วิชาการส่องสว่าง

แหล่งกำเนิดแสง หน่วยท่ี 1

สำระกำรเรยี นรู้ 1 ความหมายของแสง 2 ประวตั ิและการค้นพบแสง 3 ชนิดของแหล่งกาเนิดแสง 4 การเปล่ียนพลังงานของแสง 5 สีของแสง

ควำมหมำยของแสง แสง คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟา้ ที่อยู่ในช่วงความยาวคลื่น ท่ีสายตามนุษยม์ องเห็นได้ และจะมีการเคล่ือนที่ ในแนวเส้นตรงในตัวกลางชนิดหน่ึงๆ

ประวตั ิและกำรค้นพบแสง ววิ ฒั นาการ การค้นหาแสงสว่างมาใช้ ในเวลากลางคืนของมนุษย์ เพ่ือการดารงชีวติ 250,000 ปี 3,000 ปี 500 ปี ก่อนครสิ ตกำล ก่อนครสิ ตกำล ก่อนครสิ ตกำล ค้นพบแสงสว่ำง ค้นพบ ค้นพบตะเกียงไส้ จากไฟท่ีเกิดจากการ หินนำ้ มัน โดยใช้น้ามันจากพืช และไขมันจากสัตว์ เผาไหมไ้ ม้ เปน็ เช้ือเพลิง

ประวัติและกำรค้นพบแสง ววิ ฒั นาการ การค้นหาแสงสวา่ งมาใช้ ในเวลากลางคืนของมนุษย์ เพ่ือการดารงชีวติ ค.ศ. ค.ศ. ค.ศ. 1801 1853 1879 ค้นพบกำรอำรค์ ได้ผลิตเทียนไขข้ึน โทมัส อัลวำเอดิสัน ของประกำยไฟฟำ้ จากพาราฟิน ได้ประดิษฐห์ ลอด จากขั้วอิเล็กโทรด และไขมนั สัตว์ ไฟฟ้ำแบบมีไส้ข้ึน 2 ขั้ว ใช้เป็นครงั้ แรก

ชนิดของแหล่งกำเนิดแสง ดวงอำทิตย์ ดำวฤกษ์ ดวงอาทิตยอ์ ยูห่ ่างจากโลกเฉลี่ย 150 เป็นดาวทม่ี ีแสงสว่างและมีพลังงาน ล้านกิโลเมตร โดยที่แสงอาทิตย์ ในตัวเอง เชน่ ดาวพรอกซมิ า คนครง่ึ ม้า มีค่าประมาณ 1,350 วัตต์ต่อตารางเมตร (Proxima Centauri) อยูห่ ่างจากโลก และประมาณ 75% ของพลังงานแสงน้ี ประมาณ 40 ล้านล้านกิโลเมตร จะสามารถทะลุผา่ นบรรยากาศโลก สูพ่ ้ืนผิวโลกได้ สามารถมองเหน็ ด้วยตาเปล่าจาก ซีกโลกด้านใต้

ชนิดของแหล่งกำเนิดแสง ดวงจันทร์ พลังงำนต่ำง ๆ แสงจากดวงจันทรเ์ กิดจากการสะทอ้ น เป็นลักษณะของการเกิดแสงทเี่ กิดจาก แสงอาทิตยท์ ส่ี อ่ งผวิ ของดวงจันทรม์ ายงั พลังงานต่าง ๆ เชน่ แสงจากพลังงาน ผวิ โลก และเนื่องจากผวิ ดวงจันทร์ เคมี จากปฏิกิรยิ าเคมีในแบตเตอร่ี หรอื มีสมั ประสทิ ธขิ์ องการสะทอ้ นแสงทตี่ า่ ถ่านไฟฉาย ต่อเขา้ กับหลอดไฟ เป็นต้น ค่าความสว่างจากแสงจันทร์ ซึ่งต้นกาเนิดของแสงสวา่ งท่วั ไปแล้ว มีค่าประมาณ 2,500 แดนเดลาต่อ มักจะมีความรอ้ นเกิดขึ้นด้วยเสมอ ตารางเมตร

กำรเปล่ียนพลังงำนของแสง พลังงำนไฟฟำ้ เซลล์แสงอำทติ ย์ (Solar cell) เปน็ ส่ิงประดิษฐท์ างอิเล็กทรอนิกส์ สามารถเปลี่ยนแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า โครงสรา้ งหลักของเซลล์แสงอาทติ ย์ ได้แก่ รอยต่อพีเอ็นของสารกึ่งตัวนา เช่น ซิลิคอน (Si) ด้านรบั แสงจะมชี ้ันแพรซ่ ึม โดยมกี าร ออกแบบใหร้ อยต่อพีเอ็นต้ืน เพื่อใหแ้ สง ที่ตกกระทบเชลล์แสงอาทิตย์ทะลุทะลวง ถึงหัวต่อและรวบรวมพาหะนาไฟฟา้ ท่ีเกิดข้ึนให้ได้มากทสี่ ุด

กำรเปลี่ยนพลังงำนของแสง พลังงำนไฟฟ้ำ ส่วนประกอบเซลล์แสงอาทติ ย์ ข้ัวไฟฟ้าทีอ่ ยูด่ ้านรบั แสงของเซลล์ แสงอาทิตยจ์ ะมลี ักษณะเปน็ ก้างปลา หรอื รูปแบบอ่ืน ๆ เพ่ือให้ได้พ้ืนท่ี รบั แสงมากทสี่ ุด ช้ันต้านการสะท้อนแสง มีชั้นโลหะ ออกไซด์เปน็ ตัวเพิ่มประสิทธภิ าพ การดดู กลืนแสงใหม้ ากข้ึน โดยมิให้ แสงสะทอ้ นกลับ เราจึงเหน็ เซลล์ แสงอาทติ ยเ์ ปน็ สีเงนิ เข้ม

กำรเปล่ียนพลังงำนของแสง พลังงำนกล แสงเปล่ียนเปน็ พลังงานกล โดยอาศัยหลักการทางานของ โซลารเ์ ซลล์เปล่ียนรูปมาเปน็ พลังงานไฟฟา้ มาขับเคล่ือน มอเตอร์ จากพลังงานไฟฟา้ DC เปน็ พลังงานกล

กำรเปล่ียนพลังงำนของแสง พลังงำนกล เมอ่ื จ่ายกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด จะเกิดการเหนี่ยวนาให้เกิดอานาจแมเ่ หล็ก และจะดึงดดู กับขั้วแม่เหล็กในมอเตอร์ ทาใหข้ ดลวดหมุน เกิดพลังงานกลข้ึน มอเตอรจ์ ะหมนุ เรว็ หรอื ช้าข้ึนอยู่กับ กระแสไฟฟา้ ท่ไี หลผ่านขดลวด จานวนรอบ ของขดลวด ความแรงของแม่เหล็ก

กำรเปล่ียนพลังงำนของแสง พลังงำนเคมี กำรสงั เครำะห์แสง คือ การใช้พลังงานรงั สีจากแสง เปล่ียน คารบ์ อนไดออกไซด์และไฮโดรเจน ใหเ้ ปน็ สารประกอบคารโ์ บไฮเดรต หรอื น้าตาล แสงทาใหเ้ กิดปฏิกิรยิ าบนแผ่นฟลิ ์มในการ ถ่ายภาพ ทาให้ ซลิ เวอรค์ ลอไรด์ ซิลเวอร์ โบรไมค์ หรอื ซิลเวอรไ์ อโอไดด์ ทฉี่ ายอยู่ บนฟลิ ์มกลายเปน็ ซลิ เวอรแ์ บบคอลลอยด์ ซ่งึ ไมล่ ะลายในน้ายาล้างรูป

สขี องแสง สีเปน็ การรบั รูเ้ กี่ยวกับการมองเห็นของคนเรา ต่อความยาวคลื่นในย่านต่าง ๆ ของพลังงาน แสงทต่ี กกระทบบนช้ันเรตินาในลูกตา ซ่ึงคณุ สมบตั ิการกระจายทางสเปกตรมั ของวตั ถุ จะทาใหเ้ กิดสีเฉพาะของวตั ถุข้ึนมา ความแตกต่างของความยาวคลื่น จะทาให้เกิด ความรูส้ กึ ทต่ี ่างกันของการมองเห็นสี วัตถุ จะมองดแู ตกต่างกันเมอ่ื อยูภ่ ายใต้แสงสี ท่ีต่างกัน สีของวัตถุจะขึ้นอยูก่ ับธรรมชาติ ของแสงทตี่ กกระทบวัตถุน้ัน

สีของแสง ตัวอยำ่ ง การสะท้อนแสงของวัตถุ และคุณสมบัติในการตอบสนอง ของตาผู้สังเกต สีของวัตถุ ขึ้นอยู่กับปรากฎการณ์ทเี่ รยี กว่า กำรดูดกลืนแบบเลือก (Selective absorption)

สขี องแสง รงั สอี ัลตรา ไวโอเลต แสงของดวงอาทิตย์ที่เรามองเหน็ รงั สีอินฟาเรด เปน็ สีขาวน้ันจะประกอบด้วยสขี อง รงั สีต่าง ๆ ถึง 7 สี คือ มว่ ง คราม น้าเงิน เขียว เหลือง แสด แดง หรอื ทน่ี ิยมเรยี กกันว่า \"สีรุง้ \"