและรังสีสะท้อนย่อมอยู่บนพื้นระนาบเดียวกัน

2. มุมในการตกกระทบย่อมโตเท่ากับมุมสะท้อน

แสดงกฎของการสะท้อนแสง

• การหักเหของแสง (Refraction)

การหักเห หมายถึง การที่แสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งทำให้แนวลำแสงเกิดการเบี่ยงเบนไปจากแนวเดิม เช่น แสงผ่านจากอากาศไปยังน้ำ ดังแสดงในรูป

• สิ่งที่ควรทราบเกี่ยวกับการหักเหของแสง

- ความถี่ของแสงยังคงเท่าเดิม ส่วนความยาวคลื่น และความเร็วของแสงจะไม่เท่าเดิม


- ทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงจะอยู่ในแนวเดิมถ้าแสงตำตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลางจะไม่อยู่ในแนวเดิม ถ้าแสงไม่ตกตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลาง
ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ของการหักเหของแสงเช่น แผ่นปิดหน้าโคมไฟ ซึ่งเป็นกระจกหรือพลาสติก เพื่อบังคับทิศทางของแสงไฟที่ออกจากโคมไปในทิศทางที่ต้องการ จะเห็นว่าแสงจากหลอดไฟจะกระจายไปยังทุกทิศทางรอบหลอดไฟแต่เมื่อผ่านแผ่นปิดหน้าโคมไฟแล้ว แสงจะมีทิศทางเดียวกัน เช่นไฟหน้ารถยนต์ รถมอเตอร์ไซด์

• การกระจายแสง (Diffusion)

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

• รุ้งกินน้ำ

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

• การทะลุผ่าน (Transmission)

การทะลุผ่าน หมายถึงการที่แสงพุ่งชนตัวกลางแล้วทะลุผ่านมันออกไปอีกด้านหนึ่ง โดยที่ความถี่ไม่เปลี่ยนแปลงวัตถุที่มีคุณสมบัติการทะลุผ่านได้ เช่น กระจก ผลึกคริสตัล พลาสติกใส น้ำและของเหลวต่าง ๆ
การดูดกลืน (Absorbtion)

• การดูดกลืน

หมายถึง การที่แสงถูกดูดกลืนหายเข้าไปในตัวกลางดยทั่วไปเมื่อมีพลังงานแสงถูกดูดกลืนหายเข้าไปในวัตถุใด ๆเช่น เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องต้มน้ำพลังงานแสง และยังนำคุณสมบัติของการดูดกลืนแสงมาใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น การเลือกสวมใส่เสื้อผ้าสีขาวจะดูดแสงน้อยกว่าสีดำ จะเห็นได้ว่าเวลาใส่เสื้อผ้าสีดำ อยู่กลางแดดจะทำให้ร้อนมากกว่าสีขาว

• การแทรกสอด (Interference)

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

• สรุป

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