(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมฟิสิกส์3

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 3 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี 185 □ มมุ ตกกระทบและมุมสะท้อนทผ่ี ิวสะทอ้ นนนู เทา่ กนั ทกุ ครัง้ หรอื ไม่ อย่างไร แนวคำ�ตอบ มมุ ตกกระทบและมุมสะท้อนมคี า่ ใกลเ้ คียงกนั จนประมาณได้วา่ เท่ากนั ทุกครั้ง □ มุมตกกระทบและมุมสะท้อนทผ่ี วิ สะท้อนเวา้ เท่ากันทุกคร้ังหรือไม่ อย่างไร แนวค�ำ ตอบ มุมตกกระทบและมุมสะท้อนมคี ่าใกลเ้ คยี งกันจนประมาณไดว้ ่าเท่ากันทกุ ครั้ง อภิปรายหลังการทำ�กิจกรรม ครนู �ำ นักเรียนอภปิ รายจนสรุปไดว้ ่า เมอ่ื แสงผ่านช่องแสงชนิด 1 ชอ่ ง จะท�ำ ใหเ้ กดิ ลำ�แสง และ เม่อื ล�ำ แสงดงั กล่าวตกกระทบกับผิวสะทอ้ น ล�ำ แสงจะเกดิ การสะท้อนโดย 1. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะทอ้ น 2. รงั สตี กกระทบ รงั สีสะท้อน และเส้นแนวฉาก อย่ใู นระนาบเดยี วกนั ครใู ชร้ ปู 11.3 ในหนังสอื เรียน น�ำ นักเรียนอภปิ รายเกีย่ วกับการสะท้อนของแสง จนสรุปไดว้ า่ การ สะทอ้ นของแสงเปน็ ไปตามกฎการสะทอ้ นของแสง จากนนั้ ครนู �ำ อภปิ รายโดยถามนกั เรยี นวา่ ถา้ ผวิ สะทอ้ น มคี วามขรขุ ระ การสะทอ้ นของแสงจะเปน็ อยา่ งไร แล้วจงึ ใช้รปู 11.4 ในหนังสอื เรียน น�ำ นักเรยี นอภปิ ราย ร่วมกันจนสรุปได้ว่า การสะท้อนของแสงในกรณีผิวสะท้อนมีความขรุขระยังคงเป็นไปตามกฎการสะท้อน ของแสง หลงั การอภปิ ราย ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาตวั อยา่ ง 11.1 โดยครเู ปน็ ผใู้ หค้ �ำ แนะน�ำ และอาจใหน้ กั เรยี น ศึกษาความรู้เพิม่ เตมิ เก่ียวกับตัวสะท้อนแสงเลเซอรบ์ นดวงจันทร์ 11.1.2 การหักเหของแสง ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื นท่อี าจเกิดข้ึน ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื น แนวคดิ ทถี่ กู ต้อง 1. เม่ือแสงเคลื่อนท่ีจากตัวกลางหน่ึงไปอีก 1. เมื่อแสงเคล่ือนท่ีจากตัวกลางหน่ึงไปอีก ตัวกลางหนึ่ง แสงจะไม่เปล่ียนทิศทางการ ตัวกลางหน่ึง แสงจะเปล่ียนทิศทางการ เคลอ่ื นที่ เคลอื่ นที่ ยกเวน้ กรณแี สงตกกระทบตงั้ ฉากกบั ผวิ รอยตอ่ 2. เม่ือแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปอีก 2. เม่ือแสงเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปอีก ตัวกลางหนึ่งในแนวตั้งฉากกับผิวรอยต่อ แสง ตัวกลางหนึ่ง แสงจะเกิดการหักเหเสมอ จะไม่เกดิ การหักเห เนือ่ งจากมีอัตราเร็วเปลย่ี นแปลงไป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

186 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื น แนวคิดท่ถี กู ตอ้ ง 3. เมอ่ื แสงขาวเคลอ่ื นทผี่ า่ นปรซิ มึ สามเหลย่ี ม จะ 3. เมอ่ื แสงขาวเคลอ่ื นทผ่ี า่ นปรซิ มึ สามเหลยี่ ม จะ เกดิ การหักเหแล้วยังคงเปน็ แสงขาวเชน่ เดิม เกดิ การหกั เหท�ำ ให้แยกออกเป็นแสงสีต่าง ๆ 4. ดรรชนีหักเหของตัวกลางหน่ึงมีค่าเดียวกัน 4. ดรรชนหี กั เหของตวั กลางหนงึ่ มคี า่ แตกตา่ งกนั ส�ำ หรับแสงทุกความยาวคล่ืน ส�ำ หรับแสงแตล่ ะความยาวคล่ืน สิ่งท่คี รตู อ้ งเตรียมล่วงหน้า ถา้ จะมกี ารใหน้ กั เรยี นสงั เกตการหกั เหของแสงเมอื่ แสงเคลอื่ นทผ่ี า่ นน�ำ้ ในแกว้ การสะทอ้ นกลบั หมด ของแสงเมอ่ื แสงเคลอื่ นท่ีผา่ นสายใยนำ�แสง และการกระจายแสงผ่านปรซิ มึ สามเหลย่ี ม ใหเ้ ตรียมวัสดแุ ละ อุปกรณ์ ดงั น้ี 1. เคร่ืองกำ�เนดิ แสงเลเซอร์หรอื ไฟฉาย 2. แกว้ น้ำ�ท่ีบรรจุน�้ำ 3. สายใยนำ�แสง 4. ปริซมึ สามเหล่ยี ม แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูช้ีแจงจุดประสงค์การเรียนรูข้ ้อที่ 2 และ 3 ของหวั ข้อ 11.1 ตามหนังสอื เรียน ครนู ำ�เข้าสหู่ ัวขอ้ ที่ 11.1.2 โดยใชร้ ปู 11.5 ในหนงั สอื เรียน หรอื จดั กจิ กรรมสาธิตโดยฉายล�ำ แสง เลเซอร์ลงไปในแก้วท่ีบรรจุนำ้�แล้วให้นักเรียนร่วมกันสังเกตเส้นทางการเคล่ือนท่ีของแสงเลเซอร์ แล้วร่วม กันอภิปรายโดยให้นักเรียนตอบคำ�ถามว่า เพราะเหตุใดแสงเลเซอร์จึงเกิดการเปล่ียนทิศทางเม่ือเคล่ือนท่ี จากอากาศไปน�ำ้ โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระและไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง จากนนั้ ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาการหกั เหของแสงตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น และรว่ มกนั อภปิ รายจนสรปุ ได้ว่า ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดจากการหักเหของแสง โดยครูให้นักเรียนศึกษารังสีตกกระทบ รังสีหักเห มมุ ตกกระทบ มมุ หกั เห และเส้นแนวฉาก จากรูป 11.6 ในหนงั สอื เรียน ครนู ำ�นักเรียนอภปิ รายเกี่ยวกับดรรชนหี ักเหของตวั กลางตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรยี น จนสรปุ ได้ว่า การหักเหของแสงเป็นผลโดยตรงจากอัตราเร็วของคลื่นในตัวกลางแต่ละชนิดไม่เท่ากัน โดย ดรรชนีหักเหของตัวกลางเป็นอัตราส่วนระหว่างอัตราเร็วแสงในสุญญากาศกับอัตราเร็วแสงในตัวกลางน้ัน จากนั้น ครูให้นักเรียนศึกษาตาราง 11.1 และอภิปรายร่วมกันเก่ียวกับดรรชนีหักเหของสารชนิดต่าง ๆ ตามรายละเอยี ดในหนงั สือเรยี น จนสรปุ ได้ว่า ดรรชนีหกั ของของสารแต่ละชนิดมีค่าไม่เทา่ กัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 3 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี 187 ครูนำ�อภิปรายโดยถามนักเรียนว่า ในกรณีท่ีรงั สีตกกระทบไมต่ ัง้ ฉากกับผิวรอยต่อของตวั กลาง มมุ ของรงั สตี กกระทบและมมุ ของรงั สหี กั เหมคี วามสมั พนั ธก์ นั อยา่ งไร โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความ คดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระและไม่คาดหวังค�ำ ตอบทถี่ ูกต้อง แล้วครูให้นักเรยี นท�ำ กิจกรรม 11.2 ในหนงั สอื เรยี น กจิ กรรม 11.2 การหกั เหของแสง จดุ ประสงค์ ศกึ ษาการหักเหของแสง เวลาทใ่ี ช ้ 60 นาที วัสดุและอุปกรณ์ 1. ชุดกลอ่ งแสง 1 ชุด 2. หม้อแปลงโวลต์ต�ำ่ ขนาด 12 โวลต์ 1 เครื่อง 3. แทง่ พลาสตกิ สี่เหลีย่ มผนื ผา้ 1 แท่ง 4. คร่ึงวงกลมวดั มุม 1 อนั 5. กระดาษขาว 1 แผน่ แนะนำ�ก่อนทำ�กิจกรรม 1. จัดบรเิ วณทท่ี �ำ กจิ กรรมให้มืดกว่าปกติจะไดส้ ังเกตเห็นลำ�แสงได้ชัดเจน 2. น�ำ แทง่ พลาสตกิ สเ่ี หลยี่ มผนื ผา้ วางใกลแ้ ผน่ ชอ่ งแสงใหม้ ากทสี่ ดุ เพอ่ื ใหล้ �ำ แสงสวา่ งและชดั เจน 3. ใช้ดินสอปลายแหลมขดี แนวของพลาสตกิ ท้งั 4 ดา้ น บนกระดาษขาว แล้วนำ�แท่งพลาสติก ส่ีเหลี่ยมผืนผ้าออกจากกระดาษ กำ�หนดจุดให้แสงตกกระทบบริเวณด้านยาวของแนวแท่ง พลาสตกิ สี่เหลี่ยมผนื ผา้ แล้วลากเส้นแนวฉากจากจุดดงั กลา่ ว และลากเส้นตรงเพื่อเปน็ แนว ล�ำ แสงตกกระทบท�ำ มุม θ1 กบั เส้นแนวฉาก ดงั รูป ก. 4. เม่ือทำ�การทดลอง วางแท่งพลาสติกส่ีเหล่ียมผืนผ้าในกรอบที่ขีดไว้ แล้วจัดลำ�แสงให้ทาบ เส้นตรงที่ทำ�มุม θ1 กับเส้นแนวฉาก ใช้ดินสอจุดตำ�แหน่งที่แนวรังสีของแสงออกจากแท่ง พลาสตกิ สเี่ หลยี่ มผนื ผา้ จากนน้ั ยกแทง่ พลาสตกิ สเี่ หลยี่ มผนื ผา้ ออก ลากเสน้ ตรงตอ่ จดุ ทแ่ี สง ตกกระทบและจุดท่ีแสงออกจากแท่งพลาสติกส่ีเหลี่ยมผืนผ้า วัดมุมหักเหในแท่งพลาสติก สี่เหล่ียมผนื ผา้ θ2 พรอ้ มกบั วดั มุมตกกระทบ θ3 และมมุ หกั เห θ4 ดงั รปู ข. แลว้ บนั ทึก มุมทว่ี ัดได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

188 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟสิ กิ ส์ เลม่ 3 θ1 θ1 θ2 θ3 θ4 ก. แนววางแท่งพลาสตกิ แนวรังสีตกกระทบและเสน้ แนวฉาก ข. มมุ ตกกระทบและมุมหกั เห รปู ตวั อยา่ งบันทกึ การหกั เหของแสง ตัวอย่างผลการทำ�กจิ กรรม คร้ังท่ี θ1 (องศา) θ2 (องศา) θ3 (องศา) θ4 (องศา) sin θ1 sin θ3 sin θ 2 sin θ 4 1 30 19.5 19.5 30 2 45 28.5 28.5 45 1.49 0.67 3 60 36 36 60 0.67 1.48 0.68 1.47 แนวคำ�ตอบค�ำ ถามท้ายกจิ กรรม □ คา่ ของ sin θ1 และ sin θ3 ทีไ่ ดท้ ั้งสามครงั้ เทา่ กนั หรือไม่ sin θ 2 sin θ 4 แนวคำ�ตอบ ใกล้เคียงกันหรอื เทา่ กนั □ ค่าของ sinθ1 เท่ากบั ส่วนกลบั ของ sinθ3 หรือไม่ sin θ 2 sin θ 4 sin θ1 มคี ่าใกล้เคียงหรอื เทา่ กบั สว่ นกลบั ของ sinθ3 แนวคำ�ตอบ sin θ 2 sin θ 4 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชงิ รังสี 189 อภปิ รายหลงั การทำ�กิจกรรม ครูน�ำ นักเรยี นอภิปรายจนไดข้ อ้ สรปุ ดังนี้ 1. เม่ือลำ�แสงเคล่ือนที่จากอากาศเข้าสู่แท่งพลาสติกส่ีเหลี่ยมผืนผ้า แสงจะเกิดการหักเห และเม่ือแสงเคลื่อนที่จากแท่งพลาสติกสี่เหลี่ยมผืนผ้ากลับออกสู่อากาศ แสงจะเกิด การหกั เหอกี คร้งั ดงั รูป θ1 θ2 θ3 θ4 รปู การหกั เหของแสง 2. มุม θ1 โตกว่า θ2 นั่นคือ เมื่อแสงเคล่ือนท่ีจากอากาศเข้าไปในแท่งพลาสติกส่ีเหล่ียม ผืนผา้ มุมหกั เหจะเล็กกวา่ มุมตกกระทบ 3. มุม θ3 เล็กกว่า θ4 นั่นคือ เม่ือแสงเคลื่อนท่ีจากแท่งพลาสติกสี่เหล่ียมผืนผ้าเข้าไปใน อากาศ มุมหักเหจะโตกว่ามมุ ตกกระทบ 4. อัตราสว่ นของ sinθ1 และอตั ราส่วนของ sinθ3 มีค่าคงตวั sin θ 2 sin θ 4 5. อัตราสว่ นของ sinθ1 เท่ากบั ส่วนกลับของอัตราสว่ น sinθ3 sin θ 2 sin θ 4 ครแู ละนกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายผลการท�ำ กจิ กรรมจนสรปุ ไดว้ า่ ส�ำ หรบั ตวั กลางคหู่ นง่ึ อตั ราสว่ น ระหวา่ งไซน์ของมมุ ตกกระทบกบั ไซน์ของมุมหกั เหมคี ่าคงตัว ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาเกย่ี วกบั การหกั เหของแสงตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น แนะน�ำ อภปิ ราย จนได้ความสัมพนั ธต์ ามสมการ (11.2) ในหนังสือเรียน ซง่ึ เปน็ กฎของสเนลล์ และสามารถสรปุ ได้วา่ การ หักเหของแสงเปน็ ไปตามกฎการหกั เห ครูใหน้ กั เรยี นศึกษาตัวอย่าง 11.2 โดยครูเป็นผู้ให้ค�ำ แนะนำ� ครูอาจถามคำ�ถามชวนคิด ในหน้า 170 โดยให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาส ให้นักเรียนแสดงความคิดเหน็ อย่างอสิ ระ แล้วครูน�ำ อภิปรายจนไดแ้ นวค�ำ ตอบดงั นี้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

190 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟิสิกส์ เลม่ 3 แนวคำ�ตอบชวนคดิ ถ้าแสงตกกระทบแท่งแก้วท่ีมีดรรชนีหักเห 1.5 30° อากาศ n1 = 1.00 ท่ีมีความหนาสมำ่�เสมอ ด้วยมุมตกกระทบ 30° ดังรูป แสงจะหักเหออกจากแท่งแก้วด้วยมุมหักเห เท่าใด กำ�หนดให้แท่งแก้วนี้วางอยู่ในอากาศที่มี ดรรชนหี กั เห 1.00 แกว n2 = 1.5 แนวคำ�ตอบ แท่งแก้วมีความหนาสม�่ำ เสมอทำ�ให้ผิวด้านบนขนานกับผิวดา้ นล่าง จะไดม้ ุมหกั เหใน แท่งแก้วเท่ากับมุมตกกระทบในแทง่ แกว้ โดยให้เป็น θx และใหม้ ุมหกั เหสอู่ ากาศเป็น θ y ดังรปู 30° อากาศ n1 = 1.00 θx θx แกว n2 = 1.5 θy รูป ประกอบแนวคำ�ตอบชวนคิด จะได้ sin 30q sinT y sinTx sinTx แสดงวา่ T y 30q ดงั นน้ั แสงจะหักเหออกจากแทง่ แกว้ สู่อากาศดว้ ยมมุ หกั เหเท่ากบั 30 องศา หมายเหตุ: อาจหาคำ�ตอบได้โดยใช้วิธีคำ�นวณหา θx และ θy ได้จากความสัมพันธ์ตาม กฎของสเนลล์ คือ n1 sinT1 n2 sinT2 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 บทท่ี 11 | แสงเชิงรงั สี 191 ครูนำ�อภิปรายเกี่ยวกับการสะท้อนกลับหมด โดยให้นักเรียนตอบคำ�ถามว่า ในกรณีท่ีแสงเดินทาง จากตัวกลางท่ีมีดรรชนีหักเหมากไปยังตัวกลางท่ีมีดรรชนีหักเหน้อยซึ่งทำ�ให้มุมหักเหมีขนาดโตกว่า มมุ ตกกระทบ ถ้าเพมิ่ ขนาดของมุมตกกระทบมากขึ้นเรอื่ ย ๆ จะเกิดอะไรข้นึ กับรังสขี องแสงหกั เห โดยครู เปดิ โอกาสใหน้ กั เรียนแสดงความคดิ เห็นอยา่ งอิสระและไมค่ าดหวังค�ำ ตอบทถ่ี ูกต้อง ครูใช้รูป 11.7 และ 11.8 ในหนงั สอื เรียน นำ�อภิปรายเกี่ยวกับปรากฏการณก์ ารสะท้อนกลบั หมด จนสรปุ ได้ว่า มมุ ตกกระทบทท่ี ำ�ให้มุมหักเหเทา่ กบั 90 องศา เรียกว่า มุมวิกฤต และเมือ่ มมุ ตกกระทบโต กว่ามุมวิกฤตจะเกดิ การสะทอ้ นกลบั หมด และสามารถหามมุ วกิ ฤตได้ ดังสมการ (11.3) ในหนงั สือเรียน ครูให้นักเรียนศึกษาตัวอย่าง 11.3 โดยครูเป็นผู้ให้คำ�แนะนำ� จากนั้นครูอาจถามคำ�ถามชวนคิด ในหน้า 173 โดยให้นักเรียนอภิปรายร่วมกัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ แลว้ ครนู ำ�อภปิ รายจนไดแ้ นวคำ�ตอบดังนี้ แนวคำ�ตอบชวนคดิ ถ้าแก้ววางอยู่ในน้ำ�แทนท่ีจะเป็นอากาศ มุมวิกฤตสำ�หรับการสะท้อนกลับหมดในแก้วที่รอยต่อ ระหวา่ งแกว้ กับน้ำ�จะเทา่ กับ 41.8° หรอื ไม่ แนวคำ�ตอบ หามมุ วกิ ฤตจากกฎของสเนลลโ์ ดยพจิ ารณามมุ หกั เหมขี นาดเทา่ กบั 90 องศา และใช้ ดรรชนหี ักเหของน�้ำ เทา่ กับ 1.33 จากกฎของสเนลล ์ n1 sinT1 n2 sinT2 แทนคา่ 1.50sinTc  1.33sin 90q จะได ้ sinTc 1.33 1.50 Tc arcsin(0.887) Tc 62.46q ดังนัน้ ค่ามมุ วิกฤตส�ำ หรับการสะทอ้ นกลบั หมดทรี่ อยตอ่ ระหวา่ งแกว้ กับน�ำ้ เท่ากับ 62.5 องศา ครูใชร้ ูป 11.9 ในหนังสอื เรียน หรืออาจจดั กิจกรรมสาธติ เพอ่ื ใหน้ กั เรียนสังเกตการเดนิ ทางของแสง ผ่านสายใยนำ�แสง แล้วนำ�อภิปรายโดยให้นักเรียนตอบคำ�ถามว่า ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดข้ึนได้อย่างไร โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง จากน้ัน ครูให้ นกั เรยี นศกึ ษารายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี นจนสรปุ ไดว้ า่ สายใยน�ำ แสงหรอื เสน้ ใยน�ำ แสงประกอบดว้ ยชนั้ ใน เรียกว่าแกน และชั้นนอกเรียกว่าเปลือกหุ้มแกน โดยส่วนที่เป็นแกนจะมีดรรชนีหักเหมากกว่าส่วนท่ีเป็น เปลอื กหมุ้ แกนท�ำ ใหแ้ สงทเี่ คลอ่ื นทเี่ ขา้ ไปยงั แกนเกดิ การสะทอ้ นกลบั หมดอยภู่ ายในแกนของเสน้ ใยน�ำ แสง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

192 บทท่ี 11 | แสงเชิงรังสี ฟสิ กิ ส์ เลม่ 3 ครูใช้รูป 11.9 ในหนงั สอื เรยี น หรอื อาจจัดกิจกรรมสาธติ เพ่อื ใหน้ กั เรยี นสงั เกตการเดนิ ทางของแสง ผ่านเส้นใยนำ�แสง แล้วนำ�อภิปรายโดยให้นักเรียนตอบคำ�ถามว่า ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดข้ึนได้อย่างไร โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้ัน ครูให้ นกั เรยี นศกึ ษารายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี นจนสรปุ ไดว้ า่ เสน้ ใยน�ำ แสงประกอบดว้ ยชน้ั ในเรยี กกวา่ แกน และ ชน้ั นอกเรยี กวา่ เปลอื กหมุ้ แกน โดยสว่ นทเี่ ปน็ แกนจะมดี รรชนหี กั เหมากกวา่ สว่ นทเี่ ปน็ เปลอื กหมุ้ แกนท�ำ ให้ แสงทเ่ี คลื่อนทีเ่ ขา้ ไปยงั แกนเกิดการสะทอ้ นกลับหมดอยภู่ ายในแกนของเสน้ ใยนำ�แสง ครูให้นกั เรียนศึกษาตัวอยา่ ง 11.4 โดยครเู ป็นผูใ้ ห้ค�ำ แนะน�ำ ครูใช้รูป 11.11 ในหนังสือเรียน หรืออาจจัดกิจกรรมสาธิตเพ่ือให้นักเรียนสังเกตการกระจายแสง ผา่ นปรซิ มึ สามเหลย่ี ม แลว้ น�ำ อภปิ รายโดยใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามวา่ ปรากฏการณด์ งั กลา่ วเกดิ ขน้ึ ไดอ้ ยา่ งไร โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้ันครูให้ นักเรียนศึกษารายละเอียดในหนังสือเรียนจนสรุปได้ว่า แสงแต่ละสีจะมีดรรชนีหักเหไม่เท่ากัน ทำ�ให้มุม หกั เหของแสงแตล่ ะสีต่างกนั เม่อื แสงขาวเคลอ่ื นท่ผี ่านปรซิ มึ สามเหลี่ยมจึงเกดิ การหกั เหแยกจากกันเป็นสี ตา่ ง ๆ จากนน้ั ครอู าจใหน้ กั เรยี นศกึ ษาความรเู้ พมิ่ เตมิ เกยี่ วกบั การคน้ พบสเปกตรมั ของแสงขาวผา่ นปรซิ มึ สามเหลีย่ ม แนวการวัดและประเมินผล 1. ความรู้เกี่ยวกับการสะท้อนและการหักเหของแสง จากการตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ 11.1 และการท�ำ แบบฝกึ หดั 11.1 2. ทกั ษะการแกป้ ญั หาและการใชจ้ �ำ นวนจากการค�ำ นวณปรมิ าณตา่ ง ๆ ทเ่ี กยี่ วขอ้ งกบั การสะทอ้ น และการหักเหของแสง 3. จติ วทิ ยาศาสตรด์ า้ นความมเี หตผุ ล และความรอบคอบ จากการท�ำ กจิ กรรมและการอภปิ รายรว่ ม กัน และจากการทำ�แบบฝึกหดั 11.1 แนวค�ำ ตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ 11.1 1. การสะท้อนของแสงเกิดอย่างไร แนวค�ำ ตอบ การสะทอ้ นของแสงเกดิ ขน้ึ จากการทแ่ี สงตกกระทบผวิ วตั ถทุ ส่ี ามารถสะทอ้ นแสง ได้ โดยมมุ ตกกระทบจะมคี า่ เทา่ กบั มมุ สะทอ้ น และรงั สตี กกระทบ รงั สสี ะทอ้ น และเสน้ แนวฉาก อยใู่ นระนาบเดยี วกนั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 บทท่ี 11 | แสงเชิงรงั สี 193 2. การหกั เหของแสงเกดิ อยา่ งไร แนวคำ�ตอบ การหักเหของแสงเกิดจากการที่แสงเดินทางจากตัวกลางหน่ึงไปอีกตัวกลางหน่ึง ซง่ึ อาจทำ�ใหแ้ สงเปล่ียนทศิ ทางการเคลอื่ นทห่ี รือเปลยี่ นแปลงอัตราเร็ว โดยที่ n1 sinθ1 = n2 sinθ2 และรังสตี กกระทบ รังสีหกั เห และเส้นแนวฉากอยู่ในระนาบเดียวกนั 3. เพราะเหตุใดแสงเลเซอร์ท่ีเคล่ือนท่ีจากอากาศไปยังแท่งแก้วและน้ำ�ด้วยมุมตกกระทบท่ีเท่ากัน จงึ มมี มุ หกั เหท่ีต่างกัน แนวคำ�ตอบ เพราะแท่งแก้วและน้ำ�มีดรรชนีหักเหที่แตกต่างกัน แสงเลเซอร์ท่ีเคล่ือนที่จาก อากาศไปยงั แทง่ แก้วและนำ�้ ดว้ ยมมุ ตกกระทบทเ่ี ทา่ กัน จงึ มมี ุมหกั เหทต่ี ่างกัน 4. เพราะเหตุใดเมอ่ื ใหแ้ สงขาวเคล่อื นท่ีผา่ นปริซมึ จงึ เกิดเปน็ แถบแสงหลายสี แนวคำ�ตอบ เพราะแสงขาวประกอบดว้ ยแสงหลายสี และดรรชนหี กั เหของแสงแตล่ ะสสี �ำ หรบั วัสดุเดียวกันมีค่าไม่เท่ากัน เมื่อให้แสงขาวเคลื่อนที่ผ่านปริซึม มุมหักเหของแสงแต่ละสี จงึ ไมเ่ ท่ากนั และแยกออกจากกนั เกดิ เป็นแถบแสงหลายสี เฉลยแบบฝึกหดั 11.1 1. รงั สขี องแสง CB ตกกระทบกระจกเงาราบทำ�มมุ 10 องศา กบั เสน้ AB ซ่งึ อยใู่ นแนวตง้ั ฉากกับ กระจก ดังรปู CA 10° B รูป ประกอบแบบฝกึ หดั 11.1 ขอ้ 1 เมอ่ื บดิ กระจกเงาราบท�ำ มมุ 10 องศา กบั แนวเดมิ ของกระจกเงาราบ รงั สสี ะทอ้ นจะท�ำ มมุ เทา่ ใด กับเส้น AB ถ้า ก. บดิ กระจกเงาราบในทิศทางทวนเข็มนาฬิการอบจดุ B ข. บิดกระจกเงาราบในทศิ ทางตามเข็มนาฬิการอบจดุ B สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

194 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟสิ ิกส์ เลม่ 3 วธิ ที ำ� ก. เมื่อบิดกระจกเงาราบในทิศทวนเข็มนาฬิกาในทิศทางทำ�มุม 10 องศา กับแนวเดิม รังสีสะท้อนจะสะท้อนกลับในแนวของรังสีตกกระทบเดิม เพราะรังสีตกกระทบทับกับ เสน้ แนวฉาก ดังนน้ั รังสสี ะทอ้ นท�ำ มุมกับเสน้ AB เท่ากบั 10 องศา ดงั รูป CA 10° รังสีตกกระทบ รังสสี ะทอ น 10° B รปู ประกอบเฉลยแบบฝกึ หดั ขอ้ 11.1 ก. ข. เม่ือบิดกระจกเงาราบในทิศตามเข็มนาฬิกาในทิศทางทำ�มุม 10 องศา กับแนวเดิม เสน้ แนวฉากใหมท่ ำ�มุมกบั รังสีตกกระทบเดิม 20 องศา ดังนน้ั รงั สีสะทอ้ นทำ�มมุ กบั เสน้ AB เท่ากบั 30 องศา ดังรปู C A เสนแนวฉากใหม 10° 10° รงั สีสะทอน รังสตี กกระทบ B 10° รูป ประกอบเฉลยแบบฝกึ หดั ขอ้ 11.1 ข. ตอบ ก. เมอ่ื บดิ กระจกเงาราบในทศิ ทางทวนเขม็ นาฬกิ า รงั สสี ะทอ้ นท�ำ มมุ 10 องศากบั เสน้ AB ข. เมอ่ื บดิ กระจกเงาราบในทศิ ทางตามนาฬิกา รังสีสะท้อนท�ำ มมุ 30 องศากบั เสน้ AB สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 บทท่ี 11 | แสงเชิงรังสี 195 2. แสงความยาวคลนื่ 589 นาโนเมตร เดนิ ทางจากสญุ ญากาศเขา้ สซู่ ลิ กิ าโดยมอี ตั ราเรว็ ของแสงใน ซลิ ิกาเป็น 2.06×108 เมตรตอ่ วินาที ดรรชนหี กั เหของซลิ ิกาเปน็ เทา่ ใด ก�ำ หนดอตั ราเร็วของ แวิธสทีงใำ�น สจญุ ากญนาิยกาามศเดทรา่ รกชับนีห3กั .0เห0ข×อ1ง0ต8วั กเมลตางรตnอ่ ว=นิ cvาที เม่ือ n คอื ดรรชนีหักเหของซิลิกา c คอื อตั ราเร็วของแสงในสุญญากาศ มคี า่ เทา่ กับ 3.00×108 เมตรตอ่ วินาที v คอื อัตราเรว็ ของแสงในซิลกิ า มคี ่าเทา่ กับ 2.06×108 เมตรตอ่ วนิ าที แทนคา่ n 3.00u108 m/s 2.06u108 m/s จะได ้ n 1.46 ตอบ ดรรชนหี กั เหของซิลกิ า เท่ากบั 1.46 3. แสงเดินทางออกจากแก้วคราวน์สู่อากาศทำ�มุมตกกระทบ 30 องศา ที่ผิวรอยต่อระหว่าง แก้วคราวน์กับอากาศ แสงจะมีมุมหักเหเป็นเท่าใด กำ�หนดดรรชนีหักเหของอากาศและ แกว้ คราวนเ์ ท่ากับ 1.00 และ 1.52 ตามลำ�ดบั วธิ ีทำ� จากกฎของสเนลล ์ n1 sinT1 n2 sinT2 เม่ือ n1 คือ ดรรชนหี ักเหของแก้วคราวน์ มีค่าเทา่ กบั 1.52 n2 คือ ดรรชนหี ักเหของอากาศ มคี ่าเทา่ กับ 1.00 θ1 คอื มุมตกกระทบ มีค่าเทา่ กบั 30° θ2 คือ มมุ หกั เห แทนคา่ (1.52) sin 30q (1.00) sinT2 sinT2 (1.52)(0.5) 0.760 T2 49.5q ตอบ แสงทเี่ ดินทางออกจากแกว้ คราวนส์ ่อู ากาศมมี มุ หกั เหเทา่ กบั 49.5 องศา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

196 บทท่ี 11 | แสงเชิงรังสี ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 4. จงหามุมวิกฤตของเพชรเมื่อแสงผ่านจากเพชรไปยังนำ้� กำ�หนดดรรชนีหักเหของเพชรและน้ำ� เท่ากับ 2.42 และ 1.33 ตามลำ�ดับ วิธที ำ� จากกฎของสเนลล์ n1 sinθ1 = n2 sinθ2 เมอื่ n1 คือ ดรรชนีหกั เหของเพชร มีค่าเทา่ กบั 2.42 n2 คอื ดรรชนีหกั เหของอากาศ มคี ่าเท่ากับ 1.33 θ1 คือ มุมตกกระทบในเพชร θ2 คอื มุมหกั เหในน้ำ� มคี า่ เทา่ กับ 90° แทนคา่ (2.42) sinθ1 = (1.33) sin 90° sinθ1 = 0.5496 θ1 = 33.34° ตอบ มุมวิกฤตของเพชรเท่ากับ 33.34 องศา 11.2 การมองเหน็ และการเกดิ ภาพ จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธบิ ายวิธกี ารเขียนรังสีของแสงและการเกิดภาพ 2. เขียนรังสีของแสงและอธิบายการเกิดภาพ ระบุตำ�แหน่งและชนิดของภาพที่เกิดจากการสะท้อน ของแสงจากกระจกเงาราบ 3. เขียนรังสีของแสง อธิบายและคำ�นวณหาปริมาณต่าง ๆ ของการเกิดภาพท่ีเกิดจากการหักเหของ แสงที่ผ่านตวั กลางทตี่ า่ งกัน 11.2.1 การมองเหน็ ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื นที่อาจเกิดขึน้ - แนวการจัดการเรียนรู้ ครูชี้แจงจุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ข้อท่ี 4 ของหัวขอ้ 11.2 ตามหนังสอื เรียน ครูนำ�เข้าสู่หวั ข้อท่ี 11.2.1 โดยยกสถานการณว์ า่ ในเวลากลางคนื หรอื เวลาท่เี ราอยูใ่ นสถานทีท่ ่ีมดื สนิท ทำ�ให้เราไม่สามารถมองเห็นวัตถุได้ แต่ถ้ามีการส่องแสง เช่น แสงจากไฟฉายไปกระทบวัตถุ จะท�ำ ใหส้ ามารถมองเหน็ วตั ถไุ ด้ จากนน้ั ครนู �ำ อภปิ รายโดยใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามวา่ จากสถานการณด์ งั กลา่ ว จะสามารถนำ�มาอธิบายการมองเห็นวัตถุได้อย่างไร โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่าง อสิ ระและไมค่ าดหวังค�ำ ตอบท่ีถกู ตอ้ ง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เลม่ 3 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รงั สี 197 ครใู ชร้ ปู 11.12 ในหนงั สอื เรยี น น�ำ นกั เรยี นอภปิ รายเกยี่ วกบั การมองเหน็ ตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรียนจนสรุปได้วา่ การมองเหน็ วตั ถเุ กิดขน้ึ เนอ่ื งจากมีแสงจากวตั ถเุ ข้าตา โดยเลนส์ตาท�ำ หนา้ ท่ีชว่ ยให้แสง ไปรวมกนั ทตี่ �ำ แหนง่ ตา่ ง ๆ บนจอตาท�ำ ใหเ้ กดิ การรบั รบู้ นจอตาสง่ สญั ญาณใหส้ มองแปลความหมายเปน็ การ มองเห็นวตั ถุ ซึ่งสามารถอธบิ ายไดด้ ้วยการเขยี นรังสีของแสงจากวัตถมุ ายงั ตา 11.2.2 การเกดิ ภาพ ความเขา้ ใจคลาดเคลื่อนท่ีอาจเกิดขึ้น ความเขา้ ใจคลาดเคลอื่ น แนวคิดทถ่ี กู ต้อง 1. ภาพทเ่ี หน็ จากกระจกเงาราบอยบู่ นพน้ื ผวิ ของ 1. ภาพที่เห็นจากกระจกเงาราบอยู่ด้านหลัง กระจกเงาราบ เนื่องจากแสงสะท้อนจากผิวท่ี กระจกเงาราบ เนื่องจากภาพที่เห็นเกิดจาก กระจกเงาราบ แสงสะท้อนท่ีผิวกระจก โดยแสงดังกล่าว เสมือนออกมาจากตำ�แหน่งภาพที่อยู่หลัง กระจกเงาราบ 2. เม่ืออยู่ในอากาศและมองวัตถุท่ีอยู่ในน้ำ�จาก 2. เม่ืออยู่ในอากาศและมองวัตถุที่อยู่ในนำ้�จาก ด้านบน จะเห็นภาพของวัตถุในนำ้�อยู่ที่ ด้านบน จะเห็นภาพของวัตถุในนำ้�อยู่ต้ืนกว่า ต�ำ แหน่งเดียวกบั วตั ถจุ ริง ต�ำ แหนง่ ของวตั ถจุ ริง แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูช้ีแจงจดุ ประสงคก์ ารเรียนร้ขู ้อท่ี 5 ของหัวข้อ 11.2 ตามหนงั สอื เรียน ครูนำ�เขา้ สู่หัวข้อท่ี 11.2.2 โดยครยู กสถานการณ์การส่องกระจกเงาราบ โดยใช้รปู 11.13 แลว้ นำ� อภปิ รายโดยให้นักเรียนตอบคำ�ถามวา่ เหตุใด จงึ เหน็ ตัวเราในกระจกเงาราบได ้ ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรียน แสดงความคิดเหน็ อย่างอสิ ระและไม่คาดหวงั ค�ำ ตอบทถี่ กู ต้อง ครใู หน้ กั เรียนศึกษาเกย่ี วกับการเกดิ ภาพจากการสะท้อนตามรายละเอยี ดในหนงั สือเรยี น จนสรุปไดว้ ่า กระจกเงาราบสะท้อนแสงจากตัวเรามาเข้าตา ทำ�ให้เห็นภาพตัวเราในกระจกเงาราบได้ จากน้ัน ครูใช้รูป 11.14 – 11.17 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า ภาพของวัตถุสามารถเกิดข้ึนคนละ ตำ�แหน่งกับวัตถุได้ เมื่อมีบางสิ่งมาเปล่ียนทางเดินของแสงท่ีออกจากวัตถุมาเข้าตา ทำ�ให้เห็นภาพตรง ต�ำ แหนง่ ทแี่ นวรงั สที เี่ ขา้ ตาตดั กนั เชน่ การเหน็ วตั ถุ P จากการสะทอ้ นจากกระจกเงาราบตามกฎการสะทอ้ น ดังรปู 11.17 ในหนงั สือเรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

198 บทท่ี 11 | แสงเชิงรังสี ฟิสกิ ส์ เลม่ 3 ครใู ชร้ ปู 11.18 และ 11.19 ในหนงั สอื เรยี น น�ำ นกั เรยี นอภปิ รายเกย่ี วกบั การหาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ ง ระยะวัตถุและระยะภาพ จนสรุปได้ว่า ระยะจากภาพถึงกระจกมีค่าเท่ากับระยะวัตถุถึงกระจก นน่ั คอื sc s โดยใหห้ นา้ กระจกเปน็ บวกและหลงั กระจกเปน็ ลบ จากนนั้ ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาและทดสอบ ต�ำ แหนง่ การเกดิ ภาพของกระจกเงาราบตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น ซง่ึ ควรสรปุ ไดว้ า่ ภาพจากกระจกเงา ราบเกิดหลงั กระจกเงาราบ ครอู าจถามค�ำ ถามชวนคดิ ในหนา้ 182 โดยใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี น แสดงความคิดเห็นอย่างอสิ ระ แล้วครูนำ�อภปิ รายจนได้แนวคำ�ตอบดังนี้ แนวคำ�ตอบชวนคิด จะออกแบบการทดลองอย่างไรเพ่ือพสิ ูจน์วา่ ระยะระหว่างภาพถงึ กระจกเทา่ กับระยะหว่างวัตถถุ งึ กระจก แนวคำ�ตอบ สามารถทำ�ไดโ้ ดยการวางกระจกเงาราบบนกระดาษขาว โดยให้ผิวหนา้ ของกระจกต้งั ฉากกับระนาบของกระดาษ น�ำ วตั ถุ เชน่ เข็มหมดุ ปกั ไวห้ นา้ กระจก แล้วมองภาพของเขม็ หมดุ ใน กระจก จากนั้นนำ�เข็มหมุดอีกอันมาปักไว้ด้านหลังกระจกโดยปรับตำ�แหน่งให้เข็มหมุดท่ีอยู่หลัง กระจกอยู่ซ้อนกับภาพเข็มหมุดในกระจก จนพบตำ�แหน่งท่ีเมื่อเอียงศีรษะไปทางซ้ายและทางขวา เขม็ หมุดท่ีอยู่หลงั กระจกยงั คงซอ้ นกบั ภาพของเขม็ หมดุ ในกระจก ดังรูป รูป ประกอบแนวค�ำ ตอบชวนคดิ เม่ือเปรียบเทียบระยะระหว่างเข็มหมุดท่ีอยู่หน้ากระจกไปตั้งฉากกับผิวกระจกซ่ึงเป็นระยะวัตถุกับ ระยะระหวา่ งเขม็ หมดุ ทีอ่ ยหู่ ลังกระจกไปต้ังฉากกบั ผิวกระจกซ่ึงเปน็ ระยะภาพ ควรพบวา่ ระยะ วตั ถเุ ท่ากบั ระยะภาพ ครใู ชร้ ปู 11.21 และ 11.22 ในหนงั สอื เรยี น น�ำ นกั เรยี นอภปิ รายเกย่ี วกบั การเกดิ ภาพจากกระจกเงา ราบส�ำ หรบั วตั ถทุ มี่ ขี นาดใหญจ่ นสรปุ ไดว้ า่ การเกดิ ภาพจากกระจกเงาราบส�ำ หรบั วตั ถทุ ม่ี ขี นาดใหญส่ ามารถ พจิ ารณาได้เช่นเดยี วกบั กรณวี ัตถุทีเ่ ป็นจุด ตามรายละเอียดในหนงั สอื เรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เลม่ 3 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี 199 ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายโดยใชร้ ปู 11.23 หนงั สอื เรยี น หรอื อาจจดั กจิ กรรมสาธติ โดยใหน้ กั เรยี นสงั เกต การเปลีย่ นแปลงท่เี กดิ ขน้ึ เม่ือมองวัตถุ เช่น เหรยี ญ ไมบ้ รรทัด ท่อี ยู่ในแก้วน�ำ้ ในขณะทีย่ ังไม่มีน�ำ้ กบั ขณะท่ี มนี ้ำ� จากนัน้ ครนู ำ�อภิปรายโดยใหน้ กั เรียนตอบคำ�ถามว่า เหตใุ ดภาพของวตั ถทุ ่ีอยู่ในแกว้ น�ำ้ ท่ีมีน�้ำ กบั ไม่มี นำ้�จึงแตกต่างกัน ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง จากนนั้ ครใู ชร้ ปู 11.24 และ 11.25 ในหนงั สอื เรยี น น�ำ นกั เรยี นอภปิ รายเกยี่ วกบั การเกดิ ภาพจากการหกั เห ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จนสรุปได้ว่า เม่ือแสงจากวัตถุเดินทางผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางที่มี ดรรชนหี กั เหต่างกัน ตำ�แหน่งภาพท่มี องเหน็ จะตา่ งไปจากตำ�แหนง่ ของวัตถจุ ริงท�ำ ให้ความลึกที่ปรากฏต่อ สายตาต่างไปจากความลึกจริงของวัตถุ โดยในกรณีมองวัตถุท่ีอยู่ในนำ้�โดยผู้สังเกตอยู่ในอากาศ จะพบว่า ความลกึ ทป่ี รากฏตอ่ สายตานน้ั นอ้ ยกวา่ ความลกึ จรงิ ของวตั ถุ และเมอ่ื เขยี นรงั สขี องแสงจะไดค้ วามสมั พนั ธ์ ดังสมการ sc n2 s n1 แนวการวดั และประเมินผล 1. ความรู้เก่ียวกับการมองเห็นภาพและการเกิดภาพ จากการตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ 11.2 และการทำ�แบบฝึกหดั 11.2 2. ทกั ษะการแกป้ ญั หาและการใชจ้ �ำ นวน จากการค�ำ นวณปรมิ าณตา่ งๆ ทเี่ กยี่ วขอ้ งกบั การมองเหน็ ภาพและการเกิดภาพ 3. จิตวิทยาศาสตร์ด้านความมีเหตุผล และความรอบคอบ จากการอภิปรายร่วมกัน และจากการทำ� แบบฝึกหัด 11.2 แนวค�ำ ตอบคำ�ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 11.2 1. การสะท้อนของแสงท�ำ ใหเ้ กดิ ภาพได้อยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ ภาพจากการสะท้อนเกิดจากรังสีของแสงท่ีออกมาจากตำ�แหน่งใดตำ�แหน่งหน่ึง ของวัตถุเกิดการสะท้อนท่ีผิวสะท้อน ทำ�ให้รังสีสะท้อนทุกรังสีเปล่ียนทิศทางมีแนวตัดกันท่ีจุด หนึง่ เกดิ เปน็ ภาพของวตั ถทุ ่ีต�ำ แหนง่ นนั้ 2. การหกั เหของแสงท�ำ ใหเ้ กิดภาพไดอ้ ยา่ งไร แนวคำ�ตอบ ภาพจากการหกั เหเกดิ จากรงั สขี องแสงทอี่ อกมาจากต�ำ แหนง่ ใดต�ำ แหนง่ หนงึ่ ของ วตั ถเุ กดิ การหกั เหทผ่ี วิ รอยตอ่ ระหวา่ งตวั กลาง ท�ำ ใหร้ งั สหี กั เหทกุ รงั สเี ปลยี่ นทศิ ทางมแี นวตดั กนั ทจ่ี ดุ หนึ่งเกิดเปน็ ภาพของวตั ถุที่ตำ�แหนง่ นั้น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

200 บทที่ 11 | แสงเชงิ รงั สี ฟิสิกส์ เลม่ 3 เฉลยแบบฝึกหัด 11.2 1. หญงิ คนหนึ่งสูง h ยนื อยูห่ นา้ กระจก ดงั รปู จงหาขนาดความสูงของกระจกท่ีน้อยท่ีสุดที่ ทำ�ให้ผู้หญิงคนน้ีสามารถมองตัวเองได้เต็มตัว และต้องตดิ ต้งั กระจกสูงจากพนื้ เทา่ ไร รูป ประกอบแบบฝึกหดั ขอ้ 1 วธิ ีทำ� พจิ ารณาแผนภาพรงั สขี องแสงในการมองภาพตวั เองในกระจก โดยลากทางเดนิ ของแสง จากเท้าและจากศีรษะไปกระทบกระจกแล้วสะทอ้ นเขา้ ตา ดังรปู C A D E FB G รูป ประกอบวิธที ำ�สำ�หรับแบบฝึกหัด ข้อ 1 จากรูป เส้นตรง AD เปน็ เสน้ แนวฉาก ดังน้ัน ∆CAD และ ∆EAD เปน็ สามเหลี่ยมท่ี เท่ากนั ทกุ ประการ จะได้ CD = DE (1) และ เส้นตรง BF เปน็ เส้นแนวฉาก ดงั นน้ั ∆EBF และ ∆GBF เป็นสามเหลย่ี มท่เี ท่า กนั ทุกประการจะได้ EF = FG (2) แต่ CD + DE + EF + FG = h สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรังสี 201 แทนคา่ (1) ใน (2) จะได้ 2DE + 2EF = h นน่ั คอื DE + EF = h 2 h โดยระยะติดต้งั กระจกให้สงู จาก ดงั นนั้ ขนาดความสูงของกระจกที่นอ้ ยทส่ี ดุ เท่ากบั 2 พื้นเท่ากับ FG ซงึ่ เป็นคร่ึงหนงึ่ ของระยะจากพ้ืนถึงตา ตอบ ขนาดความสูงของกระจกที่น้อยที่สุดที่ทำ�ให้ผู้หญิงคนนี้สามารถมองตัวเองได้เต็มตัว เท่ากับ h และต้องติดต้ังกระจกโดยให้สูงจากพ้ืนเป็นคร่ึงหนึ่งของระยะจากพื้นถึงตา 2 ของผหู้ ญิงคนนี้ 2. ปลาอยูใ่ นน�้ำ ทรี่ ะดับความลึกจากผิวน�้ำ 0.20 เมตร ความลึกปรากฏของปลาเป็นเทา่ ใด เมอ่ื ผู้ สังเกตมองปลาในแนวดิ่งตรงตัวปลา กำ�หนดให้ดรรชนีหักเหของอากาศเท่ากับ 1.00 และ ดรรชนีหกั เหของน้ำ�เทา่ กับ 1.33 n2 วธิ ีทำ� จาก sc n1 s เมอ่ื n1 คอื ดรรชนีหักเหของน�้ำ มีคา่ เทา่ กบั 1.33 n2 คอื ดรรชนหี กั เหของอากาศ มคี า่ เทา่ กบั 1.00 s′ คอื ความลึกปรากฏ s คอื ความลกึ จรงิ มีค่าเท่ากับ 0.20 เมตร แทนคา่ sc 1.00 0.20 m 1.33 sc 0.150 m ตอบ ความลึกปรากฏของปลาเทา่ กบั 0.15 เมตร 3. ถา้ ปลาตวั หนงึ่ มองนกอนิ ทรที บ่ี นิ อยใู่ นอากาศสงู จากผวิ น�ำ้ 20.00 เมตร ปลาจะเหน็ นกอนิ ทรสี งู จากผวิ น�้ำ เทา่ ใด ก�ำ หนดใหน้ �้ำ มดี รรชนหี กั เหเทา่ กบั 1.33 และอากาศมดี รรชนหี กั เหเทา่ กบั 1.00 วธิ ีทำ� จาก sc n2 s n1 เมื่อ n1 คอื ดรรชนหี ักเหของอากาศ มคี า่ เทา่ กบั 1.00 n2 คอื ดรรชนหี กั เหของน�้ำ มีคา่ เท่ากบั 1.33 s′ คอื ความลึกปรากฏ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

202 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟสิ ิกส์ เลม่ 3 s คือ ความลึกจรงิ มีคา่ เท่ากบั 20.00 เมตร sc 1.33 แทนคา่ 20.00 m 1.00 sc 26.60 m ตอบ ความลกึ ปรากฏของนกอนิ ทรีเทา่ กบั 26.60 เมตร 11.3 ภาพจากเลนส์บางและกระจกเงาทรงกลม จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. ทดลอง และเขยี นรงั สีของแสงทห่ี กั เหผา่ นเลนส์บางเพือ่ ระบตุ �ำ แหน่งและชนดิ ของภาพ 2. ค�ำ นวณหาปริมาณตา่ ง ๆ ที่เกย่ี วขอ้ งกับการเกิดภาพจากเลนสบ์ าง 3. เขยี นรังสีของแสงที่สะท้อนจากผิวของกระจกเงาทรงกลมเพ่ือระบตุ �ำ แหน่งและชนดิ ของภาพ 4. คำ�นวณหาปรมิ าณต่าง ๆ ทีเ่ กย่ี วขอ้ งกับการเกิดภาพจากกระจกเงาทรงกลม 11.3.1 การเกิดภาพจากเลนส์บาง ความเขา้ ใจคลาดเคลื่อนที่อาจเกิดขึ้น ความเข้าใจคลาดเคลื่อน แนวคดิ ทถี่ กู ต้อง 1. ภาพทเ่ี กดิ จากเลนสบ์ างอยหู่ ลงั เลนสบ์ างเสมอ 1. ภาพทเี่ กดิ จากเลนสบ์ างสามารถเกดิ ไดท้ งั้ หนา้ เพราะแสงท่ีผ่านเลนส์บางเกิดการหักเหผ่าน เลนส์บางและหลังเลนส์บาง โดยถ้าแสงหักเห เลนส์บางไปทางดา้ นหลงั ของเลนสบ์ าง ผ่านเลนส์บางไปตัดกันจริง จะเกิดภาพที่หลัง เลนส์บาง ถ้าแสงหักเหผ่านเลนส์บางแล้ว เสมือนไปตัดกันหน้าเลนส์บาง จะเกิดภาพที่ หน้าเลนส์บาง สิ่งทีค่ รตู อ้ งเตรียมล่วงหน้า ถ้าจะมกี ารให้นกั เรยี นสงั เกตการเกิดภาพจากเลนส์บาง ใหเ้ ตรียมวัสดุและอปุ กรณ์ คือ 1. เลนสบ์ าง เช่น เลนส์นูน (แว่นขยาย แว่นตา) และเลนส์เว้า 2. กระจกเงาทรงกลม เช่น กระจกโคง้ เวา้ กระจกโคง้ นูน 3. วตั ถุ เชน่ ตุก๊ ตา ต้นไม้จำ�ลอง รถของเล่น เทียนไข สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี 203 แนวการจดั การเรียนรู้ ครชู ีแ้ จงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรขู้ ้อที่ 7 ของหัวข้อ 11.3 ตามหนงั สอื เรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อ 11.3.1 โดยใช้รูป 11.26 ในหนังสือเรียน หรือนำ�เลนส์นูนและเลนส์เว้าแบบ ต่าง ๆ มาให้นักเรียนสังเกต แล้วนำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า เลนส์เป็นอุปกรณ์ทางแสงที่ทำ�งาน โดยใช้หลักการหักเหของแสง ท�ำ จากแก้วหรือพลาสตกิ ทีม่ ผี ิวโค้งทรงกลมทัง้ สองขา้ งไมข่ นานกัน มี 2 ชนดิ คอื เลนส์นนู และเลนสเ์ ว้า ครูให้นักเรียนสังเกตจากการสาธิตการเกิดภาพจากเลนส์นูนเมื่อวัตถุอยู่ห่างจากเลนส์นูนในระยะท่ี แตกต่างกนั แล้วให้นักเรยี นอภปิ รายร่วมกันโดยตอบคำ�ถามต่อไปนี้ - ภาพจากเลนส์นูนเกิดขึน้ ได้อย่างไร - ระยะวตั ถุทอ่ี ยูห่ ่างจากเลนส์นูนมผี ลต่อภาพทเ่ี กิดขน้ึ หรือไมอ่ ยา่ งไร - หาระยะภาพจากเลนสน์ นู ได้อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้ัน ครูให้นักเรียนศึกษาการเกิดภาพจากเลนส์นูนตามรายละเอียดในหนังสือเรียน และใช้รูป 11.27 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า การหักเหของแสงผ่านเลนส์บางถือว่าเกิดข้ึนเพียง ครัง้ เดยี วที่แกนเลนส์ ครใู ช้รปู 11.28 และ 11.29 ในหนังสือเรยี น นำ�นักเรยี นอภปิ รายเก่ยี วกบั เสน้ แกนมขุ ส�ำ คัญ โฟกัส ความยาวโฟกัส และสามารถสรุปได้ว่า เลนส์นูนมีคุณสมบัติทำ�ให้รังสีของแสงขนานลู่เข้าหากัน ทำ�ให้ บางครง้ั เรียกเลนสน์ นู วา่ เลนสร์ วมแสง โดยเลนส์นูนบางจะมีความยาวโฟกสั เท่ากนั สองดา้ น ครูใช้รูป 11.30 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเก่ียวกับลักษณะสำ�คัญในการหักเหของแสง ผ่านเลนส์นูนจนสรุปได้ว่า รังสีของแสงที่ขนานกับเส้นแกนมุขสำ�คัญจะรวมกันท่ีโฟกัสด้านหลังเลนส์ รังสี ของแสงที่ผา่ นโฟกสั ดา้ นหนา้ เลนสจ์ ะหกั เหเปน็ รังสขี นานเส้นแกนมขุ ส�ำ คัญ รงั สขี องแสงที่ผ่านจดุ กงึ่ กลาง เลนส์จะไมเ่ ปลีย่ นแปลงทิศทางจากเดิม ครูใช้รูป 11.31 และ 11.32 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเกี่ยวกับการเขียนรังสีของแสง เพอื่ แสดงการเกดิ ภาพจากเลนสน์ นู จนสรปุ ไดว้ า่ การหาภาพจากเลนสน์ นู สามารถท�ำ ไดโ้ ดยเขยี นรงั สี 3 เสน้ ทลี่ ากจากสว่ นปลายบนของวตั ถมุ าผา่ นเลนส์ ไดแ้ ก่ รงั สขี องแสงทขี่ นานกบั เสน้ แกนมขุ ส�ำ คญั รงั สขี องแสง ทผ่ี า่ นโฟกสั ดา้ นหนา้ เลนส์ และรงั สขี องแสงทผี่ า่ นจดุ กง่ึ กลางเลนส์ โดยตอ่ เสน้ รงั สหี กั เหจากรงั สตี กกระทบ ทงั้ สามจนตัดกนั จะเปน็ ตำ�แหน่งภาพปลายบนของวัตถุ จากน้นั วาดภาพวตั ถสุ ่วนท่เี หลือทงั้ หมดจากภาพ ปลายบนไปต้ังฉากกบั แกนมขุ สำ�คัญ ถา้ รังสขี องแสงหักเหไปตัดกนั จรงิ จะไดภ้ าพจรงิ มลี กั ษณะกลบั หวั กบั วัตถุ ครอู าจให้นักเรียนทำ�กจิ กรรมลองท�ำ ดู ครใู ห้นกั เรียนศกึ ษาตวั อย่าง 11.5 โดยครเู ป็นผู้ใหค้ ำ�แนะน�ำ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

204 บทที่ 11 | แสงเชงิ รงั สี ฟิสิกส์ เลม่ 3 ครูอาจถามค�ำ ถามชวนคิดในหนา้ 193 โดยให้นกั เรียนอภปิ รายร่วมกนั โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดง ความคิดเห็นอย่างอิสระ แลว้ ครูนำ�อภิปรายจนไดแ้ นวค�ำ ตอบดังนี้ แนวคำ�ตอบชวนคิด ถ้าใชร้ งั สีเพยี งสองเส้นจะเพยี งพอทจ่ี ะหาต�ำ แหน่งของภาพหรอื ไม่ อย่างไร แนวค�ำ ตอบ การใช้รงั สีเพยี งสองเสน้ เพยี งพอทจี่ ะหาต�ำ แหนง่ ของภาพ โดยสามารถเลอื กใช้รงั สี 2 เส้นใน 3 เสน้ ได้ แตม่ โี อกาสท�ำ ใหเ้ กดิ ความผิดพลาดไดง้ ่าย ครูนำ�นักเรียนอภิปรายโดยให้นักเรียนตอบค�ำ ถามว่า หากวางวัตถุไว้หน้าเลนส์นูนท่ีระยะน้อยกว่า ความยาวโฟกัส ภาพท่ีเกิดข้ึนจะเป็นอย่างไร โดยให้นักเรียนเขียนรังสีของแสงเพื่อหาภาพท่ีเกิดข้ึน จากนั้น ครใู ช้รปู 11.33 น�ำ นกั เรยี นอภิปรายจนสรุปได้ว่า เม่ือระยะวัตถุน้อยกว่าความยาวโฟกสั ของเลนส์ รังสีหักเหของแสงจะถ่างออกจากกันไม่ตัดกันจริง จึงต้องต่อรังสีย้อนกลับไปจะเสมือนตัดกันท่ีหน้าเลนส์ เปน็ ตำ�แหนง่ ทเ่ี กิดภาพ เรยี กว่า ภาพเสมือน มีลักษณะหวั ตั้งเหมอื นวตั ถุ ครูใหน้ กั เรียนศกึ ษาตวั อยา่ ง 11.6 โดยครูเปน็ ผูใ้ ห้คำ�แนะน�ำ ครูทบทวนความรู้โดยให้นักเรียนอภิปรายร่วมกันเก่ียวกับการเกิดภาพของเลนส์นูน จนสรุปได้ว่า เลนสน์ นู สามารถท�ำ ใหเ้ กดิ ไดท้ งั้ ภาพจรงิ และภาพเสมอื น ขน้ึ อยกู่ บั ต�ำ แหนง่ ของวตั ถุ จากนนั้ ครนู �ำ อภปิ ราย โดยใหน้ กั เรยี นตอบค�ำ ถามวา่ ถา้ หากน�ำ กระดาษขาวซง่ึ เปน็ ฉากไปวางทตี่ �ำ แหนง่ ทเี่ กดิ ภาพจะเกดิ อะไรขน้ึ โดยครเู ปิดโอกาสให้นกั เรยี นแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถี่ กู ตอ้ ง ครใู ชร้ ปู 11.34 ในหนงั สอื เรยี น หรอื จดั กจิ กรรมสาธติ ใหน้ กั เรยี นสงั เกตภาพทป่ี รากฏบนฉาก โดยครู นำ�วัตถุท่ีมีแสงสว่างในตัวเอง เช่น เทียนไข วางวัตถุท่ีระยะห่างจากเลนส์มากกว่า 2 เท่าของ ความยาวโฟกสั แลว้ เลอ่ื นฉากรบั ภาพไปทต่ี �ำ แหนง่ ตา่ ง ๆ ดา้ นหลงั เลนส์ จากนน้ั วางวตั ถทุ ร่ี ะยะนอ้ ยกวา่ ความยาวโฟกสั แลว้ เลอ่ื นฉากรบั ภาพไปทต่ี �ำ แหนง่ ตา่ ง ๆ ดา้ นหนา้ เลนส์ โดยครตู ง้ั ค�ำ ถามใหน้ กั เรยี นอภปิ ราย ร่วมกันว่า ภาพเกิดข้ึนบนฉากรับภาพได้อย่างไร และภาพชนิดใดสามารถปรากฏบนฉากรับภาพได้ โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง จากนั้น ครูนำ�นักเรียนอภิปรายตามรายละเอียดในหนังสือเรียนจนสรุปได้ว่า ภาพจริงจะนำ�ฉากไปรับได้ ส่วน ภาพเสมอื นจะน�ำ ฉากไปรับไมไ่ ด้ ครอู าจถามค�ำ ถามชวนคดิ ในหนา้ 196 และใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี น แสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอิสระ จากนั้นครูนำ�อภปิ รายจนได้แนวคำ�ตอบดงั น้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรังสี 205 แนวคำ�ตอบชวนคิด การใชเ้ ลนส์นนู เป็นแวน่ ขยาย ระยะวตั ถุต้องเปน็ อยา่ งไรเมือ่ เทียบกบั ความยาวโฟกสั ของเลนส์ แนวค�ำ ตอบ ระยะวตั ถุตอ้ งนอ้ ยกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์ ครูให้นักเรียนศึกษาลักษณะของเลนส์เว้าในหนังสือเรียน จากนั้นครูใช้รูป 11.36 ในหนังสือเรียน น�ำ นกั เรยี นอภปิ รายจนสรุปเก่ยี วกับโฟกสั ของเลนสเ์ วา้ รังสหี กั เหที่เกิดจากรงั สีทต่ี กกระทบเลนส์เวา้ มีแนว ขนานเส้นแกนมุขสำ�คัญ มีแนวผ่านโฟกัส และมีแนวผ่านกึ่งกลางเลนส์ ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน รวมทง้ั สรปุ ไดว้ า่ การหาภาพทเ่ี กดิ จากเลนสเ์ วา้ สามารถท�ำ ไดโ้ ดยการเขยี นรงั สขี องแสงเชน่ เดยี วกบั เลนสน์ นู ครูใหน้ ักเรียนศกึ ษาการเขียนรงั สีของแสงในการหาภาพทเี่ กิดจากเลนส์เว้า จากตวั อยา่ ง 11.7 โดยครเู ปน็ ผใู้ ห้คำ�แนะนำ� จากนน้ั ครนู �ำ อภิปรายจนสรปุ ไดว้ ่า ภาพจากเลนสเ์ ว้าเป็นภาพเสมือนเท่านัน้ และเป็นภาพ ท่ีมีขนาดเลก็ กว่าวัตถุเสมอ 11.3.2 การคำ�นวณเกย่ี วกับเลนส์บาง ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื นที่อาจเกดิ ข้นึ - แนวการจัดการเรยี นรู้ ครชู ้แี จงจุดประสงค์การเรียนรูข้ อ้ ที่ 8 ของหัวขอ้ 11.3 ตามหนงั สอื เรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อ 11.3.2 โดยให้นักเรียนร่วมกันตอบคำ�ถามว่า นอกจากการเขียนรังสีของแสง เพอ่ื หาต�ำ แหนง่ ของภาพทเ่ี กดิ จากเลนสน์ นู และเลนสเ์ วา้ แลว้ จะมวี ธิ กี ารค�ำ นวณหาต�ำ แหนง่ ของภาพทเ่ี กดิ จากเลนสน์ นู และเลนสเ์ วา้ ไดอ้ ยา่ งไร โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระและไมค่ าด หวงั ค�ำ ตอบทถี่ ูกต้อง จากนน้ั ครใู ห้นักเรียนทำ�กจิ กรรม 11.3 ในหนังสอื เรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

206 บทท่ี 11 | แสงเชิงรงั สี ฟสิ กิ ส์ เลม่ 3 กจิ กรรม 11.3 การหักเหของแสงผา่ นเลนสน์ นู จุดประสงค์ ศึกษาความสมั พนั ธร์ ะหว่างระยะวัตถุ ระยะภาพ และความยาวโฟกัสของเลนส์นูน เวลาทใี่ ช้ 30 นาที วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 1 อัน 1. เลนส์นูน 1 อัน 2. ฉากขาว 1 ชุด 3. ชดุ กลอ่ งแสง 1 อัน 4. ไมเ้ มตร แนะน�ำ กอ่ นท�ำ กจิ กรรม 1. ในการหาความยาวโฟกัสของเลนส์ ควรใช้วัตถุที่มีความสว่างมากพอ เพื่อให้ภาพที่ปรากฏ บนฉากเหน็ ได้ชัดเจน ท�ำ ใหก้ ารปรับภาพใหค้ มชัดท่สี ุดสังเกตไดง้ า่ ย 2. ฉากควรอยู่ในบรเิ วณทม่ี แี สงไม่สวา่ งมาก เพอ่ื ให้ภาพท่ีปรากฎบนฉากชดั เจน 3. การวัดระยะต่าง ๆ ให้วัดจากกง่ึ กลางเลนสถ์ ึงตำ�แหน่งสง่ิ ทจี่ ะวดั เช่น วัตถุ ภาพ และโฟกัส ตวั อยา่ งผลการทำ�กจิ กรรม ตอนที่ 1 การหาความยาวโฟกัสของเลนส์นนู ความยาวโฟกัสของเลนสน์ นู เทา่ กบั 14.5 เซนตเิ มตร ตอนท่ี 2 การหาความสมั พันธร์ ะหว่างระยะวัตถุ ระยะภาพ และความยาวโฟกสั ของเลนสน์ นู ส่วนกลบั ของความยาวโฟกสั ของเลนสน์ ูน § 1 · เท่ากบั 6.9 เซนติเมตร ¨ f ¸ © ¹ คร้ังที่ s (cm) s′ (cm) 1 (m−1) 1 (m1) 1  1 (m 1 ) s sc s sc 1 25.0 34.5 4.0 2.9 6.9 2 30.0 28.1 3.3 3.6 6.9 3 35.0 24.8 2.9 4.0 6.9 4 40.0 22.7 2.5 4.4 6.9 5 50.0 20.4 2.0 4.9 6.9 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เลม่ 3 บทที่ 11 | แสงเชงิ รังสี 207 แนวคำ�ตอบค�ำ ถามท้ายกิจกรรม □ เม่ือเลื่อนเลนส์นูนห่างจากหลอดไฟเป็นระยะต่าง ๆ ผลรวมของ 1 กับ 1 มีค่าเท่ากัน s s′ ทุกคร้งั หรือไม่ แนวค�ำ ตอบ เทา่ กนั ทกุ ครง้ั □ ผลรวมของ 1 กบั 1 มีคา่ เทา่ กบั §¨ 1 ·¸หรือไม่ s s′ © f ¹ แนวคำ�ตอบ ผลรวมของ 1 กบั 1 เท่ากบั §¨ 1 · s s′ © f ¸ ¹ อภิปรายหลงั การทำ�กจิ กรรม ครูนำ�นักเรยี นอภปิ รายจนได้ขอ้ สรปุ ดังนี้ 1. เมอื่ วัตถุอยู่ไกลจากเลนส์นนู มาก ๆ แสงจากวตั ถสุ ่วนท่มี ากระทบเลนส์นนู ถือว่าเป็นแสง ขนาน และเมอื่ แสงขนานผา่ นเลนสน์ นู จะไปตัดกนั ทโ่ี ฟกัส น่ันคอื เกดิ ภาพของวัตถุทอี่ ยู่ ไกลมากที่โฟกัสของเลนส์ ทำ�ให้สามารถหาความยาวโฟกัสของเลนส์นูน เท่ากับ 14.5 เซนตเิ มตร 2. ความสัมพันธ์ระหว่างส่วนกลับของระยะวัตถุ ระยะภาพ และความยาวโฟกัส คอื 1  1 1 s sc f ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งระยะวตั ถุ ระยะภาพ และความยาวโฟกสั ในหนงั สอื เรยี น และครใู ช้รูป 11.37 และ 11.38 ในหนงั สือเรียน นำ�นกั เรียนอภปิ รายจนสรุปได้สมการของเลนส์บางตาม รายละเอยี ดในหนงั สอื เรียน ครูให้นักเรียนศึกษาการใช้เครื่องหมายสำ�หรับสมการของเลนส์บางและร่วมกันอภิปรายจนสรุปได้ ตามตาราง 11.2 ในหนงั สอื เรยี น จากนนั้ ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาก�ำ ลงั ขยายในหนงั สอื เรยี น และรว่ มกนั อภปิ ราย จนสรุปได้ว่า กำ�ลังขยายเท่ากับอัตราส่วนความสูงของภาพต่อความสูงของวัตถุ โดยกำ�ลังขยายเป็นบวก สำ�หรบั ภาพเสมอื น และกำ�ลงั ขยายเป็นลบส�ำ หรับภาพจริง ครใู หน้ ักเรียนศกึ ษาตัวอยา่ ง 11.8 – 11.10 โดยครเู ปน็ ผู้ให้คำ�แนะนำ� สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

208 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 11.3.3 การเกิดภาพจากกระจกเงาทรงกลม ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื นท่อี าจเกิดขนึ้ ความเข้าใจคลาดเคล่อื น แนวคดิ ทถ่ี ูกตอ้ ง 1. ภาพที่เกิดจากกระจกเงาทรงกลมจะเกิดหลัง 1. ภาพที่เกิดจากกระจกเงาทรงกลมเกิดได้ท้ัง กระจกเงาทรงกลมเสมอ เหมอื นกบั กระจกเงา หน้าและหลังกระจกเงาทรงกลม โดยถ้าแสง ราบ สะทอ้ นกระจกเงาทรงกลมไปตดั กนั จรงิ จะเกดิ ภาพที่หนา้ กระจกเงาทรงกลม ถ้าแสงสะทอ้ น ก ร ะ จ ก เ ง า ท ร ง ก ล ม เ ส มื อ น ไ ป ตั ด กั น ห ลั ง ก ร ะ จ ก เ ง า ท ร ง ก ล ม จ ะ เ กิ ด ภ า พ ท่ี ห ลั ง กระจกเงาทรงกลม แนวการจัดการเรียนรู้ ครูชแี้ จงจุดประสงค์การเรยี นรูข้ ้อท่ี 9 ของหัวข้อ 11.3 ตามหนงั สือเรยี น ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ 11.3.3 โดยครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายทบทวนความรเู้ กย่ี วกบั ภาพทเ่ี กดิ จากกระจกเงาราบ แล้วร่วมกันอภิปรายต่อโดยตอบคำ�ถามว่า ภาพท่ีเกิดจากกระจกเงาท่ีมีผิวโค้งจะเหมือนหรือแตกต่างจาก กระจกเงาราบหรือไม่ อย่างไร และกระจกเงาผิวโค้งมีกี่แบบ แต่ละแบบจะทำ�ให้เกิดภาพเหมือนหรือ แตกต่างกันหรอื ไม่ ครเู ปิดโอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคิดเหน็ อยา่ งอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ถี กู ต้อง ครูนำ�นักเรียนอภิปรายตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จนสรุปได้ว่า กระจกเงาโค้งสามารถทำ�ให้ เกิดภาพจากการสะท้อนของแสง ทำ�ด้วยวัสดุท่ีสามารถสะท้อนแสงได้ดีเช่นเดียวกับกระจกเงาราบแต่มี ผิวโค้ง จากน้ัน ครูให้ความรู้เพ่ิมเติมว่า ในระดับนี้ นักเรียนจะศึกษาเก่ียวกับกระจกเงาโค้งท่ีมีผิวโค้งเป็น ส่วนประกอบของผิวของทรงกลม ซึ่งเรียกว่า กระจกเงาทรงกลม ซ่ึงแบ่งได้เป็นกระจกโค้งนูนและกระจก โคง้ เว้า ครใู หน้ กั เรียนศกึ ษาลกั ษณะของกระจกโคง้ เว้าในหนงั สือเรยี น จากนน้ั ครูใช้รปู 11.39 น�ำ นักเรยี น อภิปรายจนสรุปเก่ียวกับโฟกสั ของกระจกเว้า รงั สีสะทอ้ นท่ีเกิดจากรงั สตี กกระทบมแี นวขนานเส้นแกนมขุ ส�ำ คญั มีแนวผ่านโฟกัส มีแนวผา่ นก่ึงกลางกระจก และมแี นวผา่ นศนู ยก์ ลางความโค้ง ตามรายละเอยี ดใน หนงั สือเรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชงิ รงั สี 209 ครูใช้รูป 11.40 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเก่ียวกับการหาภาพที่เกิดจากกระจกโค้งเว้า โดยการเขียนแผนภาพรังสีของแสง จนสรุปได้ว่า การหาภาพจากกระจกเว้าสามารถทำ�ได้โดยเขียนรังสี 4 เส้น ท่ีลากจากสว่ นปลายบนของวตั ถมุ ากระทบกระจกโคง้ เว้า ได้แก่ รงั สีของแสงทข่ี นานกับเส้นแกนมุข สำ�คญั รงั สีของแสงทผ่ี า่ นโฟกสั ดา้ นหนา้ กระจกโคง้ เวา้ รงั สีของแสงท่ีกระทบกง่ึ กลางกระจก และรงั สีของ แสงทีผ่ ่านศนู ยก์ ลางความโคง้ โดยต่อเส้นรังสสี ะท้อนของรงั สตี กกระทบทง้ั ส่ีเส้นจนตัดกันจะเปน็ ต�ำ แหนง่ ภาพปลายบนของวัตถุ จากนั้น วาดภาพวัตถุส่วนท่ีเหลือทั้งหมดจากภาพปลายบนไปตั้งฉากกับแกนมุข ส�ำ คญั โดยภาพจรงิ จากกระจกโคง้ เวา้ เกดิ จากรงั สขี องแสงตดั กนั จรงิ ทด่ี า้ นเดยี วกบั วตั ถซุ งึ่ เปน็ ดา้ นหนา้ ของ กระจกโคง้ เวา้ ครคู วรใหค้ วามรเู้ พมิ่ จากหนงั สอื เรยี นวา่ ภาพเสมอื นจากกระจกโคง้ เวา้ เกดิ จากรงั สขี องแสงทส่ี ะทอ้ น กระจกเสมือนไปตดั กนั ท่คี นละด้านกับวตั ถซุ ่ึงเปน็ ดา้ นหลงั กระจกโค้งเวา้ ครใู หน้ ักเรียนศกึ ษาลกั ษณะของกระจกโคง้ นนู ในหนงั สอื เรยี น จากนนั้ ครูใช้รูป 11.41 นำ�นักเรยี น อภปิ รายจนสรปุ เกย่ี วกบั โฟกสั ของกระจกโคง้ นนู รงั สสี ะทอ้ นทเี่ กดิ จากรงั สตี กกระทบมแี นวขนานเสน้ แกน มุขสำ�คัญ มีแนวผา่ นโฟกัส มแี นวผ่านกง่ึ กลางกระจก และมแี นวผา่ นศนู ย์กลางความโค้ง โดยการหาภาพท่ี เกิดจากกระจกโค้งนูนสามารถทำ�ได้โดยการเขียนแผนภาพรังสีของแสงเช่นเดียวกับกระจกโค้งเว้า ดงั รปู 11.42 ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน ครใู หน้ กั เรียนศกึ ษา ตวั อย่าง 11.11 โดยครเู ป็นผูใ้ ห้คำ�แนะนำ� และครูน�ำ อภปิ รายเพือ่ สรุปวา่ ภาพ ทีเ่ กดิ จากกระจกโค้งเวา้ เปน็ ได้ท้ังภาพจริงและภาพเสมอื นขึ้นกบั ตำ�แหน่งของวตั ถุ ดังน้ี 1. เกดิ ภาพจรงิ เมอื่ วตั ถุอยู่หา่ งจากกระจกโคง้ เวา้ มากกวา่ ความยาวโฟกัส 2. เกดิ ภาพเสมอื น เม่อื วตั ถุอยูห่ า่ งจากกระจกโค้งเว้าน้อยกว่าความยาวโฟกสั ครอู าจถามค�ำ ถามชวนคดิ ในหนา้ 211 โดยใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี น แสดงความคิดเหน็ อย่างอิสระ แล้วครนู ำ�อภิปรายจนไดแ้ นวคำ�ตอบดงั นี้ แนวคำ�ตอบชวนคดิ จากตัวอยา่ ง 11.11 ถ้าเปลี่ยนเปน็ กระจกโค้งนนู ระยะวัตถุมผี ลต่อชนดิ ของภาพท่ีเกิดข้นึ หรือไม่ แนวคำ�ตอบ ระยะวัตถุไม่มีผลต่อชนิดของภาพท่ีเกิดจากกระจกโค้งนูน เนื่องจากภาพที่เกิดจาก กระจกโคง้ นนู เปน็ ภาพเสมอื นเสมอ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

210 บทท่ี 11 | แสงเชิงรังสี ฟสิ ิกส์ เล่ม 3 11.3.4 คำ�นวณเก่ียวกบั กระจกเงาทรงกลม ความเข้าใจคลาดเคลือ่ นที่อาจเกิดข้นึ - แนวการจดั การเรียนรู้ ครูชีแ้ จงจุดประสงคก์ ารเรยี นรูข้ ้อท่ี 10 ของหัวขอ้ 11.3 ตามหนงั สือเรยี น ครนู ำ�เข้าสู่หัวข้อ 11.3.4 โดยให้นักเรียนร่วมกันตอบคำ�ถามว่า นอกจากการเขยี นรังสีของแสงเพ่อื หาต�ำ แหนง่ ของภาพทเี่ กดิ จากกระจกโคง้ เวา้ และกระจกโคง้ นนู แลว้ จะมวี ธิ กี ารค�ำ นวณหาต�ำ แหนง่ ของภาพ ที่เกิดจากกระจกโคง้ เวา้ และกระจกโคง้ นูนได้อย่างไร โดยครูเปดิ โอกาสให้นกั เรยี นแสดงความคิดเหน็ อย่าง อสิ ระและไมค่ าดหวงั คำ�ตอบทีถ่ กู ต้อง ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งระยะวตั ถุ ระยะภาพ และความยาวโฟกสั ในหนงั สอื เรยี น จากน้นั ครูเขยี นแผนภาพรงั สีของแสงแสดงการเกดิ ภาพจรงิ จากกระจกโค้งเวา้ ดังรปู กระจกโคง� เว�า Q C P'' O P' เส�นแกนมขุ สำคัญ Q' y y' P วตั ถุ Q'' ภาพ f s' s รปู 11.1 แผนภาพรงั สขี องแสงแสดงการเกิดภาพจริงจากกระจกโค้งเวา้ ครนู �ำ นักเรียนอภปิ รายโดยใช้รูป 11.1 จนสรปุ ไดว้ า่ รปู สามเหล่ียมสแี ดง POQ และรปู สามเหลีย่ ม สเี ขยี ว P′OQ′ เปน็ สามเหลย่ี มคลา้ ยเนอื่ งจากขนาดของมมุ ภายในทง้ั 3 มมุ เทา่ กนั เปน็ คู่ ๆ ท�ำ ใหอ้ ตั ราสว่ น ระหวา่ งด้านทส่ี มนยั กัน มีค่าเท่ากนั น่นั คือ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชงิ รงั สี 211 ดา้ น P Q ดา้ น P O แทนค่า ด้าน PQ ด้านPO yc f f (a) y s ครเู ขยี นแผนภาพรังสขี องแสงแสดงการเกดิ ภาพจริงจากกระจกโค้งเว้าพจิ ารณาคู่สามเหล่ียมคล้าย อีกคู่ ดังรปู กระจกโค�งเวา� Q C P'' O P' เส�นแกนมุขสำคัญ Q' y y' P วัตถุ Q'' ภาพ s-f f s s' รูป 11.2 แผนภาพรังสีของแสงแสดงการเกิดภาพจริงจากกระจกโค้งเวา้ ครูนำ�นักเรียนอภิปรายเพ่ือพิจารณาคู่สามเหล่ียมคล้ายอีกคู่โดยใช้รูป 11.2 จนสรุปได้ว่า รูปสามเหลีย่ มสนี �้ำ ตาล PP′Q และรูปสามเหลี่ยมสีเหลอื ง P′′P′Q′′ เปน็ สามเหล่ยี มคล้ายเนอื่ งจากขนาด ของมมุ ภายในทั้ง 3 มมุ เท่ากันเปน็ คู่ ๆ ทำ�ใหอ้ ัตราส่วนระหว่างด้านทส่ี มนัยกัน มคี า่ เทา่ กนั นัน่ คอื ด้านP''Q'' ดา้ น P' P'' ดา้ น PQ ด้าน P' P แทนคา่ yc sc (b) ys จากน้นั ครูน�ำ นกั เรียนอภิปรายแสดงการจดั รปู โดยใชค้ วามสัมพันธ์ (a) = (b) ดงั น้ี sc f s s f s f f สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี s sc f 1 f sc s 1 sc 1 1 fs 1 1 1

212 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟิสิกส์ เล่ม 3 sc f s s f จัดรูปใหม่ จะได ้ s f f s sc f 1 f sc s 1 1 1 f s sc 1 1 1 s s' f ซึ่งเปน็ สมการเดียวกบั สมการ (11.13) ในหนงั สือเรยี น ครูให้นักเรียนศึกษาข้อสังเกตและอภิปรายการใช้เคร่ืองหมายสำ�หรับการคำ�นวณภาพจากกระจก โค้งทรงกลม และร่วมกันอภปิ รายเก่ียวกบั กำ�ลงั ขยายตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรียน ครูใหน้ กั เรียนศึกษาตัวอย่าง 11.12 โดยครูเปน็ ผใู้ ห้ค�ำ แนะนำ� ครอู าจถามค�ำ ถามชวนคดิ ในหนา้ 214 โดยใหน้ กั เรยี นอภปิ รายรว่ มกนั โดยครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี น แสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ แลว้ ครนู ำ�อภปิ รายจนไดแ้ นวคำ�ตอบดังนี้ แนวคำ�ตอบชวนคิด จากตัวอยา่ ง 11.12 จงเขยี นแผนภาพของรงั สีของแสงแสดงการเกิดภาพ แนวคำ�ตอบ เขาจะเหน็ หน้าตัวเองโดยหา่ งจากตาของเขาเปน็ ระยะทาง 30 เซนตเิ มตร - 6 เซนติเมตร = 24 เซนตเิ มตร ดงั รปู วตั ถุ C เส�นแกนมุขสำคญั s = 30 cm ภาพ f = 5 cm s' = 6 cm สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เลม่ 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี 213 ครูอาจให้นักเรียนศึกษาความรู้เพ่ิมเติมเกี่ยวกับกระจกทรงโค้งพาราโบลอยด์ตามรายละเอียดใน หนงั สือเรียน แนวการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรู้เกี่ยวกับการเกิดภาพจากเลนส์และกระจกเงาทรงกลม จากการตอบคำ�ถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 11.3 และการท�ำ แบบฝึกหัด 11.3 2. ทกั ษะการแกป้ ญั หาและการใชจ้ �ำ นวน จากการค�ำ นวณปรมิ าณตา่ งๆ ทเี่ กยี่ วขอ้ งกบั การเกดิ ภาพ จากเลนส์และกระจกเงาทรงกลม 3. จิตวิทยาศาสตรด้านความมีเหตุผล และความรอบคอบ จากการทำ�กิจกรรมและการอภิปราย ร่วมกัน และจากการท�ำ แบบฝึกหดั 11.3 แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 11.3 1. เพราะเหตใุ ด กระจกตดิ รถยนตส์ �ำ หรับใชด้ ยู านพาหนะทอ่ี ยูข่ า้ งหลงั มกั เปน็ กระจกโค้งนนู แนวคำ�ตอบ เพราะว่ากระจกโค้งนูนรับแสงได้เป็นมุมกว้างกว่ากระจกเงาราบ ทำ�ให้เห็น สิง่ แวดล้อมและยานพาหนะทอ่ี ยูข่ า้ งหลงั ได้มากกว่า จงึ ท�ำ ให้มีความปลอดภยั มากกวา่ 2. เพราะเหตใุ ด ทนั ตแพทยจ์ ึงใชก้ ระจกโคง้ เวา้ สอ่ งดฟู นั คนไข้ แนวคำ�ตอบ เน่ืองจากภายในช่องปากแคบ การใช้กระจกโค้งเว้าส่องดูฟันคนไข้จะทำ�ให้เม่ือ ต�ำ แหนง่ ฟนั อยหู่ า่ งจากกระจกโคง้ เวา้ นอ้ ยกวา่ ความยาวโฟกสั ของกระจกโคง้ เวา้ เกดิ ภาพเสมอื น มขี นาดขยาย ทนั ตแพทย์จึงเห็นรายละเอียดของฟันคนไขไ้ ด้มากขึน้ และชดั เจนขนึ้ 3. ถา้ ระยะวตั ถมุ ากกวา่ ความยาวโฟกสั แตน่ อ้ ยกวา่ สองเทา่ ของความยาวโฟกสั ของเลนสน์ นู จะได้ ภาพชนดิ ใด และมขี นาดเลก็ กวา่ หรอื ใหญ่กว่าขนาดวัตถุ แนวค�ำ ตอบ ไดภ้ าพจริงหวั กลับ ขนาดใหญ่กว่าวตั ถุ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

214 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 เฉลยแบบฝึกหัด 11.3 1. วางวัตถุหน้าเลนส์นูนที่มีความยาวโฟกัส 10 เซนติเมตร ให้ห่างจากเลนส์นูน 30 เซนติเมตร จงหาระยะภาพ ชนดิ ของภาพ และกำ�ลังขยาย ด้วยวธิ ีดังนี้ ก. การเขียนแผนภาพรงั สขี องแสง ข. การค�ำ นวณ วธิ ที ำ� ก. การเขียนแผนภาพรังสขี องแสง h 5 cm h' f = 10 cm f = 10 cm s = 30 cm s'= 15 cm ข. การคำ�นวณ ก�ำ หนดให้ f = 10 cm และ s = 30 cm หาระยะภาพจาก 1 1 1 s sc f แทนค่า 1 1 1 30 cm sc 10 cm 1 11 10 cm 30 cm sc 30  10 300 cm 300 cm 20 300 cm sc 15 cm สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี 215 s′ มเี ครอ่ื งหมาย + แสดงว่าเป็นภาพจริงหัวกลบั หากำ�ลงั ขยายจาก M  sc s แทนคา่ M  15 cm 30 cm  0.5 ตอบ ภาพเกิดหลังเลนส์นูนและอยู่ห่างจากเลนส์นูนเท่ากับ 15 เซนติเมตร เป็นภาพจริง และมกี ำ�ลงั ขยายเทา่ กับ 0.5 (ภาพเลก็ กว่าวตั ถุ) 2. วางวัตถุไว้หน้ากระจกโค้งนูนที่มีรัศมีความโค้ง 24 เซนติเมตร ให้ห่างจากกระจกโค้งนูน 20 เซนติเมตร จงหาระยะภาพ ชนดิ ของภาพ และกำ�ลงั ขยาย ดว้ ยวิธีดงั น้ี ก. การเขียนแผนภาพรงั สีของแสง ข. การคำ�นวณ วธิ ีทำ� ก. การเขยี นแผนภาพรงั สีของแสง h h' c c s' 4 cm f = 12 cm f = 12 cm s = 20 cm สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

216 บทท่ี 11 | แสงเชิงรังสี ฟสิ กิ ส์ เล่ม 3 ข. การค�ำ นวณ R ก�ำ หนดให้ f 2 12 cm (มเี ครอื่ งหมาย − เพราะโฟกสั อยหู่ ลงั กระจกโคง้ นนู ) s 20 cm (มีเคร่ืองหมาย + เพราะวตั ถุอยู่หนา้ กระจกโค้งนูน) หาระยะภาพจาก 1 1 1 s sc f แทนค่า 1 1 1 20 cm sc 12 cm 111 sc 12 cm 20 cm  20  12 240 cm 240 cm  32 240 cm sc  7.5 cm s′ มีเคร่ืองหมาย − แสดงว่าเปน็ ภาพเสมอื นหวั ตั้งเกดิ ด้านหลังกระจกโคง้ นูน  sc หาก�ำ ลงั ขยายจาก M s M  7.5 cm 20 cm 0.38 ตอบ ภาพเกิดหลังกระจกเงานูนและอยู่ห่างจากกระจกเงานูนเท่ากับ 7.5 เซนติเมตร เปน็ ภาพเสมือน และมีกำ�ลังขยายเท่ากับ 0.38 (ภาพเลก็ กว่าวตั ถ)ุ 3. เทยี นไขสงู 4 เซนติเมตร ต้งั อยบู่ นเส้นแกนมุขส�ำ คญั ของกระจกโคง้ เวา้ ที่มีความยาวโฟกสั 10 เซนติเมตร ท�ำ ใหเ้ กิดภาพหน้ากระจกโค้งเว้าหา่ งจากกระจกโคง้ เวา้ 15 เซนตเิ มตร เทียนไขอยู่ หา่ งจากกระจกโคง้ เวา้ ก่ีเซนติเมตร และภาพเทียนไขสูงกเ่ี ซนติเมตร วธิ ีทำ� ก�ำ หนดให้ f 10 cm (มเี ครื่องหมาย + เพราะโฟกสั อยู่หนา้ กระจกโค้งเวา้ ) sc 15cm (มีเคร่อื งหมาย + เพราะภาพอยูห่ นา้ กระจกโค้งเว้า) หาระยะวตั ถจุ าก 1 1 1 s sc f แทนค่า 1 1 1 s 15cm 10 cm สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรังสี 217 1 11 s 10 cm 15 cm 15  10 150 cm 150 cm 5 150 cm s 30 cm หาขนาดภาพจาก M yc  sc ys แทนค่า yc  15 cm 4 cm 30 cm yc  2 cm y′ มีเครอื่ งหมาย − แสดงว่าเปน็ ภาพจริงหวั กลบั ตอบ เทยี นไขอยู่หน้ากระจกโค้งเวา้ 30 เซนตเิ มตร และภาพของเทียนไขสงู 2 เซนตเิ มตร 11.4 แสงสีและการมองเหน็ แสงสี จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธิบายการมองเหน็ แสงสี สขี องวตั ถุ และสาเหตขุ องการบอดสี 2. อธิบายการผสมแสงสี และการผสมสารสี สิง่ ทค่ี รตู อ้ งเตรยี มล่วงหนา้ ครคู วรเตรยี มวดี ทิ ศั นเ์ กย่ี วกบั การผสมแสงสี การผสมสารสี การจดั ฉากการแสดงดว้ ยแสงสี การผสมสาร สีสำ�หรับวาดเขยี น หรือฉายแสงสีตา่ ง ๆ ลงบนวตั ถุ แนวการจดั การเรียนรู้ ครนู �ำ เขา้ สบู่ ทเรยี นโดยการเปดิ วดี ทีิ ศั นเ์ กย่ี วกบั การผสมแสงสี การผสมสารสี การจดั ฉากการแสดงดว้ ย แสงสี การผสมสารสสี �ำ หรบั วาดเขยี น หรอื ฉายแสงสตี า่ ง ๆ ลงบนวตั ถุ ใหน้ กั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายวา่ มปี จั จยั ใดบ้างท่ีส่งผลต่อการมองเห็นสี เหตุใดจึงไม่ใช้ตาของมนุษย์ในการระบุสี แต่ใช้รหัสสีและการจำ�แนกสี เช่น ใช้ RGB code ในงานผสมแสงสี และใช้ CYMK code ในงานผสมสารส ี ครูเปิดโอกาสใหน้ กั เรียน แสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระและไมค่ าดหวังค�ำ ตอบท่ถี กู ต้อง ครตู ง้ั ค�ำ ถามวา่ ตาของมนษุ ยเ์ กยี่ วขอ้ งกบั การมองเหน็ สอี ยา่ งไร จากนนั้ ใหน้ กั เรยี นศกึ ษาการมองเหน็ สี ของมนุษยใ์ นหวั ข้อถดั ไป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

218 บทที่ 11 | แสงเชิงรังสี ฟสิ ิกส์ เล่ม 3 11.4.1 การมองเห็นสขี องมนษุ ย์ ความเข้าใจคลาดเคล่ือนท่อี าจเกิดข้ึน ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื น แนวคิดทถี่ ูกตอ้ ง 1. ตาของมนษุ ยม์ เี ซลลร์ ปู กรวย 3 ชนดิ ซึง่ แตล่ ะ 1. ตาของมนุษย์มีเซลล์รูปกรวย 3 ชนิดที่ตอบ ชนิดจะตอบสนองเฉพาะแสงสีใดสีหนึ่งใน สนองต่อแสงที่มีช่วงความยาวคลื่นต่าง ๆ กัน สามสีคือ แสงสีน้ำ�เงิน แสงสีเขียว แสงสีแดง ซึ่งมากกว่าหนึ่งแสงสี แนวการจัดการเรยี นรู้ ครูชแ้ี จงจุดประสงค์การเรยี นรขู้ อ้ ที่ 11 ของหวั ข้อ 11.4 ตามหนังสือเรยี น ครนู �ำ เขา้ สหู่ ัวข้อ 11.4.1 โดยให้นกั เรียนสังเกตวตั ถทุ ม่ี สี ตี า่ ง ๆ แล้วตอบค�ำ ถามวา่ ส่วนใดของตา ของมนุษย์ทำ�ให้มองเห็นวัตถุเป็นสีต่าง ๆ โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและ ไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกตอ้ ง ครใู ช้รปู 11.44 ในหนงั สือเรยี น นำ�นักเรยี นอภปิ รายเก่ยี วกับการมองเหน็ สีของมนุษย์ จนสรปุ ได้ว่า จอตาของมนุษย์ มีเซลล์รูปกรวย 3 ชนิด คือ ชนิด S ชนิด M และชนิด L ท่ีการตอบสนองต่อแสง ความยาวคลน่ื ตา่ ง ๆ แตกตา่ งกนั การมองเหน็ สตี า่ ง ๆ เกดิ ขนึ้ เนอ่ื งจากเซลลร์ ปู กรวยหนง่ึ ชนดิ หรอื มากกวา่ ถกู กระตนุ้ ท�ำ ใหม้ องเหน็ เปน็ สนี นั้ ๆ โดยการตอบสนองของเซลลร์ ปู กรวยทง้ั 3 ชนดิ ท�ำ ใหส้ ามารถมองเหน็ คล่ืนแสงเป็นสีต่าง ๆ ในช่วงความยาวคล่ืน 400-700 นาโนเมตร ต้ังแต่สีม่วงไปจนถึงสีแดงได้ ตาม รายละเอยี ดในหนังสือเรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี 219 ความรูเ้ พิ่มเติมส�ำ หรับครู จอตามเี ซลล์รับแสงเปน็ จำ�นวนมาก ซง่ึ เซลลเ์ หล่านี้มีสองชนดิ คือ เซลลร์ ูปกรวย และเซลล์รูปแท่ง โดยเซลล์รูปกรวยจะไวต่อแสงทีม่ คี วามเขม้ สงู และสามารถท�ำ ใหม้ องเหน็ สตี ่าง ๆ ไดห้ ลายสี ดังรูป 11.3 ก. สว่ นเซลลร์ ปู แทง่ จะไวตอ่ แสงทม่ี คี วามเขม้ ต�ำ่ เชน่ ในทมี่ แี สงสวา่ งนอ้ ย ท�ำ ใหม้ องเหน็ ไดแ้ ต่ ไม่สามารถแยกสไี ด้ ดงั รูป 11.3 ข. ก. การมองเห็นภาพในทส่ี ว่าง ข. การมองเหน็ ภาพในท่ีมีแสงสวา่ งน้อย รปู 11.3 จำ�ลองการมองเห็นภาพในทีส่ วา่ งและท่มี ีแสงสวา่ งน้อย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

220 บทท่ี 11 | แสงเชิงรงั สี ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 11.4.2 การผสมแสงสี ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื นทอี่ าจเกดิ ขึน้ ความเข้าใจคลาดเคล่ือน แนวคดิ ท่ถี ูกต้อง 1. แสงสีแต่และแสงสีมีความยาวคลื่นเฉพาะจึง 1. การมองเห็นแสงสีเกิดจากการถูกกระตุ้นของ ไม่สามารถนำ�แสงสีความยาวคลื่นอื่นๆ มา เซลลร์ ปู กรวยทีจ่ อตา ท�ำ ใหเ้ มือ่ น�ำ แสงสตี ัง้ แต่ ผสมกันให้มองเห็นเป็นแสงสีนั้น ๆ ได้ สองแสงสีมาผสมกันเกิดเป็นแสงสีอื่นๆ ได้ เชน่ แสงสเี หลอื งเกดิ จากการผสมระหวา่ งแสง สีแดงกับแสงสีเขียว แสงสีแดงม่วงเกิดจาก การผสมระหว่างแสงสีแดงกับแสงสีน้ำ�เงิน 2. การผสมแสงสีจะทำ�ให้เกิดแสงสีใหม่ที่มี 2. การผสมแสงสีไม่ทำ�ให้เกิดแสงสีใหม่ แต่ ความยาวคลนื่ เทา่ กบั ความยาวคลนื่ เฉลย่ี ของ เป็นการกระตุ้นของเซลล์รูปกรวยท่ีจอตา แสงสีท่ีมาผสมกัน เช่น การผสมแสงสีแดง ท�ำ ใหม้ องเหน็ เปน็ แสงสใี หม่ เชน่ การผสมแสง ความยาวคลนื่ 650 นาโนเมตร กบั แสงสเี ขยี ว สแี ดงความยาวคลน่ื 650 นาโนเมตร กับแสง ความยาวคลื่น 530 นาโนเมตร จะได้แสงสี สีเขียวความยาวคล่ืน 530 นาโนเมตร จะ เหลอื งทีม่ คี วามยาวคล่ืน 590 นาโนเมตร กระตนุ้ เซลลร์ ปู กรวยชนดิ L และ M เชน่ เดยี ว กับการกระตุ้นของแสงสีเหลือง จึงทำ�ให้มอง เหน็ เปน็ แสงสเี หลอื ง แตไ่ มไ่ ดเ้ กดิ แสงสเี หลอื ง ท่มี คี วามยาวคลน่ื 590 นาโนเมตร แนวการจดั การเรียนรู้ ครชู แ้ี จงจดุ ประสงค์การเรียนร้ขู อ้ ที่ 11 และ 12 ของหัวขอ้ 11.4 ตามหนังสอื เรียน ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ 11.4.2 โดยใหน้ กั เรยี นรว่ มกนั ตอบค�ำ ถามวา่ ถา้ ฉายแสงหลายสมี าผสมกนั บนฉาก ขาวจะเกดิ อะไรขนึ้ เชน่ ถา้ ฉายแสงสแี ดงผสมกบั แสงสีเขยี ว หรอื ฉายแสงสีเขียวผสมกบั แสงสีน้ำ�เงนิ จะ มองเหน็ เปน็ แสงสใี ด การผสมแสงสดี งั กลา่ ว มผี ลตอ่ การกระตนุ้ เซลลร์ ปู กรวยทตี่ าอยา่ งไร ครเู ปดิ โอกาสให้ นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง จากน้ันครูให้นักเรียนทำ�กิจกรรม 11.4 ในหนังสือเรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรังสี 221 กิจกรรม 11.4 การผสมแสงสบี นฉากขาว จดุ ประสงค์ เพ่ือศึกษาการผสมแสงสี เวลาที่ใช้ 30 นาที วัสดแุ ละอุปกรณ์ 1 อัน 1. กลอ่ งผสมแสงส ี แนะนำ�กอ่ นท�ำ กิจกรรม 1. ฉากควรมีสีขาวจริงหากฉากในกล่องผสมแสงสีมีสีซีดเหลือง อาจใช้กระดาษขาวมาวางทับ เพอื่ ป้องกนั การเห็นแสงสผี ดิ เพยี้ น ตัวอยา่ งผลการทำ�กจิ กรรม สีทป่ี รากฎบนฉาก ตวั อย่าง แสงสที ี่ผสม บรเิ วณทแี่ สงสซี ้อนกัน 1. แดง+เขียว+น้ำ�เงนิ ขาว 2. แดง+เขียว เหลอื ง 3. แดง+น�ำ้ เงนิ แดงม่วง 4. เขียว+นำ้�เงิน นำ้�เงินเขยี ว สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

222 บทที่ 11 | แสงเชิงรังสี ฟสิ ิกส์ เลม่ 3 แนวคำ�ตอบคำ�ถามท้ายกจิ กรรม □ สที ปี่ รากฎบนฉาก ณ บริเวณที่วงสีซอ้ นกนั เหมอื นกบั สขี องแสงทม่ี าซอ้ นสีใดสีหน่งึ หรอื ไม่ แนวค�ำ ตอบ สที ปี่ รากฎบนฉาก ณ บรเิ วณทวี่ งสซี อ้ นกนั ไมเ่ หมอื นสขี องแสงทม่ี าซอ้ นสใี ดสหี นงึ่ อภปิ รายหลงั การทำ�กิจกรรม ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ เมอ่ื น�ำ แสงสตี า่ ง ๆ มาผสมกนั จะเหน็ เปน็ แสงสใี หม่ โดยการ ผสมระหว่างแสงสแี ดง สีเขียว และสนี ำ้�เงิน จะเหน็ เปน็ แสงสขี าว ครูใช้รูป 11.46 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเก่ียวกับการใช้ไดโอดแปล่งแสงชนิดสามสี ในการสร้างภาพ ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จนสรุปได้ว่า การผสมของแสงสีแดง แสงสีเขียว และ แสงสนี ำ�้ เงิน ท�ำ ใหเ้ กดิ การกระตนุ้ เซลลร์ ปู กรวยในลักษณะตา่ ง ๆ จึงมองเห็นเป็นแสงสอี น่ื ๆ ได้ ครบทกุ สี เชน่ การผสมแสงสจี ากไดโอดเปล่งแสง ครูใช้รูป 11.47 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเก่ียวกับการผสมแสงสี จนสรุปได้ว่า แสงสีปฐมภมู ิ ประกอบด้วยแสงสี 3 แสงสี คอื แสงสีแดง แสงสเี ขียว และแสงสีน้ำ�เงนิ ครูให้นักเรียนร่วมกันตอบคำ�ถามว่า ถ้าเซลล์รูปกรวยบางชนิดบกพร่อง เช่น เซลล์รูปกรวยชนิด L บกพร่อง การมองเห็นแสงสีจะเป็นอย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและ ไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง จากนั้น ครูใช้รูป 11.48 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเกี่ยวกับ การบอดสีตามรายละเอียดในหนังสือเรียนจนสรุปได้ว่า การบอดสีเกิดจากการทำ�งานผิดปกติของเซลล์ รูปกรวยบางชนิดส่งผลให้มองเห็นสีผิดเพี้ยนไปจากคนปกติ ซึ่งถ้าเซลล์รูปกรวยชนิด L บกพร่อง การมองเห็นจะผิดเพี้ยนไปจากคนที่มีสายตาปกติ โดยไม่สามารถบอกความแตกต่างระหว่างแสงที่มี ช่วงความยาวคลื่น 530 – 700 นาโนเมตร ได้ เนื่องจากเห็นเป็นสีใกล้เคียงกัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 3 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รงั สี 223 ความรเู้ พม่ิ เติมสำ�หรบั ครู แสงสีท่ีไม่สามารถผสมขึ้นใหม่ได้มี 3 สี คือ แสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสีนำ้�เงิน เรียกว่า แสงสีปฐมภูมิ ส่วนแสงสีที่เกิดจากการผสมของแสงสีปฐมภูมิทำ�ให้เห็นเป็นแสงสีอ่ืน เช่น แสงสีเหลือง แสงสีแดงม่วง และแสงสีน้ำ�เงินเขียว เรียกว่า แสงสีทุติยภูมิ เม่ือแสงสีปฐมภูมิท้ัง สามสผี สมกนั จะเหน็ เปน็ แสงขาว โดยแสงสคี ใู่ ดเมอื่ ผสมกนั แลว้ เหน็ เปน็ แสงขาว เรยี กแสงสคี นู่ นั้ วา่ แสงสีเตมิ เต็ม เชน่ แสงสีแดงกับแสงสนี ำ้�เงนิ เขยี ว 11.4.3 แผน่ กรองแสงและสขี องวตั ถุ ความเข้าใจคลาดเคล่อื นทีอ่ าจเกิดข้ึน ความเขา้ ใจคลาดเคลือ่ น แนวคิดที่ถูกตอ้ ง 1. แผ่นกรองแสงสีทำ�หน้าที่เติมสีนั้น ๆ ลงไปใน 1. แผ่นกรองแสงสีทำ�หน้าที่กั้นบางแสงสีไว้และ แสง เช่น เมื่อแสงสีขาวผ่านแผ่นกรองแสงสี ยอมใหบ้ างแสงสีผา่ นไปได้ เช่น เมือ่ แสงสีขาว แดง จะถูกเติมสีแดงทำ�ให้ได้เป็นแสงสีแดง ผ่านแผ่นกรองแสงสีแดง แสงสีแดงและแสงสี ใกล้เคียงกับสีแดงจะผ่านได้ ส่วนแสงสีอื่น ๆ จะถูกกั้นไว้ จึงเห็นเป็นแสงสีแดง 2. แผ่นกรองแสงสีใดจะทำ�หน้าที่กั้นแสงสีนั้นไว้ 2. แผน่ กรองแสงสใี ดจะยอมใหแ้ สงสนี ัน้ และแสง ทำ�ให้มองเห็นแผ่นกรองแสงสีเป็นสีนั้น สีใกล้เคียงสีนั้นผ่านได้ ทำ�ให้มองเห็นแผ่น กรองแสงสีเป็นสีนั้น ส่ิงทีค่ รูตอ้ งเตรยี มลว่ งหน้า ถ้าจะมีการให้นักเรียนสังเกตการกรองแสงสีของแผ่นกรองแสงสี ให้เตรียมวัสดุและอุปกรณ์ คือ แผ่นกรองแสงสี ไฟฉายหรือแหล่งกำ�เนิดแสงสขี าว สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

224 บทท่ี 11 | แสงเชงิ รังสี ฟิสิกส์ เลม่ 3 แนวการจดั การเรียนรู้ ครูชแ้ี จงจุดประสงคก์ ารเรยี นรขู้ อ้ ที่ 12 ของหัวข้อ 11.4 ตามหนังสอื เรียน ครูนำ�เขา้ สู่หวั ขอ้ 11.4.3 โดยใหน้ ักเรียนร่วมกันอภิปรายวา่ เหตุใดเม่ือให้แสงขาวส่องไปยงั วัตถุจึง มองเห็นวัตถมุ ีสีแตกต่างกนั การมองเหน็ สีของวัตถขุ น้ึ กับปัจจัยอะไรบา้ ง แสงสมี ีอทิ ธิพลต่อการมองเหน็ สี ของวัตถอุ ยา่ งไร ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เห็นอย่างอสิ ระและไมค่ าดหวังค�ำ ตอบทีถ่ กู ตอ้ ง ครชู แ้ี จงวา่ การท�ำ ความเขา้ ใจเกย่ี วกบั การเหน็ สขี องวตั ถแุ ตกตา่ งกนั ขนึ้ กบั ปจั จยั อะไรบา้ ง ควรเรม่ิ จากการศึกษาเก่ียวกับการเห็นแสงท่ีผ่านแผ่นกรองแสงสี โดยครูอาจสาธิตด้วยการฉายแสงขาวผ่านแผ่น กรองแสงสีแล้วให้นักเรียนสังเกตแสงสีท่ีปรากฏบนฉากขาวหรือครูยกสถานการณ์ฉายแสงผ่านแผ่นกรอง แสงสีแล้วให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายว่าเหตุใดจึงทำ�ให้เห็นเป็นสีน้ัน ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความ คิดเห็นอยา่ งอิสระและไม่คาดหวังค�ำ ตอบทีถ่ ูกตอ้ ง จากนั้นครใู ห้นกั เรียนท�ำ กิจกรรม 11.5 ในหนงั สือเรยี น กจิ กรรม 11.5 แผ่นกรองแสงสี จดุ ประสงค์ เพื่อศึกษาสมบัตขิ องแผ่นกรองแสงสีต่าง ๆ เวลาท่ใี ช้ 30 นาที วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ 1. ชุดกลอ่ งแสง 1 อัน 2. หม้อแปลงโวลต์ต�่ำ 12 โวลต์ 1 เคร่อื ง 3. ปรซิ มึ สามเหลี่ยม 1 อนั 4. แผ่นชอ่ งแสงชนดิ 1 ชอ่ ง 1 แผน่ 5. แผ่นพลาสติกโปรง่ ใสสมี ่วงสีน�ำ้ เงิน สเี ขียว สีเหลือง สีสม้ และสแี ดง อยา่ งละ 1 แผน่ แนะนำ�กอ่ นท�ำ กิจกรรม 1. จัดบรเิ วณท่ที ำ�กิจกรรมให้สว่างนอ้ ยกว่าปกติ จะสงั เกตเห็นล�ำ แสงไดช้ ัดเจน 2. ควรวางปริซิมสามเหล่ียมให้ใกล้กับแผ่นช่องแสงมากที่สุด เพื่อใช้ลำ�แสงช่วงที่สว่างมาก ทำ�ให้ไดผ้ ลการทำ�กิจกรรมทส่ี งั เกตไดช้ ดั เจน 3. เขียนรังสแี ทนล�ำ แสงของสีต่าง ๆ บนกระดาษขาว ณ ต�ำ แหนง่ ที่เหน็ พรอ้ มท้ังบนั ทกึ สีที่เหน็ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เล่ม 3 บทที่ 11 | แสงเชงิ รังสี 225 ตวั อยา่ งผลการทำ�กิจกรรม สีของแผ่น สีของแสงที่ แถบสที ่ีเห็นเม่ือใช้ปริซึมสามเหลยี่ มกนั้ ระหวา่ ง พลาสตกิ ผ่านพลาสตกิ แสงทีผ่ ่านแผน่ พลาสตกิ โปรง่ ใส โปรง่ ใส โปรง่ ใสท่เี ห็น ม่วง น้ำ�เงิน เขียว เหลือง สม้ แดง สีม่วง สมี ว่ ง   สีนำ้�เงนิ สนี �้ำ เงนิ    สเี ขียว สีเขยี ว    สีเหลือง สเี หลือง   สีส้ม สีสม้ สแี ดง สแี ดง แนวคำ�ตอบคำ�ถามทา้ ยกจิ กรรม ๙เมื่อกั้นแสงหน้าช่องแสงด้วยแผ่นพลาสติกโปร่งใสแต่ละสี เปรียบเทียบกับแถบสีท่ีเห็นกรณีไม่มี แผ่นพลาสติกใสแตล่ ะสีกั้น แตกต่างกนั อยา่ งไร แนวคำ�ตอบ เมื่อกั้นช่องแสงด้วยแผ่นพลาสติกโปร่งใสแต่ละสีจะพบว่ามีแสงสีบางแสงสีทะลุ ผา่ นได้ แตบ่ างแสงสหี ายไป สว่ นในกรณีไมม่ แี ผน่ พลาสตกิ ใสก้นั จะเห็นแถบสีครบทกุ สี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

226 บทที่ 11 | แสงเชงิ รังสี ฟิสกิ ส์ เลม่ 3 อภปิ รายหลังการทำ�กจิ กรรม ครูนำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า เมื่อให้แสงขาวซ่ึงประกอบด้วยแสงหลายสีตกกระทบแผ่น พลาสตกิ โปรง่ ใสสตี า่ ง ๆ กจ็ ะเหน็ แสงทผี่ า่ นพลาสตกิ โปรง่ ใสเปน็ สนี นั้ ๆ แตเ่ มอ่ื น�ำ ปรซิ มึ สามเหลย่ี ม มากระจายแสงท่ีผ่านแผ่นพลาสติกโปร่งใสสีต่าง ๆ พบว่า แสงสีบางสีจะถูกแผ่นพลาสติกโปร่งใส ดูดกลืนไว้ และมีแสงสีบางสีทะลุผ่านแผ่นพลาสติกโปร่งใส เช่น แผ่นพลาสติกโปร่งใสสีน้ำ�เงิน จะพบว่า แสงสีแดงถูกดูดกลืนไว้ แต่แสงสีน้ำ�เงินทะลุผ่านได้ดี และอาจมีแสงสีม่วงและสีเขียว ปนออกมาดว้ ย แต่สวา่ งน้อยกวา่ แสงสีน้ำ�เงิน ครใู ชร้ ปู 11.49 ในหนังสอื เรยี น น�ำ นกั เรยี นอภปิ รายเกี่ยวกบั แสงสที ีผ่ ่านแผน่ พลาสตกิ โปร่งใส จน สรุปได้ว่า แผน่ พลาสตกิ โปรง่ ใสสตี า่ งๆ ท�ำ หนา้ ท่กี ้นั แสงบางสีไว้และยอมใหแ้ สงบางสผี า่ นไปได้ ซ่ึงเรยี กว่า แผ่นกรองแสงสี นอกจากนี้ ครอู าจชี้แจงวา่ ความสามารถในการกรองแสงสขี องแผ่นกรองแสงสขี น้ึ อย่กู ับ คณุ ภาพของแผน่ กรองแสงสี ยง่ิ แผน่ กรองแสงสมี คี ณุ ภาพสงู กจ็ ะกรองแสงสอี อกมาเปน็ สนี น้ั ๆ ได้ โดยแสงสี อื่น ๆ ปนออกมานอ้ ยมาก ครูใช้รูป 11.50 และ 11.51 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเกี่ยวกับการมองเห็นสีของวัตถุ เนือ่ งจากสารในวตั ถทุ ่ีเรียกวา่ สารสี จนสรปุ ได้ว่า สารสที ำ�หน้าที่ดดู กลนื แสงบางแสงสไี วแ้ ละสะทอ้ นแสงสี ส่วนที่เหลือจากการดูดกลืน ทำ�ให้มองเห็นวัตถุเป็นสีเดียวกับแสงที่สะท้อนมาเข้าตา เช่น ใบไม้ที่มีสีเขียว เนื่องจากมีส่วนประกอบของคลอโรฟิลด์ท่ีสามารถสะท้อนแสงสีเขียวในปริมาณมากท่ีสุด ทำ�ให้มองเห็น ใบไมเ้ ปน็ สีเขียว สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เลม่ 3 บทที่ 11 | แสงเชงิ รงั สี 227 ความรเู้ พมิ่ เตมิ สำ�หรับครู วัตถสุ ามารถแบ่งตามปรมิ าณแสงและลักษณะท่ีแสงผา่ นวตั ถไุ ด้ ดงั นี้ 1. วัตถุโปร่งใส (transparent material) หมายถึง วัตถุที่แสงผา่ นไปไดเ้ กอื บหมด ท�ำ ให้สามารถ มองผา่ นวตั ถชุ นดิ น้ีไดอ้ ย่างชดั เจน เชน่ กระจกใส พลาสตกิ ใส พลาสตกิ ใสสี และแกว้ ใส 2. วตั ถโุ ปรง่ แสง (translucent material) หมายถงึ วตั ถทุ แี่ สงผา่ นไปไดอ้ ยา่ งไมเ่ ปน็ ระเบยี บ ท�ำ ให้ ไมส่ ามารถมองผา่ นวตั ถุนีไ้ ด้ชดั เช่น น้ำ�ขุ่น กระจกฝา้ และกระดาษชบุ ไข 3. วตั ถทุ บึ แสง (opaque material) หมายถงึ วตั ถทุ แี่ สงผา่ นไปไมไ่ ดเ้ ลย แสงทงั้ หมดจะถกู ดดู กลนื ไว้หรือสะทอ้ นกลับ จงึ ไมส่ ามารถมองผ่านวัตถชุ นิดนีไ้ ด้ เชน่ ไม้ ผนังตึก และกระจกเงา 11.4.4 การผสมสารสี ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื นท่ีอาจเกดิ ขนึ้ ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือน แนวคิดทีถ่ กู ต้อง 1. การมองเห็นสีของวัตถุเกิดจากการผสมกัน 1. การมองเห็นสีของวัตถุไม่ได้เกิดจากการผสม ระหว่างสารสีของวัตถุและแสงสีที่ตกกระทบ กันระหว่างสารสีของวัตถุและแสงสีที่ตกกระ วัตถุ ทบวัตถุ แต่ขึ้นกับแสงสีที่ตกกระทบวัตถุและ แสงสีที่สะท้อนโดยสารสีของวัตถุ 2. การมองเห็นสีของวัตถุไม่ขึ้นกับสีของแสงที่ 2. สีของวัตถุที่เห็นขึ้นกับสีของแสงที่ตกกระทบ ตกกระทบวัตถุ วัตถุ 3. ผลของการผสมสารสีเหมือนกับผลของการ 3. ผลของการผสมสารสีแตกต่างจากผลของการ ผสมแสงสี เช่น ถ้าแสงสีแดงผสมกับแสงสี ผสมแสงสี เช่น ถ้าแสงสีแดงผสมกับแสงสี เขียวจะได้แสงสีเหลือง ดังนั้น ถ้าสารสีแดง เขียวจะได้แสงสีเหลือง แต่ถ้าสารสีแดงผสม ผสมกับสารสีเขียวจะได้สารสีเหลือง กับสารสีเขียวจะได้สารสีดำ� สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

228 บทท่ี 11 | แสงเชิงรงั สี ฟิสกิ ส์ เลม่ 3 ส่ิงท่ีครูตอ้ งเตรียมล่วงหน้า ถา้ จะมกี ารใหน้ กั เรียนสงั เกตการผสมสารสี ใหเ้ ตรียมวัสดแุ ละอุปกรณ์ คอื 1. สีโปสเตอร์ 3 สี ไดแ้ ก่ สีเหลือง สีน�ำ้ เงินเขียว และสแี ดงม่วง 2. พู่กันและจานสี 3. กระดาษขาว แนวการจดั การเรียนรู้ ครชู ีแ้ จงจดุ ประสงคก์ ารเรียนรขู้ ้อที่ 12 ของหัวข้อ 11.4 ตามหนงั สอื เรียน ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อ 11.4.4 โดยนำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า คุณสมบัติการดูดกลืนและสะท้อน แสงสีของสารสีในวัตถุนำ�มาใช้อธิบายการผสมสารสี สารสีท่ีไม่อาจสร้างขึ้นจากการผสมสารสีต่าง ๆ เข้า ดว้ ยกนั มี 3 สี คือ สารสนี ำ้�เงินเขียว (Cyan) สารสเี หลือง (Yellow) และสารสีแดงมว่ ง (Magenta) ซึ่ง เรียกว่า สารสีปฐมภูมิ ซ่ึงเม่ือนำ�มาผสมกันจะได้เป็นสารสีอ่ืน ๆ ตามต้องการ จึงนำ�มาใช้เป็นหมึกพิมพ์ ดังรปู 11.52 ในหนังสือเรยี น ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายเกยี่ วกบั การเหน็ สที เี่ กดิ จากแสงสะทอ้ นมากระตนุ้ เซลลร์ ปู กรวยและมผี ลตอ่ การมองเห็นเปน็ สตี ่าง ๆ ได้อย่างไร ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรยี น ครใู ชร้ ปู 11.53 ในหนงั สอื เรยี น นำ�นักเรียนอภปิ รายเกย่ี วกบั การเหน็ วตั ถทุ ่ีมสี ารสเี หลือง จนสรปุ ไดว้ า่ เมอ่ื แสงขาวกระทบวตั ถทุ ม่ี สี ารสเี หลอื ง จะดดู กลนื แสงสว่ นทเี่ ปน็ สนี �้ำ เงนิ ซง่ึ เปน็ สว่ นทจี่ ะกระตนุ้ เซลล์ รูปกรวยชนดิ S แตจ่ ะสะทอ้ นแสงความยาวคล่ืนอื่น ๆ ทจี่ ะกระตุน้ ให้เซลล์รปู กรวยชนดิ M และ L ทำ�งาน พรอ้ มกัน การท่ีเซลล์รูปกรวยสองชนิดน้ี ถกู กระตนุ้ พรอ้ มกัน จงึ ท�ำ ให้ตาเราเห็นเปน็ สเี หลือง อาจอธิบาย งา่ ย ๆ ว่า สารสีเหลอื งท่ีเราเห็นนั้น คือ แสงสเี ขียวที่กระต้นุ เซลลร์ ูปกรวยชนิด M และแสงสีแดงท่กี ระต้นุ เซลล์รูปกรวยชนิด L โดยสามารถสรุปสำ�หรับการเห็นสารสีนำ้�เงินเขียวและสารสีแดงม่วงได้ในทำ�นอง เดียวกัน ดงั ตาราง 11.3 ในหนังสือเรยี น ซ่งึ แสดงการดดู กลนื และสะท้อนแสงสปี ฐมภูมขิ องสารสปี ฐมภมู ิ และสามารถเขยี นแผนภาพการผสมสารสีปฐมภูมิไดด้ งั รปู 11.54 ความรู้เพิม่ เตมิ สำ�หรบั ครู ในวชิ าศลิ ปะ แมส่ ีสำ�หรับการผสมสีจะมี 3 สี คอื สเี หลอื ง สแี ดง และสีน�้ำ เงนิ เพ่ือใช้ผสมใหเ้ กดิ เปน็ สอี นื่ ๆ ได้ ซง่ึ อาจจะท�ำ ใหน้ กั เรยี นสบั สนเพราะชอ่ื เรยี กแมส่ ใี นวชิ าศลิ ปะไมต่ รงกบั ชอ่ื สารสปี ฐมภมู ิ ในทางวทิ ยาศาสตรเ์ นอ่ื งจากมเี กณฑใ์ นการจำ�แนกสที ่แี ตกต่างกัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เลม่ 3 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี 229 แนวการวัดและการประเมินผล 1. ความรู้เก่ียวกับแสงสแี ละการมองเห็นส ี จากการตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 11.4 2. จิตวิทยาศาสตร์/เจตคติด้านความมีเหตุผล และความรอบคอบ จากการทำ�กิจกรรมและการ อภิปรายร่วมกัน และจากการท�ำ แบบฝึกหดั 11.4 แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเข้าใจ 11.4 1. หากฉายแสงขาวไปตกกระทบวตั ถทุ ม่ี สี ดี �ำ แสงสใี ดบา้ งทจ่ี ะถกู ดดู กลนื โดยสารสขี องวตั ถนุ น้ั และ แสงสใี ดบ้างจะสะท้อนโดยสารสขี องวัตถนุ ั้นกลบั เขา้ สตู่ าผู้สงั เกต แนวคำ�ตอบ เห็นวัตถุเป็นสีดำ� เนื่องจากวัตถุสีดำ�จะดูดกลืนแสงสีทุกสี จึงไม่มีแสงสีใดสะท้อน ออกมา 2. จงอธบิ ายสที เี่ กิดจากการผสมสารสีน้ำ�เงินเขยี วและสารสีแดงมว่ ง โดยอาศัยความรู้เร่ืองการดูด กลนื และการสะท้อนแสงสขี องสารสี แนวคำ�ตอบ สารสีน้ำ�เงินเขียวจะดูดกลืนแสงสีแดง ส่วนสารสีแดงม่วงจะดูดกลืนแสงสีเขียว เมื่อนำ�มาผสมกันทำ�ให้สารสีดังกล่าวดูดกลืนทั้งแสงสีแดงและแสงสีเขียว สะท้อนเพียงแค่แสง สีน�ำ้ เงนิ เท่านัน้ ท�ำ ให้สารสีทผี่ สมระหว่างสนี ำ้�เงนิ เขยี วกับสแี ดงมว่ งเป็นสารสนี ำ้�เงนิ 3. เหตใุ ด หมกึ ของเครอ่ื งพมิ พเ์ อกสารสว่ นใหญจ่ งึ มเี พยี งแค่ 4 สี คอื สนี �้ำ เงนิ เขยี ว (Cyan) สเี หลอื ง (Yellow) สีแดงมว่ ง (Magenta) และสดี ำ� (Blak) แนวค�ำ ตอบ เนอื่ งจากการใชห้ มกึ สนี �ำ้ เงนิ เขยี ว หมกึ สเี หลอื ง และหมกึ สแี ดงมว่ ง กเ็ พยี งพอทจี่ ะ ใช้ผสมเป็นสารสอี ืน่ ๆ ได้ครบทุกสี สว่ นการใช้หมึกสดี �ำ (Blak) เนอ่ื งจากเปน็ การประหยัดสาร สอี น่ื ๆ ในงานทตี่ ้องการสดี �ำ 4. เมอ่ื ฉายแสงจากแหลง่ ก�ำ เนิดแสงสีนำ้�เงินไปบนวัตถุสีแดง เรามองเหน็ เปน็ สีอะไร เพราะเหตุใด แนวคำ�ตอบ เห็นวัตถเุ ป็นสดี ำ� เนือ่ งจากวตั ถุสีแดงจะสะทอ้ นสแี ดง และดูดกลนื แสงสอี ่นื ไว้ เมอ่ื ฉายแสงสนี ำ้�เงินลงบนวตั ถุสแี ดงท�ำ ให้ไมม่ ีแสงสีใดสะท้อนออกมา 5. การผสมแสงสีในรปู 11.47 และการผสมสารสใี นรปู ที่ 11.54 มคี วามเชอื่ มโยงกนั อยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ สารสปี ฐมภมู แิ ตล่ ะสใี นรปู ที่ 11.54 จะสะทอ้ นแสงสปี ฐมภมู จิ �ำ นวน 2 แสงสี ท�ำ ให้ สารสีปฐมภูมิตรงกับส่วนของการรวมแสงสีปฐมภูมินั่นคือตรงกับแสงสีทุติยภูมิ ส่วนสารสี ทตุ ิยภูมจิ ะสะท้อนแสงสปี ฐมภูมเิ พียงสเี ดยี ว ทำ�ใหส้ ารสีทุติยภูมติ รงกบั แสงสปี ฐมภมู ิ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

230 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี ฟสิ ิกส์ เล่ม 3 11.5 การอธบิ ายปรากฏการณธ์ รรมชาตแิ ละการใช้ประโยชนเ์ กยี่ วกับแสง จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. ‍ อธิบายการเกิดรุ้ง การทรงกลด มริ าจ และการมองเหน็ ท้องฟ้าเปน็ สตี ่าง ๆ ในช่วงเวลาท่ีตา่ งกัน 2. อธบิ ายการน�ำ ความรู้เร่ืองแสงเชิงรังสีไปใชป้ ระโยชน์ในชีวติ ประจ�ำ วัน 11.5.1 ปรากฏการณธ์ รรมชาตทิ ีเ่ ก่ยี วกับแสง ความเขา้ ใจคลาดเคลอื่ นท่อี าจเกิดข้นึ ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื น แนวคดิ ที่ถูกตอ้ ง 1. เ ม่ื อ มี ล ะ อ อ ง นำ้ � ใ น อ า ก า ศ ใ น ป ริ ม า ณ ท่ี 1. เ มื่ อ มี ล ะ อ อ ง น้ำ � ใ น อ า ก า ศ ใ น ป ริ ม า ณ ที่ เหมาะสม เราสามารถมองเหน็ รงุ้ ทกุ ทศิ ทางได้ เหมาะสม เราสามารถมองเห็นรุ้งได้เมื่อหัน โดยไมเ่ กย่ี วขอ้ งกับตำ�แหน่งของดวงอาทิตย์ หลังให้ดวงอาทิตย์เท่านั้น 2. ภาพมิราจเกิดจากแสงสะท้อนไอน้ำ�บนถนน 2. ภาพมิราจเกิดจากการหักเหของแสงใน บรรยากาศชั้นต่าง ๆ เพราะความหนาแน่น ของอากาศในแต่ละชั้นไม่เท่ากัน ทำ�ให้แสง เบนขึ้นทีละน้อยจนเกิดการสะท้อนกลับหมด 3. ท้องฟ้าในตอนกลางวันมีสีฟ้าจึงเห็นท้องฟ้า 3. โมเลกุลของอากาศทำ�ให้แสงอาทิตย์เกิดการ เป็นสีฟ้า และท้องฟ้าตอนเช้าหรือตอนเย็น กระเจิงโดยแสงสีน้ำ�เงินกระเจิงได้มากกว่า เป็นสีแดงเพราะแสงจากดวงอาทิตย์ในช่วง แสงสีอื่นและแสงสีแดงกระเจิงน้อยกว่าแสงสี เวลานั้นเป็นแสงสีแดง อืน่ ท�ำ ใหเ้ หน็ ทอ้ งฟา้ ในตอนกลางวนั เปน็ สฟี า้ และเห็นท้องฟ้าตอนเช้าหรือตอนเย็นเป็น สีแดง สง่ิ ทคี่ รตู ้องเตรยี มลว่ งหนา้ ถา้ จะมีการใหน้ กั เรยี นสงั เกตการกระเจงิ ของแสง ใหเ้ ตรยี มวัสดุและอุปกรณ์ คือ 1. ไฟฉาย 2. กล่องพลาสตกิ ใสบรรจนุ �ำ้ 3. นม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 3 บทท่ี 11 | แสงเชิงรังสี 231 แนวการจัดการเรยี นรู้ ครูชแี้ จงจุดประสงค์การเรยี นรู้ข้อท่ี 13 ของหวั ข้อ 11.5 ตามหนงั สอื เรียน ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ 11.5.1 โดยใหน้ กั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายวา่ ปรากฏการณธ์ รรมชาติ ทเ่ี กย่ี วกบั แสง ไดแ้ ก่ การเกดิ รงุ้ การทรงกลด มริ าจ และการมองเหน็ ทอ้ งฟา้ เปน็ สตี า่ ง ๆ ในชว่ งเวลาทต่ี า่ งกนั มลี กั ษณะอยา่ งไร เกดิ เมอื่ ไร และเกดิ ไดอ้ ยา่ งไร ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระและ ไม่คาดหวงั คำ�ตอบทถี่ กู ตอ้ ง ครแู ละนกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายในประเดน็ ตอ่ ไปนี้ รงุ้ มกี ชี่ นดิ แตล่ ะชนดิ แตกตา่ งกนั อยา่ งไร รงุ้ เกดิ ข้ึนเมื่อใด และรุ้งเกิดขึ้นได้อย่างไร โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาด หวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง จากนน้ั ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาเกย่ี วกบั รงุ้ ตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น แลว้ ครนู �ำ นกั เรยี น อภิปรายโดยใช้รูป 11.55 11.56 11.57 และ 11.58 ในหนังสือเรียน จนสรุปได้ว่า ร้งุ เกิดจากแสงขาว จากดวงอาทิตย์หักเหเข้าสู่หยดน้ำ�แล้วเกิดการสะท้อนภายในหยดนำ้� แล้วจึงหักเหออกจากหยดนำ้�อีกคร้ัง หน่ึง และเนอื่ งจากดรรชนหี กั เหของแสงสีแตล่ ะแสงสมี ีค่าไมเ่ ท่ากัน ทำ�ใหแ้ สงสีแต่ละแสงสีหกั เหออกจาก หยดนำ้�ด้วยมุมที่ต่างกัน เน่ืองจากสายตาของผู้สังเกตจะทำ�มุมใดมุมหน่ึงกับหยดนำ้�แต่ละหยดเท่าน้ัน จึง ทำ�ให้แสงสีท่ีเข้าตาผู้สังเกตจากหยดน้ำ�หน่ึงหยดจะต้องเป็นแสงสีใดแสงสีหนึ่งตามมุมที่เหมาะสมเท่าน้ัน การเห็นรุ้งจึงเกิดจากการท่ีแสงแต่ละสที ่เี ขา้ ตามาจากหยดน้ำ�คนละหยด ความรู้เพิ่มเติมส�ำ หรับครู ก. การเกดิ รงุ้ ที่บริเวณทม่ี ลี ะอองนำ้� การสร้างรุ้งสามารถทำ�ได้โดยการหันหลังให้กับ ข. การเกดิ รุ้งจากการหักเหและสะท้อน ดวงอาทิตย์ แล้วฉีดละอองน้ำ�ที่ด้านหน้าผู้สังเกต รูปร1ูป1.ก4ากรเากรดิเกรดิงุ้ รุง้ ในระดบั สงู กวา่ ศรี ษะของผสู้ งั เกต เมอื่ แสงอาทติ ย์ เคล่ือนที่ผ่านละอองน้ำ�แล้วเกิดการหักเหเข้าสู่ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี หยดน�้ำ สะทอ้ นภายในหยดน�้ำ และหกั เหออกจาก หยดนำ้� จะทำ�ให้ผู้สังเกตเห็นรุ้งท่ีเกิดข้ึนได้ หรือ อาจใช้การสังเกตบริเวณที่มีละอองนำ้�ที่อยู่ด้าน ตรงข้ามกบั แสงอาทิตย์ ดงั รูป 11.4 ก. นอกจากน้ี อ า จ ใ ช้ ก า ร นำ � ก ร ะ จ ก ม า ว า ง ล ง ใ น น้ำ � ใ น มุ ม ที่ เหมาะสมทำ�ให้แสงเกิดการหักเหในนำ้� สะท้อนที่ กระจก และหกั เหออกจากน�้ำ อกี ครงั้ เกดิ การแยก แสงสเี ป็นรุ้ง ดงั รูป 11.4 ข.

232 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี ฟิสกิ ส์ เลม่ 3 ครูใช้รูป 11.59 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเก่ียวกับการมองเห็นรุ้ง จนสรุปได้ว่า รุ้งท่ี มองเห็นจะต้องเป็นส่วนของวงกลมเพื่อทำ�ให้มุมของแสงแต่ละสีท่ีเข้าสู่ตาของผู้สังเกตมีค่าคงเดิมในทุก ๆ สว่ นของร้งุ ครูใช้รูป 11.60 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายเปรียบเทียบการเกิดรุ้งปฐมภูมิและ รุ้งทุติยภูมิ จนสรุปได้ว่า รุ้งปฐมภูมิแสงมีการสะท้อนภายในหยดนำ้�จำ�นวน 1 ครั้ง แต่รุ้งทุติยภูมิแสงมี การสะท้อนภายในหยดน้ำ�จำ�นวน 2 ครั้ง ทำ�ให้ลำ�ดับของแสงที่ออกมาและมุมท่ีแสงแต่ละสีมีความเข้ม มากทส่ี ดุ ระหวา่ งรุง้ ปฐมภูมิและรุง้ ทุติยภมู ิมคี วามแตกตา่ งกนั ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายวา่ การทรงกลดเกดิ ขน้ึ ไดอ้ ยา่ งไร มลี กั ษณะเปน็ อยา่ งไร โดยครเู ปดิ โอกาสให้ นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้ัน ครูให้นักเรียนศึกษา เรอ่ื งการทรงกลด และใช้รปู 11.61 11.62 และ 11.63 ในหนงั สอื เรยี น นำ�นักเรยี นอภปิ รายจนสรุปไดว้ า่ การทรงกลดเกิดขน้ึ จากการท่ีแสงเบี่ยงเบนเนื่องจากผลึกน้ำ�แข็งรูปหกเหลี่ยมในช้ันบรรยากาศสูง ๆ ทำ�ให้ ผู้สังเกตเห็นแสงอาทิตย์อีกที่หน่ึงที่ทำ�มุม 22 องศากับแนวตรงของดวงอาทิตย์ เกิดเป็นวงกลมรอบดวง อาทติ ย์ ครูนำ�อภปิ รายโดยถามนักเรียนวา่ มิราจเกิดขึ้นไดอ้ ย่างไร มีลกั ษณะเปน็ อยา่ งไร โดยครเู ปิดโอกาส ใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระและไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถี่ กู ตอ้ ง จากนนั้ ครใู หน้ กั เรยี นศกึ ษาเรอ่ื ง การเกดิ มริ าจ และใชร้ ปู 11.64 ในหนงั สือเรียน น�ำ นกั เรียนอภปิ รายจนสรุปได้ว่า มิราจเกิดจากการท่แี สง เ กิ ด ก า ร หั ก เ ห อ ย่ า ง ต่ อ เ นื่ อ ง ร ะ ห ว่ า ง ร อ ย ต่ อ ร ะ ห ว่ า ง อ า ก า ศ ที่ มี อุ ณ ภู มิ แ ต ก ต่ า ง กั น ทำ � ใ ห้ แ ส ง เปล่ียนทิศทางทีละน้อยจนเกิดการสะท้อนกลับหมด เกิดเป็นภาพที่อยู่คนละตำ�แหน่งกับวัตถุจริง เช่น การเห็นภาพของท้องฟา้ อยู่บนพ้ืนถนน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เลม่ 3 บทที่ 11 | แสงเชงิ รงั สี 233 ความรเู้ พิ่มเตมิ สำ�หรับครู หากความแตกต่างของอากาศในส่วนที่อยู่ด้านล่างเย็นกว่าด้านบน แสงก็จะเกิดการหักเหอย่างต่อ เนอ่ื งจนเกดิ การสะทอ้ นกลบั หมดเชน่ เดยี วกนั เรยี กปรากฏการณน์ ว้ี า่ looming โดยผสู้ งั เกตจะเหน็ ภาพของวตั ถลุ อยอยู่เหนอื พ้ืนระดบั ดังรปู 11.5 ภาพท่ผี �สู งั เกตมองเห็น แสงเกดิ การหกั เห แสงเกิดการ อากาศรอ� น สะทอ� นกลบั หมด อากาศเยน็ รปู 11.5 ปรากฏการณ์ looming ครูนำ�อภิปรายโดยถามนักเรียนว่า สีของท้องฟ้าในแต่ละวันมีการเปล่ียนแปลงหรือไม่ อย่างไร ซ่ึง ควรได้คำ�ตอบว่า ในแต่ละเวลาสีของท้องฟ้าจะต่างกันไป โดยในตอนเช้าและตอนเย็นจะเห็นท้องฟ้าเป็น สีแดงหรือสีส้มแดง ส่วนในเวลากลางวันจะเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้า จากน้ัน ครูนำ�อภิปรายโดยถามนักเรียน ต่อว่า เหตุใดจึงเป็นเช่นน้ัน โดยครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระและไม่คาดหวัง คำ�ตอบทถี่ กู ตอ้ ง ครอู าจสาธติ การกระเจงิ ของแสงโดยใชไ้ ฟฉายสอ่ งแสงเขา้ ไปในน�ำ้ ในกลอ่ งพลาสตกิ ใสเพอ่ื ใหแ้ สงไป ตกต้ังฉากกบั ผวิ กลอ่ ง แล้วใหน้ กั เรียนสงั เกตผล ใสน่ มผสมลงไปในน้ำ� คนให้ท่วั แล้วสงั เกตผลที่เกดิ ขนึ้ โดย มองด้านที่ตั้งฉากกับลำ�แสง และด้านตรงข้ามกับไฟฉาย จากนั้นครูให้นักเรียนอภิปรายร่วมกันเกี่ยวกับ ผลการสังเกต จนสรุปได้ว่า เมื่อฉายไฟฉายผ่านน้ำ�ที่ยังไม่ผสมนมลงไป จะเห็นลำ�แสงเป็นสีขาว ดังรปู 11.6 ก. และ 11.6 ข. แตเ่ มื่อผสมนมลงไปในน้ำ� แลว้ สงั เกตแสงด้านท่ีตั้งฉากกับล�ำ แสงจะมองเห็น แสงจากไฟฉายทกี่ ระทบน้ำ�ผสมนมเป็นสีฟ้า ในชว่ งแรก ๆ ดงั รูป 11.6 ค. แต่ถ้ามองดา้ นตรงขา้ มไฟฉาย จะมองเห็นแสงเป็นสแี ดงสม้ ดังรปู 11.6 ง. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

234 บทที่ 11 | แสงเชิงรงั สี ฟิสกิ ส์ เลม่ 3 ก. เมอ่ื มองต้งั ฉากจะพบลำ�แสงในน้�ำ เปน็ สขี าว ข. เม่อื มองด้านตรงขา้ มจะพบล�ำ แสงในน�ำ้ เปน็ สขี าว ค. เมือ่ มองต้งั ฉากจะพบลำ�แสงในน�ำ้ ผสมนมเปน็ สีฟา้ ง. เม่อื มองด้านตรงขา้ มจะพบลำ�แสงในน�ำ้ ผสมนม ในช่วงแรก ๆ เป็นสแี ดงสม้ รปู 11.6 การศึกษาการกระเจงิ ของแสง ครูให้นกั เรียนศึกษาเก่ยี วกับการกระเจิงของแสงตามรายละเอียดในหนังสือเรยี น และใช้รปู 11.65 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า การกระเจิงของแสงเกิดจากแสงตกกระทบโมเลกุลของ อากาศในชั้นบรรยากาศแล้วทำ�ให้แสงกระเจิงออกมาทุกทิศทาง โดยแสงสีม่วงและแสงสีน้ำ�เงินซ่ึงมี ความยาวคลน่ื ส้นั จะเกดิ การกระเจิงไดด้ ี ส่วนแสงสีแดงซ่ึงมีความยาวคล่ืนมากจะกระเจงิ ไดน้ ้อย จากนั้น ครูใช้รูป 11.66 ในหนังสือเรียน นำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า แสงอาทิตย์ในเวลา กลางวันจะเกิดการกระเจิงทำ�ให้เมื่อมองส่วนอื่น ๆ ของท้องฟ้าที่ไม่ใช่บริเวณดวงอาทิตย์จะเห็นเป็นสีฟ้า ในขณะทแี่ สงอาทติ ยใ์ นเวลาเชา้ หรอื เยน็ จะตอ้ งเดนิ ทางผา่ นชนั้ บรรยากาศเปน็ ระยะทางมาก จงึ เหน็ แตแ่ สง สแี ดงเพราะเกิดการกระเจิงน้อยทสี่ ุด สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี