(คู่มือ) หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมฟิสิกส์ 6

ตัวอักษรกรีก ตวั อักษร ตัวอักษร ชือ่ ตัวอักษร ตวั อกั ษร ชือ่ เล็ก ใหญ่ เล็ก ใหญ่ a b A alpha แอลฟา nN nu นวิ g B xi ไซ ´d,,0∂ G beta บีตา xX omicron โอไมครอน e D pi พาย z E gamma แกมมา oO rho โร h Z sigma ซกิ มา q H delta เดลตา pP tau เทา i Q upsilon อปิ ไซลอน k I epsilon เอปไซลอน r R phi ฟาย, ฟี l K chi ไค m L zeta ซีตา sS psi ซาย M omega โอเมกา eta อตี า tT theta ทตี า uU iota ไอโอตา fF kappa แคปปา cC lambda แลมบ์ดา yY mu มิว wW ราชบัณฑติ ยสถาน ศพั ท์คณติ ศาสตร์ ฉบบั ราชบัณฑติ ยสถาน พิมพ์ครง้ั ที่ ๙ แกไ้ ขเพิ่มเตมิ กรงุ เทพ : ราชบณั ฑิตยสถาน, ๒๕๔๙.

ค่มู ือครู รายวิชาเพิ่มเติมวทิ ยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ฟสิ กิ ส์ ช้นั มัธยมศึกษาปที ี่ ๖ เลม่ ๖ ตามผลการเรยี นรู้ กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฉบบั ปรบั ปรงุ พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสตู รแกนกลางการศึกษาขน้ั พน้ื ฐาน พทุ ธศกั ราช ๒๕๕๑ จดั ท�ำ โดย สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศกึ ษาธิการ

คาำ นำา สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้รับมอบหมายจากกระทรวง ศึกษาธิการในการพัฒนามาตรฐานและตัวชี้วัดของหลักสูตรกลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และยังมีบทบาทหน้าท่ีในการรับผิดชอบเกี่ยวกับการจัดทำาหนังสือเรียน คมู่ อื ครู แบบฝกึ ทกั ษะ กจิ กรรม และสอ่ื การเรยี นรู้ ตลอดจนวธิ กี ารจดั การเรยี นรแู้ ละการวดั และประเมนิ ผล เพือ่ ให้การจัดการเรียนร้คู ณิตศาสตร์ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยเี ปน็ ไปอย่างมปี ระสิทธภิ าพ คู่มือครูรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ ๖ เล่ม ๖ นี้ จัดทำาข้ึนเพื่อประกอบการใช้หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ชั้นมัธยมศึกษาปที ่ี ๖ เลม่ ๖ โดยครอบคลมุ เนอ้ื หาตามผลการเรยี นรูแ้ ละสาระการเรียนรู้ กลมุ่ สาระ การเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฉบบั ปรบั ปรงุ พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลกั สตู รแกนกลางการศกึ ษา ขั้นพ้ืนฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ ในสาระฟิสิกส์ โดยมีตารางวิเคราะห์ผลการเรียนรู้และสาระการ เรียนรู้ เพื่อการจัดทำาหน่วยการเรียนรู้ในรายวิชาเพ่ิมเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มีแนวการ จัดการเรียนรู้ การให้ความรเู้ พ่มิ เติมท่ีจาำ เป็นสาำ หรบั ครผู ู้สอน รวมทัง้ การเฉลยคาำ ถามและแบบฝึกหดั ในหนงั สือเรยี น สสวท. หวงั เปน็ อยา่ งย่งิ วา่ คู่มอื ครเู ลม่ นจ้ี ะเปน็ ประโยชน์ตอ่ การจัดการเรยี นรู้ และเปน็ สว่ น สาำ คญั ในการพฒั นาคณุ ภาพและมาตรฐานการศกึ ษา กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี ขอขอบคุณผทู้ รงคุณวุฒิบุคลากรทางการศกึ ษาและหนว่ ยงานต่าง ๆ ทม่ี ีสว่ นเกย่ี วข้องในการจัดทาำ ไว้ ณ โอกาสน้ี (ศาสตราจารยช์ กู ิจ ลิมปิจาำ นงค์) ผอู้ ำานวยการสถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ

ค�ำ ชีแ้ จง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้จัดทำ�ตัวชี้วัดและสาระ การเรียนรู้แกนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ โดยมีจุดเน้นเพื่อต้องการพัฒนา ผู้เรียนให้มีความรู้ความสามารถท่ีทัดเทียมกับนานาชาติ ได้เรียนรู้วิทยาศาสตร์ที่เช่ือมโยงความรู้กับ กระบวนการ ใช้กระบวนการสบื เสาะหาความรูแ้ ละแก้ปัญหาท่ีหลากหลายมีการทำ�กิจกรรมดว้ ยการ ลงมือปฏิบัติเพ่ือให้ผู้เรียนได้ใช้ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ และทักษะแห่งศตวรรษท่ี ๒๑ ซง่ึ ในปกี ารศกึ ษา ๒๕๖๑ เปน็ ตน้ ไป โรงเรยี นจะตอ้ งใชห้ ลกั สตู รกลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละ เทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) สสวท. ได้มีการจัดทำ�หนังสือเรียนท่ีเป็นไปตามมาตรฐาน หลักสูตรเพ่ือให้โรงเรียนได้ใช้สำ�หรับจัดการเรียนการสอนในช้ันเรียน และเพ่ือให้ครูสามารถ สอนและจัดกิจกรรมต่าง ๆ ตามหนังสือเรียนได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงได้จัดทำ�คู่มือครูสำ�หรับใช้ ประกอบหนังสอื เรียนดังกล่าว คู่มือครูรายวิชาเพ่ิมเติมวิทยาศาสตร์ ฟิสิกส์ ช้ันมัธยมศึกษาปีท่ี ๖ เล่ม ๖ นี้ ได้บอกแนว การจัดการเรียนการสอนตามเนื้อหาในหนังสือเรียนประกอบด้วยเรื่องคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า ฟิสิกส์ อะตอม ฟิสิกส์นิวเคลียร์และฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งครูสามารถนำ�ไปใช้เป็นแนวทางในการวางแผน การจัดการเรียนรู้ให้บรรลุจุดประสงค์ที่ตั้งไว้ โดยสามารถนำ�ไปจัดกิจกรรมการเรียนรู้ได้ตาม ความเหมาะสมและความพร้อมของโรงเรียน ในการจัดทำ�คู่มือครูเล่มน้ีได้รับความร่วมมือเป็น อย่างดีย่ิง จากผู้ทรงคุณวุฒิ นักวิชาการอิสระ คณาจารย์ รวมทั้งครู นักวิชาการ จากท้ังภาครัฐและ เอกชน จึงขอขอบคุณมา ณ ที่นี้ สสวท. หวังเป็นอย่างย่ิงว่า คู่มือครูรายวิชาเพ่ิมเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ฟิสิกส์ ช้ันมัธยมศึกษาปีที่ ๖ เล่ม ๖ น้ี จะเป็นประโยชน์แก่ผู้สอน และผู้ที่เก่ียวข้องทุกฝ่าย ท่ีจะช่วยให้ การจัดการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากมีข้อเสนอแนะใดที่จะทำ�ให้คู่มือครู เลม่ น้มี ีความสมบูรณ์ยิง่ ข้ึน โปรดแจง้ สสวท. ทราบดว้ ย จะขอบคณุ ย่งิ สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธิการ

คำ�อธบิ ายรายวิชาเพิ่มเติม ฟิสิกส์ เล่ม ๖ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฉบบั ปรบั ปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ช้นั มัธยมศึกษาปที ี่ ๖ เวลา ๘๐ ชวั่ โมง จำ�นวน ๒ หน่วยกิต ศึึกษาการเกิิดคลื่่�นแม่่เหล็็กไฟฟ้้า สเปกตรััมของคลื่�่นแม่่เหล็็กไฟฟ้้า โพลาไรเซชัันของคลื่่�นแม่่เหล็็กไฟฟ้้า การสื่�่อสารโดยอาศััยคลื่่�นแม่่เหล็็กไฟฟ้้า สมมติิฐานของพลัังค์์ ทฤษฎีีอะตอมของโบร์์ ปรากฏการณ์์โฟโตอิิเล็็กทริิก ทวิิภาวะของคลื่�่นและอนุุภาค เสถีียรภาพของนิิวเคลีียส กััมมัันตภาพรัังสีี ปฏิิกิิริิยานิิวเคลีียร์์ พลัังงานนิิวเคลีียร์์และ ฟิิสิิกส์์อนุุภาค โดยใช้้กระบวนการทางวิิทยาศาสตร์์ การสืืบเสาะหาความรู้�้ การสืืบค้้นข้้อมููล การสัังเกต วิิเคราะห์์ เปรียี บเทียี บ อธิิบาย อภิิปราย และสรุุป เพื่่อ� ให้้เกิดิ ความรู้�้ ความเข้้าใจ มีคี วามสามารถในการตัดั สินิ ใจ มีี�ี ทัักษะปฏิบิ ััติิการ ทางวิิทยาศาสตร์์ รวมทั้้�งทัักษะแห่่งศตวรรษที่่� ๒๑ ในด้้านการใช้้เทคโนโลยีีสารสนเทศ ด้้านการคิิดและการแก้้ปััญหา ด้้านการสื่�่อสาร สามารถสื่�่อสารสิ่่�งที่่�เรีียนรู้�้และนำำ�ความรู้�้ไปใช้้ในชีีวิิตของตนเอง มีีจิิตวิิทยาศาสตร์์ จริิยธรรม คุุณธรรม และค่่านิิยมที่่�เหมาะสม ผลการเรยี นรู้ ๑. อธิบิ ายการเกิดิ และลักั ษณะเฉพาะของคลื่น�่ แม่เ่ หล็ก็ ไฟฟ้า้ แสงไม่โ่ พลาไรส์์ แสงโพลาไรส์เ์ ชิงิ เส้น้ และแผ่น่ โพลารอยด์์ รวมทั้้ง� อธิบิ ายการนำ�ำ คลื่น่� แม่เ่ หล็ก็ ไฟฟ้า้ ในช่ว่ งความถี่่ต� ่า่ ง ๆ ไปประยุกุ ต์ใ์ ช้้ และหลักั การทำ�ำ งานของอุปุ กรณ์ท์ ี่่เ� กี่่ย� วข้อ้ ง ๒. สืืบค้้นและอธิิบายการสื่่�อสารโดยอาศััยคลื่่�นแม่่เหล็็กไฟฟ้้าในการส่่งผ่่านสารสนเทศ และเปรีียบเทีียบการสื่อ�่ สารด้ว้ ย สััญญาณแอนะล็อ็ กกัับสัญั ญาณดิิจิทิ ัลั ๓. อธิิบายสมมติิฐานของพลัังค์์ ทฤษฎีีอะตอมของโบร์์ และการเกิิดเส้้นสเปกตรััมของอะตอมไฮโดรเจน รวมทั้้�ง คำำ�นวณปริิมาณต่่าง ๆ ที่่�เกี่่�ยวข้้อง ๔. อธิิบายปรากฏการณ์์โฟโตอิิเล็็กทริิกและคำำ�นวณพลัังงานโฟตอน พลัังงานจลน์์ของโฟโตอิิเล็็กตรอนและ ฟังั ก์ช์ ันั งานของโลหะ ๕. อธิบิ ายทวิภิ าวะของคลื่�่นและอนุภุ าค รวมทั้้ง� อธิบิ ายและคำำ�นวณความยาวคลื่น�่ เดอบรอยล์์ ๖. อธิบิ ายกัมั มันั ตภาพรังั สีีและความแตกต่่างของรัังสีีแอลฟา บีตี าและแกมมา ๗. อธิิบายและคำ�ำ นวณกััมมันั ตภาพของนิิวเคลีียสกััมมัันตรัังสีี รวมทั้้ง� ทดลอง อธิบิ าย และคำ�ำ นวณจำำ�นวนนิวิ เคลีียส กััมมันั ตรัังสีที ี่่�เหลืือจากการสลายและครึ่่�งชีวี ิิต ๘. อธิบิ ายแรงนิวิ เคลียี ร์์ เสถียี รภาพของนิวิ เคลียี ส และพลัังงานยึึดเหนี่่ย� ว รวมทั้้�งคำ�ำ นวณปริิมาณต่่าง ๆ ที่่�เกี่่ย� วข้้อง ๙. อธิิบายปฏิกิ ิริ ิิยานิวิ เคลียี ร์์ ฟิชิ ชััน และฟิิวชััน รวมทั้้�งคำ�ำ นวณพลัังงานนิวิ เคลียี ร์์ ๑๐. อธิิบายประโยชน์ข์ องพลัังงานนิิวเคลียี ร์์และรัังสีี รวมทั้้�งอัันตรายและการป้อ้ งกัันรัังสีีในด้้านต่่าง ๆ ๑๑. อธิิบายการค้้นคว้้าวิิจััยด้้านฟิิสิิกส์์อนุุภาค แบบจำำ�ลองมาตรฐาน และการใช้้ประโยชน์์จากการค้้นคว้้าวิิจััยด้้าน ฟิิสิิกส์์อนุุภาคในด้้านต่่าง ๆ รวมทัง้ หมด ๑๑ ผลการเรยี นรู้

ข้อแนะน�ำ ทวั่ ไปในการใช้ค่มู อื ครู วิทยาศาสตร์มีความเก่ียวข้องกับทุกคนทั้งในชีวิตประจำ�วันและการงานอาชีพต่าง ๆ รวมทั้ง มีบทบาทสำ�คัญในการพัฒนาผลผลิตต่าง ๆ ที่ใช้ในการอำ�นวยความสะดวกทั้งในชีวิต และการทำ�งาน นอกจากน้ี วิทยาศาสตร์ยังช่วยพัฒนาวิธีคิดและทำ�ให้มีทักษะท่ีจำ�เป็นในการตัดสินใจและแก้ปัญหา อย่างเป็นระบบ  การจัดการเรียนรู้เพ่ือให้นักเรียนมีความรู้และทักษะท่ีสำ�คัญตามเป้าหมายของ การจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์จึงมีความสำ�คัญยิ่ง  ซ่ึงเป้าหมายของการจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ มีดังน้ี 1. เพอ่ื ใหเ้ ข้าใจหลกั การและทฤษฎีทเ่ี ป็นพื้นฐานของวชิ าวทิ ยาศาสตร์ 2. เพื่อให้เกดิ ความเข้าใจในลกั ษณะ ขอบเขต และขอ้ จำ�กดั ของวทิ ยาศาสตร์ 3. เพื่อให้เกิดทักษะที่ส�ำ คญั ในการศกึ ษาคน้ คว้าและคิดค้นทางวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี 4. เพื่อพัฒนากระบวนการคิดและจินตนาการ ความสามารถในการแก้ปัญหาและการจัดการ ทักษะในการสือ่ สารและความสามารถในการตัดสนิ ใจ 5. เพื่อใหต้ ระหนักถงึ ความสมั พันธร์ ะหว่างวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี มวลมนุษย์และ สภาพแวดล้อม ในเชิงท่ี มีอทิ ธิพลและผลกระทบซง่ึ กันและกนั 6. เพอื่ น�ำ ความรู้ความเขา้ ใจเรือ่ งวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี ไปใชใ้ ห้เกดิ ประโยชนต์ อ่ สังคมและการด�ำ รงชวี ิตอย่างมคี ณุ คา่ 7. เพื่อใหม้ ีจติ วทิ ยาศาสตร์ มคี ณุ ธรรม จรยิ ธรรม และค่านยิ มในการใชค้ วามรู้ทาง วทิ ยาศาสตร์อยา่ งสร้างสรรค์ คู่มือครูเป็นเอกสารท่ีจัดทำ�ข้ึนควบคู่กับหนังสือเรียน สำ�หรับให้ครูได้ใช้เป็นแนวทาง ในการจัดการเรียนรู้เพ่ือให้นักเรียนได้รับความรู้และมีทักษะที่สำ�คัญตามจุดประสงค์การเรียนรู้ ในหนังสือเรียน ซึ่งสอดคล้องกับผลการเรียนรู้ตามสาระการเรียนรู้ ส่งเสริมให้บรรลุเป้าหมายของ การจัดการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ได้ อย่างไรก็ตาม  ครูอาจพิจารณาดัดแปลงหรือเพิ่มเติมการจัดการเรียนรู้ ใหเ้ หมาะสมกบั บรบิ ทของแตล่ ะหอ้ งเรยี นได ้ โดยคู่มือครูมีองค์ประกอบหลกั ดงั ตอ่ ไปนี้ ผลการเรยี นรู้ ผลการเรียนรู้เป็นผลลัพท์ที่ควรเกิดกับนักเรียนทั้งด้านความรู้เเละทักษะ ซึ่งช่วยให้ครูได้ทราบ เป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ในแต่ละเนื้อหาและออกแบบกิจกรรมการเรียนรู้ให้สอดคล้องกับผลการ เรียนรู้ได้ ทง้ั นีค้ รูอาจเพิม่ เตมิ เนื้อหาหรือทกั ษะตามศกั ยภาพของนักเรียน รวมทั้งอาจสอดแทรกเนอ้ื หาที่ เกี่ยวขอ้ งกบั ทอ้ งถน่ิ เพื่อใหน้ กั เรยี นมคี วามร้คู วามเข้าใจมากข้นึ ได้

การวเิ คราะหผ์ ลการเรียนรู้ การวเิ คราะหค์ วามรู้ ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ ทเี่ กย่ี วขอ้ งในแตล่ ะผลการเรยี นรู้ เพ่อื ใชเ้ ปน็ แนวทางในการจดั การเรียนรู้ ผังมโนทศั น์ แผนภาพที่เเสดงความสัมพันธร์ ะหว่างความคดิ หลัก ความคิดรอง และความคดิ ยอ่ ย เพือ่ ช่วยให้ ครูเห็นความเชื่อมโยงของเนื้อหาภายในบทเรยี น สรุปเเนวความคดิ ส�ำ คญั การสรุปเนื้อหาสำ�คัญของบทเรียน เพื่อช่วยให้ครูเห็นกรอบเนื้อหาทั้งหมด รวมทั้งลำ�ดับของ เนอื้ หาในบทเรียนน้นั เวลาที่ใช้ เวลาที่ใชใ้ นการจัดการเรยี นรู้ ซึ่งครูอาจด�ำ เนนิ การตามข้อเสนอแนะท่ีกำ�หนดไว้ หรอื อาจปรับ เวลาได้ตามความเหมาะสมกบั บรบิ ทของแต่ละห้องเรียน ความรู้ก่อนเรยี น คำ�สำ�คัญหรือข้อความท่ีเป็นความรู้พ้ืนฐาน ซ่ึงนักเรียนควรมีก่อนท่ีจะเรียนรู้เนื้อหาใน บทเรยี นนน้ั การจดั การเรยี นรู้ของแต่ละหวั ข้อ การจดั การเรียนรูใ้ นเเต่ละข้ออาจมอี งคป์ ระกอบเเตกตา่ งกนั โดยรายละเอียดเเตล่ ะองคป์ ระกอบ มดี ังนี้ - จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ เป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ท่ีต้องการให้นักเรียนเกิดความรู้หรือทักษะหลังจากผ่าน กจิ กรรมการเรยี นรใู้ นเเตล่ ะหวั ขอ้ ซง่ึ สามารถวดั เเละประเมนิ ผลได้ ทง้ั นค้ี รอู าจตง้ั จดุ ประสงค์ เพิ่มเติมจากที่ให้ไว้ ตามความเหมาะสมกับบรบิ ทของแต่ละหอ้ งเรียน - ความเขา้ ใจคลาดเคลือ่ นที่อาจเกิดขึ้น เนื้อหาที่นักเรียนอาจเกิดความเข้าใจคลาดเคลื่อนที่พบบ่อย ซึ่งเป็นข้อมูลให้ครูได้พึงระวัง หรืออาจเน้นย้ำ�ในประเดน็ ดงั กล่าวเพ่อื ปอ้ งกันการเกดิ ความเขา้ ใจท่คี ลาดเคลื่อนได้

- สง่ิ ท่คี รตู อ้ งเตรยี มล่วงหน้า สื่อการเรียนรู้ เช่น บัตรคำ� คลิปวีดิทัศน์ หรือวัสดุและอุปกรณ์ที่ต้องใช้ในการประกอบ การจัดการเรยี นรู้ ซ่งึ ครูควรเตรยี มล่วงหนา้ ก่อนเริ่มการจัดการเรียนรู้ - แนวการจดั การเรียนรู้ แนวทางการจัดการเรียนรู้ท่ีสอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนรู้ โดยมีการนำ�เสนอทั้งใน ส่วนของเนื้อหาและกิจกรรมเป็นขั้นตอนอย่างละเอียด ทั้งนี้ครูอาจปรับหรือเพิ่มเติมกิจกรรม จากทใ่ี หไ้ ว้ตามความเหมาะสมกับบรบิ ทของแต่ละห้องเรยี น - กจิ กรรม  การปฏิบัติที่ช่วยในการเรียนรู้เนื้อหาหรือฝึกฝนให้เกิดทักษะตามจุดประสงค์การเรียนรู้ของ บทเรยี น โดยอาจเปน็ การทดลอง การสาธิต การสืบค้นขอ้ มูล หรือกจิ กรรมอ่ืน ๆ ซ่งึ ควรให้ นกั เรียนลงมือปฏิบตั ดิ ้วยตนเอง โดยองคป์ ระกอบของกิจกรรมมีรายละเอียด ดงั นี้ จุดประสงค์ เปา้ หมายท่ีตอ้ งการใหน้ ักเรยี นเกิดความรูห้ รือทกั ษะหลงั จากผา่ นกิจกรรมนั้น วสั ดแุ ละอปุ กรณ์ รายการวสั ดุ อุปกรณ์ หรอื สารเคมที ตี่ อ้ งใชใ้ นการท�ำ กจิ กรรม ซ่งึ ครูควรเตรยี มใหเ้ พียงพอ ส�ำ หรับการจดั กจิ กรรม ส่งิ ทีค่ รูตอ้ งเตรียม ขอ้ มูลเก่ยี วกบั สง่ิ ท่คี รตู อ้ งเตรียมลว่ งหน้าส�ำ หรับการจดั กจิ กรรม เช่น การเตรียม สารละลายท่ี มคี วามเขม้ ข้นตา่ ง ๆ การเตรยี มตัวอย่างสง่ิ มีชีวิต ขอ้ เสนอแนะการทำ�กิจกรรม ขอ้ มูลทใ่ี หค้ รูเเจง้ ต่อนักเรยี นให้ทราบถึงขอ้ ระวงั ขอ้ ควรปฏบิ ตั ิ หรอื ข้อมูลเพ่ิ มเตมิ ใน การท�ำ กิจกรรมนั้น ๆ ตวั อยา่ งผลการท�ำ กิจกรรม ตวั อยา่ งผลการทดลอง การสาธติ การสืบค้นขอ้ มูลหรอื กจิ กรรมอ่นื ๆ เพ่ือใหค้ รใู ช้เปน็ ขอ้ มูล สำ�หรบั ตรวจสอบผลการทำ�กจิ กรรมของนักเรยี น

อภปิ รายหลังการทำ�กจิ กรรม ตัวอย่างข้อมูลที่ควรได้จากการอภิปรายเเละสรุปผลการทำ�กิจกรรม ซึ่งครูอาจใช้คำ�ถาม ท้ายกิจกรรมหรือคำ�ถามเพิ่มเติม เพื่อช่วยให้นักเรียนอภิปรายในประเด็นที่ต้องการรวมทั้ง ช่วยกระตุ้นให้นักเรียนช่วยกันคิดและอภิปรายถึงปัจจัยต่าง ๆ ที่ทำ�ให้ผลของกิจกรรมเป็นไป ตามทค่ี าดหวงั หรอื อาจไม่เปน็ ไปตามที่คาดหวัง นอกจากนี้ อาจมีข้อแนะนำ�เพิ่มเติมสำ�หรับครู ความรู้เพิ่มเติมสำ�หรับครู เพื่อให้ครูมีความรู้ ความเข้าใจในเรอ่ื งน้ัน ๆ เพิ่มขึ้น ซ่งึ ไม่ควรน�ำ ไปเพิ่มเตมิ ใหก้ บั นกั เรยี น เพราะเปน็ ส่วนเสรมิ จากเนอื้ หาท่ี มี ในหนงั สอื เรียน - แนวการวัดและประเมินผล แนวทางการวัดและประเมินผลท่ีสอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนร ู้ ซง่ึ ประเมนิ ทง้ั ดา้ นความรู้ ทักษะกระบวนทางการวิทยาศาสตร์ ทักษะเเห่งศตวรรษท่ี 21 ประเมินจิตวิทยาศาสตร์ของ นักเรียนท่ีควรเกิดขึ้นหลังจากได้เรียนรู้ในเเต่ละหัวข้อ ผลที่ได้จากการประเมินจะช่วยให้ครู ทราบถึงความสำ�เร็จของการจัดการเรียนรู้ รวมทั้งใช้เป็นแนวทางในการปรับปรุงและพัฒนา การเรียนรู้ใหเ้ หมาะสมกับนักเรียน เครื่องมือวัดและประเมินผลมีอยู่หลายรูปแบบ เช่น แบบทดสอบรูปแบบต่าง ๆ แบบประเมินทักษะ แบบประเมินคุณลกั ษณะด้านจติ วิทยาศาสตร์ ซ่ึงครอู าจเรยี กใชเ้ ครอื่ งมือ สำ�หรับการวัดและประเมินผลจากเครื่องมือมาตรฐานที่มีผู้พัฒนาไว้ ดัดเเปลงจากเครื่องมือ ท่ี ผูอ้ น่ื ท�ำ ไวเ้ เลว้ หรอื สรา้ งเครอ่ื งมือใหมข่ น้ึ เอง ตวั อยา่ งเครอ่ื งมือวดั และประเมนิ ผล ดงั ภาคผนวก - แนวคำ�ตอบคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ เเละเฉลยเบบฝกึ หัด แนวคำ�ตอบของคำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจ และเฉลยแบบฝึกหัดท้ายหัวข้อ ทั้งนี้ครูควรใช้ คำ�ถามตรวจสอบความเข้าใจเรียนเพื่อตรวจสอบความรู้ความเข้าใจของนักเรียนก่อนเร่ิ ม เนื้อหาใหม่เพื่อให้สามารถปรับการการจัดการเรียนรู้ให้เหมาะสมต่อไป และให้แบบฝึกหัดเพ่ือ ฝกึ ฝนทักษะการแก้ปัญหาและทักษะอนื่ ๆ - เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบท ประกอบด้วยแนวคำ�ตอบของคำ�ถามท้ายบทเรียนในหนังสือเรียน รวมทั้งเฉลยปัญหาและ เฉลยปัญหาท้าทาย ซึ่งครูควรใช้คำ�ถามและปัญหาในแบบฝึกหัดท้ายบทในการตรวจสอบว่า หลังจากที่นักเรียนเรียนจบบทเรียนแล้ว นักเรียนยังขาดความรู้ความเข้าใจในเรื่องใดเพื่อให้ สามารถวางแผนการทบทวนหรือเน้นย้ำ�เนื้อหาให้กับนักเรียนก่อนการทดสอบได้ ส่วนปัญหา ท้าทายเป็นปัญหาส�ำ หรบั นักเรยี นที่มีศักยภาพสงู และต้องการโจทยท์ า้ ทายเพิ่มเตมิ

สารบัญ บทท่ี 18 หน้า บทท่ี เน้อื หา 1 1 18 คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟ้า 4 ผลการเรียนรู้ 5 การวเิ คราะห์ผลการเรยี นรู้ 7 ผงั มโนทศั น์ คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ 7 สรปุ แนวความคิดส�ำ คญั 8 เวลาทใ่ี ช้ 11 ความรู้กอ่ นเรยี น 11 18.1 การเกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 14 18.2 สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟา้ 15 18.2.1 คลื่นวทิ ยุ 17 18.2.2 ไมโครเวฟ 17 18.2.3 รงั สีใตแ้ ดงหรือรังสอี นิ ฟราเรด 19 18.2.4 แสง 19 18.2.5 รังสเี หนือม่วงหรือรังสอี ลั ตราไวโอเลต 21 18.2.6 รังสเี อกซ์ 26 18.2.7 รงั สแี กมมา 26 18.3 โพลาไรเซชนั ของคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 27 18.4 การประยกุ ต์ใช้คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟา้ 27 18.4.1 เคร่ืองฉายรงั สเี อกซ์ 28 18.4.2 เคร่ืองถ่ายภาพเอกซ์เรยค์ อมพิวเตอร์ 31 18.4.3 เครื่องควบคมุ ระยะไกล 33 18.4.4 เครื่องระบตุ �ำ แหน่งบนพ้นื โลก 34 18.4.5 เครื่องถา่ ยภาพการส่ันพ้องของแม่เหล็ก 35 18.5 การสอ่ื สารโดยอาศยั คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟา้ 35 18.5.1 การส่ือสารโดยอาศัยคลื่นวิทยุ 36 18.5.2 การส่ือสารโดยอาศัยไมโครเวฟ 38 18.5.3 การสอื่ สารโดยอาศัยแสง 18.5.4 สัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดจิ ิทลั เฉลยแบบฝึกหัดทา้ ยบทที่ 18

สารบญั บทที่ 19-20 หน้า บทที่ เนอ้ื หา 43 43 19 ฟสิ ิกสอ์ ะตอม 46 47 ผลการเรยี นรู้ 49 49 การวิเคราะหผ์ ลการเรียนรู้ 50 50 ผังมโนทัศน์ ฟสิ ิกส์อะตอม 53 69 สรปุ แนวความคดิ สำ�คญั 69 70 เวลาท่ีใช้ 77 ความรกู้ อ่ นเรียน 77 79 19.1 สมมตฐิ านของพลงั คแ์ ละทฤษฎีอะตอมของโบร์ 83 19.1.1 การแผค่ ลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ของวตั ถดุ �ำ 19.1.2 ทฤษฎอี ะตอมของโบร์ 19.2 ปรากฎการณ์โฟโตอเิ ล็กทรกิ 19.2.1 ควอนตมั ของแสงและโฟตอน 19.2.2 ฟงั กช์ ันงานและพลังงานจลนส์ ูงสดุ ของ โฟโตอิเล็กตรอน 19.3 ทวภิ าวะของคลื่นและอนภุ าค 19.3.1 สมมตฐิ านของเดอบรอยล์ 19.3.2 กลศาสตร์ควอนตมั และการน�ำ ไปประยกุ ต์ ใชป้ ระโยชน์ เฉลยแบบฝกึ หัดท้ายบทท่ี 19 20 ฟิสิกส์นวิ เคลยี ร์และฟิสิกสอ์ นุภาค 106 ผลการเรยี นรู้ 106 การวเิ คราะห์ผลการเรยี นรู้ 112 ผังมโนทัศน์ ฟิสกิ สน์ ิวเคลียรแ์ ละฟิสกิ ส์อนภุ าค 113 สรุปแนวความคิดสำ�คญั 116 เวลาทใี่ ช้ 116 ความรกู้ ่อนเรียน 117 20.1 เสถียรภาพของนวิ เคลียส

สารบญั บทที่ 20 - ภาคผนวก บทที่ เนือ้ หา หน้า ภาคผนวก 20.1.1 แรงนวิ เคลยี ร์ 117 20.1.2 พลงั งานยดึ เหนย่ี ว 122 20.2 กมั มันตภาพรังสี 130 20.2.1 การคน้ พบกมั มนั ตภาพรงั สี 130 20.2.2 รงั สีจากธาตแุ ละไอโซโทปกมั มนั ตรังสี 132 20.2.3 การสลายและสมการการสลาย 135 20.2.4 กมั มนั ตภาพ 144 20.2.5 ครึ่งชีวติ 155 20.3 ปฏกิ ริ ยิ านวิ เคลยี รแ์ ละพลงั งานนวิ เคลยี ร์ 169 20.3.1 ฟชิ ชนั 170 20.3.2 ฟิวชนั 176 20.4 ประโยชน์และการป้องกันอันตรายจากรังสี 185 20.4.1 การนำ�รังสไี ปใชป้ ระโยชน์ 188 20.4.2 รังสีในธรรมชาตแิ ละการป้องกนั อนั ตราย 194 จากรงั สี 20.5 ฟสิ กิ สอ์ นภุ าค 204 20.5.1 อนุภาคมูลฐาน 204 20.5.2 แบบจ�ำ ลองมาตราฐาน 204 20.5.3 ประโยชนจ์ ากการคน้ ควา้ วจิ ยั ดา้ นฟสิ กิ สอ์ นภุ าค 204 เฉลยแบบฝกึ หัดทา้ ยบทท่ี 20 224 ตวั อย่างเครื่องมือวดั และประเมินผล 270 แบบทดสอบ 271 แบบประเมินทกั ษะ 275 แบบประเมินคุณลักษณะดา้ นจิตวทิ ยาศาสตร์ 278 การประเมนิ การน�ำ เสนอผลงาน 281 บรรณานุกรม 283 คณะกรรมการจดั ทำ�คู่มือครู 285

ฟสิ กิ ส์ เล่ม 6 บทที่ 18 | คล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ 1 18บทที่ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ipst.me/11454 ผลการเรียนรู้ 1. อธบิ ายการเกดิ และลกั ษณะเฉพาะของคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แสงไมโ่ พลาไรส์ แสงโพลาไรสเ์ ชงิ เสน้ และแผ่นโพลารอยด์ รวมท้ังอธบิ ายการนำ�คลน่ื แม่เหลก็ ไฟฟ้าในชว่ งความถ่ตี ่าง ๆ ไปประยกุ ต์ ใช้และหลกั การท�ำ งานของอปุ กรณท์ ่เี กี่ยวข้อง 2. สบื คน้ และอธบิ ายการสอ่ื สารโดยอาศยั คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในการสง่ ผา่ นสารสนเทศ และเปรยี บเทยี บ การสอื่ สารดว้ ยสญั ญาณแอนะล็อกกบั สญั ญาณดจิ ทิ ลั การวเิ คราะหผ์ ลการเรยี นรู้ ผลการเรยี นรู้ 1. อธบิ ายการเกดิ และลกั ษณะเฉพาะของคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แสงไมโ่ พลาไรส์ แสงโพลาไรสเ์ ชงิ เสน้ และแผน่ โพลารอยด์ รวมท้งั อธิบายการนำ�คล่นื แม่เหล็กไฟฟา้ ในชว่ งความถ่ตี ่าง ๆ ไปประยุกต์ ใช้และหลักการท�ำ งานของอปุ กรณท์ เ่ี ก่ยี วขอ้ ง จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธบิ ายการเกดิ คลนื่ แม่เหล็กไฟฟ้า 2. อธิบายลักษณะเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 3. อธบิ ายความหมายของสเปกตรัมคลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟ้า 4. อธบิ ายการน�ำ คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้าในช่วงความถ่ีตา่ ง ๆ ไปประยุกตใ์ ช้ 5. อธิบายโพลาไรเซชนั ของแสง แสงไมโ่ พลาไรส์และแสงโพลาไรสเ์ ชงิ เส้น 6. สังเกตความสว่างของแสงเมอื่ ผา่ นแผ่นโพลารอยดส์ องแผ่น 7. ยกตัวอยา่ งและอธิบายหลักการทำ�งานอปุ กรณบ์ างชนดิ ทใ่ี ช้คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

2 บทที่ 18 | คล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ ฟิสิกส์ เลม่ 6 ทกั ษะกระบวนการทาง ทักษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ วทิ ยาศาสตร์ 1. การสื่อสารสารสนเทศและ 1. ความอยากรอู้ ยากเหน็ - การรเู้ ทา่ ทนั สอ่ื (การอภปิ ราย 2. ความรอบคอบ รว่ มกนั และการนำ�เสนอผล มีการอ้างอิงแหล่งท่ีมาและ การเปรยี บเทยี บความถกู ตอ้ ง ของข้อมูลจากแหล่งข้อมูล ที่ ห ล า ก ห ล า ย ไ ด้ อ ย่ า ง สมเหตุสมผล) 2. ความรว่ มมอื การท�ำ งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ �ำ ผลการเรยี นรู้ 2. สบื คน้ และอธบิ ายการสือ่ สารโดยอาศัยคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ ในการสง่ ผ่านสารสนเทศ และ เปรยี บเทยี บการสอื่ สารด้วยสญั ญาณแอนะล็อกกับสญั ญาณดจิ ทิ ลั จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. สบื คน้ และอธิบายการสอ่ื สารโดยอาศยั คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 2. เปรยี บเทยี บการสือ่ สารดว้ ยสญั ญาณแอนะลอ็ กกบั สัญญาณดจิ ทิ ัล สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เลม่ 6 บทที่ 18 | คลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า 3 ทกั ษะกระบวนการทาง ทกั ษะแห่งศตวรรษที่ 21 จิตวิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ 1. การส่ือสารสารสนเทศและ 1. ความอยากรู้อยากเหน็ - การรเู้ ทา่ ทนั สอ่ื (การอภปิ ราย 2. ความรอบคอบ ร่วมกนั และการนำ�เสนอผล มีการอ้างอิงแหล่งที่มาและ การเปรยี บเทยี บความถกู ตอ้ ง ของข้อมูลจากแหล่งข้อมูล ท่ี ห ล า ก ห ล า ย ไ ด้ อ ย่ า ง สมเหตสุ มผล) 2. ความรว่ มมอื การท�ำ งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ �ำ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

4 บทท่ี 18 | คลืน่ แม่เหล็กไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 6 ผังมโนทัศน์ คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้ แมกซเ์ วลลเ์ สนอแนวคิด คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เป็น เกย่ี วกบั คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า คลน่ื ตามขวาง นาํ ไปอธบิ าย นาํ ไปสู่ การเกดิ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า การทดลองการสง่ การรบั แสดงการเกดิ นาํ ไปอธบิ าย คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ของเฮริ ตซ์ และตรวจจบั โพลาไรเซชนั ของ การคน้ พบคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า คลน่ื วทิ ยุ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ในชว่ งความถต่ี า่ ง ๆ แผน่ โพลารอยด์ แสดง นาํ ไปสู่ โพลาไรเซชนั ของแสง สเปกตรมั ของคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า นาํ ไปสู่ การประยกุ ตใ์ ชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า การสอ่ื สารโดยใชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า กบั อปุ กรณท์ เ่ี กย่ี วขอ้ ง เกย่ี วขอ้ งกับ สญั ญาณแอนะลอ็ กและสญั ญาณดจิ ทิ ัล สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 5 สรปุ แนวความคดิ สำ�คญั คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เกดิ จากการเหนยี่ วน�ำ อยา่ งตอ่ เนอื่ งระหวา่ งสนามแมเ่ หลก็ และสนามไฟฟา้ กลา่ ว คอื สนามไฟฟา้ ทเ่ี ปลย่ี นแปลงตามเวลาท�ำ ใหเ้ กดิ สนามแมเ่ หลก็ ในขณะเดยี วกนั สนามแมเ่ หลก็ ทเ่ี ปลย่ี นแปลง ตามเวลาก็ทำ�ให้เกิดสนามไฟฟ้า คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจึงประกอบด้วย สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าที่ เปลย่ี นแปลงตลอดเวลา โดยทง้ั สองสนามมที ศิ ทางตง้ั ฉากกนั และตง้ั ฉากกบั ทศิ ทางของความเรว็ ในการเคลอ่ื นท่ี ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคล่ืนตามขวางท่ีไม่อาศัยตัวกลาง สามารถแผ่ออกไปได้ใน สุญญากาศดว้ ยอตั ราเร็วเทา่ กับอัตราเรว็ แสงหรือประมาณ 3 × 108 เมตรตอ่ วนิ าที และมอี ตั ราเรว็ น้อยลง เมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง โดยจะมีอัตราเร็วไม่เท่ากันในตัวกลางต่าง ๆ ขึ้นกับตัวกลางและชนิดของ คลืน่ แม่เหลก็ ไฟฟา้ เมื่อต่อแหล่งกำ�เนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับสายอากาศที่ประกอบด้วยท่อนโลหะท่ีอยู่ในแนวดิ่ง อเิ ลก็ ตรอนในสายอากาศจะเคลอ่ื นทก่ี ลบั ไปมาดว้ ยความเรง่ ในแนวดงิ่ ท�ำ ใหเ้ กดิ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แผอ่ อก รอบสายอากาศทกุ ทิศทาง ยกเวน้ ทศิ ทางทอี่ ยใู่ นแนวเส้นตรงเดียวกับสายอากาศ คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถ่ีต่าง ๆ มากมายต่อเน่ืองกันเป็นช่วงกว้าง เรียกรวมกันว่า สเปกตรัม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สเปกตรมั คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟ้าประกอบด้วย คลนื่ วทิ ยุ ไมโครเวฟ รงั สอี นิ ฟราเรด แสง รงั สีอัลตราไวโอเลต รงั สเี อกซ์ และรังสแี กมมา ในปัจจบุ นั คลน่ื แม่เหล็กไฟฟา้ แต่และชนิดถกู นำ�ไปประยกุ ต์ ใชใ้ นด้านต่าง ๆ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ทม่ี สี นามไฟฟา้ เปลย่ี นแปลงทศิ ทางกลบั ไปมาในระนาบเดยี ว เรยี กคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ลักษณะนว้ี า่ คล่ืนโพลาไรส์เชิงเส้น แหล่งก�ำ เนดิ คลื่นแสงทว่ั ไปในชีวติ ประจำ�วัน เช่น ดวงอาทติ ย์ หลอดไฟ รวมทง้ั แสงจะสะทอ้ นจาก สง่ิ ตา่ ง ๆ รอบตวั จะมสี นามไฟฟา้ เปลย่ี นแปลงกลบั ไปมาอยใู่ นหลายระนาบทต่ี ง้ั ฉากกบั ทศิ ทางการเคลอ่ื นท่ี แสงจากแหลง่ ก�ำ เนิดแสงดังกล่าวจึงเป็นแสงไมโ่ พลาไรส์ เม่ือแสงไม่โพลาไรส์ผ่านแผ่นโพลารอยด์ สนามไฟฟ้าของแสงที่มีทิศทางตั้งฉากกับแนวโพลาไรส์ ของแผ่นโพลารอยด์จะถูกดูดกลืน แต่สนามไฟฟ้าของแสงท่ีมีทิศทางขนานกับแนวโพลาไรส์จะผ่าน แผ่นโพลารอยด์ได้ ทำ�ให้ความสว่างลดลงเม่ือเทียบกับขณะไม่มีแผ่นโพลารอยด์กั้น แสงที่ผ่าน แผน่ โพลารอยดอ์ อกมาจงึ เป็นแสงโพลาไรสเ์ ชิงเสน้ สมบตั ขิ องแสงลักษณะนีเ้ รยี กวา่ โพลาไรเซชัน ตัวอย่างอุปกรณ์ ที่ประยุกต์ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่ เครื่องฉายรังสีเอกซ์สร้างภาพสองมิติ อวัยวะภายใน เครื่องถ่ายภาพเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์ใช้รังสีเอกซ์สร้างภาพตัดขวางอวัยวะภายในร่ายกาย และสามารถสร้างเป็นภาพสามมิติได้ เครื่องควบคุมระยะไกลใช้รังสีอินฟราเรดหรือคล่ืนวิทยุควบคุม การทำ�งานของเครื่องใช้ไฟฟ้า เคร่ืองระบุตำ�แหน่งบนพ้ืนโลกใช้ไมโครเวฟ เคร่ืองถ่ายภาพการสั่นพ้อง แมเ่ หลก็ ใชค้ ลนื่ วิทยุสรา้ งภาพสามมติ ิอวยั วะภายในรา่ งกาย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

6 บทที่ 18 | คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ฟิสิกส์ เลม่ 6 การสอื่ สารโดยอาศยั คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เพอ่ื สง่ ผา่ นสารสนเทศจากทหี่ นงึ่ ไปอกี ทหี่ นง่ึ สารสนเทศจะ ถูกแปลงให้อยู่ในรูปสัญญาณสำ�หรับส่งไปยังปลายทาง โดยที่ปลายทางจะแปลงสัญญาณกลับมาเป็น สารสนเทศท่ีเหมือนเดิม สัญญาณท่ีใช้ในการสื่อสารมีสองชนิดคือ แอนะล็อก และดิจิทัล การส่งผ่าน สารสนเทศด้วยสัญญาณดจิ ทิ ลั สามารถส่งผา่ นไดโ้ ดยมีความผิดพลาดน้อยกว่าสัญญาณแอนะลอ็ ก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 6 บทที่ 18 | คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า 7 เวลาท่ใี ช้ 4 ชั่วโมง 5 ช่วั โมง บทน้ีควรใช้เวลาสอนประมาณ 22 ชั่วโมง 4 ชั่วโมง 4 ชั่วโมง 18.1 การเกดิ คล่นื แม่เหล็กไฟฟา้ 5 ชว่ั โมง 18.2 สเปกตรมั ของคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า 18.3 โพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า 18.4 การประยกุ ต์ใช้คลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า 18.5 การสอื่ สารโดยอาศัยคล่นื แมเ่ หล็กไฟฟ้า ความรู้กอ่ นเรยี น สมบตั ขิ องคลน่ื คลน่ื กล ไฟฟา้ สถติ ไฟฟา้ กระแส แมเ่ หลก็ และไฟฟา้ ครนู �ำ เขา้ สบู่ ทที่ 18 โดยอาจใชภ้ าพน�ำ บทตงั้ ค�ำ ถามวา่ ในภาพเปน็ อปุ กรณใ์ ชท้ �ำ อะไร ครนู �ำ อภปิ ราย จนสรุปได้ว่าเป็นเสาอากาศที่ใช้ส่งวิทยุกระจายเสียงหรือใช้กับโทรศัพท์เคล่ือนที่ จากน้ันต้ังคำ�ถามว่า การสอ่ื สารโดยใชโ้ ทรศพั ทเ์ คลอ่ื นทม่ี หี ลกั การท�ำ งานอยา่ งไร เหมอื นกบั การกระจายสญั ญาณเสยี งของสถานี วทิ ยหุ รอื ไม่ ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระ โดยไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง จากนน้ั ครูนำ�อภิปรายจนสรุปได้ว่า การส่ือสารโดยใช้โทรศัพท์เคล่ือนที่และการกระจายสัญญาณเสียงของสถานี วทิ ยุ อาศยั คลน่ื วทิ ยซุ ง่ึ เปน็ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในการสง่ สารสนเทศจากผสู้ ง่ ไปยงั ผรู้ บั ครชู แ้ี จงค�ำ ถามส�ำ คญั ท่ีนกั เรียนจะตอ้ งตอบได้หลงั จากเรยี นรบู้ ทที่ 18 และหัวขอ้ ต่าง ๆ ทจ่ี ะไดเ้ รยี นรใู้ นบทน้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

8 บทท่ี 18 | คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ ฟิสกิ ส์ เล่ม 6 18.1 การเกิดคล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แนวคดิ ทีถ่ ูกต้อง จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. อธบิ ายการเกิดคลื่นแม่เหลก็ ไฟฟ้า 2. อธบิ ายลกั ษณะเฉพาะของคลืน่ แม่เหล็กไฟฟ้า ความเขา้ ใจคลาดเคลื่อนท่อี าจเกิดขึน้ ความเข้าใจคลาดเคล่อื น 1. เมอ่ื ประจไุ ฟฟา้ เคลอ่ื นทจ่ี ะเกดิ คลน่ื แมเ่ หลก็ 1. เม่ือประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ด้วยความเร่งจึง ไฟฟา้ เสมอ จะเกดิ คลื่นแม่เหล็กไฟฟา้ 2. คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ อาศยั อากาศเปน็ ตวั กลาง 2. คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าไม่อาศัยตัวกลาง ในการสง่ ผา่ นพลงั งาน ในการส่งผ่านพลังงาน แนวการจัดการเรียนรู้ ครูชแี้ จงจุดประสงค์การเรยี นร้ขู อ้ ท่ี 1 และ 2 ของหัวข้อ 18.1 ตามหนังสือเรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อท่ี 18.1 โดยใช้คำ�ถามเพ่ือทบทวนการเกิดคลื่นกลและการส่งผ่านพลังงานของ คล่ืนกล จากน้ันต้ังคำ�ถามว่าคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร และส่งผ่านพลังงานออกไปโดยไม่อาศัย ตวั กลางได้อยา่ งไร ครเู ปิดโอกาสใหน้ ักเรียนแสดงความคดิ เห็นอย่างอสิ ระ โดยไมค่ าดหวงั คำ�ตอบทีถ่ ูกต้อง ครนู �ำ อภปิ รายทบทวนความรเู้ กยี่ วกบั ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งสนามแมเ่ หลก็ และสนามไฟฟา้ จากนนั้ ตัง้ ค�ำ ถามวา่ ถ้ามกี ารเหนยี่ วนำ�ซง่ึ กันและกันระหว่างสนามแมเ่ หล็กกับสนามไฟฟ้าอย่างตอ่ เน่ือง เก่ยี วข้อง กับการเกิดคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างไร จากน้ันนำ�อภิปรายเกี่ยวกับแนวคิดของแมกซ์เวลล์ จนสรุปได้ว่า สนามไฟฟา้ ทเี่ ปลย่ี นแปลงตามเวลาท�ำ ใหเ้ กดิ สนามแมเ่ หลก็ และสนามแมเ่ หลก็ ทเี่ ปลยี่ นแปลงตามเวลาท�ำ ให้เกิดสนามไฟฟ้า การเหน่ียวนำ�ซ่ึงกันและกันน้ีทำ�ให้เกิดคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกไปด้วยอัตราเร็ว 3 × 108 เมตรต่อวนิ าที ตามรายละเอียดในหนงั สอื เรยี น ครูใช้รูป 18.1 นำ�อภิปรายตัวอย่างการเกิดคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจากสายอากาศ จนสรุปได้ว่า มีอเิ ล็กตรอนในสายอากาศเคลือ่ นท่กี ลบั ไปมาดว้ ยความเร่งในแนวดิ่ง ท�ำ ให้เกิดสนามไฟฟา้ ทเ่ี ปล่ยี นแปลง ตามเวลา ซง่ึ เหนย่ี วน�ำ ใหเ้ กดิ สนามแมเ่ หลก็ ทเ่ี ปลย่ี นแปลงตามเวลาดว้ ย เกดิ เปน็ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แผอ่ อก รอบสายอากาศทุกทิศทางในแนวรัศมี ยกเวน้ ในแนวดง่ิ ซงึ่ เปน็ แนวเสน้ ตรงเดียวกับสายอากาศ ครูนำ�อภิปรายทบทวนความรู้เกี่ยวกับสนามไฟฟ้าของประจุไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กของ กระแสไฟฟา้ จากนนั้ น�ำ อภปิ รายเกยี่ วกบั การแผส่ นามไฟฟา้ ของคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ดงั รปู 18.2 และการแผ่ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 6 บทที่ 18 | คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟ้า 9 สนามแม่เหล็กของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า ดังรูป 18.3 ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จนสรุปได้ว่าการต่อ สายอากาศกบั แหลง่ ก�ำ เนดิ ไฟฟา้ กระแสสลบั ขา้ งตน้ ท�ำ ใหเ้ กดิ การเหนย่ี วน�ำ ตอ่ เนอ่ื งระหวา่ งสนามแมเ่ หลก็ และสนามไฟฟ้า เกิดเป็นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกจากสายอากาศ การเปลี่ยนแปลงสนามท้ังสองมีเฟส ตรงกนั กล่าวคอื มีคา่ เปน็ ศูนย์พรอ้ มกัน และมีคา่ สงู สุดพร้อมกนั จากนน้ั ใชร้ ปู 18.4 น�ำ อภปิ รายเกย่ี วกบั ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งทศิ ทางของสนามไฟฟา้ สนามแมเ่ หลก็ และทศิ ทางความเรว็ ในการเคลอ่ื นทข่ี องคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ จนสรปุ ไดว้ า่ ทศิ ทางของความเรว็ ในการเคลอ่ื นท่ี ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหาได้โดยใช้มือขวา ช้ีนิ้วทั้งสี่ไปตามทิศทางของสนามไฟฟ้า จากนั้นวนนิ้วท้ังสี่ไป หาทิศทางของสนามแม่เหล็ก นิ้วหัวแม่มือจะช้ีทิศทางของความเร็ว ดังนั้นทิศทางสนามไฟฟ้าและทิศทาง สนามแม่เหลก็ ต้งั ฉากกบั ทิศทางความเรว็ คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจงึ เปน็ คลนื่ ตามขวาง ความร้เู พิ่มเตมิ สำ�หรับครู การพิจาณากระแสไฟฟ้าในสายอากาศและสนามไฟฟ้าท่ีแผ่ออกจากสายอากาศเมื่อต่อสาย อากาศกบั แหลง่ ก�ำ เนิดไฟฟ้ากระแสสลับ λ λ y 4 y4   + E -E I PQ x t=T I P x t = 3T + 4 Q 4 - ก. ข. รูป ทิศทางของกระแสไฟฟา้ ในสายอากาศและสนามไฟฟา้ ที่แผ่ออก ทศิ ทางกระแสไฟฟา้ ในตวั น�ำ มที ศิ ทางเดยี วกบั สนามไฟฟา้ ในตวั น�ำ แตจ่ ากรปู ก. และ รปู ข. จะ สังเกตเห็นว่าทิศทางของกระแสไฟฟา้ I มที ิศทางตรงขา้ มกับสนามไฟฟ้า E ทแ่ี ผอ่ อกจากตัวนำ�ที่ ตำ�แหนง่ P ทงั้ นี้เนอ่ื งจากกระแสไฟฟา้ ในสายอากาศ เกิดจากแหล่งกำ�เนดิ ไฟฟา้ กระแสสลับ ซึง่ จากรูป 18.3 ก. กระแสไฟฟ้า I มที ศิ ทางลง ท�ำ ใหโ้ ลหะท่อนลา่ งมีประจบุ วก ขณะท่ีโลหะทอ่ นบน มปี ระจลุ บ ทีต่ �ำ แหนง่ P ใกล้สายอากาศจึงเกดิ สนามไฟฟา้ E แผอ่ อกภายนอกสายอากาศมที ศิ ทาง ขน้ึ จากรปู ข. พจิ ารณาไดใ้ นทำ�นองเดียวกัน กระแสไฟฟ้า I มที ิศทางขน้ึ สนามไฟฟา้ E ทตี่ ำ�แหนง่ P มที ิศทางลง เนือ่ งจากแหล่งก�ำ เนดิ เป็นแหลง่ ก�ำ เนิดไฟฟา้ กระแสสลับจงึ ท�ำ ใหก้ ารเคลื่อนท่ขี อง อเิ ล็กตรอนในสายอากาศมลี ักษณะเปน็ การเคลอื่ นท่แี บบสน่ั กลบั ไปกลบั มา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

10 บทท่ี 18 | คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ ฟิสิกส์ เลม่ 6 แนวการวัดและประเมินผล 1. ความรู้เก่ียวกับการเกิดและลักษณะเฉพาะของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจากคำ�ถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 18.1 2. จติ วิทยาศาสตร์ความอยากรอู้ ยากเห็นจากการอภิปรายรว่ มกนั แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.1 1. ขณะที่มีกระแสไฟฟ้าผ่านสายไฟฟ้าที่ต่อระหว่างแบตเตอรี่กับหลอดไฟฟ้าจะเกิดคล่ืนแม่เหล็ก ไฟฟา้ แผ่ออกมาจากสายไฟฟ้านนั้ หรอื ไม่ เพราะเหตใุ ด แนวค�ำ ตอบ ไมเ่ กดิ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แผอ่ อกมาจากสายไฟฟา้ เพราะกระแสไฟฟา้ จากแบตเตอรี่ ทผี่ า่ นสายไฟฟา้ เปน็ ไฟฟา้ กระแสตรงซงึ่ มคี า่ คงตวั จงึ ไมเ่ กดิ การเปลยี่ นแปลงทงั้ สนามไฟฟา้ และ สนามแม่เหล็ก 2. ชายคนหน่ึงอยู่ท่ีเส้นศูนย์สูตรของโลก ทำ�ให้เกิดคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ขนานกับพื้นไปทาง ทิศเหนือ และตรวจพบว่าคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีแผ่ออกไปนั้นมีการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าอยู่ ในแนวทศิ ตะวันออก – ทศิ ตะวนั ตก การเปลยี่ นแปลงสนามแมเ่ หล็กจะอยใู่ นแนวใด แนวคำ�ตอบ การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กอยู่ในแนวตั้งฉากกับพื้น ดังรูป ซ่ึงหาได้โดย ใชม้ อื ขวา  B  E c N  E B พนื้ โลก รปู ประกอบแนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจขอ้ 2 3. จงระบคุ วามแตกต่างระหว่างคล่นื กลและคล่นื แมเ่ หล็กไฟฟ้า แนวคำ�ตอบ คล่ืนกลส่งผ่านพลังงานโดยอาศัยตัวกลาง แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าส่งผ่านพลังงาน โดยไมอ่ าศยั ตวั กลาง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟ้า 11 18.2 สเปกตรมั ของคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. บอกความหมายของสเปกตรัมคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า 2. อธบิ ายการน�ำ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในชว่ งความถต่ี า่ ง ๆ ไปประยกุ ตใ์ ช้ ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื นท่ีอาจเกดิ ขึ้น ความเข้าใจคลาดเคลื่อน แนวคดิ ทถี่ กู ตอ้ ง 1. คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในชว่ งคลน่ื ความถต่ี า่ ง ๆ 1. คล่นื แมเ่ หล็กไฟฟา้ ทกุ ชว่ งความถ่มี ี มพี ฤติกรรมของคลื่นแตกตา่ งกัน พฤตกิ รรมของคลน่ื เหมือนกัน แนวการจัดการเรยี นรู้ ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อ 18.2 โดยต้ังคำ�ถามว่า นอกจากแสงยังมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดอีกบ้าง แต่ละชนิดแตกต่างกันอย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวัง ค�ำ ตอบท่ีถูกต้อง จากน้นั อภปิ รายรว่ มกันจนสรุปได้วา่ คล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ มหี ลายชนิด เชน่ แสง คลน่ื วทิ ยุ ไมโครเวฟ รังสีเอกซ์และรงั สแี กมมา แตล่ ะชนดิ แตกต่างกนั ขึ้นกบั ความถี่ ครตู ั้งคำ�ถามวา่ การเกดิ คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ เม่ืออนุภาคท่ีมีประจไุ ฟฟา้ เคลือ่ นทค่ี รบหนง่ึ รอบจะเกิด คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกไปก่ีลูกคลื่น ใช้เวลากี่คาบ จากน้ันนำ�อภิปรายจนสรุปความสัมพันธ์อัตราเร็ว ความยาวคลนื่ และความถี่ ของคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ มคี วามสมั พนั ธเ์ ชน่ เดยี วกบั คลนื่ กล ตามสมการ v = fλ ครใู ช้รูป 18.5 น�ำ อภปิ รายจนสรุปไดว้ า่ คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟ้ามีความถ่ีตอ่ เนื่องเป็นชว่ งกวา้ ง ประกอบ ด้วยแต่ละช่วงความถ่ีที่มีชื่อเรียกแตกต่าง เรียกรวมกันว่า สเปกตรัมคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าโดยพลังงานของ คล่ืนจะขึ้นอยู่กับความถ่ี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าท่ีมีความถี่สูงจะมีพลังงานสูง จากนั้นครูต้ังคำ�ถามว่า คล่ืนแต่ละความถี่นำ�ไปใช้ประโยชน์อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไมค่ าดหวังค�ำ ตอบท่ีถกู ตอ้ ง จากน้ันครใู ห้นักเรียนศกึ ษาในหัวข้อตอ่ ไป 18.2.1 คล่ืนวทิ ยุ ความเข้าใจคลาดเคล่อื นท่อี าจเกดิ ข้นึ ความเข้าใจคลาดเคลอื่ น แนวคิดทีถ่ ูกตอ้ ง 1. สัญญาณท่ีจะส่งไปกับคลื่นวิทยุ คือ คลื่น 1. สญั ญาณทจ่ี ะสง่ ไปกบั คลน่ื วทิ ยุ คอื เสยี ง ภาพ เสยี งท่ีเปลยี่ นเป็นสญั ญาณไฟฟ้าเท่านัน้ และสารสนเทศทเ่ี ปลย่ี นเปน็ สญั ญาณไฟฟา้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

12 บทท่ี 18 | คลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟ้า ฟสิ ิกส์ เลม่ 6 แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูชี้แจงจุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ขอ้ ที่ 3 และ 4 ของหวั ขอ้ 18.2 ในส่วนทเ่ี ก่ยี วขอ้ งกับคลืน่ วทิ ยุ ตาม หนงั สือเรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อท่ี 18.2.1 โดยตั้งคำ�ถามว่าคลื่นวิทยุสามารถใช้ส่งสารสนเทศท่ีเป็นเสียงหรือเป็น ภาพไดอ้ ยา่ งไร น�ำ อภปิ รายจนสรุปได้ว่าคลน่ื วิทยุสามารถใชส้ ารสนเทศได้ทงั้ เสยี งและภาพ โดยแปลงเสยี ง หรอื ภาพเปน็ สญั ญาณไฟฟา้ แลว้ ผสมสญั ญาณไฟฟา้ กบั คลนื่ วทิ ยเุ ปน็ คลน่ื ผสม จากนนั้ สง่ สญั ญาณคลนื่ ผสม เป็นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าจากสถานสี ง่ ไปยังผรู้ บั ครูใชค้ ลปิ เสยี งหรือยกตัวอยา่ งสถานการณ์ คำ�พดู ของผ้จู ดั รายการวิทยุ “ทน่ี ่สี ถานีวทิ ยุเอเอม็ ......... กโิ ลเฮริ ตซ”์ หรอื “ทน่ี ส่ี ถานวี ทิ ยเุ อฟเอม็ ..........เมกะเฮริ ตซ”์ แลว้ ตง้ั ค�ำ ถามวา่ เอฟเอม็ เอเอม็ คอื อะไร ครนู �ำ อภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ เปน็ วธิ ผี สมสญั ญาณไฟฟา้ ของเสยี งหรอื ภาพกบั คลน่ื วทิ ยแุ บบเอเอม็ และแบบเอฟเอม็ ความร้เู พ่ิมเตมิ สำ�หรับครู 1. สายอากาศเป็นส่วนสำ�คัญที่ใช้ในการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจากเครื่องส่ง และสายอากาศยังรับ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ เขา้ เครอื่ งรบั สายอากาศตอ้ งออกแบบมาใหเ้ หมาะสมกบั การรบั -สง่ คลนื่ วทิ ยุ ความถช่ี ว่ งใดชว่ งหน่ึงได้ ระบบการสอื่ สารดว้ ยคล่ืนวทิ ยแุ ละโทรทัศนใ์ นปัจจุบัน มสี ายอากาศ หลายรูปแบบ เช่น เป็นเส้นตรง เส้นโค้ง จานพาราโบลา ข้ึนอยู่กับประเภทของการส่ือสาร สายอากาศของเคร่ืองรับวิทยุท่ีใช้กันทั่วไปมีหลายแบบ เช่น แบบเส้นตรง แบบทำ�เป็นบ่วง สายอากาศแบบเส้นตรงจะรับสนามไฟฟ้าของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สายอากาศชนิดน้ีจะ รับสัญญาณวิทยุได้ดีที่สุดเมื่อสายอากาศอยู่ในแนวขนานกับสนามไฟฟ้าของคล่ืนวิทยุท่ีเข้ามา ส่วนสายอากาศแบบบ่วงจะรับสัญญาณสนามแม่เหล็กของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า สายอากาศชนิด นี้จะรับสัญญาณวิทยุได้ดีท่ีสุดเมื่อระนาบบ่วงของสายอากาศตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กของคลื่น วิทยุทเ่ี ขา้ มา 2. ความยาวสายอากาศจะขนึ้ อยกู่ บั ความยาวคลน่ื วทิ ยุ จงึ ตอ้ งผสมสญั ญาณไฟฟา้ ของเสยี งเขา้ กบั คล่ืนวิทยุ เรียกว่า การโมดูเลต เหตุท่ีไม่ใช้คล่ืนวิทยุที่มีความถ่ีตำ่�เพราะว่าถ้าใช้คล่ืนวิทยุท่ีมี v ความถ่ีตำ่� จะมีความยาวคล่ืนมาก ทำ�ให้ตอ้ งใช้สายอากาศที่ยาวมาก ตามสมการ = f เช่น ถ้าใช้ช่วงความถี่ 1 000 Hz สายอากาศจะต้องส่ง-รับคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 300 km ซ่งึ ค�ำ นวณได้จาก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เล่ม 6 บทที่ 18 | คลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า 13 = v f = 3 108 m/s 1000 Hz = 3 × 105 m = 300 km หมายความว่า สายอากาศของท้ังเครือ่ งส่งและเครอ่ื งรบั จะต้องมคี วามยาวมาก ซ่ึงเป็นไปไมไ่ ด้ ที่จะทำ�สายอากาศมีความยาวขนาดน้ัน แต่ถ้าใช้คลื่นวิทยุที่มีความถ่ีสูง เช่น 107 เฮิรตซ์ ซง่ึ มคี วามยาวคลน่ื 30 เมตร สามารถจะท�ำ สายอากาศสง่ – รบั คลน่ื ทม่ี คี วามยาวคลน่ื ขนาดนไ้ี ด้ 3. บรรยากาศช้ันไอโอโนสเฟียร์เป็นบรรยากาศชั้นที่โมเลกุลของอากาศอยู่ในสภาพแตกตัวเป็น ไอออน ท�ำ ใหเ้ กดิ ประจไุ ฟฟา้ อสิ ระมากมาย เมอื่ คลน่ื วทิ ยทุ ส่ี ง่ จากพน้ื โลกกระทบบรรยากาศชนั้ น้ี สนามไฟฟา้ จากคลน่ื วทิ ยจุ ะสง่ แรงกระท�ำ กบั ประจุ ท�ำ ใหป้ ระจอุ สิ ระเหลา่ นน้ั สน่ั ไปมาเนอ่ื งจาก ดูดกลืนพลังงานไว้ ผลของการส่ันของประจุไฟฟ้าทำ�ให้อิเล็กตรอนมีความเร่ง จึงปล่อยคลื่น แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ออกมาโดยมคี วามถเ่ี ทา่ กนั จงึ มผี ลเหมอื นกบั วา่ คลน่ื วทิ ยขุ น้ึ ไปบนชนั้ บรรยากาศ ไอโอโนสเฟยี รแ์ ลว้ สะท้อนกลับลงมา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

14 บทที่ 18 | คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ฟิสิกส์ เลม่ 6 18.2.2 ไมโครเวฟ แนวคดิ ทีถ่ กู ต้อง ความเข้าใจคลาดเคลือ่ นท่ีอาจเกิดข้ึน 1. ไมโครเวฟนอกจากใชใ้ นการอนุ่ อาหารและ ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื น เครอื่ งดม่ื แลว้ ยังใช้ในการสือ่ สารได้ด้วย 1. ไมโครเวฟใชส้ �ำ หรบั อนุ่ อาหารและเครอ่ื งดม่ื 2. เตาไมโครเวฟทำ�ให้โมเลกุลของนำ้�ส่ันจน เท่าน้นั เกิดความร้อน ทำ�ให้อาหารร้อนได้ จึงไม่ เกิดเปน็ สารอันตรายตอ่ ร่างกาย 2. เตาไมโครเวฟ จะท�ำ ใหโ้ มเลกลุ อาหารเปลย่ี น แปลงเกิดเปน็ สารอันตรายตอ่ ร่างกายได้ 3. ไมโครเวฟไม่สะสมหรือตกค้างในอาหารท่ี ใชก้ ับเตาไมโครเวฟ 3. ไมโครเวฟจะสะสมตกคา้ งในอาหารทใ่ี ชก้ บั เตาไมโครเวฟ 4. ไมโครเวฟที่ใช้อุ่นอาหารใช้เฉพาะความถี่ ประมาณ 2.45 GHz 4. ไมโครเวฟที่ใชอ้ นุ่ อาหารใช้ทุกความถ่ี แนวการจดั การเรยี นรู้ ครชู ีแ้ จงจุดประสงคก์ ารเรยี นรขู้ ้อท่ี 3 และ 4 ของหัวขอ้ 18.2 ในส่วนทเี่ กย่ี วข้องกบั ไมโครเวฟ ตาม หนงั สือเรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อท่ี 18.2.2 โดยยกสถานการณ์การทำ�ให้อาหารร้อนด้วยเตาไมโครเวฟ จากน้ัน ต้ังคำ�ถามว่าอาหารร้อนขึ้นได้อย่างไร และเหตุใดจึงเรียกว่าเตาไมโครเวฟ ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดง ความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้นั นำ�อภิปรายเก่ยี วกับสมบัติเบ้อื งต้นของ ไมโครเวฟตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จนสรุปได้ว่า เตาไมโครเวฟจะผลิตคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วง ความถีไ่ มโครเวฟออกมา โดยความถข่ี องคล่นื ดังกลา่ วจะพอเหมาะใหโ้ มเลกุลของน�ำ้ ส่นั จนท�ำ ใหน้ ้ำ�ท่เี ป็น ส่วนประกอบของอาหารอณุ หภูมิสูงขึ้นจนเดือดได้ ครตู ง้ั ค�ำ ถามวา่ ไมโครเวฟนอกจากใชท้ �ำ ใหอ้ าหารมอี ณุ หภมู สิ งู ขน้ึ แลว้ ยงั สามารถน�ำ ไปใชป้ ระโยชน์ อะไรได้อีก ให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง แล้วนำ�อภิปราย เกย่ี วกบั ตวั อยา่ งของการน�ำ คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ชว่ งไมโครเวฟไปประยกุ ตใ์ ชป้ ระโยชนด์ า้ นอน่ื ๆ เชน่ การสง่ สัญญาณเสียงและภาพ ระบบเรดาห์ ระบบระบุตำ�แหนง่ บนพื้นโลก ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า 15 ความรูเ้ พมิ่ เติมส�ำ หรับครู ขอ้ ควรระวังในการใช้เตาไมโครเวฟ รูป เตาไมโครเวฟ หา้ มนำ�โลหะเข้าไปในเตาไมโครเวฟ เพราะโลหะ จะไปทำ�ให้ไมโครเวฟท่ีปล่อยออกมาจากแหล่งกำ�เนิด คลื่น เกิดการสะท้อนกลับ ทำ�ให้แหล่งกำ�เนิดคลื่นเกิด ค ว า ม เ สี ย ห า ย ไ ด้ น อ ก จ า ก น้ี ถ้ า โ ล ห ะ มี ล ั ก ษ ณ ะ บ า ง หรือมีปลายแหลมอาจหลอมละลายและทำ�ให้เกิด ประกายไฟข้ึนในเตาไมโครเวฟ เรดาร์ เรดาร์ เป็นการตรวจหาตำ�แหน่งของวตั ถุโดยวิธีส่งไมโครเวฟออกไป ในลกั ษณะเปน็ คลื่นดล ประมาณ 200 ถึง 300 ครั้ง ภายใน 1 วนิ าที ในทศิ ทางที่ตอ้ งการตรวจสอบ เม่ือคล่นื กระทบวัตถุ สะท้อนกลบั มาจะท�ำ ให้ทราบตำ�แหน่งและความเร็วของวตั ถไุ ด ้ ตวั อย่างการใช้งานเรดาร์ เช่น ใช้ใน การควบคุมการจราจรทางอากาศ การหาต�ำ แหนง่ ของเรือ รวมทง้ั การตรวจสอบสภาพอากาศ 18.2.3 รังสใี ต้แดงหรือรังสีอินฟราเรด แนวคิดทถี่ ูกตอ้ ง ความเขา้ ใจคลาดเคลอื่ นทอี่ าจเกดิ ขนึ้ 1. รงั สอี นิ ฟราเรดมคี วามยาวคลน่ื มากกวา่ แสง ความเขา้ ใจคลาดเคล่อื น สแี ดง 1. รงั สอี นิ ฟราเรดมคี วามยาวคลน่ื นอ้ ยกวา่ แสง สแี ดง 2. รงั สีอินฟราเรดมพี ลังงานสงู กวา่ แสง 2. รงั สีอนิ ฟราเรดมพี ลังงานต�่ำ กว่าแสง สง่ิ ทคี่ รตู ้องเตรียมลว่ งหน้า การใช้ภาพหรอื วิดที ัศน์ประกอบกบั การใชค้ �ำ ถามน�ำ เข้าสูห่ วั ขอ้ - ภาพถา่ ยหรือวิดที ศั น์ในเวลากลางคนื จากกล้อง - ถา่ ยภาพในทมี่ ดื หรือกล้องวงจรปดิ - ภาพถา่ ยการคัดกรองผปู้ ่วยเมื่อเขา้ ประเทศด้วยกล้องอินฟราเรด สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

16 บทที่ 18 | คลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ฟิสกิ ส์ เลม่ 6 แนวการจัดการเรยี นรู้ ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อที่ 3 และ 4 ของหัวข้อ 18.2 ในส่วนท่ีเก่ียวข้องกับรังสีใต้แดง หรอื รังสอี ินฟราเรด ตามหนังสอื เรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อที่ 18.2.3 โดยใช้รูป 18.6 หรือใช้ภาพถ่ายหรือวิดีทัศน์ในเวลากลางคืนจาก กล้องถ่ายภาพในที่มืดหรือกล้องวงจรปิด หรือภาพถ่ายการคัดกรองผู้ป่วยเมื่อเข้าประเทศด้วยกล้อง อินฟราเรด แล้วตั้งคำ�ถามว่ากล้องดังกล่าวถ่ายภาพในท่ีมืดได้อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดง ความคิดเหน็ อย่างอิสระ โดยไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบที่ถูกตอ้ ง นำ�อภิปรายจนสรุปได้ว่าการถ่ายภาพในท่ีมืดเป็นการใช้รังสีอินฟราเรด ตามรายละเอียด ในหนงั สือเรยี น ครูนำ�อภิปรายเก่ียวกับตัวอย่างของการนำ�คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงรังสีอินฟราเรดไปประยุกต์ใช้ ประโยชน์ดา้ นอ่นื ๆ เชน่ เคร่ืองควบคุมการทำ�งานของอปุ กรณบ์ างชนิด ความรเู้ พิม่ เตมิ ส�ำ หรบั ครู รา่ งกายมนุษย์มีอณุ หภูมปิ ระมาณ 37 องศาเซลเซียส จึงสามารถแผ่คลนื่ แม่เหล็กไฟฟา้ ในรปู ของรังสีอินฟราเรด การใช้ infrared thermometer วัดอุณหภูมิของร่างกายได้โดยไม่ต้องให้ เคร่อื งวัดสัมผัสกบั รา่ งกาย การวัดอณุ หภมู ิวธิ ีเช่นน้ีมขี อ้ ดี คือ ไมม่ ีการทำ�ให้เครือ่ งวัดปนเปือ้ นสงิ่ ส กปรก ต่างจากการใชเ้ ทอรม์ อมิเตอรท์ ่ตี ้องสมั ผัสร่างกาย การอา่ นข้อมูลของแผ่นซดี ใี นช่วงแรกใชอ้ ินฟราเรด โดยมี infrared laser diode เปน็ ตัวสง่ รงั สอี นิ ฟราเรดความเข้มสูงไปกระทบผิวหน้าของแผ่นซดี ีจากนั้นจะมี infrared photodiode เป็น ตวั อ่านสัญญาณอินฟราเรดทสี่ ะท้อนมา ท�ำ ใหท้ ราบรหัส 0 หรอื 1 ท่บี ันทกึ บนแผน่ ซดี ี ส�ำ หรบั การบนั ทกึ จะใช้ infrared laser diode กำ�ลงั สงู ท�ำ ให้เกดิ รอยรหัส 0 หรอื 1 บน แผ่นซีดี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เล่ม 6 บทที่ 18 | คล่นื แม่เหล็กไฟฟ้า 17 18.2.4 แสง ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื นท่ีอาจเกิดข้นึ - สงิ่ ท่ีครูตอ้ งเตรยี มลว่ งหนา้ กรณีครสู าธิตกิจกรรมแยกแสงขาวด้วยปริซมึ - ปริซึม แนวการจัดการเรยี นรู้ ครูช้ีแจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อที่ 3 และ 4 ของหัวข้อ 18.2 ในส่วนที่เก่ียวข้องกับแสง ตาม หนงั สือเรียน ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อท่ี 18.2.4 โดยครูใช้ปริซึมแยกแสงขาวให้นักเรียนเห็นสเปกตรัมของแสง จากน้ัน ใช้ค�ำ ถามวา่ แสงทน่ี ักเรยี นรจู้ ักมีความถี่และความยาวคลนื่ อยใู่ นช่วงใดและมีแสงสอี ะไรบ้าง ปรากฏการณ์ อะไรบ้างที่ทำ�ให้รู้ว่าแสงประกอบด้วยสีต่าง ๆ แสงสีใดมีความยาวคลื่นมากที่สุดและน้อยท่ีสุด และใช้ ประโยชน์จากแสงในด้านใดบ้าง ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวัง คำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้ันร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับแสงและการประยุกต์ใช้ประโยชน์จากแสง จนสรุปได้ ตามรายละเอียดในหนังสอื เรียน ครูใช้คำ�ถามว่าเลเซอร์คืออะไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่ คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง จากนั้นนำ�อภิปรายเก่ียวกับการพัฒนาแหล่งกำ�เนิดแสงความถ่ีเดียวท่ีเรียกว่า เลเซอร์ และการใช้ประโยชนจ์ ากเลเซอร์ ตามรายละเอียดในหนงั สอื เรยี น 18.2.5 รงั สเี หนอื ม่วงหรือรังสอี ัลตราไวโอเลต แนวคดิ ที่ถูกตอ้ ง ความเข้าใจคลาดเคล่อื นทอี่ าจเกดิ ขึ้น ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือน 1. รงั สอี ลั ตราไวโอเลตเปน็ รงั สที ต่ี ามองเหน็ ได้ 1. รงั สอี ลั ตราไวโอเลตเปน็ รงั สที ต่ี ามองไมเ่ หน็ 2. แ ส ง สี ม่ ว ง ท่ี ม อ ง เ ห็ น จ า ก ห ล อ ด รั ง สี 2. แ ส ง สี ม่ ว ง ท่ี ม อ ง เ ห็ น จ า ก ห ล อ ด รั ง สี อลั ตราไวโอเลต คอื รังสีอัลตราไวโอเลต อัลตราไวโอเลต ไม่ใชร่ ังสอี ัลตราไวโอเลต ส่งิ ทค่ี รตู อ้ งเตรยี มลว่ งหน้า - บรรจภุ ัณฑ์ครมี กนั แดดพร้อมฉลาก หรอื ภาพฉลากของครีมกันแดด สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

18 บทท่ี 18 | คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟา้ ฟสิ กิ ส์ เล่ม 6 แนวการจัดการเรียนรู้ ครูชี้แจงจุดประสงคก์ ารเรียนรขู้ อ้ ที่ 3 และ 4 ของหัวข้อ 18.2 ในส่วนท่ีเกย่ี วขอ้ งกับรงั สีเหนอื มว่ ง หรือรงั สีอัลตราไวโอเลต ตามหนงั สอื เรยี น ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ที่ 18.2.5 โดยน�ำ บรรจภุ ณั ฑค์ รมี กนั แดดพรอ้ มฉลาก หรอื ภาพฉลากของครมี กนั แดด ให้นักเรียนสังเกต แล้วต้ังคำ�ถามว่าอักษร “UV…” บนฉลากเก่ียวข้องกับอะไรและมีผลกระทบกับมนุษย์ อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้ัน น�ำ อภิปรายจนสรปุ เก่ยี วกบั รงั สอี ลั ตราไวโอเลตตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรยี น ครใู หน้ กั เรยี นยกตวั อยา่ งการประยกุ ตใ์ ชร้ งั สอี ลั ตราไวโอเลตเปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระโดยไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง แลว้ อภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ สามารถประยกุ ตใ์ ชร้ งั สอี ลั ตราไวโอเลต ได้หลายด้าน เชน่ ด้านการแพทย์ การเกษตร การตรวจสอบเอกสาร ตามรายละเอียดในหนังสอื เรียน ความรเู้ พ่มิ เตมิ สำ�หรบั ครู รงั สอี ลั ตราไวโอเลตโดยทว่ั ไปทไ่ี ดจ้ ากแสงอาทติ ยม์ คี วามยาวคลน่ื ประมาณ 100 nm - 400 nm ซง่ึ เปน็ รงั สที ม่ี ผี ลตอ่ ผวิ หนงั ของมนษุ ยม์ ากทส่ี ดุ ปรมิ าณรงั สที ไ่ี ดร้ บั มากเกนิ ไปจะท�ำ ใหผ้ วิ หนงั มสี คี ล�ำ้ ขึน้ นอกจากนย้ี งั ทำ�ลายเนอื้ เยื่อคอลลาเจนและอลี าสติก เปน็ เหตใุ ห้เกดิ รวิ้ รอยเหยี่ วยน่ หรือผวิ แก่ ก่อนวยั จึงมกี ารคิดคน้ ครีมป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต เพอ่ื ลดปริมาณรงั สที ท่ี ะลผุ ่านไปถงึ ผิวหนัง โดยพจิ ารณาจากค่าการปกป้องแสงแดด (sun protection factor : SPF) ซ่ึงเป็นคา่ ท่ีใช้บอกระดบั การปอ้ งกนั รงั สีอลั ตราไวโอเลตบีท่ีตกกระทบผวิ หนังท่ที ำ�ให้ผิวหนงั แดงคล้�ำ ตัวเลขที่ระบแุ สดง จ�ำ นวนเทา่ ของเวลาทีผ่ วิ หนงั ทนต่อรงั สีอลั ตราไวโอเลตบีได ้ เม่อื ทาครีมปอ้ งกันรงั สอี ลั ตราไวโอเลต แล้ว ปกติผวิ หนังทีไ่ ม่ไดท้ าครีมปอ้ งกันรังอลั ตราไวโอเลตไดป้ ระมาณ 20 - 30 นาที ดงั นน้ั ถ้าทาครีม ปอ้ งกนั รังสีอลั ตราไวโอเลตท่มี ีคา่ SPF 15 ผวิ หนังจะทนตอ่ แสงแดดได้ 20 × 15 = 300 นาที หรอื 5 ชว่ั โมง ขอ้ ควรระวงั คอื สารเคมใี นครมี ปอ้ งกนั รงั สอี ลั ตราไวโอเลตนน้ั อาจระคายเคอื งตอ่ ผวิ หนงั ได้ ธนาคารพาณิชย์จะใช้รังสีอัลตราไวโอเลตช่วยในการตรวจสอบลายมือชื่อในสมุดบัญชี ธนาคาร ถา้ ลายมอื ชอ่ื นน้ั มกี ารขดู ขดี หรอื ลบ รงั สอี ลั ตราไวโอเลตจะชว่ ยใหเ้ หน็ รอ่ งรอยเหลา่ นน้ั ชดั เจน ขน้ึ ตามนษุ ยไ์ มส่ ามารถมองเหน็ รงั สอี ลั ตราไวโอเลตไดโ้ ดยตรง แตร่ งั สที ไ่ี ปกระทบกระดาษจะถา่ ยโอน พลงั งานทำ�ให้กระดาษเรืองแสงข้ึน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เล่ม 6 บทท่ี 18 | คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ 19 18.2.6 รงั สเี อกซ์ ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือนท่ีอาจเกดิ ข้นึ - ส่ิงทคี่ รูต้องเตรียมลว่ งหน้า - ฟลิ ์มเอกซเ์ รย์ แนวการจดั การเรียนรู้ ครูชี้แจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อท่ี 3 และ 4 ของหัวข้อ 18.2 ในส่วนที่เก่ียวข้องกับรังสีเอกซ์ ตามหนังสือเรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อท่ี 18.2.6 โดยใช้รูป 18.7 หรือฟิล์มเอกซ์เรย์ หรือยกตัวอย่างสถานการณ์อ่ืนท่ี เกย่ี วขอ้ ง ตงั้ ค�ำ ถามวา่ ภาพในรปู 18.7 ในหนงั สอื เรยี น หรอื ภาพบนฟลิ ม์ เอกซเ์ รยเ์ กดิ จากอะไร ครเู ปดิ โอกาส ให้นกั เรียนแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอิสระ โดยไม่คาดหวงั ค�ำ ตอบทีถ่ กู ตอ้ ง แล้วน�ำ อภปิ รายเพ่อื ตอบค�ำ ถาม จนสรปุ ไดว้ า่ ภาพขา้ งตน้ เกย่ี วขอ้ งกบั การถา่ ยภาพดว้ ยรงั สเี อกซ์ แลว้ น�ำ อภปิ รายเกย่ี วกบั สมบตั ขิ องรงั สเี อกซ์ และการนำ�รังสีเอกซไ์ ปประยุกต์ใช้ด้านอนื่ ๆ ตามรายละเอียดในหนงั สอื เรียน 18.2.7 รงั สีแกมมา ความเข้าใจคลาดเคลื่อนทอี่ าจเกดิ ขนึ้ - แนวการจดั การเรียนรู้ ครูช้ีแจงจุดประสงค์การเรียนรู้ข้อท่ี 3 และ 4 ของหัวข้อ 18.2 ในส่วนที่เกี่ยวข้องกับรังสีแกมมา ตามหนังสือเรยี น ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ท่ี 18.2.7 โดยตงั้ ค�ำ ถามวา่ จากสเปกตรมั คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ คลนื่ ชนดิ ใดมชี ว่ งความถี่ สูงท่ีสุด มีสมบัติอย่างไร และอันตรายอย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ต้อง แลว้ ให้นักเรียนศกึ ษาจากหนังสอื เรียนหรือสบื ค้นจากแหล่งความรูอ้ ืน่ และ นำ�มาใช้ตอบคำ�ถามข้างต้น จากนั้นครูนำ�อภิปรายเกี่ยวกับช่วงความถี่ สมบัติเบ้ืองต้น และอันตรายของ รงั สแี กมมา รวมทงั้ ตวั อยา่ งของการน�ำ รงั สแี กมมาไปประยกุ ตใ์ ชป้ ระโยชนด์ า้ นอนื่ ๆ เชน่ ดา้ นอตุ สาหกรรม ดา้ นการแพทย์ ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

20 บทท่ี 18 | คล่นื แม่เหล็กไฟฟ้า ฟิสิกส์ เล่ม 6 ความรู้เพิ่มเตมิ สำ�หรบั ครู หวั ข้อ 18.2 เรือ่ ง สเปกตรัมของคลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ครูอาจใชว้ ิธแี บ่งกลมุ่ โดยให้นกั เรยี น แต่ละกล่มุ สืบค้นเก่ียวกบั ชว่ งความถห่ี รือความยาวคลนื่ คุณสมบัติ อันตราย และการประยกุ ตใ์ ช้ คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แตล่ ะชนดิ แลว้ ใหน้ กั เรยี นน�ำ เสนอผลการสบื คน้ ตามรปู แบบทเ่ี หมาะสม จ ากนนั้ ครูนำ�อภิปรายสรุปเกี่ยวกับสเปกตรัมของคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าแต่ละชนิดตามรายละเอียดใน หนังสอื เรียน แนวการวัดและประเมนิ ผล 1. ความรเู้ กย่ี วกบั สเปกตรมั คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ และการประยกุ ตใ์ ชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในชว่ งตา่ ง ๆ จากการอภปิ รายรว่ มกนั และค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.2 2. ทักษะด้านการสื่อสารสารสนเทศและการรู้เทา่ ทนั สอ่ื จากการอภปิ รายร่วมกนั 3. จิตวทิ ยาศาสตร์ด้านความอยากรอู้ ยากเหน็ จากการอภปิ รายรว่ มกัน แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.2 1. คลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในชว่ งใดทีป่ ระสาทสัมผสั ของมนษุ ย์รับรู้ได้ แนวคำ�ตอบ แสงทีต่ ามองเห็นสามารถรับรูไ้ ดด้ ้วยการมองเหน็ และรังสีอนิ ฟราเรดสามารถรบั รู้ ไดด้ ว้ ยกายสมั ผัส 2. ไมโครเวฟใชป้ รงุ อาหารใหส้ กุ เมอ่ื น�ำ มาใชใ้ นการสอ่ื สารระบบโทรศพั ทเ์ คลอ่ื นทจ่ี ะเกดิ อนั ตรายต่อ ผใู้ ช้หรือไม่ เพราะอะไร แนวค�ำ ตอบ ไมเ่ ปน็ อนั ตราย ถา้ หากผใู้ ชร้ บั คลน่ื นท้ี ม่ี คี วามเขม้ นอ้ ย เพราะไมท่ �ำ ใหเ้ กดิ ความเสยี หาย ตอ่ เนอื้ เยื่อ หรอื โครงสร้างของดเี อ็นเอได้ แต่ถ้าผ้ใู ช้รบั คล่นื นท้ี ีม่ ีความเข้มมาก ๆ เปน็ เวลานาน อาจเปน็ อันตรายได้ หากบริเวณทไี่ ด้รับเป็นอวยั วะส�ำ คัญ 3. จงยกตวั อย่างการใช้ประโยชน์และผลกระทบจากรังสีเหนอื ม่วงท่ีมีตอ่ มนุษย์ แนวค�ำ ตอบ ตวั อยา่ งการใชป้ ระโยชนข์ องรงั สเี หนอื มว่ ง เชน่ น�ำ ไปประยกุ ตเ์ ปน็ หลกั การประดษิ ฐ์ หลอดฟลูออเรสเซนต์เพ่ือให้แสงสว่างหรือหลอดผลิตรังสีเหนือม่วงสำ�หรับทำ�ให้สารบางชนิด เรอื งแสงหรอื ใชฆ้ า่ เชอ้ื โรค นอกจากนร้ี งั สเี หนอื มว่ งเมอื่ ตกกระทบผวิ หนงั ของมนษุ ย์ ท�ำ ใหร้ า่ งกาย สามารถสร้างวติ ามนิ ดไี ดอ้ ีกดว้ ย ตัวอย่างผลกระทบจากรังสีเหนือม่วง เช่น หากได้รับรังสีเหนือม่วงมากเกินไป จะทำ�ให้ผิวหนัง ระคายเคอื ง เกิดความเสยี หายกับเซลล์ผิวหนังไดแ้ ละอาจน�ำ ไปสู่การเป็นมะเรง็ ผิวหนัง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คล่นื แมเ่ หล็กไฟฟ้า 21 4. นอกจากการใชป้ ระโยชนใ์ นทางการแพทยแ์ ลว้ เรายงั ใชป้ ระโยชนจ์ ากรงั สเี อกซใ์ นดา้ นใดไดบ้ า้ ง แนวค�ำ ตอบ ดา้ นความปลอดภยั ในทา่ อากาศยานใชใ้ นการตรวจหาวตั ถอุ นั ตรายในกระเปา๋ เดนิ ทาง โดยไมต่ ้องเปดิ กระเป๋า 18.3 โพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จุดประสงค์การเรยี นรู้ 1. อธิบายโพลาไรเซชนั ของแสง แสงไมโ่ พลาไรส์และแสงโพลาไรส์เชงิ เส้น 2. สงั เกตความสวา่ งของแสงเมอ่ื ผา่ นแผน่ โพลารอยดส์ องแผน่ ความเข้าใจคลาดเคล่อื นทอ่ี าจเกิดขนึ้ ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือน แนวคดิ ท่ถี ูกต้อง 1. แนวการเรียงตัวของโมเลกุลท่ีใช้ทำ�แผ่น 1. แนวการเรียงตัวของโมเลกุลท่ีใช้ทำ�แผ่น โพลารอยด์คือแนวโพลาไรส์ของแผ่น โพลารอยด์ ตง้ั ฉากกบั แนวโพลาไรสข์ องแผน่ โพลารอยด์ โพลารอยด์ 2. แสงทผ่ี า่ นแผน่ โพลารอยดเ์ ปน็ แสงโพลาไรส์ 2. แสงทผ่ี า่ นแผน่ โพลารอยดเ์ ปน็ แสงโพลาไรส์ ทม่ี เี ฉพาะสนามไฟฟา้ ทม่ี ที ง้ั สนามไฟฟา้ และสนามแมเ่ หลก็ แนวการจัดการเรยี นรู้ ครชู ี้แจงจุดประสงคก์ ารเรียนรู้ขอ้ ท่ี 5 และ 6 ของหวั ข้อ 18.3 ตามหนังสอื เรยี น ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ที่ 18.3 โดยใชร้ ปู 18.8 ตงั้ ค�ำ ถามวา่ ทศิ ทางคลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แผอ่ อกไปตามแนว แกนใด ทิศทางการเปล่ียนแปลงสนามไฟฟ้าอยู่ในแนวแกนใด และระนาบการเปล่ียนแปลงสนามไฟฟ้า อยู่ในระนาบใดและมีก่ีระนาบ ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวัง คำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากน้ันครูนำ�อภิปรายจนสรุปได้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ไปตามแกน x สนามไฟฟ้ามี การเปลยี่ นแปลงในทศิ ทางกลบั ไปกลบั มาอยใู่ นแนวแกน y แนวเดยี ว มรี ะนาบการเปลย่ี นแปลงสนามไฟฟา้ อยูใ่ นระนาบ xy ระนาบเดยี ว และเรยี กคลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟ้าท่มี ีสนามไฟฟ้าเปล่ียนแปลงในระนาบเดยี วนว้ี า่ คล่นื โพลาไรสเ์ ชิงเสน้ ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรยี น ครอู าจถามคำ�ถามชวนคิดในหน้า 23 แล้วใหน้ กั เรียนอภิปรายร่วมกนั โดยครเู ปดิ โอกาสให้นักเรียน แสดงความคดิ เห็นอย่างอสิ ระ จากน้นั ครนู ำ�อภปิ รายจนได้แนวคำ�ตอบดงั น้ี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

22 บทที่ 18 | คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ ฟสิ ิกส์ เล่ม 6 แนวค�ำ ตอบชวนคิด กรณีสายอากาศอยู่ในแนวระดบั คล่นื แม่เหล็กไฟฟ้า จะเป็นคล่ืนโพลาไรส์เชิงเสน้ ในแนวใด แนวค�ำ ตอบ กรณสี ายอากาศอยใู่ นแนวระดบั สนามไฟฟา้ ของคลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ จะมกี ารเปลย่ี น แปลงทิศทางกลับไปมาตั้งฉากกบั ทศิ ทางการเคลื่อนที่ ซง่ึ จะโพลาไรส์ได้หลายแนวขึน้ อย่กู ับทิศทาง การเคลื่อนท่ีแตย่ ังคงเปลย่ี นแปลงอย่ใู นระนาบเดยี ว เชน่ ถา้ เสาอากาศอยู่ในแนวแกน z พจิ ารณา เฉพาะคล่ืนที่เคลอ่ื นที่ในแนวระดับและต้ังฉากกับเสาอากาศในแนวแกน x จะเป็นคลนื่ โพลาไรส์ เชิงเสน้ ในระนาบ xz ถ้าพิจารณาเฉพาะคลื่นท่ีเคลอ่ื นทีใ่ นแนวดิ่งและตง้ั ฉากกบั เสาอากาศในแนว แกน y จะเป็นคลนื่ โพลาไรส์เชิงเสน้ ในระนาบ yz y y   c z  B E E E  B B c x  E  B x z ครูตงั้ คำ�ถามวา่ แสงจากแหลง่ ก�ำ เนิดท่ัวไป เชน่ ดวงอาทิตย์ หลอดไฟ เป็นแสงโพลาไรสห์ รือไม่ เปดิ โอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง แล้วนำ�อภิปรายจนสรุป ได้ว่าแสงที่ประกอบไปด้วยสนามไฟฟ้าในแนวต่าง ๆ หลายแนว ดังรูป 18.9 เช่น แสงจากดวงอาทิตย์ แสงจากหลอดไฟ เปน็ แสงไมโ่ พลาไรส์ แลว้ น�ำ เขา้ สกู่ จิ กรรม 18.1 ความสวา่ งของแสงเมอ่ื ผา่ นแผน่ โพลารอยด์ ในหนงั สือเรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสกิ ส์ เล่ม 6 บทท่ี 18 | คลน่ื แม่เหล็กไฟฟ้า 23 กิจกรรม 18.1 ความสวา่ งของแสงเม่อื ผ่านแผน่ โพลารอยด์ จดุ ประสงค์ 1. เพอ่ื ศกึ ษาความสวา่ งของแสงเมอ่ื ผา่ นแผน่ โพลารอยด์ เวลาทีใ่ ช้ 50 นาที วัสดุและอปุ กรณ์ 1. แผ่นโพลารอยด ์ 2 แผ่น 1 เครื่อง 2. หม้อแปลงโวลตต์ �ำ่ 2 เส้น 1 กล่อง 3. สายไฟ 4. กล่องแสง แนะนำ�ก่อนทำ�กจิ กรรม 1. การใชแ้ ผน่ โพลารอยด์ ใหจ้ ับทก่ี รอบกระดาษแข็ง ไมแ่ ตะตอ้ งโพลารอยด์ เพ่อื ป้องกันไม่ให้ โพลารอยด์เสอ่ื มคุณภาพได้งา่ ย 2. ให้นักเรียนมองแสงจากหลอดไฟด้วยตาเปล่าก่อน แล้วจึงมองแสงจากหลอดไฟผ่านแผ่น โพลารอยด์ เพือ่ เปรยี บเทียบความสวา่ ง 3. นกั เรยี นสามารถใช้แผ่นโพลารอยด์มองแสงจากหลอดไฟทีต่ ดิ บนเพดานห้องเรยี น แทนการ มองแสงจากกล่องแสงได้ 4. นกั เรียนต้องใชค้ วามรเู้ ร่อื งแนวโพลาไรส์ช่วยอธิบายในการทำ�กิจกรรม ตัวอย่างผลการท�ำ กิจกรรม 1. แสงเมอ่ื ผา่ นแผ่นโพลารอยด์จะสวา่ งนอ้ ยกวา่ แสงขณะไม่มแี ผ่นโพลารอยดก์ น้ั 2. เมื่อมองผ่านแผ่นโพลารอยด์ 1 แผน่ แลว้ หมนุ จนครบ 1 รอบ มีความสวา่ งคงตัว 3. แสงทผี่ า่ นแผน่ โพลารอยด์ 2 แผน่ เมอื่ หมนุ แผน่ โพลารอยดแ์ ผน่ ทส่ี องไปจนครบ 1 รอบ แสง จะมคี วามสวา่ งไมค่ งตวั โดยความสวา่ งเปลยี่ นแปลงมากทสี่ ดุ (ระหวา่ งสวา่ งมากทสี่ ดุ กบั สวา่ ง นอ้ ยที่สุด) เมื่อหมุนไปเปน็ มมุ 90 องศา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

24 บทที่ 18 | คล่ืนแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ฟสิ ิกส์ เลม่ 6 แนวค�ำ ตอบคำ�ถามท้ายกิจกรรม □ ความสว่างของแสงซ่ึงผ่านแผ่นโพลารอยด์ 1 แผ่น ต่างจากความสว่างของแสงขณะไม่มีแผ่น โพลารอยด์กนั้ หรอื ไม่ แนวคำ�ตอบ แตกต่างกัน (มองผ่านแผน่ โพลารอยดส์ วา่ งนอ้ ยกว่า) □ เม่อื หมนุ แผน่ โพลารอยด์ 1 แผ่นไปจนครบ 1 รอบ ความสวา่ งของแสงท่ผี า่ นออกมา แตล่ ะขณะ เปลี่ยนแปลงหรือไม่ อย่างไร แนวค�ำ ตอบ ไม่เปลย่ี นแปลง โดยมีความสวา่ งคงตวั □ เมอ่ื หมนุ โพลารอยดแ์ ผน่ ที่ 2 ไปจนครบ 1 รอบ ความสวา่ งของแสงทผ่ี า่ นแผน่ โพลารอยด์ 2 แผน่ แตล่ ะขณะ เปลี่ยนแปลงหรอื ไม่ อยา่ งไร แนวคำ�ตอบ เม่ือหมุนโพลารอยด์แผ่นที่ 2 ไปจนครบ 1 รอบ ความสว่างของแสงท่ีผ่านแผ่น โพลารอยด์ 2 แผ่นจะมกี ารเปลย่ี นแปลง ระหวา่ งสวา่ งมากที่สดุ กับสว่างนอ้ ยท่สี ดุ □ มุมระหว่างตำ�แหน่งของแผ่นโพลารอยด์แผ่นท่ี 2 ท่ีแสงมีความสว่างมากที่สุด กับแสงมีความ สว่างนอ้ ยท่ีสดุ เปน็ มุมเท่าใด แนวค�ำ ตอบ เปน็ มุม 90 องศา อภปิ รายหลงั การทำ�กจิ กรรม หลังจากให้นักเรียนตอบคำ�ถามท้ายกิจกรรม ครูและนักเรียนร่วมกันอภิปรายผลการทำ� กิจกรรม 18.1 จนสรุปได้วา่ แสงที่ผา่ นแผ่นโพลารอยด์ 1 แผน่ ความสวา่ งจะลดลง เม่อื หมุนแผน่ โพลารอยด์ยงั มคี วามสวา่ งคงตัว เมือ่ นำ�แผน่ โพลารอยด์อกี หนึง่ แผน่ มาซอ้ นแล้วหมุน ต�ำ แหนง่ ของ แผ่นโพลารอยด์ที่ 2 ที่แสงมีความสว่างมากที่สุด กับตำ�แหน่งที่แสงมีความสว่างน้อยท่ีสุด เป็นมุม ต่างกนั 90 องศา ครูต้งั คำ�ถามว่าเพราะเหตุใดจงึ สังเกตเหน็ แสงทีผ่ ่านแผน่ โพลารอยด์ 1 แผน่ มคี วามสวา่ งลดลง ครู เปดิ โอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเหน็ อยา่ งอสิ ระ โดยไมค่ าดหวังคำ�ตอบทีถ่ กู ตอ้ ง แลว้ ให้นักเรียนศกึ ษา จากหนงั สอื เรยี นหรอื สบื คน้ จากแหลง่ ความรอู้ น่ื และน�ำ เสนอผลการศกึ ษา จากนนั้ ครนู �ำ อภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ แผ่นโพลารอยด์เป็นแผ่นพลาสติกที่มีโมเลกุลพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ โดยดูดกลืนองค์ประกอบสนามไฟฟ้า ของแสงในแนวขนานกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุล แต่ไม่ดูดกลืนองค์ประกอบสนามไฟฟ้าของแสง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คล่ืนแมเ่ หล็กไฟฟา้ 25 ในแนวตั้งฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุล เรียกแนวที่ต้ังฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุลว่า แนวโพลาไรสข์ องแผน่ โพลารอยด์ ทำ�ให้แสงท่ีผ่านแผ่นโพลารอยด์ 1 แผ่น มีความสว่างลดลง และเป็นแสง โพลาไรสเ์ ชิงเส้น เรียกสมบตั ิของแสงลกั ษณะน้ีวา่ โพลาไรเซชัน่ และ เม่อื แสงผ่านแผ่นโพลารอยด์ 2 แผ่น ความสวา่ งของแสงจะมากทส่ี ดุ ขณะทแ่ี นวโพลาไรสข์ องแผน่ โพลารอยดท์ ง้ั สองแผน่ ขนานกนั และความสวา่ ง ของแสงจะน้อยท่ีสุดขณะที่แนวโพลาไรส์ของแผ่นโพลารอยด์ท้ังสองต้ังฉากกัน ตามรายละเอียดใน หนังสอื เรยี น และครูควรย�ำ้ วา่ แสงท่ผี า่ นแผ่นโพลารอยดย์ ังคงประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหลก็ ทีม่ ีทิศทางต้ังฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางของความเร็วเสมอ ครูอาจถามคำ�ถามชวนคิดในหนา้ 27 แลว้ ให้นกั เรียนอภปิ รายรว่ มกัน โดยครูเปิดโอกาสใหน้ ักเรยี น แสดงความคดิ เห็นอยา่ งอสิ ระ จากนน้ั ครนู �ำ อภปิ รายจนได้แนวคำ�ตอบดงั น้ี แนวคำ�ตอบชวนคดิ แสงท่ผี า่ นแผน่ โพลารอยด์ 1 แผ่นแลว้ มีสนามไฟฟา้ อยใู่ นแนวระดับ ยงั มีสนามแม่เหลก็ อยูห่ รอื ไม่ และหากมจี ะอยใู่ นแนวใด แนวคำ�ตอบ ยงั มสี นามแมเ่ หลก็ อยู่ โดยสนามแมเ่ หลก็ อยใู่ นแนวดง่ิ แนวการวดั และประเมินผล 1. ความรู้เกี่ยวกับโพลาไรเซชันของแสง แสงไม่โพลาไรส์และแสงโพลาไรส์เชิงเส้นจากคำ�ถาม ตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.3 2. ทักษะการส่ือสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันส่ือ และความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทีมและ ภาวะผู้นำ� จากการอภปิ รายร่วมกนั และการท�ำ กจิ กรรม 3. จติ วิทยาศาสตรค์ วามรอบคอบจากการอภปิ รายรว่ มกัน และการทำ�กจิ กรรม แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.3 1. จากกจิ กรรม 18.1 ในการสอ่ งดแู สงจากแหลง่ ก�ำ เนดิ แสงไมโ่ พลาไรสด์ ว้ ยแผน่ โพลารอยด์ 2 แผน่ ซอ้ นกนั หากเปลย่ี นเปน็ หมนุ แผน่ โพลารอยดแ์ ผน่ แรก ไปจนครบ 1 รอบ ความสวา่ งของแสงทผ่ี า่ น แผน่ โพลารอยด์ทงั้ สอง ออกมาจะมกี ารเปล่ยี นแปลง หรอื ไม่เพราะเหตุใด แนวค�ำ ตอบ ความสวา่ งเปลย่ี นแปลงเชน่ เดยี วกบั การหมนุ แผน่ โพลารอยดท์ ี่ 2 เพราะท�ำ ใหแ้ นว โพลาไรส์ของแผ่นโพลารอยด์ทั้งสอง เปลี่ยนแปลงระหว่างอยู่ในแนวเดียวกัน (สว่างมากที่สุด) และอยูใ่ นแนวตั้งฉากกนั (สว่างน้อยทีส่ ุด) สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

26 บทท่ี 18 | คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ ฟิสิกส์ เลม่ 6 18.4 การประยกุ ต์ใช้คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟ้า จุดประสงค์การเรียนรู้ 1. ยกตวั อยา่ งและอธบิ ายหลักการท�ำ งานอปุ กรณ์บางชนดิ ทใ่ี ชค้ ลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ แนวการจดั การเรยี นรู้ ครชู แี้ จงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรขู้ องหวั ขอ้ 18.4 ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ 18.4 โดยครใู หน้ กั เรยี นยกตวั อยา่ ง อุปกรณ์ต่าง ๆ ในชีวิตประจำ�วันที่ใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนยกตัวอย่างโดยอิสระ จากนน้ั ครนู �ำ อภปิ รายเกยี่ วกบั อปุ กรณท์ ใี่ ชค้ ลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในดา้ นตา่ ง ๆ เชน่ การใชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในการสื่อสาร การใช้คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าทางการแพทย์ การใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทางด้านความปลอดภัย ซ่งึ จะไดศ้ ึกษาตอ่ ไป 18.4.1 เครอื่ งฉายรงั สเี อกซ์ ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื นทอ่ี าจเกิดขนึ้ - แนวการจดั การเรยี นรู้ ครูชีแ้ จงจุดประสงค์การเรยี นรขู้ ้อที่ 7 ของหวั ข้อ 18.4 ตามหนงั สอื เรยี น ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ท่ี 18.4.1 โดยตงั้ ค�ำ ถามวา่ ใครเคยถา่ ยภาพดว้ ยเครอ่ื งฉายรงั สเี อกซ์ ถา้ เคยถา่ ยภาพ ให้ตอบต่อว่าเพ่ืออะไร และมีวิธีการอย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง แล้วให้นักเรียนศึกษาจากหนังสือเรียนหรือสืบค้นจากแหล่งความรู้อ่ืน และนำ�เสนอผลการศึกษา จากนั้นครูนำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปส่วนประกอบของเครื่องฉายรังสีเอกซ์ ไดด้ งั รปู 18.12 และ 18.13 และภาพเอกซเ์ รยเ์ ปน็ ภาพขาวด�ำ ดงั รปู 18.14 เกดิ ไดด้ งั นี้ รงั สเี อกซจ์ ากหลอด รังสีเอกซ์เคล่ือนท่ีผ่านร่างกาย เนื้อเย่ือและกระดูกจะดูดกลืนรังสีในปริมาณที่ต่างกัน ส่งผลให้ปริมาณ รังสีเอกซ์ท่ีไปตกกระทบอุปกรณ์ตรวจวัดรังสีแตกต่างกัน โดยบริเวณท่ีดูดกลืนรังสีได้มากน้ันจะได้ภาพ สีขาว และบริเวณที่ดูดกลืนรังสีได้น้อยจะได้ภาพสีดำ� ทำ�ให้สามารถสร้างภาพอวัยวะภายในร่างกายเพ่ือ แพทย์จะใชป้ ระกอบการวนิ ิจฉัยเกีย่ วกับอวยั วะน้นั ๆ ได้ ตามรายละเอียดในหนงั สอื เรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คล่นื แม่เหล็กไฟฟา้ 27 18.4.2 เคร่อื งถา่ ยภาพเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์ ความเข้าใจคลาดเคลอ่ื นทีอ่ าจเกดิ ขน้ึ - แนวการจัดการเรียนรู้ ครชู ้แี จงจุดประสงคก์ ารเรยี นร้ขู ้อที่ 7 ของหัวขอ้ 18.4 ตามหนงั สอื เรียน ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อท่ี 18.4.2 โดยครูนำ�ตัวอย่างภาพถ่ายด้วยเครื่องฉายรังสีเอกซ์รูป 18.14 ข. จากน้ันตั้งคำ�ถามว่า หากต้องการเห็นภาพเฉพาะอวัยวะภายในท่ีถูกอวัยวะอ่ืนบัง เช่น กระดูกสันหลัง ให้ชัดเจนข้ึน ทำ�ได้หรือไม่ อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวงั คำ�ตอบทถ่ี กู ต้อง จากนนั้ อภปิ รายร่วมกันจนสรปุ ได้ว่า ภาพถา่ ยด้วยเคร่อื งฉายรงั สีเอกซจ์ ะ ปรากฏภาพทกุ อวยั วะซ้อนกนั ทำ�ใหข้ าดความชดั เจน โดยในปัจจุบันได้พฒั นาอปุ กรณ์ทส่ี ามารถถา่ ยภาพ ด้วยรงั สีเอกซท์ ม่ี คี ุณภาพมากขน้ึ เรยี กว่า เครื่องเอกซ์เรยค์ อมพวิ เตอร์ จากนน้ั ใหน้ กั เรยี นศกึ ษาจากหนงั สอื เรยี นหรอื สบื คน้ จากแหลง่ ความรอู้ น่ื และน�ำ เสนอผลการศกึ ษา ครูนำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปส่วนประกอบของเครื่องถ่ายภาพเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์ หรือเรียกสั้น ๆ ว่า ซที สี แกน ดงั รปู 18.15 โดยมหี ลกั การท�ำ งานดงั น้ี แหลง่ ก�ำ เนดิ รงั สเี อกซจ์ ะหมนุ รอบรา่ งกาย พรอ้ มกบั ฉาย รังสีเอกซผ์ า่ นร่างกายบริเวณอวัยวะทตี่ อ้ งการตรวจสอบความผดิ ปกติในแนวต่าง ๆ จนรอบอวัยวะนั้น ไป ยงั อปุ กรณต์ รวจวดั รงั สที อ่ี ยใู่ นทศิ ทางตรงกนั ขา้ ม ดงั รปู 18.16 สญั ญาณไฟฟา้ จากอปุ กรณต์ รวจวดั รงั สจี ะ ถกู สรา้ งเปน็ ภาพภาคตดั ขวางดว้ ยระบบคอมพิวเตอร์เปน็ ภาพขาวด�ำ ดงั รูป 18.17 และสามารถสรา้ งภาพ 3 มิติ ได้ โดยสีของภาพแต่ละจุดขึ้นกับการดูดกลืนรังสีเอกซ์ของเน้ือเยื่อแต่ละชนิด ตามรายละเอียดใน หนังสือเรยี น 18.4.3 เคร่อื งควบคุมระยะไกล ความเขา้ ใจคลาดเคลอื่ นทีอ่ าจเกิดขึ้น - แนวการจัดการเรียนรู้ ครชู ้แี จงจดุ ประสงคก์ ารเรียนรขู้ อ้ ที่ 7 ของหวั ข้อ 18.4 ตามหนงั สือเรียน ครูนำ�เข้าสู่หวั ข้อท่ี 18.4.3 โดยครสู าธติ การทำ�งานเครือ่ งควบคุมระยะไกล เชน่ การเปิดปดิ เครอ่ื ง รับโทรทัศน์ เคร่ืองปรับอากาศ โดยใช้รีโมท หรือ อาจยกสถานการณ์การเปิดปิดโดยไม่สัมผัสเคร่ืองรับ โทรทศั น์ ท�ำ ไดโ้ ดยใชอ้ ุปกรณ์ใด หลงั จากนักเรียนตอบค�ำ ถามครูน�ำ อภปิ รายจนสรุปไดว้ ่าอปุ กรณด์ ังกล่าว เรียกวา่ เครือ่ งควบคุมระยะไกล หรอื รโี มทคอนโทรลเลอร์ หรือ เรียกส้นั ๆ วา่ รีโมท สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

28 บทที่ 18 | คล่นื แม่เหลก็ ไฟฟา้ ฟสิ ิกส์ เลม่ 6 ใหน้ กั เรยี นศกึ ษาสว่ นประกอบและหลกั การท�ำ งานจากหนงั สอื เรยี นหรอื สบื คน้ จากแหลง่ ความรอู้ นื่ และนำ�เสนอผลการศกึ ษา จากนัน้ ครูน�ำ อภิปรายโดยใชร้ ปู 18.18 อธบิ ายสว่ นประกอบ และใช้รูป 18.19 อธิบายหลักการทำ�งานของรีโมทดังน้ี รีโมทจะทำ�หน้าที่ประมวลผลการกดปุ่มเป็นรหัสคำ�สั่งแปลง เปน็ สญั ญาณไฟฟา้ สง่ สญั ญาณเปน็ อนิ ฟราเรดไปยงั เครอ่ื งใชไ้ ฟฟา้ สว่ นรบั สญั ญาณทอ่ี ยใู่ นเครอื่ งใชไ้ ฟฟา้ จะแปลงกลับมาเป็นสัญญาณไฟฟ้าและส่งต่อไปยังส่วนต่าง ๆ ของเคร่ืองให้ทำ�งานตามคำ�ส่ังจากรีโมท ตามรายละเอยี ดในหนังสือเรยี น ครูตั้งคำ�ถามว่า เครื่องควบคุมระยะไกล นอกจากใช้อินฟราเรดยังสามารถใช้คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า ชนิดอ่ืนได้หรือไม่ เปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง จากนน้ั น�ำ อภปิ รายเกี่ยวกบั อปุ กรณท์ ใ่ี ช้คลนื่ แม่เหลก็ ไฟฟ้าชนิดอ่ืนในการควบคมุ ระยะไกล เชน่ คยี บ์ อรด์ ไร้สาย เมาส์ไร้สาย และเครื่องควบคุมโดรน โดยอุปกรณ์ดังกล่าวอาจใช้คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอ่ืนใน การสง่ และรบั สญั ญาณ ตามความเหมาะสมของการใช้งาน 18.4.4 เคร่อื งระบตุ ำ�แหน่งบนพ้ืนโลก ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื นท่ีอาจเกดิ ข้ึน - แนวการจัดการเรียนรู้ ครชู ้แี จงจดุ ประสงค์การเรียนรขู้ ้อที่ 7 ของหัวขอ้ 18.4 ตามหนงั สอื เรียน ครนู �ำ เขา้ สหู่ วั ขอ้ ท่ี 18.4.4 โดยยกสถานการณเ์ กย่ี วกบั การใชโ้ ทรศพั ทเ์ คลอื่ นทใ่ี นการบอกต�ำ แหนง่ ของนักเรียนให้เพื่อนรู้ จากน้ันต้ังคำ�ถามว่าโทรศัพท์เคล่ือนท่ี สามารถบอกตำ�แหน่งของนักเรียนได้ด้วย ระบบอะไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง รว่ มกนั อภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ โทรศพั ทเ์ คลอ่ื นทร่ี ะบตุ �ำ แหนง่ ไดด้ ว้ ยระบบระบตุ �ำ แหนง่ บนพน้ื โลกหรอื จพี เี อส จากน้ันตั้งคำ�ถามว่าจีพีเอสมีหลักการทำ�งานอย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็น อย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบที่ถูกต้อง แล้วให้นักเรียนศึกษาจากหนังสือเรียนหรือสืบค้นจากแหล่ง ความรู้อื่น และนำ�เสนอผลการศึกษา จากน้ันครูนำ�นักเรียนอภิปรายจนสรุปได้ว่า GPS คือระบบระบุ ตำ�แหน่งบนพื้นโลกโดยใช้สัญญาณไมโครเวฟสื่อสารระหว่างเครื่องระบุตำ�แหน่งบนพื้นโลกกับดาวเทียม ประกอบด้วยศูนย์ควบคุมภาคพ้ืนดิน เคร่ืองระบุตำ�แหน่งบนพ้ืนโลก และดาวเทียมส่งสัญญาณอย่างน้อย 4 ดวง หาต�ำ แหนง่ บนพนื้ โลก ณ เวลานัน้ ๆ ตามรายละเอียดในหนงั สือเรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เล่ม 6 บทที่ 18 | คล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ 29 ความรูเ้ พ่ิมเตมิ สำ�หรบั ครู การประมวลผลหาต�ำ แหน่งบนพื้นโลก เมอ่ื เครอ่ื งระบตุ �ำ แหนง่ บนพน้ื โลกไดร้ บั สญั ญาณจากดาวเทยี มดวงท่ี 1 (S1) แลว้ ค�ำ นวณระยะ ห่างระหวา่ งดาวเทยี มดวงที่ 1 กบั ต�ำ แหน่งของเครอ่ื งระบตุ ำ�แหนง่ ซึ่งจะได้ตำ�แหนง่ ของเครื่องระบุ ตำ�แหน่งบนพื้นโลกเป็นตำ�แหน่งใด ๆ บนผิวทรงกลมสีเขียวที่มีดาวเทียมดวงที่ 1 เป็นศูนย์กลาง และเมื่อผิวทรงกลมตัดกับผิวโลกตำ�แหน่งของเครื่องระบุตำ�แหน่งอยู่ท่ีตำ�แหน่งใดตำ�แหน่งหน่ึงบน เส้นรอบวงสเี ขยี วบนผวิ โลก ดังรปู ก. S1 รปู ก. ดาวเทียม 1 กับโลก ขณะเดยี วกนั เครอ่ื งระบตุ �ำ แหนง่ บนพน้ื โลกไดร้ บั สญั ญาณจากดาวเทยี มดวงท่ี 2 (S2) เชน่ กนั และค�ำ นวณระยะหา่ งระหวา่ งดาวเทยี มดวงท ่ี 2 ก บั ต�ำ แหนง่ ของเครอ่ื งระบตุ �ำ แหนง่ ไดเ้ ปน็ ผวิ ทรงกลม สเี หลอื งทม่ี ดี าวเทยี มดวงท่ี 2 เปน็ ศนู ยก์ ลาง ต�ำ แหนง่ ของเครอ่ื งระบตุ �ำ แหนง่ จะอยทู่ ต่ี �ำ แหนง่ ใดต�ำ แหนง่ หนง่ึ ของรอยตดั ระหวา่ งผวิ ทรงกลมของดาวเทยี มทง้ั 2 ดวง บนผวิ โลก ซง่ึ มี 2 ต�ำ แหนง่ ดงั รปู ข. สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

30 บทท่ี 18 | คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ฟิสกิ ส์ เลม่ 6 ตำแหนงรอยตัด S1 S2 รปู ข. ดาวเทยี ม 1, 2 กบั โลก และในทำ�นองเดียวกันเครื่องระบุตำ�แหน่งบนพื้นโลกได้รับสัญญาณจากดาวเทียมดวงท่ี 3 (S3) ด้วย และคำ�นวณระยะหา่ งระหว่างดาวเทยี มดวงท่ี 3 กับเคร่ืองระบตุ ำ�แหนง่ ไดเ้ ป็นผิวทรงกลม สฟี า้ ทม่ี ดี าวเทยี มดวงท่ี 3 เปน็ ศนู ยก์ ลาง ต�ำ แหนง่ ของเครอ่ื งระบตุ �ำ แหนง่ บนพน้ื โลกจะเปน็ ต�ำ แหนง่ ที่เกิดจากการตัดของผิวทรงกลมของดาวเทียมท้ัง 3 ดวง บนผิวโลก ซ่ึงจะเหลือตำ�แหน่งเพียง 1 ต�ำ แหนง่ ดงั นน้ั ถา้ เราใชข้ อ้ มลู จากดาวเทยี มทง้ั สามบวกกบั ต�ำ แหนง่ ของโลกทม่ี ลี กั ษณะคลา้ ยทรง กลมเรา น�ำ มาประมวลผลไดต้ ำ�แหน่งของเครือ่ งระบตุ ำ�แหนง่ ทจ่ี ดุ A ดังรูป ค. S1 S2 S3 A รปู ค. ดาวเทียม 1, 2, 3 กบั โลก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟิสิกส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คลนื่ แม่เหล็กไฟฟ้า 31 แตเ่ นอื่ งจากโลกไมไ่ ดม้ ลี กั ษณะเปน็ ผวิ เรยี บซงึ่ มที ง้ั ภเู ขาและหบุ เหว ดงั นนั้ ต�ำ แหนง่ ของเครอ่ื ง ระบุต�ำ แหนง่ อาจไม่ไดอ้ ยู่บนพนื้ ราบของโลก ดังรูป ง. ตำแหนงเครอ่ื งรับสญั ญาณจรงิ ตำแหนง ทีเ่ ครื่องรบั สญั ญาณคำนวณได รูป ง. ต�ำ แหน่งของเครื่องระบุต�ำ แหนง่ อาจไมไ่ ด้อยบู่ นผวิ โลกจริง เพ่ือให้เกิดความแม่นยำ�เราจึงใช้ดาวเทียมดวงที่ 4 หาระยะห่างระหว่างเครื่องระบุตำ�แหน่ง บนพื้นโลกกับดาวเทียมดวงที่ 4 จะทำ�ให้ตำ�แหน่งของเคร่ืองระบุตำ�แหน่งบนพ้ืนโลกอยู่บนผิว ทรงกลมทม่ี ดี าวเทยี มดวงท่ี 4 เปน็ ศนู ยก์ ลาง และต�ำ แหนง่ ทต่ี ดั กบั ผวิ ทรงกลมดวงที่ 1 2 และ 3 จะ เปน็ ต�ำ แหน่งของเครือ่ งระบุต�ำ แหน่งจริง ณ เวลานนั้ ๆ 18.4.5 เคร่ืองถ่ายภาพการส่ันพอ้ งแมเ่ หล็ก ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื นที่อาจเกิดข้นึ - แนวการจดั การเรยี นรู้ ครชู ้ีแจงจุดประสงค์การเรียนร้ขู อ้ ที่ 7 ของหวั ข้อ 18.4 ตามหนงั สอื เรยี น ครูน�ำ เข้าสหู่ วั ขอ้ ท่ี 18.4.5 โดยครูอาจน�ำ ภาพของเครื่อง MRI ขนาดขยายหรอื ภาพเคร่อื ง MRI ดังรูป 18.22 ในหนงั สือเรียนใหน้ กั เรยี นดแู ลว้ ต้ังค�ำ ถามว่านกั เรียนรู้จกั เคร่ืองมือชนดิ นหี้ รอื ไม่ เครอื่ งมือน้ี มีไว้สำ�หรับทำ�อะไรและมีวิธีการใช้อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง แล้วให้นักเรียนศึกษาจากหนังสือเรียนหรือสืบค้นจากแหล่งความรู้อื่น และน�ำ เสนอผลการศกึ ษา จากนน้ั ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ เครอ่ื งมอื ดงั กลา่ วเปน็ เครอื่ งถา่ ยภาพ ภาพตดั ขวางของอวัยวะและสรา้ งภาพเปน็ 3 มติ ิ โดยใชค้ ล่ืนวิทยุความถ่เี หมาะสมกบั ความถส่ี ั่นพ้อง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

32 บทที่ 18 | คลนื่ แม่เหล็กไฟฟา้ ฟสิ ิกส์ เล่ม 6 ของนวิ เคลยี สไฮโดรเจนในเนอ้ื เยอื่ ทตี่ อ้ งการถา่ ยภาพ เรยี กเครอ่ื งมอื ดงั กลา่ ววา่ เครอ่ื งถา่ ยภาพการสนั่ พอ้ ง แม่เหล็ก โดยอาศัยสมบัติความเป็นแม่เหล็กของนิวเคลียสไฮโดรเจน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำ�คัญภายใน ร่างกายมนุษย์ เครื่องมือน้ีมีลักษณะเป็นอุโมงค์ที่มีส่วนประกอบสำ�คัญ ดังรูป 18.22 มีแหล่งกำ�เนิด สนามแม่เหล็กหลักสร้างสนามแม่เหล็กความเข้มสูง จัดระเบียบนิวเคลียสของไฮโดรเจนของในเน้ือเยื่อ มี ข ด ล ว ด เ ก ร เ ดี ย น ท์ ส ร้ า ง ส น า ม แ ม่ เ ห ล็ ก ค ว า ม เ ข้ ม น้ อ ย เ พ่ื อ ใ ห้ ไ ด้ ข้ อ มู ล ใ น ก า ร ส ร้ า ง ภ า พ ส า ม มิ ติ ขดลวดความถ่ีคลื่นวิทยุ สร้างคลื่นวิทยุความถ่ีสั่นพ้องกับนิวเคลียสไฮโดรเจนในเน้ือเยื่อเพ่ือให้พลังงาน กับนิวเคลียสของไฮโดรเจน ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน ส่งไปวิเคราะห์เพื่อสร้างภาพ 3 มิติ ดังรูป 18.23 คล่ืนวิทยุท่ีใช้ในการทำ�งานน้ีไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ แตกต่างจากการตรวจด้วยการใช้ รงั สเี อกซ์ อยา่ งไรกต็ ามสตรมี คี รรภค์ วรปรกึ ษาแพทย์กอ่ นเขา้ รับการตรวจ ความรู้เพิ่มเตมิ ส�ำ หรับครู แนวการจดั การเรยี นรู้ 18.4.1 – 18.4.5 ในการสอนหวั ขอ้ 18.4.1 – 18.4.5 ครอู าจเลอื กด�ำ เนนิ การสอนดงั ตอ่ ไปน้ี • สอนตามล�ำ ดบั หวั ขอ้ ยอ่ ยในหนงั สอื เรยี น โดยการแบง่ กลมุ่ นกั เรยี นใหส้ บื คน้ การประยกุ ตใ์ ช้ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ แตล่ ะอปุ กรณใ์ นหวั ขอ้ ยอ่ ยนน้ั ๆและใหน้ กั เรยี นน�ำ เสนอผลการสบื คน้ จาก นน้ั ครนู �ำ อภปิ รายสรปุ เกย่ี วกบั การประยกุ ตใ์ ชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ และอปุ กรณช์ นดิ นน้ั ๆ ตาม รายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น • สอนรวมทกุ หวั ขอ้ ยอ่ ย โดยก�ำ หนดหวั ขอ้ การสบื คน้ ตามชนดิ อปุ กรณ์ 5 ชนดิ ตามหนงั สอื เรยี น แบง่ กลมุ่ นกั เรยี นโดยใหแ้ ตล่ ะกลมุ่ สบื คน้ การประยกุ ตใ์ ชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ อยา่ งนอ้ ย 1 ชนดิ และให้นักเรียนนำ�เสนอผลการสืบค้น จากนั้นครูนำ�อภิปรายสรุปเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ คล่นื แม่เหล็กไฟฟา้ แต่ละอุปกรณ์แต่ละชนดิ ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรยี น แนวการวดั และประเมินผล 1. ความรู้เก่ียวกับหลักการทำ�งานอุปกรณ์บางชนิดท่ีใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จากคำ�ถามตรวจสอบ ความเข้าใจ 18.4 2. ทกั ษะดา้ นการส่อื สารสารสนเทศและการร้เู ทา่ ทนั สื่อ จากการอภิปรายรว่ มกัน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ กิ ส์ เลม่ 6 บทที่ 18 | คลนื่ แมเ่ หล็กไฟฟ้า 33 แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.4 1. ภาพที่ได้จากเครื่องถ่ายภาพเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แตกต่างจากภาพที่ได้จากเคร่ืองเอกซ์เรย์ ท่ัวไปอย่างไร แนวคำ�ตอบ เคร่ืองถ่ายภาพเอกซ์เรย์คอมพิวเตอร์สามารถใช้ในการสร้างภาพภาคตัดขวาง ต่อเน่ือง และนำ�มาวางต่อกันสร้างเป็นภาพ 3 มิติ ได้ ซ่ึงภาพท่ีได้จากเครื่องเอกซ์เรย์ท่ัวไปจะ เป็นภาพ 2 มติ เิ ทา่ น้ัน 2. เครื่องถ่ายภาพการสั่นพ้องแม่เหล็กใช้คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดในการสร้างภาพของอวัยวะ ภายในร่างกาย และคล่นื น้นั มีผลกับร่ายกายผูป้ ่วยหรอื ไม่ อย่างไร แนวค�ำ ตอบ เครอื่ งถา่ ยภาพการสน่ั พอ้ งแมเ่ หลก็ ใชค้ ลนื่ วทิ ยใุ นการสรา้ งภาพของอวยั วะภายใน รา่ ยกาย โดยคลน่ื วทิ ยทุ ใ่ี ชไ้ มม่ อี นั ตรายใด ๆ ตอ่ รา่ งกายมนษุ ย์ แตส่ ตรมี คี รรภค์ วรปรกึ ษาแพทย์ ก่อนเขา้ รับการตรวจ 3. เพราะเหตใุ ด การถา่ ยภาพดว้ ยเครอ่ื งถา่ ยภาพสน่ั พอ้ งแมเ่ หลก็ จงึ มอี นั ตรายนอ้ ยกวา่ การถา่ ยภาพ ดว้ ยเครือ่ งถา่ ยภาพเอกซเ์ รย์คอมพิวเตอร์ แนวค�ำ ตอบ เพราะเคร่ืองถ่ายภาพส่ันพอ้ งแมเ่ หลก็ ใช้คลืน่ วิทยซุ ่งึ มคี วามถต่ี �ำ่ กวา่ รังสเี อกซท์ ี่ใช้ ในเครือ่ งถ่ายภาพเอกซเ์ รยค์ อมพวิ เตอร์ 4. ปจั จยั ใดบา้ ง ที่มีผลต่อความแมน่ ย�ำ ของการระบุต�ำ แหน่งของเคร่ืองระบุต�ำ แหน่งบนพ้นื โลก แนวค�ำ ตอบ ความแปรปรวนของชน้ั บรรยากาศ ความชน่ื อณุ หภมู ิ การหกั เหของคลนื่ สญั ญาณ ทำ�ให้ความแม่นยำ�ลดลง 18.5 การสือ่ สารโดยอาศัยคลืน่ แมเ่ หลก็ ไฟฟ้า จดุ ประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. สบื คน้ และอธิบายการสื่อสารโดยอาศัยคล่ืนแม่เหลก็ ไฟฟา้ 2. เปรียบเทยี บการสือ่ สารดว้ ยสญั ญาณแอนะลอ็ กกับสัญญาณดจิ ิทลั แนวการจดั การเรียนรู้ ครนู ำ�เขา้ สหู่ วั ขอ้ 18.5 โดยต้งั ค�ำ ถามว่าใหน้ ักเรยี นยกตวั อยา่ งการสอ่ื สารโดยใชค้ ลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟ้า และระบุคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในการสื่อสาร รวมทั้งมีการใช้สัญญาณในการส่ือสารแบบใดบ้าง ครูเปิด โอกาสให้นักเรยี นแสดงความคดิ เห็นอย่างอิสระ ไม่คาดหวังค�ำ ตอบทถี่ กู ต้อง ครนู ำ�อภปิ รายจนสรุปได้ว่า มี คล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้าหลายชนิดท่ีใช้ในการสื่อสารเช่น คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ แสงที่ตามองเห็น และมีการใช้ สัญญาณในการส่ือสารแบบแอนะลอ็ กและดจิ ทิ ลั จากนนั้ ใหน้ กั เรียนศกึ ษาหัวขอ้ ต่อไป สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

34 บทท่ี 18 | คลนื่ แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ฟสิ ิกส์ เลม่ 6 18.5.1 การสือ่ สารโดยอาศัยคลนื่ วทิ ยุ แนวคดิ ท่ีถกู ตอ้ ง ความเขา้ ใจคลาดเคล่ือนทอี่ าจเกิดขน้ึ 1. คลื่นที่ส่งมาจากสถานีวิทยุเป็นคลื่นวิทยุ ความเขา้ ใจคลาดเคลอื่ น ซึ่งเป็นคล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ 1. คลื่นทสี่ ง่ มาจากสถานีวทิ ยุเป็นคลน่ื เสยี ง แนวการจัดการเรียนรู้ ครชู ้แี จงจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรขู้ ้อที่ 8 ของหัวข้อ 18.5 ตามหนังสอื เรียน ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อที่ 18.5.1 โดยตั้งคำ�ถามว่าการสื่อสารด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าข้างต้นมีขั้นตอน อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง ครูนำ� อภิปรายจนสรุปได้ว่า การสื่อสารโดยใช้คล่ืนวิทยุมีหลายแบบ แต่ในหัวข้อนี้จะกล่าวเฉพาะ 3 แบบ ตาม รายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น จากนนั้ ใหน้ กั เรยี นศกึ ษาการกระจายสญั ญาณเสยี งของสถานวี ทิ ยุ ครใู หน้ กั เรยี น ศึกษาจากหนังสือเรยี นหรือจากแหลง่ ความร้อู ่นื และนำ�เสนอผลการศกึ ษา ครูใช้รูป 18.24 นำ�อภิปรายจนสรุปได้ว่า การกระจายสัญญาณเสียงของสถานีวิทยุจะแปลง คลื่นเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นนำ�ไปผสมกับคล่ืนวิทยุ ส่งเป็นสัญญาณเสียงกระจายออกจากสถานี วิทยุไปยังเคร่ืองรับ เคร่ืองรับจะแยกสัญญาณไฟฟ้าออกจากคล่ืนวิทยุ แล้วแปลงสัญญาณไฟฟ้ากลับเป็น คลื่นเสียง ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน จากน้ันครูต้ังคำ�ถามว่าการผสมสัญญาณไฟฟ้ากับคล่ืนวิทยุ ทำ�ได้กี่แบบ ให้นักเรียนศึกษาจากหนังสือเรียน ครูใช้รูป 18.25 นำ�อภิปรายการผสมสัญญาณไฟฟ้ากับ คลนื่ วิทยุ จนสรปุ ไดว้ ่าการผสมสัญญาณมี 2 แบบ คือ ระบบวิทยุเอเอม็ และระบบวทิ ยเุ อฟเอม็ และแต่ละ แบบต่างก็มขี ้อดีและขอ้ ด้อย ตามรายละเอยี ดในหนังสือเรียน ครูใชร้ ปู 18.26 น�ำ อภิปรายจนสรุปไดว้ ่า การสง่ และรบั สญั ญาณโทรศัพท์เคลอื่ นที่มขี นั้ ตอนคล้าย การกระจายสญั ญาณเสยี งของสถานวี ทิ ยุ แตม่ คี วามแตกตา่ งทก่ี ารแบง่ ขอบเขตพน้ื ทก่ี ารรบั และสง่ สญั ญาณ หรือ เซลล์ (cell) ออกเป็นพนื้ ทีไ่ มก่ วา้ งมาก โดยแตล่ ะเซลล์มีสถานฐี าน (base station) ทที่ ำ�หนา้ ทร่ี บั และ สง่ ตอ่ สญั ญาณระหวา่ งกนั เมอื่ สง่ สญั ญาณถงึ โทรศพั ทข์ องผรู้ บั สญั ญาณจะถกู แปลงเปน็ สญั ญาณเสยี งหรอื ข้อมูลใหผ้ ู้รับ ตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรียน ครูนำ�อภิปรายเก่ียวกับการส่งและรับสัญญาณอินเตอร์เน็ตแบบไร้สายจนสรุปได้ว่า การส่งและรับ สัญญาณอินเตอร์เน็ตแบบไร้สายคล้ายกับการส่งและรับสัญญาณโทรศัพท์เคล่ือนที่ แต่จะใช้คล่ืนความถี่ แตกตา่ งจากความถ่ีของเครือข่ายโทรศัพทเ์ คล่อื นท่ี เพ่อื ไมใ่ หเ้ กิดการรบกวนของสญั ญาณ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เลม่ 6 บทท่ี 18 | คล่ืนแม่เหล็กไฟฟา้ 35 18.5.2 การสื่อสารโดยอาศยั ไมโครเวฟ แนวคิดทถี่ กู ตอ้ ง ความเข้าใจคลาดเคล่ือนท่อี าจเกดิ ข้นึ 1. ไมโครเวฟถกู น�ำ มาประยกุ ตใ์ ชก้ บั เตาไมโครเวฟ ความเข้าใจคลาดเคลื่อน และใช้ในการส่ือสาร 1. ไมโครเวฟถกู น�ำ ไปใชเ้ ฉพาะกบั เตาไมโครเวฟ แนวการจัดการเรียนรู้ ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อที่ 18.5.2 โดยต้ังคำ�ถามว่า ไมโครเวฟนอกจากใช้กับเตาไมโครเวฟแล้ว สามารถ นำ�มาประยุกต์ใช้ในด้านส่ือสารได้หรือไม่ อย่างไร ครูเปิดโอกาสให้นักเรียนแสดงความคิดเห็นอย่างอิสระ โดยไม่คาดหวังคำ�ตอบท่ีถูกต้อง จากนั้นให้นักเรียนศึกษาจากหนังสือเรียนหรือสืบค้นจากแหล่งความรู้อ่ืน และน�ำ เสนอผลการศกึ ษา จากนน้ั ครนู �ำ นกั เรยี นอภปิ รายการสอ่ื สารโดยใชไ้ มโครเวฟจนสรปุ ไดว้ า่ ไมโครเวฟ สามารถน�ำ มาใชส้ อื่ สารไดเ้ ชน่ เดยี วกบั คลน่ื วทิ ยุ ผา่ นชนั้ บรรยากาศไดด้ กี วา่ คลน่ื วทิ ยุ แตไ่ มส่ ามารถเคลอ่ื นท่ี ผ่านสง่ิ กดี ขวางไดด้ ีเทา่ คล่ืนวทิ ยุ ตามรายละเอยี ดในหนงั สือเรียน 18.5.3 การสือ่ สารโดยอาศยั แสง ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื นท่ีอาจเกิดข้นึ - แนวการจดั การเรียนรู้ ครนู ำ�เขา้ สูห่ ัวขอ้ ที่ 18.5.3 โดยตงั้ คำ�ถามว่า ในการสอ่ื สารโดยใชแ้ สง มีการใช้อปุ กรณใ์ ดในการรับ และสง่ สญั ญาณแสง ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระ โดยไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง จากนนั้ ครูนำ�อภิปรายเกีย่ วกบั การใช้เส้นใยน�ำ แสงในการรับส่งสญั ญาณ ตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

36 บทท่ี 18 | คล่นื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ฟสิ กิ ส์ เลม่ 6 ความรเู้ พิม่ เตมิ สำ�หรับครู แนวการจัดการเรียนรู้ 18.5.1 – 18.5.3 ในการสอนหวั ขอ้ 18.5.1 – 18.5.3 ครอู าจเลอื กด�ำ เนนิ การสอนดงั ตอ่ ไปน้ี • สอนตามล�ำ ดบั หวั ขอ้ ยอ่ ยในหนงั สอื เรยี น โดยการแบง่ กลมุ่ นกั เรยี นใหส้ บื คน้ การสอ่ื สารโดยใช้ คลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในหวั ขอ้ ยอ่ ยนน้ั ๆ และใหน้ กั เรยี นน�ำ เสนอผลการสบื คน้ จากนน้ั ครนู �ำ อภปิ รายสรปุ เกย่ี วกบั การสอ่ื สารโดยใชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น • สอนรวมทกุ หวั ขอ้ ยอ่ ย โดยก�ำ หนดหวั ขอ้ การสบื คน้ การใชค้ ลน่ื วทิ ยุ ไมโครเวฟ และแสงใน การสอ่ื สาร ตามหนงั สอื เรยี น แบง่ กลมุ่ นกั เรยี นโดยใหแ้ ตล่ ะกลมุ่ สบื คน้ การใชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ในการสอ่ื สารอยา่ งนอ้ ย 1 หวั ขอ้ ยอ่ ย และใหน้ กั เรยี นน�ำ เสนอผลการสบื คน้ จากนน้ั ครู น�ำ อภปิ รายสรปุ เกย่ี วกบั การสอ่ื สารโดยใชค้ ลน่ื แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ตามรายละเอยี ดในหนงั สอื เรยี น 18.5.4 สญั ญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัล แนวคิดที่ถูกต้อง ความเขา้ ใจคลาดเคลอ่ื นท่ีอาจเกดิ ขึน้ ความเขา้ ใจคลาดเคลื่อน 1. สัญญาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัล 1. สญั ญาณแอนะลอ็ กมคี า่ ตอ่ เนอ่ื ง แตส่ ญั ญาณ เป็นสัญญาณท่ีมีค่าต่อเนอื่ ง ดจิ ทิ ลั มเี พยี งสองสถานะเทา่ นั้น แนวการจัดการเรียนรู้ ครชู ้แี จงจดุ ประสงค์การเรียนรู้ข้อท่ี 9 ของหัวขอ้ 18.5 ตามหนงั สอื เรยี น ครูนำ�เข้าสู่หัวข้อท่ี 18.5.4 โดยต้ังคำ�ถามว่า สัญณาณแอนะล็อกและสัญญาณดิจิทัลแตกต่างกัน อยา่ งไร ครเู ปดิ โอกาสใหน้ กั เรยี นแสดงความคดิ เหน็ อยา่ งอสิ ระ โดยไมค่ าดหวงั ค�ำ ตอบทถ่ี กู ตอ้ ง ครนู �ำ นกั เรยี น อภปิ รายจนสรปุ ไดว้ า่ สญั ญาณแอนะลอ็ กเปน็ สญั ญาณทม่ี คี า่ เปลย่ี นแปลงอยา่ งตอ่ เนอื่ ง สว่ นสญั ญาณดจิ ทิ ลั เป็นสัญญาณท่ีเปลี่ยนแปลงสองสถานะ ตามรายละเอียดในหนังสือเรียน ครูให้นักเรียนศึกษาจากหนังสือ เรียนหรือสืบค้นจากแหล่งความรู้อื่น และนำ�เสนอผลการศึกษา จากน้ันครูใช้รูป 18.30 นำ�นักเรียน อภิปรายจนสรุปได้ว่า สัญญาณแอนะล็อก เป็นสัญญาณท่ีมีค่าต่างๆ ของสัญญาณเปลี่ยนแปลงอย่าง ตอ่ เนอ่ื งตามเวลา แต่สญั ญาณดจิ ทิ ัลเป็นสัญญาณทม่ี คี ่าตา่ งๆ ของสญั ญาณเปลย่ี นแปลงเพยี งสองสถานะ เช่น มีหรอื ไมม่ ี เปิดหรือปิด โดยในปัจจุบนั สัญญาณดิจทิ ัลไดร้ บั ความนิยมเพราะท�ำ ให้เกดิ ความผิดพลาด ในการรับสง่ ขอ้ มลู น้อยกว่าสญั ญาณแอนะลอ็ ก ตามรายละเอยี ดในหนังสอื เรียน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ฟสิ ิกส์ เล่ม 6 บทท่ี 18 | คลืน่ แมเ่ หล็กไฟฟา้ 37 แนวการวดั และประเมนิ ผล 1. ความรู้เก่ียวกับความแตกต่างระหว่างการสื่อสารด้วยสัญญาณดิจิทัลกับสัญญาณแอนะล็อก รวมทง้ั เปรยี บเทยี บการสอ่ื สารดว้ ยสญั ญาณทง้ั สองประเภท จากค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.5 2. ทักษะการส่ือสารสารสนเทศและการรู้เท่าทันสื่อ และ ความร่วมมือ การทำ�งานเป็นทีมและ ภาวะผนู้ ำ� จากการนำ�เสนอ และอภิปรายร่วมกัน 3. จติ วิทยาศาสตร์ด้านความอยากรอู้ ยากเหน็ และความรอบคอบ จากการอภปิ รายรว่ มกัน แนวค�ำ ตอบค�ำ ถามตรวจสอบความเขา้ ใจ 18.5 1. ในการสื่อสารโดยอาศัยคล่ืนแม่เหล็กไฟฟ้า ก่อนท่ีสัญญาณไฟฟ้าของข้อมูลจะถูกส่งออกจาก ผสู้ ง่ ไปยังผูร้ ับ จะต้องผา่ นกระบวนการใดก่อน แนวคำ�ตอบ ต้องน�ำ ไปผสมกับคล่นื วิทยุ 2. การฝากสัญญาณเสียงไปกบั คล่ืนในระบบวทิ ยุแบบเอฟเอม็ คลนื่ วทิ ยทุ ไี่ ด้จะมลี ักษณะอยา่ งไร แนวค�ำ ตอบ คลน่ื วทิ ยทุ ไ่ี ดม้ คี วามถเ่ี ปลย่ี นแปลงตามสญั ญาณไฟฟา้ ทน่ี �ำ มาผสม โดยแอมพลจิ ดู ของคลืน่ วทิ ยุไม่เปล่ยี นแปลง 3. สญั ญาณแอนะลอ็ กแตกตา่ งจากสญั ญาณดิจทิ ลั อย่างไร แนวคำ�ตอบ สัญญาณแอนะล็อกเปน็ สญั ญาณที่มีค่าต่าง ๆ เช่น สนามไฟฟ้า เปล่ียนแปลงอย่าง ตอ่ เนอ่ื งตามเวลา สว่ นสญั ญาณดจิ ทิ ลั เปน็ สญั ญาณทม่ี คี า่ ตา่ ง ๆ เชน่ สนามไฟฟา้ เปลย่ี นแปลงเพยี ง 2 สถานะ เชน่ มหี รอื ไมม่ ี เปลีย่ นแปลงอย่างไม่ต่อเน่อื งตามเวลา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี