วิทยาศาสตร์เพื่อพัฒนาอาชีพช่างอุตสาหกรรม

คล่ืนน่ิงแบบต่างๆ 1. แหลง่ กาํ เนิดอาพนั ธเ์ ฟสตรงกนั จะห่างกนั เทา่ ไรกต็ าม ตรงกลางเป็นปฏิบพั 2. แหลง่ กาํ เนิดเดียวสะทอ้ นปลายปิ ด (จุดตรึงแน่น) จุดสะทอ้ นเป็นบพั 3. แหล่งกาํ เนิดเดียวสะทอ้ นปลายเปิ ด (จุดสะทอ้ นอิสระ) จุดสะทอ้ นเป็นปฏิบพั เช่น คล่ืนน้าํ การเลยี้ วเบน การเล้ียวเบนของคลื่นจะเกิดเม่ือคลื่นเคลื่อนท่ีผา่ นส่ิงกีดขวางในตวั กลางเดียวกนั ถา้ ส่ิง กีดขวางน้นั ก้นั การเคลื่อนที่ของคลื่นไวเ้ พียงบางส่วน จะพบวา่ คล่ืนส่วนหน่ึงสามารถแผจ่ ากขอบ ของสิ่งกีดขวางไปทางดา้ นหลงั ของสิ่งกีดขวางน้นั ได้ ในการเล้ียวเบนของคล่ืน ความยาวคล่ืน ความถ่ี และอตั ราเร็วเทา่ เดิม หลกั ของฮอยเกนส์ (Huygent’s principle) กลา่ ววา่ ทุกๆจุดบนหนา้ คล่ืนสามารถถือไดว้ า่ เป็นแหลง่ กาํ เนิดของคลื่นใหม่ ที่ใหก้ าํ เนิด คลื่นซ่ึงเคล่ือนท่ีออกไปทุกทิศทางดว้ ยอตั ราเร็วเทา่ กบั อตั ราเร็วของคลื่นเดิม การเลยี้ วเบนผ่านช่อง

หน่วยท่ี 8 คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า แสง คือ คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า (Electromagnetic waves เรียกยอ่ ๆ วา่ EM) ซ่ึงประกอบดว้ ย สนามแม่เหลก็ และสนามไฟฟ้าเคล่ือนท่ีทาํ มมุ ต้งั ฉากกนั ระยะทางระหวา่ งยอดคลื่นหน่ึงถึงยอด คลื่นถดั ไปเรียกวา่ ความยาวคลื่น (Wavelength) ดงั ภาพท่ี 1 ภาพท่ี 1 คณุ สมบตั ิของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า แสงที่ตามองเห็น (Visible light) เป็นส่วนหน่ึงของคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า ในช่วงคล่ืน 400 – 700 นาโนเมตร (1 nm = 10-9 m หรือ 1/พนั ลา้ นเมตร) หากนาํ แท่งแกว้ ปริซึมมาหกั เหแสงอาทิตย์ เราจะเห็นวา่ แสงสีขาวถูกหกั เหออกเป็นสีมว่ ง คราม น้าํ เงิน เขียว เหลือง แสด แดง คลา้ ยกบั สีของ รุ้งกินน้าํ เรียกวา่ “สเปกตรัม” (Spectrum) แสงแตล่ ะสีมีความยาวคล่ืนแตกต่างกนั สีมว่ งมีความ

ยาวคลื่นส้นั ท่ีสุด (400 nm) สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด นอกจากแสงท่ีตามองเห็นแลว้ ยงั มี คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าชนิดอน่ื ๆ เรียงตามขนาดความยาวคล่ืนจากนอ้ ยไปมาก ดงั ภาพที่ 2 ไดแ้ ก่ • รังสีแกมมา (Gamma ray) ความยาวคลื่นนอ้ ยกวา่ 0.01 nm • รังสีเอก็ ซ์ (X-ray) มีความยาวคลื่น 0.01 - 1 nm • รังสีอุลตราไวโอเล็ต (Ultraviolet radiation) มีความยาวคล่ืน 1 - 400 nm • แสงท่ีตามองเห็น (Visible light) มีความยาวคลื่น 400 – 700 nm • รังสีอินฟราเรด (Infrared radiation) มีความยาวคล่ืน 700 nm – 1 mm • คล่ืนไมโครเวฟ (Microwave) มีความยาวคลื่น 1 mm – 10 cm • คล่ืนวทิ ยุ (Radio wave) ความยาวคลื่นมากกวา่ 10 cm

ภาพท่ี 2 คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้าประเภทต่างๆ เราสามารถนาํ ความยาวของคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าตา่ งๆ มาเปรียบเทียบกบั ขนาดของสรรพส่ิง บนโลก จะไดด้ งั ภาพท่ี 3 คลื่นแสงท่ีตามมนุษยม์ องเห็นมีขนาดความยาวคล่ืนเท่าโปรโต ซวั คลื่นที่มีขนาดเลก็ หรือใหญก่ วา่ น้ีไมอ่ าจมองเห็นดว้ ยตาได้ แต่อาจรับรู้ดว้ ยประสาทสมั ผสั เช่น ถา้ รังสีอินฟราเรดทาํ ใหเ้ กิดความอบอุ่น รังสีอลั ตราไวโอเลต็ ทาํ ใหผ้ ิวหนงั ไหม้

ภาพท่ี 3 แผนภาพเปรียบเทียบความยาวคลื่นกบั ส่ิงต่าง ๆ นอกจากนกั วทิ ยาศาสตร์จะแบง่ ประเภทของคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าโดยใชค้ วามยาวคล่ืนเป็น ตวั กาํ หนดแลว้ แตบ่ างคร้ังในวงการวิทยโุ ทรคมนาคม เรานิยมใชค้ วามถ่ีของคล่ืนเป็นตวั กาํ หนด เนื่องจากคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้าทุกประเภทเดินทางโดยไมต่ อ้ งใชต้ วั กลางดว้ ยความเร็ว คงที่ 300,000,000 เมตร/วนิ าที เราสามารถคาํ นวณหาคา่ ความถ่ีไดโ้ ดยใชส้ ูตร λ=c/f ความยาวคลื่น = ความเร็วแสง / ความถี่ ความยาวคลื่น (λ) = ระยะห่างระหวา่ งยอดคล่ืน มีหน่วยเป็นเมตร (m) ความถี่ (f) = จาํ นวนคล่ืนท่ีเคลื่อนท่ีผา่ นจุดที่กาํ หนด ในระยะเวลา 1 วนิ าที มีหน่วยเป็น เฮิรทซ์ (Hz) ความเร็วแสง (c) = 300,000,000 เมตร/วินาที (m/s) ตวั อย่าง: คล่ืนวิทยมุ ีความยาวคล่ืน 10,000 เมตร มคี วามถี่ = 300,000,000/10,000 Hz = 30,000 Hz