Light

เอกสารประกอบการเรียน วิชาวทิ ยาศาสตรเ์ พอ่ื งานศิลปะและงานออกแบบ รหสั วิชา 1309-3000 หนว่ ยการเรียนรทู้ ่ี 1เรอื่ ง แสงและการมองเห็น การผสมแสงสี อิทธพลของแสงต่องานศิลปะ อรนชุ กอสวัสด์พิ ฒั น์

2เอกสารประกอบการเรียนรู้ หน่วยท่ี 1หลกั สตู ร ประกาศนยี บัตรวชิ าชพี ชน้ั สูง สอนครง้ั ที่ )8-5( 3-2รหสั 3000-1305 วทิ ยาศาสตร์เพือ่ งานศลิ ปะและงานออกแบบ ท น-ป-2-2-3ช่อื หน่วยการเรียนรู้ แสงและการมองเห็น การผสมแสงสี ทฤษฎี 4 ชม4 ปฎิบตั ิ . ชม.สาระสาคัญประจาหนว่ ยตอนที่ 1 แสงและสมบตั ขิ องแสง 1. การสะท้อนของแสงเกิดขึน้ เมื่อแสงเดนิ ทางจากตวั กลางทมี่ คี ่าความหนาแน่นแตกตา่ งกัน โดยแสงจะตกกระทบกบั ตวั กลางใหม่ แล้วสะทอ้ นกลับเขา้ สตู่ วั กลางเดิม 2. กฎการสะท้อนของแสงกล่าววา่ ถา้ รังสตี กกระทบ รังสสี ะท้อน และเส้นปกติอยบู่ นระนาบเดียวกันแล้ว ค่าของมุมตกกระทบกับมุมสะท้อนจะเทา่ กันเสมอ 3. ลกั ษณะของภาพทเ่ี กิดจากกระจกนูนและกระจกเวา้ ขนึ้ อยู่กบั ระยะโฟกัสและระยะวัตถุ 4. การหกั เหของแสงเกิดขนึ้ เมื่อแสงเดนิ ทางผ่านตัวกลางที่มีค่าความหนาแน่นแตกตา่ งกนั แล้วปรากฏว่า รงั สขี องแสงเบนไปจากแนวเดิม 5. ลกั ษณะของภาพท่เี กดิ จากเลนส์นนู และเลนส์เวา้ ข้นึ อยกู่ บั ระยะโฟกสั และระยะวตั ถุ 6. การสะท้อนกลบั หมดเกิดขน้ึ เม่ือมมุ ตกกระทบโตกวา่ มุมวิกฤต ทาให้ไม่มีรังสหี ักเหเกิดข้นึ แต่จะเหน็รงั สี สะท้อนแทน 7. ปรากฏการณท์ างธรรมชาตขิ องแสงทเ่ี กดิ จากสมบตั ิการสะทอ้ น การหักเห และการสะทอ้ นกลบัหมดของ แสง เชน่ รุง้ กินน้า พระอาทติ ย์ทรงกลด และมิราจ 8. อปุ กรณ์ในชีวิตประจาวันท่ีนาสมบตั ิการหกั เหและการสะท้อนของแสงมาใช้ประโยชน์ เช่น แวน่ ตาทัศน อุปกรณ์ กระจก และเส้นใยนาแสงตอนที่ 2 ความสวา่ งและการมองเห็นสขี องวตั ถุ 1. นัยนต์ าประกอบด้วยกระจกตา เลนส์ตา ม่านตา กลา้ มเน้ือยึดเลนสต์ า เรตินา และเซลล์ประสาทตาซ่งึ แต่ละสว่ นจะทางานประสานกนั เพ่ือให้เราเห็นภาพได้ชัดเจน 2. เรตนิ าประกอบด้วยเซลลร์ ูปแทง่ ทาหน้าท่ีใหค้ วามร้สู ึกเก่ยี วกบั ความมืดความสว่าง และเซลลร์ ปูกรวยซึง่ เปน็ เซลล์ท่มี ีความไวตอ่ แสงสีปฐมภูมิ คือ แสงสเี ขียว แสงสีแดง และแสงสนี ้าเงิน 3. กล้ามเนื้อยดึ เลนสต์ าทาหน้าทีป่ รับความยาวโฟกสั ทาใหเ้ รามองเห็นภาพชัดท้งั ในระยะใกล้และไกล 4. ความสว่างมีผลตอ่ นยั นต์ ามนุษย์จงึ มกี ารนาความร้เู กีย่ วกับความสวา่ งมาช่วยในการจัดความสว่างให้เหมาะสมกับกจิ กรรมตา่ ง ๆ 5. แสงสีปฐมภมู ิประกอบดว้ ยแสงสีแดง แสงสเี ขยี ว และแสงสีน้าเงิน เม่อื นามาผสมกันจะได้แสงสีใหม่ 6. เรามองเหน็ สขี องวัตถุไดเ้ พราะตัวสที ่ีอย่ใู นวัตถทุ าหน้าท่ดี ูดกลนื แสงสีท่ีส่องไปยังวัตถนุ ้ันแลว้สะท้อนแสงสีท่ไี มไ่ ด้ดูดกลนื เข้าสตู่ าเรา

3ตอนที่ 1 แสงและสมบตั ขิ องแสง ผงั มโนทัศนส์ าระการเรยี นรู้

4แสงและสมบตั ขิ องแสง แสง )light) เป็นพลังงานรูปหนง่ึ ซึ่งเปน็ คลืน่ แม่เหล็กไฟฟา้ สามารถเคลื่อนที่จากแหลง่ กาเนิดไปยงัทีต่ า่ ง ๆ ไดโ้ ดยไมต่ ้องอาศัยตัวกลางการสะทอ้ นของแสง การสะท้อนของแสงเกดิ จากการเคลื่อนทข่ี องแสงจากตัวกลางหน่ึงไปยังอีกตัวกลางหน่ึง ซ่ึงเราสามารถมองเหน็ วตั ถุต่าง ๆ ไดน้ ้ัน เกิดจากไปตกกระทบกบั วตั ถนุ นั้ แลว้ สะทอ้ นมาเข้าตาของเรา เมือ่ แสงตกกระทบบนผวิ ของกระจกเงาราบ แสงจะเกิดการสะท้อน ซึ่งมมุ ระหว่างแนวลาแสงจากกลอ่ งกับเส้นตงั้ ฉากมขี นาดเท่ากบั มุมระหว่างแนวลาแสงที่พุ่งออกจากกระจกเงาราบกับเส้นตง้ั ฉากเสมอเรยี กว่า การสะท้อน (reflection) ซึง่ เปน็ สมบตั ิหนึง่ ของแสงการสะท้อนของแสงบนกระจกเงาราบ เม่อื แสงเกิดการสะท้อนบนกระจกเงา จะเห็นแนวการเคลื่อนทขี่ องแสงจากอากาศไปตกกระทบท่ีผิวหนา้ ของกระจกเรยี กว่า รังสีตกกระทบ หรือ ลาแสงตกกระทบ และแนวการเคล่อื นท่ีของแสงท่ีผวิ ของกระจกสะท้อนกลบั สู่อากาศเรียกว่า รังสสี ะท้อน หรือ ลาแสงสะท้อน และมีเส้นตรงเส้นหน่ึงทล่ี ากตั้งฉากกับผิวหนา้ ของกระจกตรงจุดทีแ่ สงตกกระทบและแสงสะท้อนพอดีซ่งึ เรยี กว่า เส้นปกติ ระหว่างแนวรงั สตี กกระทบ แนวรงั สสี ะท้อน และเสน้ ปกตจิ ะมีมมุ เกดิ ข้ึน 2 มุม มุมแรกเป็นมมุ ตกกระทบ )มมุ i) ส่วนอีกมมุ หน่ึงเป็นมมุ สะท้อน )มมุ r) และสามารถตง้ั เปน็ กฎการสะท้อนของแสงได้ว่า “ถา้รงั สีตกกระทบ รงั สีสะท้อน และเสน้ ปกตอิ ยู่บนระนาบเดยี วกนั แลว้ คา่ ของมมุ ตกกระทบกับมมุ สะท้อนจะเทา่ กันเสมอ”

5 เมือ่ ลาแสงขนานตกกระทบผวิ หน้าวัตถุทเี่ รยี บ แสงจะสะท้อนเปน็ ลาแสงท่ีขนานเชน่ เดยี วกบั ลาแสงท่ีตกกระทบ เรียกว่า การสะท้อนแบบสม่าเสมอ (regular reflection) แต่หากลาแสงขนานตกกระทบพืน้ผวิ หนา้ วัตถุท่ขี รขุ ระ ลาแสงจะกระจดั กระจายหรอื สะท้อนไปคนละทิศละทาง เรียกวา่ การสะท้อนแบบกระจาย (diffuse reflection)การสะท้อนของแสงบนกระจกเวา้ และกระจกนนู กระจกนูน กระจกนนู )convex mirrors) เป็นกระจกทมี่ ีผิวหน้าทใ่ี ช้สะท้อนแสงโค้งนนู ยนื่ ออกมา ทาหนา้ ท่ีกระจายแสง เม่ือต่อแนวรังสีสะท้อนไปทางด้านหลงั ของกระจก รังสจี ะตดั กันทจ่ี ดุ จดุ หนง่ึ บนแกนมุขสาคัญเรยี กจดุ นน้ั วา่ โฟกัส (focus) แทนด้วย F

6 จากรูป F คอื ความยาวของโฟกสั R คอื รัศมีความโค้ง )R = 2f) C คือ จุดศนู ย์กลางความโค้ง มีระยะเท่ากบั R O คือ จุดยอดของกระจก เสน้ ท่ลี ากผ่านจุด O ถงึ จดุ C เรียกว่า แกนมขุ สาคญั การหาตาแหนง่ ของภาพทเี่ กิดจากกระจกนูนทาได้โดยการลากแนวรังสีจากวตั ถุตกกระทบกระจก 2เส้น เส้นแรกลากขนานกบั แกนมุขสาคญั ไปตกกระทบบนกระจก รังสจี ะสะท้อนในแนวท่ีผ่านจดุ โฟกสั ของกระจก เส้นที่สองใหล้ ากรงั สไี ปตกกระทบกระจกทจ่ี ุดยอดของกระจก จะเกดิ รังสีสะท้อนที่สอง จากน้ันต่อแนวรังสสี ะท้อนท้ัง 2 เสน้ ใหพ้ บกันทจี่ ุดจดุ หน่ึง ลักษณะภาพทเี่ กิดจากกระจกนนู มีหัวต้ัง ขนาดเล็กกว่าวัตถุ ใชฉ้ ากรบั ภาพไม่ได้หมายเหตุ : u คอื ระยะวตั ถุ และ v คือ ระยะภาพ กระจกเว้า กระจกเว้า )concave mirrors) เป็นกระจกที่มีผิวหนา้ โคง้ เวา้ เขา้ ไปขา้ งใน ทาหน้าทร่ี วมแสง คือ เมอื่รงั สีหลายรังสีขนานกบั แกนมุขสาคัญไปตกกระทบทก่ี ระจกผวิ โค้งเว้า รงั สจี ะสะท้อนไปตัดกันทจ่ี ดุ จุดหน่ึงบนแกนมุขสาคญั เรยี กจดุ นัน้ ว่า โฟกสั ภาพทีเ่ กดิ จากกระจกเวา้ สามารถเขยี นโดยใช้หลกั การเดียวกับกระจกนนูลกั ษณะภาพท่ีไดม้ ีท้ังภาพหวั ตง้ั ขนาดใหญ่กว่าวตั ถุ และภาพหวั กลับ ซ่ึงมีทั้งขนาดใหญ่กวา่ และเลก็ กว่าวตั ถุ

7การหักเหของแสง เมือ่ แสงเดนิ ทางจากตัวกลางทมี่ ีความหนาแน่นค่าหนึง่ ไปสู่ตัวกลางท่ีมคี วามหนาแนน่ อกี คา่ หน่งึ รังสีของแสงจะเบนไปจากแนวเดมิ เรยี กวา่ การหักเหของแสง (refraction) เชน่ เมื่อแสงขาวผา่ นเข้าไปในแท่งปริซึมจะเกิดการหักเหจากแนวเดมิ เกดิ เปน็ แถบสเปกตรัมสีรุง้ ขนึ้ เมอ่ื แสงเดนิ ทางผา่ นตวั กลาง 2 ชนิด แสงตกกระทบทผ่ี ิวของแทง่ พลาสติกใสดว้ ยมมุ ตกกระทบเทา่ กบัมุมสะท้อน แลว้ แสงส่วนหน่งึ เกดิ การสะทอ้ นกลบั สู่อากาศ และอีกส่วนหนึง่ เดินทางจากอากาศเข้าไปในแท่งพลาสตกิ โดยมีแนวการเคลอ่ื นทข่ี องแสงทีห่ ักเหไปจากแนวเดิมตามแนวลกู ศร เรียกว่า รงั สีหกั เห หรือ ลาแสงหักเห และมุมท่ีเกิดขึ้นระหว่างรังสหี กั เหกับเส้นปกติ เรียกว่า มุมหักเห ท่ีกางเท่ากบั มุมตกกระทบ โดยแนวรงั สีหกั เหจะเบนเข้าหาเสน้ ปกติ ทาใหม้ มุ หักเหกางนอ้ ยกวา่ มุมตกกระทบ เน่ืองจากแทง่ พลาสติกมีความหนาแน่นและคา่ ดชั นหี ักเหมากกวา่ อากาศ ดงั นั้น จึงกลา่ วไดว้ ่า “แสงท่ีเคลือ่ นทจ่ี ากตัวกลางท่มี ีความหนาแนน่ น้อยกวา่ ไปส่ตู ัวกลางที่มคี วามหนาแน่นมากกวา่ รงั สขี องแสงจะหักเหเบนเขา้ หาเสน้ ปกติ”

8 ในทางตรงกนั ข้าม เมอ่ื แสงเคลือ่ นทจ่ี ากแท่งพลาสตกิ ออกสูอ่ ากาศ แนวรงั สจี ะเบนออกจากเสน้ ปกติทาใหเ้ กดิ มุมหกั เหกางมากกวา่ มมุ ตกกระทบ จึงสรุปไดว้ ่า “แสงท่เี คลื่อนทจี่ ากตัวกลางท่มี คี วามหนาแนน่มากกวา่ ไปสตู่ ัวกลางที่มีความหนาแนน่ น้อยกวา่ รงั สีของแสงจะหักเหเบนออกจากเส้นปกติ” การมองปลาที่อยูใ่ นน้า เราจะมองเหน็ ปลาอยู่ต้นื กว่าความเป็นจริง เน่ืองจากรังสีของแสงจากปลาตวัจริงซงึ่ อยใู่ ต้น้าตกกระทบผวิ น้าตรงจุดตัดของเส้นปกตกิ ับผิวน้า แล้วหักเหเบนออกจากเส้นปกติเข้าสตู่ า มุมกระทบ 1 จึงเล็กกว่ามุมหักเห 2 เพราะรังสีของแสงผา่ นจากน้าซึง่ มีความหนาแนน่ มากกวา่ ออกสู่อากาศซง่ึ มีความหนาแน่นน้อยกวา่ นนั่ เอง การหักเหของแสงผ่านเลนสน์ ูนและเลนสเ์ ว้า เลนส์ แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ เลนส์นนู (convex lens) ทม่ี บี ริเวณส่วนกลางหนากวา่บรเิ วณขอบ และเลนสเ์ วา้ (concave lens) ที่มบี ริเวณส่วนกลางบางกวา่ บริเวณขอบ เลนสน์ นู

9 เลนส์นนู ทาหน้าทีร่ วมแสงให้มารวมกนั ที่จดุ จดุ หนึง่ เมื่อรงั สขี องแสงขนานจากแหลง่ กาเนดิแสงมาตกกระทบเลนส์นนู จะเกิดการหักเหของแสงไปตดั กันท่ีจดุ ๆ หน่ึง เรยี กวา่ โฟกัสของเลนส์ ระยะจากจดุ โฟกสั ถึงกง่ึ กลางเลนส์ เรียกวา่ ความยาวโฟกสั และเส้นตรงทล่ี ากผา่ นกึ่งกลางเลนส์และตั้งฉากกับระนาบของเลนสเ์ รียกว่า แกนมุขสาคัญ เมอ่ื ใชเ้ ลนสน์ นู เป็นตัวรบั แสงแลว้ ภาพทเี่ กิดขนึ้ เราเรยี กระยะห่างจากวัตถถุ งึ เลนสว์ ่า ระยะวัตถุและเรยี กระยะจากตาแหน่งภาพถึงเลนสว์ ่า ระยะภาพ การหาตาแหน่งของภาพเกดิ จากเลนส์นนู ทาได้โดยการลากแนวรังสีจากวัตถุตกกระทบเลนส์2 เส้น เส้นแรกลากตกกระทบจดุ กง่ึ กลางของเลนส์ รังสีจะไม่เปลีย่ นทศิ ทางเมื่อผา่ นเลนส์ เสน้ ท่ีสองให้ลากขนานกบั แกนมุขสาคญั จะได้รงั สีหักเหผ่านจุดโฟกสั ของเลนส์ ลกั ษณะภาพท่เี กดิ จากเลนส์นนู ในกรณีต่าง ๆหมายเหตุ : u คือ ระยะวตั ถุ และ v คือ ระยะภาพ เลนสเ์ วา้ เลนส์เว้ามีสมบัตใิ นการกระจายแสงเหมือนกระจกนนู แสงขนานท่ีผา่ นเลนส์เวา้ จะกระจายออก เมอ่ื ตอ่ แนวรังสีที่กระจายออกมาจะตดั กันทจี่ ดุ จุดหน่ึงทีต่ าแหน่งหนา้ เลนส์ เรียกจุดน้วี ่า โฟกสั ของเลนส์

10เวา้ เกิดเปน็ ภาพเสมือนหวั ตงั้ ขนาดเลก็ กว่าวัตถเุ สมอ ภาพทเ่ี กิดจากเลนสเ์ วา้ ในกรณีตา่ ง ๆหมายเหตุ : u คอื ระยะวตั ถุ และ v คือ ระยะภาพ การสะท้อนกลับหมดของแสง เม่ือแสงเดินทางจากตัวกลางที่มคี วามหนาแนน่ มากกว่าไปสตู่ ัวกลางท่มี ีความหนาแนน่ นอ้ ยกวา่ แนวรังสขี องแสงจะเบนออกจากเสน้ ปกติ เมอ่ื แสงผา่ นเขา้ ไปในแท่งพลาสติกรูปคร่งึ วงกลม รังสี 1 จะเป็นรงั สีตกกระทบ มีมุมตกกระทบเทา่ กับ θi และรังสี 1 เป็นรังสหี ักเหทเี่ กดิ จากรังสตี กกระทบ 1 และถา้ เพมิ่ ขนาดของมุมตกกระทบให้โตข้นึ เปน็ θc จะไดแ้ นวรงั สีตกกระทบใหม่เปน็ รงั สี 2 และรงั สหี ักเหจะเปลย่ี นไปเป็นรงั สี 2

11 เมื่อพิจารณาจากรูป จะเหน็ วา่ แนวรังสีหกั เห 2 ทามุม 90 องศากบั เสน้ ปกติ มุมตกกระทบ θc ท่ีพอดีทาใหม้ มุ หักเหกาง 90 องศานี้ เรยี กวา่ มมุ วิกฤต ถา้ เพม่ิ ขนาดของมุมตกกระทบให้โตกวา่ มุมวกิ ฤต จะเกดิ รังสสี ะท้อนขึ้นแทนรงั สีหกั เห ปรากฏการณ์เชน่ นเ้ี รียกว่า การสะท้อนกลับหมด (total reflection) จากรูป เมอ่ื เพม่ิ ขนาดของมุมตกกระทบให้โตกว่ามมุวิกฤต (θc) โดยเล่อื นแนวรังสตี กกระทบจาก 2 ไปเป็น 3 จะทาให้รงั สหี กั เห 2 เลอื่ นไปเป็นรังสีสะทอ้ น 3 ตวั อยา่ งปรากฏการณท์ างธรรมชาติของแสงทีเ่ กิดจากสมบัตกิ ารสะท้อน การหักเห และการสะท้อนกลบั หมดของแสง เชน่ 1. รงุ้ กินนา เกดิ จากการหักเหของแสงเข้าไปในละอองนา้ แลว้ ไปตกกระทบด้านหลงั ของละอองไอน้า และเกิดการสะทอ้ นกลับหมดมายงั ผวิ ด้านหนา้ ของละอองไอนา้ อีก สดุ ทา้ ยเกิดการหักเหจากละอองไอน้าออกสอู่ ากาศเป็นแสงสีต่างๆ 2. พระอาทิตย์ทรงกลด เกิดขนึ้ จากก้อนเมฆท่ีอยรู่ อบ ๆ ดวงอาทติ ย์มผี ลึกนา้ แข็งท่ีจดั เรยี งตัวกันในตาแหนง่ ทเ่ี หมาะสมในรปู โค้งวงกลมรอบดวงอาทิตย์ เมอ่ื แสงตกกระทบผลกึ น้าแขง็ เหล่านี้กจ็ ะเกดิการหกั เหและสะท้อนกลบั หมดภายในผลึก แล้วหกั เหออกสู่อากาศภายนอก เราก็จะเห็นพระอาทิตย์ทรงกลด 3). มริ าจ หรอื ภาพลวงตา เกิดข้นึ เมื่อแสงผา่ นจากตวั กลางที่มีความหนาแนน่ หรอื ดชั นหี กั เหมากกว่า ไปยังตวั กลางที่มคี วามหนาแนน่ หรือดชั นีหักเหน้อยกว่า ทาใหล้ าแสงเบนออกจากเส้นปกติ และถ้ามุม

12ตกกระทบโตกว่ามุมวิกฤตกจ็ ะเกิดการสะทอ้ นกลบั หมด เชน่ การเหน็ นา้ นองอยู่เตม็ พืน้ ถนนในเวลาแดดจา้ แต่เมอื่ เข้าไปดูใกล้ ๆ จะไมม่ ีอะไรเลยประโยชน์จากการสะท้อนและการหักเหของแสง แวน่ ตา แว่นตา มีเลนสเ์ ปน็ สว่ นประกอบสาคัญท่ีทาหน้าท่ีปรับภาพใหส้ ายตามองเห็นภาพไดเ้ ปน็ ปกติ สายตายาว สายตายาวเกดิ จากระยะทางระหว่างเลนสก์ ับเรตินาใกล้กันเกินไป ทาใหค้ นท่สี ายตายาวจะมองเหน็ วตั ถุทีอ่ ยู่ในระยะไกล ๆ ได้อยา่ งชดั เจน แต่วัตถุท่ีอยใู่ กลจ้ ะมองไมช่ ัดเจน ซ่งึ การแก้อาการสายตายาวโดยใสแ่ วน่ ตาทท่ี าจากเลนส์นูนเพ่ือทาให้รงั สขี องแสงกระทบกับวัตถทุ ่ีอยู่ใกล้ ๆ รวมตัวกันกอ่ นจะเข้าสูน่ ยั น์ตาและเม่ือรงั สขี องแสงตกกระทบเลนส์ตาก็จะหกั เหหรือเบนลู่เข้าสู่โฟกัสบนเรตินาได้ สายตาสัน สายตาสั้นเกดิ จากระยะทางระหวา่ งเลนส์กบั เรตนิ าไกลกันมาก ทาใหค้ นที่สายตาสั้นจะมองเห็นวัตถุท่ีอยู่ในระยะใกล้ ๆ ได้อย่างชัดเจน แตว่ ัตถทุ ่ีอยูไ่ กลจะมองไมช่ ดั เจน ซึง่ การแกอ้ าการสายตาสน้ัทาได้โดยใสแ่ วน่ ตาท่ีทาจากเลนส์เว้าเพื่อทาให้รงั สีของแสงกระจายออกก่อนตกกระทบเลนสต์ า และเมื่อรังสีของแสงตกกระทบเลนส์ตาก็จะหกั เหหรือเบนลูส่ โู่ ฟกัสบนเรตินาทัศนอุปกรณ์ แว่นขยาย (magnifying glass) มสี ว่ นประกอบสาคญั คือ เลนส์นูนทมี่ ีระยะโฟกัสประมาณ 2–20เซนติเมตร ในการส่องดูวตั ถุ ระยะวตั ถตุ ้องสน้ั กว่าระยะโฟกสั ของเลนสซ์ ่ึงจะทาให้เกดิ ภาพเสมือนหวั ตงั้ ขนาดขยายใหญ่ข้ึน

13 กลอ้ งถ่ายรปู (camera) ทางานโดยใชห้ ลักการหักเหของเลนส์นูน คอื เม่ือแสงจากภายนอกจากวตั ถุท่มี ีระยะมากกว่า 2 เทา่ ของโฟกสั ของกล้องเดินทางผา่ นเลนสเ์ ข้าส่ตู ัวกล้อง ภาพทเ่ี กิดข้ึนจะเป็นภาพจริงหัวกลบั ขนาดเล็กลงปรากฏอยูบ่ นฟลิ ม์ ถา่ ยรปู และสามารถปรับความคมชดั ของรูปท่จี ะถา่ ยได้โดยการเลอ่ื นเลนส์นนู ใหอ้ อกห่างหรือเขา้ ใกลฟ้ ลิ ์มเพ่ือให้ระยะจุดรวมแสงบนฟิลม์ พอเหมาะ กลอ้ งจลุ ทรรศน์ (microscope) ประกอบด้วยเลนส์นนู 2 อัน คือ เลนสใ์ กล้วัตถุและเลนสใ์ กล้ตา โดยเลนสใ์ กล้วัตถุเปน็ เลนส์นูนท่มี คี วามยาวโฟกสั สนั้ ทส่ี ดุ ภาพทเ่ี กดิ จากเลนส์ใกล้วัตถจุ ะเป็นภาพจริงหวักลบั ขนาดใหญ่กวา่ วัตถุ ซงึ่ จะทาหนา้ ท่ีเปน็ วตั ถุของเลนส์ใกล้ตา ภาพทเ่ี กดิ จากเลนส์ใกลต้ าจงึ เป็นภาพเสมือนหัวกลบั กับวตั ถุจริง และมขี นาดใหญ่กว่าภาพที่เกิดจากเลนส์ใกลว้ ัตถุ กลอ้ งโทรทรรศน์ (telescope) เปน็ เคร่อื งมือเบ้ืองต้นของนักดาราศาสตรใ์ นการศกึ ษาดาวฤกษแ์ ละดาวเคราะห์ท่ีอยหู่ ่างไกลมาก แบง่ ออกเป็น 2 ประเภท คือ 1) กลอ้ งโทรทรรศน์ประเภทหักเหแสง ประกอบดว้ ยเลนส์นนู 2 อัน คอื เลนสใ์ กล้วัตถแุ ละเลนสใ์ กลต้ า เลนส์ใกลว้ ตั ถุมคี วามยาวโฟกัสยาว ทาหน้าท่ีรับแสงจากวัตถุ ภาพทเี่ กดิ จากเลนส์ใกลว้ ัตถจุ ะเปน็ภาพจริงหวั กลบั ขนาดใหญ่กวา่ วตั ถุ ซ่งึ จะเป็นวัตถุของเลนสใ์ กล้ตา เลนสใ์ กลต้ ามีความยาวโฟกัสสั้น ทาหนา้ ท่ีขยายภาพทเ่ี กิดจากเลนส์ใกล้วัตถุ เกิดเปน็ ภาพเสมือนหวั ต้ัง ขนาดใหญ่กวา่ วัตถเุ ดิม 2) กลอ้ งโทรทรรศน์ประเภทสะทอ้ นแสง ใชก้ ระจกเวา้ ที่มีความยาวโฟกัสมากเปน็ ตัวรับแสงและสะท้อนแสงจากวัตถุ ทาให้เกิดภาพจริงขนาดเลก็ ท่จี ุดโฟกัสของกระจก กอ่ นเกิดภาพนี้จะใชป้ รซิ ึมรูปสามเหลย่ี มมุมฉากหรือกระจกเงาราบไปขวางทางเดินของแสงใหแ้ สงสะท้อนไปรวมกนั จงึ เกดิ ภาพจริงท่หี น้าเลนสน์ ูน ซึ่งเป็นเลนสใ์ กล้ตา ทจี่ ะทาหน้าที่ขยายภาพจริงให้เป็นภาพเสมอื นท่มี ขี นาดขยาย กระจก ภาพทีเ่ กดิ จากกระจกเงาแบนราบ เกิดโดยรังสขี องแสงจากวตั ถทุ ่ีสะท้อนโดยกระจกเดินทางเขา้ ส่ตู าเรา เป็นภาพเสมือนและมีระยะทางเทา่ กับกระจกถึงวตั ถุน้ัน ภาพตง้ั ตรงและกลบั ซ้ายเป็นขวา และขวาเปน็ซา้ ยซึ่งเรียกวา่ เกิดปรศั วภาควโิ ลม )lateral inversion) ภาพท่เี กดิ จากกระจกนูน เป็นภาพเสมือนหัวตงั้ และกระจกนูนยงั สะท้อนภาพไดใ้ นมุมกวา้ ง จงึ นิยมตดิ ต้งั ไว้ตามมมุ ตา่ ง ๆ ของหา้ งรา้ น เพือ่ การรกั ษาความปลอดภัย เพราะจะทาใหเ้ หน็ การกระทาของคนท่ีอยูใ่ นรา้ นได้ ภาพทีเ่ กดิ จากกระจกเว้า เปน็ ภาพเสมอื น ถา้ นาวัตถมุ าวางไวใ้ กล้กบั กระจกเวา้ ภาพกจ็ ะมขี นาดท่ีขยายใหญ่ขึ้น นิยมนามาใชใ้ นวงการทนั ตแพทยแ์ ละเครื่องสาอาง เสน้ ใยนาแสง เส้นใยนาแสงหรือเสน้ ใยแก้วนาแสง ประกอบด้วยสว่ นสาคัญ 2 ส่วน คือ ตวั กลางนาแสง ทเ่ี รยี กว่าแกน (core) ทาจากวสั ดุใสท่ีมีดชั นีหกั เหของแสงประมาณ 1.6 และสว่ นที่หุ้มแกน (cladding) ทาจากวัสดุใสโปร่งแสงท่ีมีดัชนหี กั เหของแสงนอ้ ยกว่าวสั ดุทใ่ี ชท้ าแกนคอื ประมาณ 1.5 จึงทาให้แสงเกิดการสะท้อนกลับหมดภายในแกน

14 หลกั การสง่ สัญญาณแสงในเส้นใยนาแสง ใชก้ ารยิงแสงเลเซอรเ์ ข้าทีป่ ลายดา้ นหนึ่งของเสน้ ใยนาแสงเมอ่ื แสงตกกระทบกับผวิ ของแกน จะเกิดมมุ ตกกระทบที่ใหญก่ วา่ มุมวิกฤต ทาใหเ้ กิดการสะทอ้ นกลบั หมดภายในแกน การเดินทางของแสงภายในแกนจะมลี ักษณะซิกแซก็

15ตอนท่ี 2 ความสว่างและการมองเห็นสขี องวัตถุผงั มโนทศั นส์ าระการเรยี นรู้

16การมองเหน็ และความสว่าง นัยน์ตาและการมองเห็น สว่ นประกอบของนยั นต์ าทท่ี าให้มองเห็นสิ่งตา่ ง ๆ ไดม้ ีดังนี้ 1. กระจกตา (cornea) อยูภ่ ายนอกเลนสต์ า 2. เลนส์ตา (lens) อยู่หลงั ม่านตาเข้าไป มลี กั ษณะเป็นเลนสน์ ูน ทาหนา้ ที่หักเหแสงใหเ้ กิดภาพบนเรตนิ า 3. ม่านตา (iris) เป็นสว่ นที่มสี ีของนัยนต์ า ทาหน้าท่คี วบคมุ แสงทจ่ี ะผา่ นเขา้ ส่เู ลนสต์ า เพ่อื ใหแ้ สงผา่ นเข้าไปยงั เลนสต์ าได้ในปริมาณท่ีพอเหมาะ 4. กล้ามเนอื ยึดเลนส์ตา (ciliary muscle) ทาหน้าทหี่ ดและคลายตัวเพ่ือปรับความยาวโฟกัส ทาให้เกดิ ภาพทีช่ ัดเจนบนเรตินา 5. เรตนิ า (retina) ทาหน้าท่ีเปน็ ฉากรบั ภาพทีเ่ กิดจากการหักเหของแสงผ่านเลนส์ เรตินามเี ซลล์รบัแสงจานวนมาก แบง่ ออกเปน็ 2 คอื 1. เซลล์รปู แท่ง (rod cell) เป็นเซลล์ทไ่ี วตอ่ แสงท่มี ีความเข้มนอ้ ย ทาหนา้ ท่รี บั แสงสวา่ ง ให้ความร้สู ึกเกย่ี วกับความมืดความสวา่ ง 2. เซลล์รปู กรวย (cone cell) เปน็ เซลล์ที่ไวต่อแสงที่มคี วามเขม้ สงู โดยเฉพาะ แสงสีเขยี วแสงสแี ดง และแสงสนี ้าเงิน

17 6. เซลลป์ ระสาทตา ทาหน้าทร่ี วบรวมข้อมูลสง่ ไปยังสมอง การมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้เนือ่ งจากมแี สงจากวตั ถุผา่ นเข้าสู่ตา กระจกตาทาหน้าท่รี วมแสงเขา้ ส่เู รตินา ขณะที่เลนส์ตาทาหน้าท่ปี รับโฟกัสละเอียด และนัยนต์ าที่มีเซลล์ทีไ่ วต่อแสงสีต่าง ๆ จะทาให้มองเหน็ สีต่าง ๆ ของวตั ถนุ น้ั ได้ การมองเหน็ ภาพท่ีอยใู่ นระยะไกล กล้ามเน้อื ยดึ เลนสต์ าจะทาหนา้ ทีป่ รับความยาวโฟกสั โดยจะรัดตัวเลก็ นอ้ ย เม่ือรงั สีท่สี ะท้อนจากวัตถุที่อยู่ในระยะไกล ๆ ผา่ นกระจกตา เลนสต์ าจะโฟกสั ใหเ้ กดิ ภาพไปบนเรตนิ า

18 การมองเหน็ ภาพทอี่ ยูใ่ นระยะใกล้ กลา้ มเน้ือยึดเลนสต์ าจะรัดตัวแนน่ ทาให้ความยาวโฟกัสรวมของเลนส์ตาและกระจกตาลดลง เม่ือรงั สีของแสงทีส่ ะทอ้ นจากวัตถทุ ่ีอยใู่ กลผ้ า่ นเข้าสู่ลูกตา จะมีการรวมแสงอยา่ งมากกอ่ นที่จะพบกัน ณ จุดจดุ หน่ึงบนเรตนิ าผลของความสวา่ งที่มีต่อมนุษยแ์ ละส่ิงมีชีวิต ความสว่าง )illumination: E) เป็นความสวา่ งของพ้นื ที่รบั แสงกาหนดขึน้ จากปริมาณแสงที่ตกตงั้ ฉากบนพน้ื ที่ผวิ 1 ตารางหน่วย มีหนว่ ยเปน็ ลเู มนต่อพื้นท่ี ถา้ พ้ืนท่ผี ิวมีหน่วยเป็นตารางเมตร ความสว่างกจ็ ะมีหน่วยเปน็ ลูเมนต่อตารางเมตรหรอื ลกั ซ์ )lux: lx) ความสว่างจะมากหรอื น้อยขน้ึ อยู่กบั ความเขม้ ของแสงจากแหลง่ กาเนดิ แสงและระยะทางจากแหล่งกาเนดิ แสงไปยงั พื้นทผี่ วิ ท่ีรบั แสง ความสว่างมีผลตอ่ มา่ นตา ซึง่ ทาหน้าที่ในการปรับแสงให้ผ่านไปยงั เรตนิ าในปริมาณท่ีเหมาะสม ถ้ามีแสงสวา่ งในปริมาณที่มากหรือน้อยเกนิ ไป จะทาให้ม่านตาตอ้ งทางานหนกั มากขึน้ เรตินากจ็ ะทางานหนักมากขน้ึ เชน่ กนั ดังนัน้ การจัดแสงสวา่ งให้เพียงพอและเหมาะสมในการทากิจกรรมตา่ ง ๆ จงึ เป็นเร่ืองจาเป็น นอกจากความสว่างจะมผี ลตอ่ มนษุ ย์แลว้ แสงสว่างยงั มีผลตอ่ การเจริญเตบิ โตของพชื เนอื่ งจากพืชตอ้ งใช้แสงสว่างในกระบวนการสงั เคราะห์ดว้ ยแสง และแสงสว่างยังมีผลต่อสิ่งมีชวี ิตอ่นื ๆ อีก เชน่ การออกหากนิ ของสตั วป์ ีก การเคล่อื นทห่ี นแี สงของโพรโทซวั บางทีอาจสังเกตเหน็ วา่ ในวันที่ฝนตกในเวลากลางวนั และทอ้ งฟา้ มืดคร้ึม ความสวา่ งในบรรยากาศน้อยลง มลี กั ษณะคลา้ ยเวลาพลบค่า นกจานวนมากจะบินกลับรังเพราะนึกว่าเป็นเวลาพลบคา่ จริง ๆ หรือการเล้ยี งไก่ในฟาร์มปดิ ทีผ่ เู้ ลยี้ งมักเปิดไฟฟา้ ในฟาร์มให้มีแสงสวา่ งมากกว่าในเวลาจรงิ เพื่อให้ไก่กินอาหารได้นานขนึ้ เพราะปกตไิ ก่จะออกหากินในเวลาทม่ี ีแสง เม่อื ระยะเวลาของแสงนานข้นึ ไกก่ จ็ ะกินอาหารมากขน้ึ ทาให้ไก่เจรญิ เติบโตเรว็ ข้นึการเห็นสขี องวัตถุ การผสมแสงสี แสงสีท่ีผสมกันนั้นเกดิ จากแสงสี 3 แสงสี คือ แสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสนี ้าเงิน ซ่ึงเปน็ แสงสีบริสุทธ์ิหรอื แสงสีปฐมภูมิ เม่ือนามาผสมกนั จะเกดิ เปน็ แสงสีต่าง ๆ เม่ือฉายแสงสแี ดง แสงสนี ้าเงิน และแสงสีเขยี ว โดยเลือก 2 แสงสใี ด ๆ ฉายลงบนฉากสขี าว จะไดแ้ สงสใี หม่ และถ้านาแสงสีใหม่ท่ีไดน้ ไ้ี ปผสมกันอีกคร้งั กจ็ ะเกิดเปน็ แสงขาว

19 เมือ่ เซลลร์ ูปกรวยที่ทาหนา้ ท่ีรับแสงถูกกระตนุ้ ด้วยแสงสจี ากวัตถุ สญั ญาณกระตุ้นจะถกู สง่ ผา่ นประสาทตาไปยังสมองเพือ่ แปลความหมายออกมาเปน็ ความรสู้ ึกของการเห็นแสงสีนน้ั ๆ เชน่ ถา้ เซลลร์ ปู กรวยทั้ง 3 ชนดิ ถกู กระตุ้นดว้ ยแสงสีแดง แสงสีน้าเงนิ และแสงสีเขยี วพร้อม ๆ กนั ดว้ ยปรมิ าณทีเ่ ท่ากนั เราจะเห็นเป็นแสงขาว และเม่ือนาแสงสีปฐมภมู มิ าผสมกนั จะได้แสงสีตา่ ง ๆ ดังนี้ จากรปู )ก( )ข( และ )ค( เม่ือผสมแสงเข้าดว้ ยกนั จะไดแ้ สงสีเหลอื ง แสงสีม่วงแดง และแสงสเี ขยี วน้าเงนิ ตามลาดบั ซ่ึงเปน็ แสงสีทุติยภมู ิ จากรูป )ง( เมื่อนาแสงสีเขยี วและแสงสมี ว่ งแดงมาผสมกนั จะเกิดแสงสีขาวซึ่งแสงสเี ขยี วเปน็ แสงสปี ฐมภูมิ ในขณะที่แสงสีม่วงแดงเปน็ แสงสที ุติยภูมิ เมอื่ นามาผสมจะได้แสงสีขาว จึงเรยี กแสงสเี ขียวและแสงสีมว่ งแดงวา่ เป็นแสงสเี ตมิ เต็มซึง่ กันและกนั ในรูป )จ( และ )ฉ( ก็แสดงให้เหน็ ถงึ แสงสีเตมิ เต็มเชน่ กนั

20 การมองเหน็ สีของวัตถุ ในวัตถทุ กุ ชนิดจะมีตัวสีทท่ี าหน้าที่ดดู กลืนแสงสี และสะท้อนแสงสีที่ไม่ถูกดดู กลืนเขา้ สู่ตาเรา เชน่ เหน็วตั ุถสุ ีแดง สีแดงในวตั ถดุ ูดกลืนแสงสีต่าง ๆ จากแสงขาวได้โดยไม่ดูดกลืนแสงสีแดง จงึ จะสะท้อนแสงสีแดงเข้าสูต่ าเรา สว่ นวตั ถุที่มสี ีขาวจะสะท้อนแสงสีทุกแสงสีทีส่ ่องไปยงั วตั ถุนน้ั ในขณะที่วัตถทุ ี่มีสดี าจะดูดกลืนแสงสีทุกแสง การอธิบายการสงั เกตเห็นสขี องวตั ถใุ นแสงสตี ่าง ๆ สามารถใช้หลกั การผสมแสงสตี ่อไปน้ปี ระกอบการอธิบายได้ ดงั นี้ 1. แสงสเี หลืองได้จากการผสมแสงสเี ขียวกบั แสงสีแดง ดังน้ันวตั ถทุ ี่มีสีเหลือง นอกจากจะสะทอ้ นแสงสีเหลืองแล้ว ยงั สะท้อนแสงสีเขยี วและแสงสีแดง แตจ่ ะดดู กลนื แสงสอี ื่นไว้ 2. แสงสมี ่วงแดงไดจ้ ากการผสมแสงสีแดงกบั แสงสนี ้าเงิน ดงั นน้ั วตั ถุท่มี ีสีม่วงแดง นอกจากจะสะท้อนแสงสมี ว่ งแดงแลว้ ยังสะท้อนแสงสแี ดงและแสงสนี ้าเงิน แตจ่ ะดดู กลืนแสงสีอ่นื ไว้ 3. แสงสีเขยี วน้าเงนิ ไดจ้ ากการผสมแสงสเี ขียวกบั แสงสนี า้ เงนิ ดงั นัน้ วตั ถทุ มี่ ีสเี ขียวนา้ เงนิ นอกจากจะสะทอ้ นแสงสีเขียวน้าเงนิ แล้ว ยงั สะท้อนแสงสเี ขยี วและแสงสนี า้ เงิน แต่จะดดู กลนื แสงสีอื่นไว้การนาความรเู้ กีย่ วกับการมองเห็นสขี องวัตถไุ ปใชป้ ระโยชน์ การถา่ ยรปู การถา่ ยรูปเปน็ การบันทกึ รูปโดยใช้กล้องถา่ ยรปู ซ่ึงใชห้ ลักการหักเหของแสงผา่ นเข้าสูเ่ ลนสข์ องกลอ้ งและให้แสงกระทบเขา้ กบั ฟิล์มไวแสงท่เี ปน็ ฉากรบั ภาพ ฟิล์มทไ่ี ด้รับแสงแลว้ จะถูกนาออกจากกล้องในที่มืดและนาไปสร้างภาพดว้ ยนา้ ยาและอดั ออกมาเป็นภาพถาวร ฟลิ ม์ สีมอี ย่ดู ว้ ยกนั 2 ชนิด คือ 1. ฟลิ ์มสีผนั กลบั (reversal film) คือ ฟิลม์ ท่ีไดร้ ปู บนฟิลม์ เป็นสเี หมือนกบั รูปจริง ใชด้ ดู ้วยเครอ่ื งฉายหรือกลอ้ งส่อง เชน่ สไลดแ์ ละแผน่ โปร่งใส 2. ฟิล์มเนกาทฟี (negative film) คือ ฟลิ ม์ ท่ีไดร้ ูปบนฟลิ ์มเป็นลกั ษณะมดื หรือสวา่ งบริเวณท่ถี กู แสงมากสจี ะเข้ม สว่ นบริเวณท่ีถูกแสงน้อยสีจะสวา่ งข้ึน เมือ่ นาฟลิ ์มชนิดนไ้ี ปอัดเปน็ รปู ด้วยนา้ ยาแลว้ จึงจะได้สีทเี่ หมือนจรงิ ออกมา

21 ฟิลม์ ท้งั 2 ชนดิ ใชห้ ลกั การจากการรวมกันของแม่สีตา่ ง ๆ 3 แสงสี คอื แสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสนี ้าเงนิ โดยฟิล์มจะฉาบดว้ ยเยอื่ ไวแสง 3 ชัน้ เมอื่ แสงตกลงบนช้นั บนสุดซงึ่ ไวตอ่ แสงสนี า้ เงนิ ก่อน ใต้ช้ันไวแสงสีนา้ เงินจะเปน็ สีย้อมสเี หลอื งซง่ึ จะดูดแสงสีนา้ เงนิ ทผ่ี ่าน ต่อจากนัน้ จะเปน็ ชนั้ ไวแสงสีเขียว และต่อไปเปน็ ชั้นไวแสงสแี ดง ในแต่ละช้นั ท่เี คลือบสารไวแสงจะดูดหรือหักลบปรมิ าณของแสงท่ีผ่านไวจ้ านวนหน่ึง ทาให้แตล่ ะบรเิ วณของฟิลม์ จะเกิดเปน็ สี หรือมดื –สวา่ งแตกตา่ งกันนั่นเอง การอดั รูปจากฟลิ ์มเนกาทีฟ ฟิลม์ จะถกู วางเหนอื กระดาษอดั รูปซ่ึงฉาบไวด้ ว้ ยเยื่อไวแสง เมอ่ื เปิดไฟให้แสงผ่านฟลิ ม์ ตามสีเขม้ และอ่อน แสงที่ผา่ นจะไปตกกระทบบนกระดาษอัดรปู และเปลี่ยนสีเขม้ และออ่ นใหก้ ลบัเป็นสตี ามรปู จริงทถ่ี ่ายไว้ จากนัน้ จงึ นากระดาษอดั รูปไปแชใ่ นนา้ ยาสรา้ งภาพ และนาไปแชใ่ นน้ายาคงสภาพทนั ที เรากจ็ ะไดร้ ูปตามท่ีต้องการ การแสดง แสงมปี ระโยชนต์ อ่ การแสดงในโรงละครหรือการแสดงในเวลากลางคืนเป็นอยา่ งมาก การฉายแสงไปบนเวทีทาให้ผ้ชู มเหน็ เหตกุ ารณ์บนฉากได้อย่างชัดเจน สวยงาม มีความรสู้ ึกสอดคล้องกับเหตุการณ์ท่ีปรากฏหรือเมือ่ ต้องการเนน้ ท่ีตวั ละครใดเป็นหลกั ก็สามารถฉายแสงไปทีผ่ แู้ สดงเฉพาะบุคคล การแสดงการเชดิ หนังตะลุง ผ้ผู ลติ ตวั หนงั อาจเตมิ สสี ันใหแ้ ก่แผน่ หนงั เมื่อฉายแสงผ่านแผ่นหนงั ท่ีมสี ีสนี ั้นกจ็ ะสะท้อนออกมากระทบฉากทาใหผ้ ้ชู มเห็นเงาทม่ี ีสีนอกเหนือจากสดี าทเ่ี กิดจากเงาของแผ่นหนงัตามปกติ เป็นการเพ่ิมส่วนประกอบของการเชดิ หนงั ให้ผู้ชมรู้สึกสนกุ สนานมากยิ่งข้ึน