การหักเหของแสง
การเคลื่อนที่และอัตราเร็วของแสง
แสงจะเกี่ยวข้องกับชีวิตของเราตลอด รวมทั้งปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของแสง จากแหล่งกำเนิดหลากหลาย
ชนิด แต่เราทราบหรือไม่ว่า ธรรมชาติของแสงเป็นอย่างไร แสงเคลื่อนที่อย่างไร และเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วเท่าใด
การศึกษาแสงที่ตามองเห็น มีสมบัติเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นเดียวกับ ไมโครเวฟ อุลตราไวโอเลต
ฯลฯ ในสุญญากาศแสงจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยอัตราเร็วประมาณ 3×10^8 เมตรต่อวินาที เมื่อแสงเคลื่อนที่ได้เร็วมาก การเรียกระยะทางที่แสงเคลื่อนที่ได้ในสุญญากาศในเวลา 1 ปี จะเรียกว่า ระยะทาง 1 ปีแสง สำหรับอัตราเร็วของแสงในตัวกลางต่าง ๆ จะมีค่าไม่เท่ากัน และทุกอัตราเร็วจะมีค่าน้อยกว่าอัตราเร็วแสงในสุญญากาศ
กฎการสะท้อนของแสง
เมื่อแสงไปตกกระทบผิววัตถุใด ๆ ปกติแล้วแสงจะสะท้อนออกจากผิวของวัตถุนั้นได้ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเป็นการสะท้อนได้ของแสง กฎการสะท้อนของแสง มีดังนี้
1. รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติ ต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน
2. มุมตกกระทบต้องมีขนาดเท่ากับมุมสะท้อน
ข้อควรรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการสะท้อนแสง
1. ถ้ารังสีตกกระทบตกตั้งฉากกบผิวของวัตถุรังสีสะท้อนจะสะท้อนย้อนแนวเดิมออกมาโดยตลอด
2. หากรังสีสะท้อนอย่างน้อย 2 เส้น มาตัดกันจะเกิดภาพของวัตถุต้นกาเนิดแสงขึ้น ณ จุดตัดนั้น
ระยะจากใจกลางผิวตกกระทบถึงวัตถุ เรียก ระยะวัตถุ (s )
ระยะจากใจกลางผิวตกกระทบถึงภาพ เรียก ระยะภาพ ( s′)
อัตราส่วนของระยะภาพต่อระยะวัตถุ หรือขนาดภาพต่อขนาดวัตถุของการสะท้อนหนึ่งๆ จะมีค่าคงที่ เรียกค่าคงที่นี้ว่า กําลังขยาย (m)
นั่นคือ กําลังขยาย (m) = s/s′ = y/y′
เมื่อ s′= ระยะภาพ s = ระยะวัตถุ
y′= ขนาดภาพ y = ขนาดวัตถุ
โดยทั่วไปแล้วการศึกษาการสะท้อนแสง จะใช้กระจกเป็นอุปกรณ์ในการศึกษา กระจกโดยทั่วไปนั้นจะมี 2 ชนิด
1. กระจกราบ
2. กระจกโค้ง ( กระจกโค้งเว้าและกระจกโค้งนูน )
ภาพที่เกิดจากกระจกเงาราบ
พิจารณาตามรูป เมื่อยิงแสงออกจากวัตถุต้นกำเนิดแสง ไปตกกระทบกระจกดังรูป รังสีของแสงสะท้อนเส้นที่ 1 และ 2 จะกระจายออกจากกัน ดังนั้นรังสีสะท้อนนี้จะไม่สามารถตัดกันและไม่ทําให้เกิดภาพที่ด้านหน้ากระจกได้ แต่ถ้าเราต่อแนวรังสีสะท้อนทั้งสองย้อนไปด้านหลังกระจก จะพบว่าเส้นสมมติที่ต่อออกไปนี้จะไปตัดกันได้ที่จุดจุดหนึ่ง การตัดกันของเส้นสมมตินี้จะทําให้เกิดภาพหลังกระจก เรียกภาพที่เกิดนี้ว่า ภาพเสมือน
สําหรับภาพที่เกิดจากกระจกราบ จะได้ว่า
ระยะภาพ (s) = ระยะวัตถุ (s′)
และ ขนาดภาพ (y) = ขนาดวัตถุ (y′)
ดังนั้น กาลังขยายของกระจกราบ (m) = s′/s = y′/y = 1
ภาพที่เกิดจากกระจกเงาทรงกลม
กระจกเงาทรงกลม หรือกระจกโค้ง จะแบ่งได้เป็ น 2 ชนิดย่อย ได้แก่ กระจกโค้งเว้า และกระจกโค้งนูนกระจกแต่ละแบบจะมีจุดต่างๆ ซึ่งต้องรู้จักเป็นพื้นฐานดังรูป
ถ้าเราให้รังสีของแสงขนานกับเส้นแกนมุขสําคัญมาตกกระทบกระจกเว้า จะพบว่ารังสีสะท้อนของรังสีขนานเหล่านี้จะไปตัดกันที่จุดกึ่งกลางระหว่าง จุด C กับจุด V เสมอ จุดตัดนี้เรียกว่าจุดโฟกัส (F) และระยะห่างจากจุด V ถึงจุด F เรียกความยาวโฟกัส (f) แต่กระจกนูนจะเป็นกระจกกระจายแสง กล่าวคือ เมื่อรังสีของแสงขนานกับเส้นแกนมุขสําคัญไปตกกระทบกระจกนูน รังสีสะท้อนจะกระจายออกจากกัน
ดังรูป แต่ถ้าต่อแนวรังสีสะท้อนย้อนไปด้านหลังกระจก จะพบว่าเส้นสมมุติเหล่านั้น จะไปตัดกนที่จุดกึ่งกลางระหว่างจุด C กับจุด V ด้านหลังกระจก จุดตัดนี้เรียกว่าจุดโฟกัส (F) และระยะห่างจากจุด V ถึงจุด F เรียกความยาวโฟกัส (f) แต่เป็นจุดโฟกสและความยาวโฟกัสเสมือนเท่านั้น
ที่สําคัญ f = R/2 เสมอ
การเกิดภาพโดยกระจกโค้งเว้า
การเกิดภาพโดยกระจกนูน
ภาพที่เกิดจากกระจกนูน จะเป็นภาพเสมือนหัวตั้งขนาดภาพเล็กกว่าขนาดวัตถุอยู่หลังกระจกและระยะภาพสั้นกว่าระยะวัตถุเสมอ
ลักษณะของภาพจริงที่เกิดจากการสะท้อน
1. หัวกลับ
2. เกิดหน้ากระจก
3. เอาฉากมารับได้
ลักษณะของภาพเสมือนที่เกิดจากการสะท้อน
1. หัวตั้ง
2. เกิดหลังกระจก
3. เอาฉากมารับไม่ได้ แต่เห็นได้ด้วยตาเปล่าผ่านกระจก
กฎการหักเหของแสง
เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งซึ่งมีความหนาแน่นไม่เท่ากน จะทําให้อัตราเร็ว (v) แอมพลิจูด (A)และความยาวคลื่น (λ) ของแสงเปลี่ยนไป แต่ความถี่ (f )จะคงที่
ในกรณีที่แสงตกกระทบพุ่งเข้าตกตั้งฉากกับแนวรอยต่อตัวกลาง แสงที่ทะลุลงไปในตัวกลางที่ 2 จะมีแนวตั้งฉากกับแนวรอยต่อตัวกลางเช่นเดิม แต่หากแสงตกกระทบตกเอียงทํามุมกับแนวรอยต่อตัวกลาง แสงที่ทะลุลงไปในตัวกลางที่ 2 จะไม่ทะลุลงไปในแนวเส้นตรงเดิม แต่จะมีการเบี่ยงเบนไปจากแนวเดิมดังรูป ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การหักเหของแสง
กฎของสเนลล์
sinθ1/sinθ2 = v1/v2 = λ1/λ2 = n21 = n2/n1
เมื่อ θ1 และ θ2 คือมุมระหว่างรังสีแสงกับเส้นปกติในตัวกลางที่ 1 และ 2 ตามลําดับ
v1 และ v2 คือความเร็วแสงในตัวกลางที่ 1 และ 2 ตามลําดับ
λ1 และ λ2 คือความยาวคลื่นแสงในตัวกลางที่ 1 และ 2 ตามลําดับ
n1คือดัชนีหักเหตัวกลางที่ 1เทียบกับอากาศ เรียกสั้นๆ ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 1
n2คือดัชนีหักเหตัวกลางที่ 2เทียบกับอากาศ เรียกสั้นๆ ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 2
n21คือดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 2 เทียบกับตัวกลางที่ 1
การสะท้อนกลับหมดของแสง
หากยิงแสงจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า เช่นยิงแสงจากพลาสติกไปสู่อากาศ จะเกิดการหักเหซึ่งมุมหักเหโตกว่ามุมตกกระทบเสมอดังรูป สําหรับมุมตกกระทบที่ทําให้มุมหักเหเป็นมุม 90 องศา มุมตกกระทบนั้นเรียก มุมวิกฤติ
ในกรณีที่มุมตกกระทบมีขนาดโตกว่ามุมวิกฤติ จะทําให้แสงเกิดการสะท้อนกลับเข้ามาภายในตัวกลางแรกทั้งหมดไม่มีการหักเหออกไปยังตัวกลางที่ 2 เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่าเป็น การสะท้อนกลับหมด
ความลึกจริง ความลึกปรากฏ
พิจารณาตัวอย่างการมองวัตถุที่จมอยูใต้น้ำ เราจะเห็นวัตถุนั้นอยูตื้นกว่าความเป็นจริง ทั้งนี้เพราะแสงที่สะท้อนออกมาจากวัตถุนั้น เมื่อเคลื่อนที่ออกจากน้ำมาสู่อากาศแล้วเข้าตาเรานั้น แสงจะเกิดการหักเห แต่เนื่องจากสายตาของคนเราจะมองตรงเสมอ เราจึงมองเห็นวัตถุอยูตื้นกว่า ความเป็นจริงดังแสดงในรูป
ในกรณีที่เรามองวัตถุลงไปตรง ๆ (มองตั้งฉากกับผิวหักเห) เราสามารถคํานวณหาความลึกปรากฏได้จาก
ลึกจริง/ลึกปรากฏ = n1/n2
เมื่อ n1 คือดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 1 ที่แสงอยู่
n2 คือดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 2 ที่แสงไป
กรณีที่เรามองวัตถุเอียงทํามุมกับผิวหักเห เราสามารถคํานวณหาความลึกปรากฏได้จาก
ลึกจริง/ลึกปรากฏ = n1 cosθ1/n2 cosθ2
เมื่อ n1 คือดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 1 ที่แสงอยู่
n2 คือดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 2 ที่แสงไป
θ1 คือมุมตกกระทบในตัวกลางที่ 1
θ2คือมุมหักเหในตัวกลางที่ 2
เลนส์บาง
กล้องจุลทรรศน์ กล้องดูดาว และกล้องถ่ายรูป ล้วนเป็นอุปกรณ์ที่ใช้เลนส์ช่วยในการทำให้เกิดภาพ โดยใช้หลักการหักเหของแสง
เลนส์ คือ ตัวกลางโปร่งใสที่มีผิวหน้าเป็นผิวโค้ง ผิวโค้งของเลนส์อาจจะมีรูปร่างเป็นพื้นผิวโค้งทรงกลม
ทรงกระบอก หรือ พาราโบลาก็ได้ เลนส์แบบง่ายสุดเป็นเลนส์บางที่มีผิวโค้งทรงกลม โดยส่วนหนาสุดของเลนส์จะมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับรัศมีความโค้ง เลนส์แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ เลนส์นูน (Convex lens ) กับเลนส์เว้า (Concave lens )
เลนส์นูน คือ เลนส์ที่มีตรงกลางหนากว่าตรงขอบเสมอ เมื่อผ่านลำแสงขนานเข้าหาเลนส์จะทำให้รังสีตีบเข้าหากัน และไปตัดกันจริงที่จุดโฟกัสจริง ( Real focus ) ดังรูป
เลนส์เว้า คือ เลนส์ที่มีตรงกลางบางกว่าตรงขอบเสมอ เมื่อผ่านลำแสงขนานเข้าหาเลนส์จะทำให้รังสีถ่างออกจากกันและ ถ้าต่อแนวรังสี จะพบว่ารังสีจะไปตัดกันที่จุดโฟกัสเสมือน (Virtual focus ) ดังรูป
ปรากฏการณ์เกี่ยวกับแสง
การกระจายของแสง
พิจารณาส่องแสงอาทิตย์ผ่านแท่งแก้วสามเหลี่ยม(ปริซึม) แสงขาวของดวงอาทิตย์นั้นมีองค์ประกอบด้วยแสงสีต่างๆ 7 สี คือม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด และแดง เมื่อผ่านปริซึม แต่ละสีจะเกิดการหักเหออกมาได้ไม่เท่ากัน สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุดจะเกิดการหักเหน้อยที่สุด สีม่วงมีความยาว คลื่นน้อยที่สุดจะเกิดการหักเหมากที่สุด ส่วนสีอื่นๆ ซึ่งมีความยาวคลื่นแตกต่างกันก็จะเกิดการหักเหได้ไม่เท่ากันด้วย ลักษณะนี้จะทําให้แสงแต่ละสีที่หักเหออกมาเกิดการแยกออกจากกนัดังรูป เรียกว่า เกิดการกระจายของแสง
รุ้งกินน้ำ
รุ้งกินนํ้ามักจะเกิดหลังฝนตกและเกิดในทิศซึ่งตรงกันข้ามกับพระอาทิตย์ ทั้งนี้เพราะหลังฝนตกในอากาศจะมีละอองน้ำอยู่มาก เมื่อแสงตกกระทบเข้าไปในละอองน้ำนี้ จะเกิดการสะท้อนกลับหมด และหักเห ออกมาทําให้สีทั้ง 7 สี ของแสงขาวเกิดการกระจายออกจากกัน รุ้งกินน้ำมี 2 ชนิด ซึ่งปกติแล้วจะเกิดขึ้นพร้อมกัน ได้แก่
1) รุ้งทุติยภูมิ เป็นรุ้งกินน้ำซึ่งแสงจะเกิดการสะท้อนกลับหมดภายในละอองนํ้า 2 ครั้ง รุ้งแบบนี้จะเกิดในระดับความสูงมากกว่ารุ้งชนิดต่อไป แสงที่หักเหออกมาจากละอองนํ้าแต่ละละอองนั้นแสงสีแดงจะหักเหอยู่ด้านบนสีม่วง แต่สีที่มาเข้าตาเรากลับเป็นสีม่วงอยู่บนสีแดง
2) รุ้งปฐมภูมิ เป็ นรุ้งกินน้ำซึ่งแสงจะเกิดการสะท้อนกลับหมดภายในละอองนํ้า 1 ครั้ง รุ้งแบบนี้จะเกิดในระดับตํ่ากว่ารุ้งทุติยภูมิ แสงที่หักเหออกมาจากละอองนํ้าแต่ละละอองนั้น แสงสีม่วงจะหักเหอยู่ด้านบนสีแดง แต่สีที่มาเข้าตาเรากลับเป็นสีแดงอยู่บนสีม่วง
มิราจ
ในบางครั้งคนซึ่งเดินทางในทะเลทราย จะมองเห็นต้นไม้เป็นสองต้นพร้อมกัน โดยต้นไม้ต้นหนึ่งคือต้นไม้ปกติ แต่อีกต้นหนึ่งจะเป็นภาพหัวกลับยอดชี้ลงใต้พื้นทราย ปรากฏการณ์นี้เรียก
มิราจ ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเนื่องจากพื้นทรายถูกแดดจัดเผา ทําให้อากาศบริเวณใกล้พื้นทรายมีอุณหภูมิสูงและมีความหนาแน่นตํ่า แต่จุดซึ่งสูงขึ้นมาอีกเล็กน้อย อุณหภูมิจะลดลงอย่างมาก ทําให้ความหนาแน่นอากาศบริเวณนี้สูงขึ้น จึงเกิดความแตกต่างของความหนาแน่นของชั้นอากาศบริเวณนั้นและเมื่อแสงอาทิตย์สะท้อนออกจากยอดไม้ แสงบางส่วนจะพุ่งตรงเข้าตา ทําให้เห็นยอดไม้ชี้ขึ้นบนอากาศเป็นปกติ แต่แสงบางส่วนจะพุ่งลงข้างล่างแล้วเกิดการหักเหตามชั้นอากาศซึ่งมีความหนาแน่นต่างกันอยู่ แล้วย้อนขึ้นมาเข้าตา และเมื่อสายตามองตรงลงไป จะทําให้เห็นยอดไม้ชี้ลงไปใต้พื้นทรายนอกจากตัวอยางนี้ แล้ว ยังมีปรากฏการณ์มิราจให้เห็นได้อีก เช่นการเห็นนํ้าปรากฏบนพื้นผิวถนนที่ร้อนทั้ง ๆ ที่ถนนแห้งหรือเห็นเรือลอยควํ่าอยู่ในอากาศเหนือท้องทะเล เป็นต้น
ตาและการมองเห็น
สายตาของคนปกตินั้นจะมองเห็นวัตถุได้ชัดเจนเมื่อวัตถุอยู่ในระยะใกล้สุด 25 เซนติเมตร และไกลสุดที่ระยะอนันต์ (Infinite) จากตา สําหรับคนสายตายาวหากวัตถุอยู่ที่ระยะ 25 เซนติเมตร จะเห็นไม่ชัด แต่อาจมองเห็นชัดที่ระยะไกลกวานี้ ดังนั้นต้องใช้แว่นตาเลนส์นูน เพื่อนําวัตถุซึ่งอยู่ที่ระยะ 25 เซนติเมตรนั้น ไปสร้างเป็ นภาพเสมือนตรงจุดใกล้ที่สุดที่เขามองเห็นได้ชัด สําหรับคนสายตาสั้น หากวัตถุอยู่ไกลจะเห็นได้ไม่ชัด แต่หากวัตถุอยู่ใกล้ ๆ จะเห็นชัด ดังนั้นต้องใช้แว่นตาเลนส์เว้า เพื่อนําวัตถุที่อยู่ไกล นั้น มาสร้างเป็นภาพเสมือนตรงจุดใกล้สุดที่เขา ยังสามารถเห็นได้ชัดเจน
ทัศนอุปกรณ์
แว่นขยาย
แว่นขยายทําจากเลนส์นูนโดยอาศัยหลักการว่า เมื่อวางวัตถุไว้ใกล้กว่าจุดโฟกัสของเลนส์นูน จะทําให้เกิดภาพเสมือนหัวตั้งขนาดใหญ่กว่าวัตถุ ซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าย้อนผ่านเลนส์เข้าไป
เครื่องฉายภาพนิ่ง
เครื่องฉายภาพนิ่งมีองค์ประกอบพื้นฐานดังแสดงในรูป
เมื่อแสงจากหลอดไฟผ่านเลนส์รวมแสงแล้วผ่านสไลด์ จากนั้นแสงจะพุ่งผ่านเลนส์ฉายภาพแล้วเกิดการหักเหไปเกิดเป็นภาพจริงหัวกลับขึ้นที่ฉากรับภาพดังรูป เนื่องจากภาพที่เกิดบนฉากเป็นภาพหัวกลับ ดังนั้นเวลาใส่ฟิล์มจึงต้องกลับหัวฟิล์มลงเพื่อให้ได้ภาพหัวตั้งขึ้นบนฉากนั่นเอง
กล้องถ่ายรูป
กล้องถ่ายรูปจะมีองค์ประกอบพื้นฐานดังแสดงในรูป
เมื่อแสงสะท้อนออกจากวัตถุที่จะถ่ายรูปแสงจะพุงผ่านเลนส์นูนหน้ากล้องแล้วหักเหไป เกิดภาพจริงหัวกลับบนฟิล์มในกล้อง จากนั้นแสงจะทําให้เกิดปฏิกิริยาเคมีบนฟิล์มเกิดเป็นรูปภาพที่ต้องการเก็บไว้นั่นเอง อุปกรณ์เสริมในกล้องถ่ายรูปปกติจะมีดังนี้วงแหวนปรับความชัด ใช้ปรับเลื่อนเลนส์ (ปรับโฟกส) เพื่อปรับความคมชัดของภาพ ไดอะแฟรม เป็นช่องกลมปรับย่อขยายขนาดได้ เพื่อปรับแต่งปริมาณแสงให้เข้ามากน้อยตามความพอดี ชัตเตอร์ เป็นแผนทึบแสงคอยกันแสงและปิดเปิดเมื่อต้องการถ่ายรูป หากปริมาณแสงมีมาก ต้องปรับความเร็วชัตเตอร์ให้ปิดเปิดอย่างรวดเร็ว หากปริมาณแสงมีน้อยต้องปรับความเร็วชัตเตอร์ให้ปิดเปิดอย่างช้าๆ
กล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์จะมีองค์ประกอบพื้นฐานดังแสดงในรูป
เมื่อแสงสะท้อนออกจากวัตถุที่ต้องการส่องดู แสงจะพุ่งผ่านเลนส์ใกล้วัตถุแล้วเกิดเป็นภาพจริงหัวกลับ (i 1) ในกล้องจุลทรรศน์ และเมื่อจัดให้ภาพที่เกิดนี้อยู่ใกล้กว่าจุดโฟกัสของเลนส์ใกล้ตาด้านบน เมื่อแสงหักเหผ่านเลนส์ใกล้ตาจะทําให้เกิดเป็นภาพเสมือนหัวตั้งขนาดใหญ่(i 2) สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์เปนกล้องที่ใช้ส่องดูวัตถุที่อยูไกลๆ เช่นกล้องดูดาว กล้องส่องทางไกล เป็นต้น กล้องโทรทรรศน์จะมีองค์ประกอบพื้นฐานดังแสดงในรูป
เมื่อแสงจากวัตถุซึ่งอยู่ไกลพุ่งผ่านเลนส์ใกล้วัตถุของกล้องโทรทรรศน์ แสงจะเกิดการหักเหทําให้เกิดภาพจริงหัวกลับ ขึ้นที่จุดโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุนั้น และเมื่อแสงพุ่งผ่านเลนส์ใกล้ตาจะหักเหแล้วทําให้เกิดภาพเสมือน ขนาดใหญ่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
ปัจจุบันเราสามารถทําให้ภาพเสมือนที่มองเห็นเป็นภาพหัวตั้ง โดยใส่เลนส์นูนตัวที่ 3 แทรกไว้ระหว่างเลนส์ใกล้วัตถุกับเลนส์ใกล้ตาดังรูป
ความยาวของกล้องโทรทรรศน์จะมีค่าประมาณ
ความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ + ความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา
กำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ สามารถหาค่าได้จาก
กำลังขยาย = ความยาวโฟกัสเลนส์ใกล้วัตถุ/ความยาวโฟกัสเลนส์ใกล้ตา
เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์จะมีขนาดที่ยาวมาก หากเราใช้ปริซึมเข้าช่วยจะสามารถลดความยาวของ
กล้องได้ดังรูป วิธีการนี้จะใช้กับกล้องส่องทางไกล
ความสว่าง
ความสว่างบนพื้นผิวใด ๆ สามารถคํานวณหาค่าได้ จากสมการ
E = F/A หรือ E = I/R^2
เมื่อ E คือความสว่าง (ลูเมน/เมตร^2 . ลักซ์)
F คืออัตราการให้พลังงานแสง หรือ ฟลักซ์ส่องสวาง (ลูเมน)
[ปริมาณพลังงานแสงที่ส่องออกมาจากแหล่งกําเนิดต่อหนึ่งหน่วยเวลา]
A คือพื้นที่รับแสง (เมตร^2)
I คือความเข้มของการส่องสว่าง (แคนเดลลา)
[ความสามารถในการเปล่งแสงออกจากแหล่งกําเนิด]
R คือระยะจากแหล่งกำเนิดแสงวัดมาตั้งฉากกบพื้นที่ (เมตร)
แสงสีและการผสมสี
แสงสีปฐมภูมิ คือ แสงสีพื้นฐานซึ่งมี 3 สี ได้แก่ แสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสีนํ้าเงิน เมื่อนําแสงสีปฐมภูมิมาผสมกัน จะเกิดเป็นสีอื่นๆ อีก ดังนี้
แสงสีแดง + แสงสีนํ้าเงิน ได้ แสงสีแดงม่วง
แสงสีแดง + แสงสีเขียว ได้ แสงสีเหลือง
แสงสีนํ้าเงิน + แสงสีเขียว ได้ แสงสีนํ้าเงินเขียว
ทั้ง 3 แสงสีปฐมภูมิรวมกัน จะได้แสงขาว
สําหรับการมองเห็นวัตถุเป็นสีต่างๆ นั้น เกิดจากการที่วัตถุสะท้อนแสงสีนั้นๆ ออกมาเข้าตาเรา ตัวอย่างเช่น
ถ้าเรามองเห็นวัตถุมีสีเขียว แสดงว่าวัตถุนั้นสะท้อนแสงสีเขียวออกมาเข้าตาเรา ส่วนแสงสีอื่นๆ จะถูกดูดกลืนหมดดังแสดงในแผนภาพ
ถ้าเรามองเห็นวัตถุมีสีเหลือง แสดงว่าวัตถุนั้นสะท้อนแสงสีแดงและเขียวออกมาเข้าตาเรา แล้วแสงสีทั้งสองเกิดการผสมรวมกันเป็นแสงสีเหลือง ส่วนแสงสีนํ้าเงินจะถูกดูดกลืน
ถ้าเรามองเห็นวัตถุมีสีขาว แสดงว่าวัตถุนั้นสะท้อนแสงทุกสีออกมาเข้าตาเรา แล้วแสงสีทั้งหมดเกิดการผสมรวมกันเป็นแสงสีขาว
ส่วนการที่เรามองเห็นวัตถุเป็นสีดํา เป็นเพราะวัตถุนั้นดูดกลืนแสงทุกสีจึงไม่มีแสงสะท้อนมาเข้าตาเรา เราจึงมองเห็นวัตถุนั้นมืดดํานันเอง
การถนอมสายตา
ตาเป็นอวัยวะที่มีความไวต่อแสง การมองในบริเวณที่แสงมีความเข้มมากกับบริเวณที่มีความเข้มแสงน้อย อาจทำให้เกิดอันตรายต่อตา หรือทำให้สายตาเสียได้
เรตินา เป็นส่วนของตาที่เสียหายได้ เมื่อได้รับแสงที่มีความสว่างเกินความสามารถของการรับรู้ของมัน เมื่ออเราดูวัตถุหรือสิ่งต่างๆ ที่วางอยู่กลางแดดหรือบนหาดทรายขาว เราจะรู้สึกตาพร่า หรือบางครั้งก็รู้สึกตามัวทั้งนี้เป็นเพราะว่า เราตินาของตาถูกกระตุ้นจนเกินไปทำให้การตอบสนองช้า ถ้าเราจ้องดูวัตถุที่มีความสว่างมากต่อไป การตอบสนองก็ยิ่งช้าลง สำหรับในกรณีที่ดูวัตถุที่มีความสว่างสูงมาก เรตินาจะถูกทำลายจนใช้การไม่ได้ตลอดไปคือ ตาคนๆ นั้นจะบอด
การดูวัตถุที่มีความสว่างมาก
เช่นดวงอาทิตย์ แสงจากการเชื่อมโลหะ จะต้องไม่มองสิ่งเหล่านี้โดยตรงเพราะความเข้มแสงมากจนทำให้เกิดอันตรายร้าย แรงต่อตาได้ หรือมองวัตถุที่แสงสว่างไม่มากเกินไปแต่มองต่อเนื่องเป็นเวลานานก็สามารถ เกิดอันตรายต่อสายตาได้เช่นกัน การป้องกันไม่ให้แสงที่มีความเข้มมากเข้าสู่ตาโดยตรงเป็นวิธีป้องกันดวงตา จากวัตถุที่สว่างมากๆ
การดูวัตถุที่มีความสว่างน้อย
การดูวัตถุที่มีความสว่างน้อยก็จะทำให้เกิดความเสียหายต่อสายตาได้เนื่องจาก จะต้องเพ่งสายตาเป็นเวลานาน เช่นการอ่านหนังสือในที่ที่มีแสงน้อยๆ จะทำกล้ามเนื้อตาเสื่อมเร็วกว่าปกติ ดังนั้นจึงต้องอ่านหนังสือในบริเวณที่มีแสงสว่างเพียงพอ เช่นมีการกำหนดความสว่างสำหรับห้องเรียนไว้ 300-700 Lux เป็นต้น
การดูผ่านทัศนอุปกรณ์
การใช้ทัศนอุปกรณ์อันได้แก่ กล้องส่องทางไกล กล้องโทรทรรศน์ดูวัตถุหรือแหล่งกำเนิดแสงที่มีความสว่างมาก จะทำให้เรตินาเป็นอันตราย เช่นเดียวกับการใช้ตาเปล่าดูวัตถุหรือแหล่งกำเนิดที่มีความสว่างมาก อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นบ่อย คือ การดูดวงอาทิตย์ขณะเกิดสุริยุปราคาไม่ว่าจะด้วยตาเปล่า หรือด้วยกล้องส่องทางไกล ความสว่างที่เกิดจากการมองตรงเช่นนั้นมากเพียงพอให้เรตินาพิการอย่างถาวรได้ ดังนั้น ในการดูหรือถ่ายภาพดวงอาทิตย์เมื่อเกิดสุริยุปราคา จึงต้องทำด้วยความระมัดระวัง โดยดูผ่านแผ่นฟิล์มกรองแสง หรือดูโดยมีผู้เชี่ยวชาญด้านดาราศาสตร์ดูแลทั่วไป เมื่ออยู่กลางแจ้งที่มีความสว่างมากกว่า 10,000 ลักซ์ ควรใส่แว่นกันแดด เพื่อลดความสว่างของแสงที่เข้าตา
ตาราง แสดงความสว่างบนพื้นบริเวณกลางแจ้ง
สภาพอากาศ ความสว่าง (ลักซ์)
เวลา 08.00 น. ท้องฟ้ามีเมฆเต็ม 5,000-6,000
เวลา 10.00 น. ท้องฟ้ามีเมฆเต็ม 17,000-20,000
เวลา 12.00 น. ท้องฟ้าแจ่มใส 54,000-57,000
ข้อแนะนำสำหรับการถนอมสายตา
อ่านหนังสือในที่ที่มีแสงสว่างเพียงพอ และถือหนังสือห่างจากดวงตาประมาณ 1 ฟุต ไม่ควรอ่านหนังสือเป็นเวลาติดต่อกันนาน ๆ ควรพักสายตาประมาณ 30-45 นาที เมื่อรู้สึกปวดเมื่อยตา
ดูโทรทัศน์ในที่ที่มีแสงสว่างเพียงพอ และควรนั่งห่างจากจอโทรทัศน์ประมาณ 5 เท่าของขนาดโทรทัศน์
ไม่ควรจ้องมองพระอาทิตย์เป็นเวลานานๆ
ควรสวมแว่นตาทุกครั้งที่ต้องออกไปสัมผัสกับแสงแดด หรือขับขี่รถยนต์
หลีกเลี่ยงการมองหรือจ้องคลื่นแม่เหล็กจากเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น เตาไมโครเวฟ เครื่องถ่ายเอกสาร ฯลฯ
เวลาที่เศษผงเข้าตา ห้ามขยี้ตาเด็ดขาด แต่ให้คุณล้างตาด้วยน้ำสะอาดหรือหยอดน้ำยาล้างตาแทน
ทุกครั้งที่ลงเล่นน้ำในสระว่ายน้ำ ควรสวมใส่แว่นตาว่ายน้ำทุกครั้ง เพื่อป้องกันคลอรีนหรือเศษผงเข้าตา
ควรระมัดระวังการละเล่นหรือทำกิจกรรมต่าง ๆ ที่จะก่อให้เกิดอันตรายต่อดวงตา
เมื่อรู้สึกปวดเมื่อยตา ไม่ควรกดนวดดวงตา หรือกรอกดวงตาไปมา แต่ควรหลับตาประมาณ 20 ถึง 30 นาที
ไม่ควรใช้ผ้าเช็ดหน้า แว่นตา ยาหยอดตา ร่วมกับผู้อื่น
ควรปิดไฟนอน เพื่อเป็นการพักสายตา
ในกรณีที่สารเคมีเข้าตา ควรล้างตาด้วยน้ำสะอาด แล้วไปพบจักษุแพทย์โดยด่วน
ควรไปตรวจวัดสายตาเป็นประจำ อย่างน้อยปีละครั้ง
คำค้น : ดรรชนี ดัชนี หน่วย ปรากฏการณ์ ของตัวกลาง หนึ่ง ๆ มีหน่วยในระบบเอสไอ ของตัวกลาง หนึ่ง ๆ มีหน่วยในระบบเอสไอ คือ ค่าดัชนี ดัชนี ของตัวกลาง หนึ่ง ๆ มีหน่วยในระบบเอสไอ เป็น ดัชนี คือ
ที่มา:http://lightgroup123.blogspot.com/p/blog-page_10.html
อ่านบทความทั้งหมด >>> pangpond.com
บทความแนะนำ หมวดหมู่: วัยรุ่น
จำนวนคอมเมนต์ของโพสต์ ID 172695: 86