pdf

แสงและการมองเห็น แสงเป็ นพลงั งานรูปหน่ึง เดินทางในรูปคลื่นดว้ ยอตั ราเร็วสูง 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที แหล่งกาเนิดแสงมีท้งั แหล่งกาเนิดที่เกิดข้ึนเองตามธรรมชาติ เช่น แสงดวงอาทิตยท์ ี่เป็นแหล่งพลงั งานของสิ่งมีชีวิต แหล่งกาเนินแสงท่ีมนุษย์ สร้างข้ึน เช่น แสงสวา่ งจากหลอดไฟ เป็นตน้ เมื่อแสงเคล่ือนที่ผา่ นกลุ่มควนั หรือฝ่นุ ละออง จะเห็นเป็นลาแสงเส้นตรง และสามารถทะลุผา่ นวตั ถุได้ วตั ถุที่ยอมให้ แสงเคล่ือนที่ผ่านเป็ นเส้นตรงไปไดน้ ้นั เราเรียกวตั ถุน้ีว่า วตั ถุโปร่งใส เช่น แกว้ อากาศ น้า เป็นตน้ ถา้ แสงเคล่ือนที่ผา่ น วตั ถุบางชนิดแลว้ เกิดการกระจายของแสงออกไป โดยรอบ ทาใหแ้ สงเคล่ือนท่ีไม่เป็นเส้นตรง เราเรียกวตั ถุน้นั วา่ วตั ถุโปร่ง แสง เช่น กระจกฝ้ า กระดาษไข พลาสติกฝ้ า เป็ นตน้ ส่วนวตั ถุที่ไม่ยอมให้แสงเคลื่อนที่ผ่านไปได้ เราเรียกว่า วตั ถุทึบ แสง เช่น ผนงั คอนกรีต กระดาษแขง็ หนาๆ เป็นตน้ วตั ถุทึบแสงจะสะทอ้ นแสงบางส่วนและดูดกลืนแสงบางส่วนไวท้ าให้ เกิดเงาข้ึน การสะท้อนของแสง แสงที่เดินทางจากตัวกลางที่โปร่ งแสงไปสู่ตัวกลางท่ีโปร่งใส เช่น จากแก้วไปสู่อากาศ ถ้ามุมตกกระทบ น้อย กว่า 42 องศา แสงบางส่วนจะสะทอ้ นกลบั และบางส่วนจะทะลุออกอากาศ แต่ถ้าที่มุมแก้วตกกระทบแก้วกับ 42 องศา แสงจะสะทอ้ นกลบั คืนสู่แกว้ หมดไม่มีแสงออกจากอากาศเลย ลกั ษณะเช่นน้ีเรียกว่า การสะทอ้ นกลบั หมดน้นั คือ รอยต่อแกว้ กบั อากาศทาหนา้ ท่ีเสมือนการตกกระทบท่ีจะทาใหแ้ สงสะทอ้ นกลบั หมด ซ่ึงจะมีค่าแตกต่างกนั ไปข้ึนอยู่ กบั ชนิดของตวั กลางเม่ือแสงตกกระทบวตั ถุ แสงบ่างส่วนจะสะทอ้ นจากวตั ถุ ถา้ แสงสะทอ้ นจากวตั ถุเขา้ สู่นยั น์ตาจะเกิด การมองเห็นและรับรู้เก่ียวกบั วตั ถุน้นั ได้

แหล่งกาเนิดแสง แหล่งกาเนิดแสง คือ วตั ถุท่ีเป็นตน้ กาเนิดของแสง ซ่ึงสามารถจาแนกไดเ้ ป็น 2 ประเภท 1. แสงท่ีเกิดจากธรรมชาติ เช่น แสงจากดวงอาทิตย์ ดวงดาว ฟ้ าแลบ ฟ้ าผ่า หรือแสงที่เกิดจากสัตวบ์ างชนิด เช่น ห่ิงหอ้ ย โดยแหล่งกาเนิดแสงของธรรมชาติ จะเกิดจากวตั ถุที่มีอุณหภูมิสูงมาก เช่น ดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกนั แสงสวา่ งบน โลกของเราส่วนใหญ่น้นั ไดม้ ากจากแสงของดวงอาทิตยท์ ี่แผพ่ ลงั งานออกมารอบๆ และส่องมายงั โลก และดวงดาวอ่ืนๆ ดว้ ย 2. แสงท่ีมนุษยป์ ระดิษฐ์ข้ึน เช่น แสงจากไฟฉาย หลอดไฟ ตะเกียง เทียนไข หรือการเผาไหมเ้ ช้ือเพลิงตา่ งๆ มนุษย์ น้นั ไดป้ ระดิษฐ์สิ่งที่เป็นแหล่งกาเนิดแสง ข้ึน เพื่อใชใ้ นเวลากลางคืน เช่น เทียนไข คบเพลิง แต่แสงเหล่าน้ีเกิดจากการเผา ไหมท้ าใหเ้ กิดมลพิษทางอากาศ จนกระทงั่ นกั ประดิษฐช์ าวอเมริกนั นามวา่ ทอมสั แอลวา เอดิสัน ไดจ้ ดสิทธิบตั รในการ ประดิษฐห์ ลอดไฟข้ึนในยคุ แรกน้นั เป็นหลอดไฟฟ้ าแบบมีไส้ แต่พลงั งานไฟฟ้ าส่วนใหญ่น้นั จะเปลี่ยนเป็นพลงั งานความ ร้อนมากกวา่ ที่จะเป็นแสงสวา่ งเสียอีก

การหักเหของแสง (Refraction of Light) เม่ือแสงเดินทางผา่ นวตั ถุหรือตวั กลางโปร่งใส เช่น อากาศ แกว้ น้า พลาสติกใส แสงจะสามารถเดินทางผ่านไดเ้ กือบ หมด เมื่อแสงเดินทางผ่านตวั กลางชนิดเดียวกนั แสงจะเดินทางเป็ นเส้นตรงเสมอ แต่ถา้ แสงเดินทางผ่านตวั กลางหลาย ตวั กลาง แสงจะหกั เห สาเหตุท่ีทาใหแ้ สงเกิดการหกั เห เกิดจากการเดินทางของแสงจากตวั กลางหน่ึงไปยงั อีกตวั กลางหน่ึงซ่ึงมีความหนาแน่นแตกต่างกนั จะมีความเร็วไม่ เท่ากนั ดว้ ย โดยแสงจะเคลื่อนท่ีในตวั กลางโปร่งกวา่ ไดเ้ ร็วกวา่ ตวั กลางที่ทึบกวา่ เช่น ความเร็วของแสงในอากาศมากกว่า ความเร็วของแสงในน้า และความเร็วของแสงในน้ามากกวา่ ความเร็วของแสงในแกว้ หรือพลาสติก การที่แสงเคลื่อนที่ผา่ นอากาศและแกว้ ไม่เป็นแนวเส้นตรงเดียวกนั เพราะเกิดการหกั เหของแสง โดยแสงจะเดินทาง จากตวั กลางท่ีมีความหนาแน่นนอ้ ยกวา่ ( โปร่งกวา่ ) ไปยงั ตวั กลางที่มีความหนาแน่นมากกวา่ ( ทึบกว่า) แสงจะหกั เหเขา้ หาเสน้ ปกติ ในทางตรงขา้ ม ถา้ แสงเดินทางจากยงั ตวั กลางท่ีมีความหนาแน่นมากกวา่ ไปยงั ตวั กลางที่มีความหนาแน่นนอ้ ย กวา่ แสงจะหกั เหออกจากเสน้ ปกติ

การมองเห็นวตั ถุ เกิดจากการที่แสงตกกระทบส่ิงต่างๆ แลว้ เกิดการสะทอ้ นเขา้ สู่ตาเราทางเลนส์ตา(Lens) ผา่ นเขา้ มาในลูกตาทาใหเ้ กิด ภาพบนเรตินา (Retina)ท่ีอยู่ด้านหลังของลูกตา แล้วส่งข้อมูลของวตั ถุที่มองเห็นผ่านเส้นประสาท (Opticnerve) ไปสู่สมอง สมองจะทาการแปลขอ้ มูลเป็นภาพของวตั ถุน้นั ๆ ดวงตาของมนุษยส์ ามารถรับแสงท่ีมีความเขม้ นอ้ ยมากๆ เช่น แสงริบหร่ีในหอ้ งมืด ๆ ไปถึงแสงสวา่ งจา้ ของแสงแดด ตอนเที่ยงวนั ซ่ึงมีความเขม้ แสงมากกวา่ ถึง 10 เท่า นอกจากน้ีดวงตายงั สามารถปรับให้มองเห็นได้แม้ตัวอักษรท่ีเป็ น ตวั พิมพเ์ ลก็ ๆ สามารถบอกรูปร่างและทรวดทรงที่แตกต่างกนั ในท่ีท่ีมีความเขม้ ของแสงแตกต่างกนั มากๆได้ โดยการปรับ ของรูม่านตา (Pupil) เน่ืองจากดวงตาเป็นอวยั วะท่ีมีความไวต่อแสงมาก สามารถรับรู้ไดเ้ มื่อมีแสงสวา่ งเพียงเลก็ นอ้ ย เช่น แสงจากดวงดาว ท่ีอยไู่ กลในคืนเดือนมืดจนถึงแสงสวา่ งท่ีมีปริมาณมาก ท้งั น้ีเน่ืองจากเรตินาจะมีเซลลร์ ับแสง 2 ชนิด คือ เซลลร์ ูปแท่ง(RodCell) ทาหนา้ ที่รับแสงสว่าง (สลวั ) ที่ไวมาก สามารถมองเห็นภาพขาวดา เซลล์ รูปแท่งจะไวเฉพาะต่อ แสงที่มีความเขม้ นอ้ ย โดยจะไม่สามารถจาแนกสีของแสงน้นั ได้ เซลลร์ ูปกรวย(Cone Cell) จะไวเฉพาะต่อแสงท่ีมีความเขม้ สูงถดั จากความไวของเซลลร์ ูปแท่ง และสามารถจาแนกแสง แต่ละสีไดด้ ว้ ย เซลลร์ ูปกรวยมี 3ชนิด แต่ละชนิดจะมีความไวต่อแสงสีปฐมภูมิต่างกนั ชนิดท่ีหน่ึงมีความไวสูงสุดต่อแสง สีน้าเงิน ชนิดท่ีสองมีความไวสูงสุดต่อแสงสีเขียว และชนิดท่ีสามมีความไวสูงสุดต่อแสงสีแดง เม่ือมีแสงสีต่างๆ ผา่ นเขา้ ตามากระทบเรตินา เซลลร์ ับแสงรูปกรวยจะถกู กระตุน้ และสญั ญาณกระตุน้ น้ีจะถกู ส่งผา่ นประสาทตาไปยงั สมอง