ธรรมชาติของแสง

ÈÙ¹ÂǏ Ô·ÂÒÈÒʵÃà ¾èÍ× ¡ÒÃÈ¡Ö ÉÒ¾ÉÔ ³âØ Å¡ Phitsanulok Science Center For Education Nature of light ธรรมชาตขิ องแสง

แสงคืออะไร? แสง (Light) คือ คล่ืนแมเหล็กไฟฟา (Electromagnetic Wave) ชนิดหน่ึง ซ่ึงมีความยาวคล่ืน (Wavelength) อยูในชวงที่มนุษย สามารถรับรูไดผานดวงตาหรือท่ีเรียกวา “แสงที่ตามองเห็น” (VisibleLight) โดยนับเปนสวนหนึ่งของคล่ืนแมเหล็กไฟฟาท่ี อยูในชว งความยาวคล่นื 400 – 700 นาโนเมตร

คุณสมบัติของแสง แสงมีคุณสมบัติท่ีคอนขางสลับซับซอน เนื่องจากมีลักษณะเปนเหมือนท้ังคล่ืนและอนุภาค ซ่งึ ในทางฟส กิ ส แสง หมายถึง รังสีแมเหล็กไฟฟา (Electromagnetic Radiation) ในทุกชวงความ ยาวคลื่น แมจะอยูในชวงท่ีสายตาของมนุษยไมสามารถมองเห็นได แสงมีอนุภาคที่เรียกวา “โฟตอน” (Photon) เปนอนุภาคท่ีสามารถเคลื่อนท่ีไดดวยอัตราเร็วคงที่ ซ่ึงอยูท่ีราว 300,000,000 เมตรตอวินาที โดยไมจําเปนตองมีสื่อหรืออาศัยตัวกลางในการเคล่ือนท่ีใด ๆ (Medium) อยางเชนแสงจากดวงอาทิตยที่เดินทางผานอวกาศหรือภาวะสุญญากาศเปน ระยะทาง 150 ลานกิโลเมตร โดยใชเ วลา ราว 8.3 นาทีในการเดนิ ทางมายงั โลก

แหลง กาํ เนิดของแสงบนโลก แบงออกเปน 3 แหลง แหลงกาํ เนิดตามธรรมชาติ แสงจากสง่ิ มชี วี ติ แสงจากสง่ิ ประดิษฐของมนษุ ย

แหลง กําเนิดของแสงบนโลก แหลง กําเนิดตามธรรมชาติ คือ ดวงอาทิตย ดาวฤกษดวงอ่ืน ๆ และปรากฏการณฟาแลบฟาผา โดยแสงจากดวงอาทติ ยถ อื เปนแหลงกําเนดิ แสงท่ีใหญท ส่ี ุดของโลก

แหลง กําเนิดของแสงบนโลก แสงจากสิง่ มชี วี ิต การเรืองแสงของสัตวบางชนิด เชน การมีแสงสวางในตัวเองของห่ิงหอย ปลานา้ํ ลึกบางชนิด และแพลงกต อนในทะเล

แหลง กําเนิดของแสงบนโลก แสงจากส่งิ ประดิษฐของมนษุ ย หลอดไฟ ตะเกียง เทียนไข และแสงท่ีเกิดจากการเผาไหมเชื้อเพลิง ประเภทตา ง ๆ เชน ถา น ฟน และนํา้ มนั

สเปกตรัม (Spectrum) คลื่นหรือแสงที่ดวงตามมนุษยสามารถมองเห็นและรับรูไดน้ัน นับเปนเพียง ชวงสั้น ๆ ของแถบคลื่นแมเหล็กไฟฟาทั้งหมด ดังน้ัน จึงมีคลื่นอีกมากมายที่ มนุษยไมสามารถมองเห็นไดดวยตาเปลา และถึงแมจะมีบางชวงความยาวคล่ืนที่ มนุษยอาจรับรูดวยประสาทสัมผัสอื่น ๆ อยางเชน การท่ีผิวหนังรับรูไดถึงความ รอน เม่ือสัมผัสกับรังสีอินฟราเรด (Infrared Radiation) หรือรังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet Radiation) เปนตน

สีของแสง แสงจากดวงอาทิตยเปนแสงขาว (White Light) ซึ่งในทางวิทยาศาสตร สามารถ ใชปริซึม (Prism) แยกองคประกอบของแสงขาวออกจากกันได โดยสามารถแบง ออกเปนแถบสีตาง ๆ ท้ังหมด 7 สี เรียงชิดติดกันหรือที่เรียกแถบสีเหลานี้วา “สเปกตรัม” (Spectrum) โดยในธรรมชาติ สสารท่ีมีคุณสมบัติคลายคลึงปริซึม คือ หยดนํ้า เม็ดฝน ละออง และไอน้ําตาง ๆ ซ่ึงหลังฝนตกเม่ือแสงแดดสอง กระทบหยดนํ้าฝนเหลาน้ี เราสามารถมองเห็นแสงแดดเปนแถบสีทั้ง 7 สี ปรากฏ ข้ึนบนทองฟาหรอื ทีเ่ ราเรยี กกนั วา “รงุ กินนํ้า” นัน่ เอง

สีของแสง นอกจากน้ี การที่มนุษยเรามองเห็นสีตาง ๆ บนวัตถุน้ัน เปนผลที่เกิดจากการผสม ของแสงสีตาง ๆ เชน แสงขาวอาจเกิดจากการรวมกันของแสงเพียง 3 สี ไดแก แสงสีเขียว (Green: 1) แสงสีนํ้าเงิน (Blue: 2) และแสงสีแดง (Red: 3) หรือที่ เรียกวา “สีปฐมภูมิ” (Primary Colors) และหากนําแสงท่ีเกิดจากการผสมกันของ สีปฐมภูมิ 2 สีมารวมกัน จึงเกิดเปน “สีทุติยภูมิ” (Secondary Colors) ไดแก แสง สีคราม (Cyan: 4) แสงสีเหลือง (Yellow: 5) และแสงสีมวงแดง (Magenta: 6) โดย ท่ีสีทุติยภูมิแตละสีจะมีความแตกตางกันในระดับความเขมสีและความสวางของ แสงอกี ดวย

สมบตั ิและพฤติกรรมของแสง การสะทอน (reflection) พฤติกรรมของแสงที่สองไปกระทบผิวตัวกลางที่มีลักษณะแตกตางกันและ สะทอนกลบั ออกมา นบั เปนการเคลอ่ื นท่ีของแสงจากตัวกลางตางชนิด ซึ่งเมื่อแสง ตกกระทบกับพื้นผิวสัมผัสของตัวกลางใด ๆ ปริมาณและทิศทางของการสะทอน ของแสงจงึ ข้นึ อยกู ับธรรมชาตขิ องพื้นผิวสัมผัสของตัวกลางนั้น ๆ

สมบตั ิและพฤติกรรมของแสง การหกั เห (Refraction) พฤตกิ รรมของแสงที่สองผานตวั กลางที่มีลักษณะโปรงใส เชน อากาศ แกว นํ้า และพลาสติกใส สงผลใหแสงหักเหออกจากแนวทางการเคลื่อนที่ด้ังเดิม รวมถึง ความเร็วเคล่ือนที่ซ่ึงอาจเปล่ียนแปลงไป โดยเฉพาะเม่ือแสงเคล่ือนท่ีผานตัวกลาง ตางชนิดกัน อยางเชน การเคล่ือนที่ของแสงในนํ้า ซ่ึงสงผลตอทั้งความเร็วและ ทศิ ทางในการเคลอื่ นที่หรอื การหกั เหของแสง

สมบตั ิและพฤติกรรมของแสง การกระจาย (Dispersion) พฤติกรรมของแสงเม่ือตกกระทบถูกพ้ืนผิวของตัวกลาง กอนเกิดการหักเห ซึ่ง สงผลใหแ สงทีม่ คี วามยาวคลน่ื หรอื ความถี่ตาง ๆ กระจายออกเปนแถบสี เชน การ กระจายของแสงสีขาวเมื่อสองกระทบปริซึม แลวเกิดเปนแถบสีหรือสเปกตรัม นั่นเอง

สมบตั ิและพฤติกรรมของแสง การดูดกลืน (Absorbtion) พฤติกรรมของแสงที่สองไปกระทบตัวกลางหรือวัตถุ กอนแสงบางสวน จะถูก ดูดกลืนหายเขาไปในตัวกลาง ซึ่งแสงที่ดูดกลืนเหลานั้น จะมีพลังงานบางสวนสูญ หายไปในรูปของพลงั งานความรอ น ขณะท่ีแสงในชวงความยาวคล่นื ทีส่ ามารถสอง ผานวัตถุหรือตัวกลางดังกลาว จะแสดงเฉพาะความยาวคลื่นของแสงท่ีไมถูกดูด ซับ กลายเปน สขี องวตั ถทุ ี่เรามองเหน็ น่ันเอง

สมบตั ิและพฤติกรรมของแสง การทะลผุ าน (Transmission) พฤติกรรมของแสงที่เคลื่อนที่พุงชนตัวกลาง กอนทะลุผานออกไปอีกดานหน่ึง โดยที่ความถ่ีไมมีการเปล่ียนแปลงใด ๆ วัตถุที่มีคุณสมบัติใหแสงทะลุผานได เชน กระจก ผลึกครสิ ตลั พลาสติกใส นา้ํ และของเหลวตาง ๆ การแทรกสอด (Interference) พฤติกรรมการรวมกันของแสง 2 ลํา หรือ 2 ขบวนเคลื่อนที่เขาหากัน เม่ือแสง ทั้ง 2 ลํา มีแหลงกําเนิดท่ีกอใหคลื่นแสงความถ่ีเดียวกันและความยาวคลื่นเทากัน เม่ือรวมตัวเขาหากัน สามารถสงผลใหแสงมีความสวางมากย่ิงข้ึน ขณะที่ใน ทางตรงกันขาม ความสวางของแสงสามารถถูกลดทอนใหต่ําลง หากแสงทั้ง 2 ลํา เคลอ่ื นที่หักลา งกันเอง

ปรากฏการณจ ากพฤติกรรมของแสง ปรากฏการณภาพลวงตา หรอื “มิราจ” (Mirage) ซ่งึ เปน ปรากฏการณการหัก เหของแสงในช้ันบรรยากาศ เน่ืองจากความแตกตางของอุณหภูมิและความ หนาแนนของชั้นอากาศท่ีแสงเดินทางผาน อยางในบริเวณพื้นทะเลทรายหรือ พืน้ ผิวถนนที่ถกู แดดรอ นจดั สง ผลใหอากาศเหนือพื้นทรายหรือพ้ืนถนนมีอุณหภูมิ สูงกวาช้ันอากาศโดยรอบ เมื่อแสงเดินทางผาน ความแตกตางของอุณหภูมิสงผล ตอความหนาแนนของอากาศหรือตัวกลาง ทําใหแสงเกิดการหักเห สะทอนใหเห็น ภาพลวงตาดงั กลาว

ปรากฏการณจ ากพฤติกรรมของแสง ปรากฏการณพระอาทิตยทรงกลด (Halo) ซึ่งนับเปนปรากฏการณท่ีมีลักษณะ คลายคลึงกับรุงกนิ นํา้ ซงึ่ เกิดจากการเรียงตัวกนั ของผลึกนํ้าแข็งภายในกอนเมฆที่อยู รอบดวงอาทิตย เมื่อแสงสองลงมาตกกระทบผลึกนํ้าแข็งเหลานี้ จึงเกิดการหักเห และการสะทอนกลับ เกิดเปนลําแสงพุงออกสูอากาศภายนอก ปรากฏเปนแถบสี สเปกตรมั ของเสน รอบวงลอ มรอบดวงอาทติ ยหรอื พระอาทติ ยท รงกลดน่ันเอง

THANK YOU