เล่ม 2 complete

ชดุ กิจกรรมการเรยี นรู้ เรอื่ ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ รายวชิ า ฟสิ กิ ส์3 (ว30203) ชนั้ มัธยมศึกษาปที ่ี 5 ชุดท่ี 2 การหักเหของแสง นางสาววนั ทนา เก้าเอ้ยี น ตาแหนง่ ครู วิทยฐานะ ครชู านาญการ โรงเรยี นเมืองสุราษฎร์ธานี อาเภอเมอื ง จงั หวดั สุราษฎรธ์ านี สานักงานเขตพืน้ ท่กี ารศกึ ษามัธยมศกึ ษา เขต 11

ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรือ่ ง แสงและทัศนอุปกรณ์ รายวิชา ฟิสกิ ส์3 กลุ่มสาระการเรยี นรู้วิทยาศาสตร์ ชนั้ มธั ยมศึกษาปที ่ี 5 ชุดท่ี 2 เรอื่ ง การหักเหของแสง จัดทาโดย นางสาววนั ทนา เกา้ เอย้ี น ตาแหน่ง ครู วิทยฐานะ ครูชานาญการ โรงเรยี นเมอื งสุราษฎรธ์ านี อาเภอเมอื ง จงั หวัดสรุ าษฎรธ์ านี สานักงานเขตพื้นท่กี ารศึกษามธั ยมศกึ ษา เขต 11 สานักงานคณะกรรมการการศึกษาขัน้ พนื้ ฐาน กระทรวงศึกษาธกิ าร ปีการศึกษา 2560

คำนำ ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอุปกรณ์ รายวิชาฟิสิกส์3 (ว30203) สาหรับนักเรียนช้ันมัธยมศึกษาปีที่ 5 เร่ือง แสงและทัศนอุปกรณ์ ท่ีใช้กระบวนการเรียนรู้ แบบสืบเสาะหาความรู้ และเสริมเทคนิคการแก้โจทย์ปัญหาของโพลยา ประกอบด้วย ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ท้ังหมด จานวน 5 ชุด ได้แก่ ชุดที่ 1 เรื่อง ธรรมชาติและการสะท้อนของแสง ชุดที่ 2 การหักเหของแสง ชุดท่ี 3 ปรากฏการณ์ท่ีเกี่ยวกับแสง ชุดที่ 4 ทัศนอุปกรณ์ และชุดที่ 5 ตาและการมองเห็นสี จัดทาข้ึนเพื่อพัฒนาการเรียนการสอนและยกระดับผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน ของผู้เรียน เป็นนวัตกรรมทางการศึกษาที่จัดกิจกรรมให้ผู้เรียนได้ศึกษาค้นคว้าด้วยตนเอง ตามความสามารถและความสนใจ มีอิสระในการคิด ทุกคนมีโอกาสใช้ความคิดอย่างเต็มท่ี และเต็มศักยภาพ โดยคานึงถึงความแตกต่างระหว่างบุคคล ซ่ึงชุดกิจกรรมนี้จะช่วยให้ใช้เวลาน้อยลง ในการนาเสนอข้อมูลต่าง ๆ สามารถประกอบกิจกรรมการเรียนด้วยตนเองมากกว่าท่ีจะให้ครูบอก หรอื กาหนดให้ โดยครูเปน็ ผ้สู ร้างโอกาสทางการเรยี นการสอน มีกจิ กรรมให้กับนักเรียนเป็นรายบุคคล หรือรายกลุ่ม ซึ่งผู้เรียนจะดาเนินกิจกรรมการเรียนรู้จากคาแนะนาท่ีปรากฏอยู่ในชุดกิจกรรมเป็นไป ตามลาดับขั้นด้วยตนเอง สอดคล้องกับธรรมชาติของนักเรียนระดับมัธยมศึกษา และตอบสนอง กับหลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551 ท่ีมุ่งเน้นให้ผู้เรียนได้รับการพัฒนา ท้ังด้านความรู้กระบวนการคิด กระบวนการสืบเสาะหาความรู้การแก้ปัญหา ความสามารถ ในการส่ือสาร การตัดสินใจ การนาความรู้ไปใช้ในชีวิตประจาวัน ตลอดจนมีจิตวิทยาศาสตร์คุณธรรม และค่านยิ มท่ีถูกต้องเหมาะสม หวังเป็นอย่างย่ิงว่า ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ที่ใช้กระบวนการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ชุดที่ 2 การหักเหของแสงเล่มน้ี จะเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนาผู้เรียนและส่งเสริมให้ครูจัดกิจกรรม การเรียนรู้ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นส่วนสาคัญในการพัฒนาคุณภาพ และมาตรฐานการศึกษา กลมุ่ สาระการเรยี นรู้วทิ ยาศาสตร์ ขอขอบพระคุณผู้มีส่วนเกี่ยวข้องทุกท่านท่ีตรวจสอบให้ข้อเสนอแนะ ในการปรับปรุง เพื่อการแก้ไขชุดกิจกรรมการเรียนรู้ท่ีใช้กระบวนการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ ให้มีความสมบูรณ์ อันสง่ ผลใหช้ ุดกิจกรรมนี้มีประสิทธภิ าพ และสาเรจ็ ลุลว่ งได้ด้วยดี ไว้ ณ โอกาสน้ี วนั ทนา เก้าเอย้ี น ชดุ กจิ กรรมการเรียนรู้ เรือ่ ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ ก ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

สำรบญั หนา้ คานา............................................................................................................................. .............. ก สารบญั ............................................................................................................................. ........... ข สารบัญภาพ................................................................................................................................ ง คาช้แี จงเกยี่ วกับชุดกจิ กรรมการเรยี นรู้....................................................................................... 1 คาชแ้ี จงสาหรับคร.ู ...................................................................................................................... 3 คาชแ้ี จงสาหรบั นักเรียน.............................................................................................................. 5 ลาดบั ขั้นตอนการศึกษาชุดกิจกรรมการเรียนรู้............................................................................ 6 แผนผังการจดั ชน้ั เรยี น................................................................................................................ 7 ผงั มโนทัศนก์ ารเรียนรู้................................................................................................................. 8 สาระสาคญั ................................................................................................................................. 9 สาระการเรียนรู้ / ผลการเรยี นรู้…………………………………………………………………………………….. 10 จดุ ประสงค์การเรียนรู้ / สมรรถนะสาคญั ................................................................................... 11 แบบทดสอบก่อนเรยี น................................................................................................................. 12 กระดาษคาตอบแบบทดสอบกอ่ นเรยี น....................................................................................... 15 ใบกิจกรรมท่ี 2.1 การหักเหของแสง........................................................................................... 16 ใบบันทกึ กจิ กรรมท่ี 2.1 การหกั เหของแสง................................................................................. 18 ใบความรู้ท่ี 2.1 การหักเหของแสง.............................................................................................. 20 ใบงานท่ี 2.1 การหกั เหของแสง.................................................................................................. 22 ใบกจิ กรรมท่ี 2.2 มุมวกิ ฤตแลการสะท้อนกลับหมด................................................................... 24 ใบบันทกึ กจิ กรรมที่ 2.2 มุมวกิ ฤตแลการสะท้อนกลบั หมด......................................................... 26 ใบความรทู้ ี่ 2.2 ดรรชนหี กั เหและการสะท้อนกลับหมด.............................................................. 28 ใบงานที่ 2.2 ดรรชนหี ักเหและการสะทอ้ นกลบั หมด.................................................................. 36 ใบกิจกรรมที่ 2.3 ความลึกจรงิ ความลกึ ปรากฏ......................................................................... 39 ใบบนั ทกึ กจิ กรรมท่ี 2.3 ความลกึ จริง ความลึกปรากฏ............................................................... 41 ใบความรู้ที่ 2.3 ความลกึ จรงิ ความลึกปรากฏ............................................................................ 43 ใบงานที่ 2.3 ความลกึ จริง ความลกึ ปรากฏ................................................................................ 49 ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เร่ือง แสงและทัศนอปุ กรณ์ ข ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

สำรบญั (ตอ่ ) หน้า ใบกิจกรรมที่ 2.4 การหกั เหของแสงผ่านเลนสน์ นู ...................................................................... 53 ใบบนั ทกึ กิจกรรมที่ 2.4 การหกั เหของแสงผ่านเลนส์นนู ............................................................ 55 ใบความรู้ท่ี 2.4 การเขียนภาพหาตาแหนง่ และชนิดของภาพทเี่ กิดจากเลนสบ์ าง....................... 58 ใบงานท่ี 2.4 การเขียนภาพหาตาแหนง่ และชนิดของภาพที่เกิดจากเลนส์บาง............................ 67 ใบความรู้ท่ี 2.5 การคานวณหาตาแหนง่ และชนิดของภาพท่ีเกิดจากเลนส์บาง........................... 71 ใบงานท่ี 2.5 การคานวณหาตาแหน่งและชนิดของภาพที่เกิดจากเลนส์บาง............................... 81 บันทึกการเรยี นรู้........................................................................................................................ 86 แบบบนั ทกึ คะแนนกลมุ่ .............................................................................................................. 87 แบบทดสอบหลังเรยี น................................................................................................................ 88 กระดาษคาตอบหลังเรยี น........................................................................................................... 91 บรรณานุกรม.............................................................................................................................. 92 ภาคผนวก................................................................................................................................... 93 เฉลยใบบนั ทกึ กจิ กรรมที่ 2.1 การหกั เหของแสง................................................................... 94 เฉลยใบงานท่ี 2.1 การหกั เหของแสง…………………………………………..................................... 98 เฉลยใบบนั ทึกกจิ กรรมท่ี 2.2 มุมวิกฤตแลการสะท้อนกลบั หมด........................................... 101 เฉลยใบงานท่ี 2.2 ดรรชนีหกั เหและการสะท้อนกลบั หมด.................................................... 105 เฉลยใบบนั ทึกกิจกรรมท่ี 2.3 ความลกึ จรงิ ความลึกปรากฏ................................................. 110 เฉลยใบงานท่ี 2.3 ความลึกจริง ความลกึ ปรากฏ.................................................................. 113 เฉลยใบบนั ทึกกจิ กรรมท่ี 2.4 การหกั เหของแสงผา่ นเลนสน์ ูน.............................................. 121 เฉลยใบงานที่ 2.4 การเขยี นภาพหาตาแหนง่ และชนิดของภาพที่เกิดจากเลนส์บาง............. 126 เฉลยใบงานท่ี 2.5 การคานวณหาตาแหนง่ และชนดิ ของภาพที่เกิดจากเลนส์บาง................ 131 เฉลยแบบทดสอบก่อนเรยี นและหลงั เรียน........................................................................... 139 ชุดกิจกรรมการเรยี นรู้ เรอ่ื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ ค ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

สำรบญั ภำพ หน้า ภาพท่ี 2.1 การจดั อปุ กรณ์ทดลองเร่ืองการหักเหของแสง…………………………………………………… 16 ภาพท่ี 2.2 การหกั เหของแสงเมื่อผา่ นแทง่ พลาสติก…………………………………………………………… 17 ภาพที่ 2.3 รงั สตี กกระทบ รงั สีหักเหและรงั สสี ะท้อนของแสง เมอื่ แสงเดินทางจากอากาศไปยังนา้ 20 ภาพท่ี 2.4 วลิ เลอบรอรด์ สเนลล์ (Willebrord Snell)……………………………………………………… 21 ภาพที่ 2.5 การจัดอุปกรณ์ทดลองเรื่องมุมวิกฤตและสะท้อนกลับหมด…………………………………. 25 ภาพที่ 2.6 การเคล่ือนที่ของแสงผ่านรอยตอ่ ของตวั กลางคู่หนง่ึ ๆ………………………………………. 31 ภาพท่ี 2.7 มุมวิกฤตเมื่อแสงเคลอ่ื นทีจ่ ากนา้ ไปยังอากาศ………………………………………………….. 32 ภาพท่ี 2.8 การสะท้อนกลบั หมด……………………………………………………………………………………. 33 ภาพท่ี 2.9 การจดั อปุ กรณ์ทดลองเร่ืองความลึกจริง ความลกึ ปรากฏ………………………………….. 40 ภาพท่ี 2.10 ความลึกจรงิ และความลกึ ปรากฏของปลา……………………………………………………… 44 ภาพที่ 2.11 ความลกึ จรงิ และความลึกปรากฏของนก……………………………………………………….. 44 ภาพที่ 2.12 ความลกึ จริงและความลึกปรากฏ………………………………………………………………….. 45 ภาพที่ 2.13 การจดั อุปกรณ์ทดลองเรื่องการหาความยาวโฟกัสของเลนส์นูน………………………… 53 ภาพท่ี 2.14 การจัดอปุ กรณเ์ รื่องการหาความสัมพนั ธ์ระหว่างระยะวัตถุระยะภาพและระยะโฟกสั 54 ภาพที่ 2.15 ผวิ เลนสเ์ ป็นผวิ ทรงกลม……………………………………………………………………………….. 58 ภาพท่ี 2.16 เลนสน์ นู …………………………………………………………………………………………………….. 59 ภาพท่ี 2.17 เลนสเ์ วา้ …………………………………………………………………………………………………….. 59 ภาพที่ 2.18 ส่วนประกอบของเลนส์ ……………………………………………………………………………….. 60 ภาพที่ 2.19 การเขียนทางเดินของแสงเพื่อหาตาแหน่งภาพของเลนส์นูน ขนั้ ท่ี 1………………….. 61 ภาพที่ 2.20 การเขยี นทางเดินของแสงเพ่ือหาตาแหน่งภาพของเลนสน์ นู ขนั้ ที่ 2………………….. 61 ภาพท่ี 2.21 การเขยี นทางเดินของแสงเพื่อหาตาแหน่งภาพของเลนส์นูน ขัน้ ท่ี 3………………….. 62 ภาพที่ 2.22 การเขียนทางเดินของแสงเพ่ือหาตาแหน่งภาพของเลนสเ์ วา้ ข้นั ท่ี 1………………….. 63 ภาพที่ 2.23 การเขียนทางเดินของแสงเพ่ือหาตาแหน่งภาพของเลนส์เว้า ข้ันที่ 2………………….. 63 ภาพที่ 2.24 การเขยี นทางเดินของแสงเพื่อหาตาแหน่งภาพของเลนสเ์ ว้า ขน้ั ที่ 3………………….. 64 ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เร่อื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ ง ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

คำชแี้ จงเกย่ี วกับชุดกิจกรรมกำรเรยี นรู้ 1. ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอุปกรณ์ วิชาฟิสิกส์ 3 สาหรับนักเรียน ช้ันมัธยมศึกษาปีที่ 5 เป็นชุดกิจกรรมการเรียนรู้ท่ีมุ่งเน้นให้ครูผู้สอนจัดกิจกรรมการเรียนรู้ ที่หลากหลาย โดยใช้กระบวนการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ และเสริมเทคนิคการแก้โจทย์ปัญหา ของโพลยา เพื่อส่งเสริมพัฒนาการทางด้านทักษะวิทยาศาสตร์และการคิดวิเคราะห์ของนักเรียน ซ่ึงมี 5 ขนั้ ดงั นี้ ขั้นท่ี 1 ขั้นสรา้ งความสนใจ ข้ันท่ี 2 ขัน้ สารวจและคน้ หา ข้นั ที่ 3 ข้ันอภปิ รายและลงขอ้ สรุป ขัน้ ท่ี 4 ขัน้ ขยายความรู้ ขั้นท่ี 5 ขัน้ ประเมิน 2. ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอุปกรณ์ วิชาฟิสิกส์3 สาหรับนักเรียน ช้ันมธั ยมศกึ ษาปที ่ี 5 แบง่ ออกเป็น 5 ชดุ ใชเ้ วลาในการจัดกิจกรรมการเรียนรทู้ ้งั หมด 26 ชวั่ โมง ดงั นี้ แนะนาการใช้ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ จานวน 1 ชัว่ โมง ชดุ ท่ี 1 เรื่อง ธรรมชาตแิ ละการสะท้อนของแสง จานวน 5 ช่วั โมง ชุดที่ 2 เรื่อง การหักเหของแสง จานวน 10 ชั่วโมง ชุดที่ 3 เรื่อง ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกบั แสง จานวน 2 ชัว่ โมง ชุดที่ 4 เรอ่ื ง ทศั นอุปกรณ์ จานวน 4 ชวั่ โมง ชดุ ท่ี 5 เรื่อง ตาและการมองเหน็ สี จานวน 4 ช่ัวโมง 3. สว่ นประกอบของชุดกจิ กรรมการเรียนรู้แต่ละชุด ประกอบด้วย 2.1 คานา 2.2 สารบญั /สารบญั ภาพ 2.3 คาชี้แจงเกยี่ วกบั ชดุ กจิ กรรมการเรยี นรู้ 2.4 คาชี้แจงสาหรบั ครู 2.5 คาช้ีแจงสาหรบั นักเรยี น 2.6 ลาดบั ขน้ั ตอนการศกึ ษาชดุ กจิ กรรมการเรยี นรู้ 2.7 แผนผังการจดั ช้ันเรียน 2.8 ผังมโนทศั น์การเรยี นรู้ 2.9 สาระสาคัญ ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 1 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

2.10 สาระการเรียนรู้ 2.11 ผลการเรียนรู้ 2.12 จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ 2.13 สมรรถนะสาคญั ของผเู้ รยี น 2.14 แบบทดสอบกอ่ นเรยี น 2.15 ใบความรู้ 2.16 ใบกจิ กรรม 2.17 ใบงาน 2.18 แบบทดสอบหลังเรยี น 2.19 แบบบนั ทกึ คะแนนการเรยี นรู้ 2.20 บรรณานุกรม 2.21 ภาคผนวก ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เร่อื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 2 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

คำชแ้ี จงสำหรบั ครู ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอุปกรณ์ วิชาฟิสิกส์3 สาหรับนักเรียน ชัน้ มธั ยมศกึ ษาปที ่ี 5 แบ่งออกเป็น 5 ชุด ใชเ้ วลาในการจดั กจิ กรรมการเรยี นรทู้ ั้งหมด 26 ชั่วโมง ดงั น้ี แนะนาการใชช้ ุดกิจกรรมการเรียนรู้ จานวน 1 ชว่ั โมง ชุดท่ี 1 เรื่อง ธรรมชาตแิ ละการสะทอ้ นของแสง จานวน 5 ชัว่ โมง ชุดท่ี 2 เร่ือง การหักเหของแสง จานวน 10 ช่ัวโมง ชุดท่ี 3 เรอ่ื ง ปรากฏการณ์ท่เี ก่ียวกบั แสง จานวน 2 ชว่ั โมง ชุดท่ี 4 เร่ือง ทศั นอปุ กรณ์ จานวน 4 ช่วั โมง ชดุ ท่ี 5 เรื่อง ตาและการมองเห็นสี จานวน 4 ชัว่ โมง ในการจัดกิจกรรมเพ่ือช่วยให้การดาเนินการจัดกิจกรรมการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรม การเรียนรู้นเ้ี ป็นไปดว้ ยดี บรรลวุ ัตถปุ ระสงคแ์ ละมปี ระสิทธิภาพ ครผู ู้สอนควรดาเนนิ การดงั ต่อไปนี้ 1. ศึกษาแผนการจัดการเรียนรู้ คาชี้แจงเก่ียวกับชุดกิจกรรมการเรียนรู้ คาชี้แจงสาหรับครู และทดลองใช้สอ่ื การเรยี นรูใ้ ห้เกดิ ความชานาญก่อนใชจ้ ริงในห้องเรียน 2. จัดเตรียมสื่อการเรียนรู้ที่ใช้ประกอบในการจัดกิจกรรมต่าง ๆ ตามที่ระบุในชุดกิจกรรม การเรยี นรู้นไ้ี วล้ ่วงหนา้ ให้เรียบร้อย และครบถว้ นตามจานวนที่ระบุไว้ 3. ศึกษากระบวนการจัดการเรียนรู้แบบสืบเสาะหาความรู้ (5E) และข้ันตอนการจัดกิจกรรม จากชดุ กิจกกรมการเรียนรโู้ ดยละเอียด ซ่ึงมีทงั้ หมด 5 ขั้น ดังนี้ ขนั้ ที่ 1 ขน้ั สรา้ งความสนใจ ขัน้ ท่ี 2 ข้นั สารวจและคน้ หา ข้นั ที่ 3 ข้ันอภิปรายและลงข้อสรุป ขั้นที่ 4 ขน้ั ขยายความรู้ ขั้นท่ี 5 ขน้ั ประเมิน 4. การจัดช้ันเรียน ควรจัดให้นักเรียนนั่งเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 4-5 คน โดยแบ่งกลุ่ม แบบคละความสามารถ และในแต่ละกลุ่มจะมีการแบ่งหน้าท่ีของสมาชิก ซ่ึงจะผลัดเปล่ียนหน้าท่ีกัน ในแตล่ ะคร้งั ดังนี้ คณุ อานวย ทาหน้าที่ อานวยความสะดวกให้กบั สมาชิกในกล่มุ โดยการไปหยิบอุปกรณ์ หรอื เอกสารตา่ ง ๆ คณุ วางแผน ทาหนา้ ที่ วางแผนการทางาน คณุ จัดการความรู้ ทาหนา้ ท่ี รวบรวมองค์ความรู้ และผลงานของกลมุ่ ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 3 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

คณุ เสนอ ทาหน้าท่ี นาเสนอผลงาน หรือความร้ทู ีไ่ ด้เรียนรู้ คุณกจิ กรรม ทาหน้าที่ ทากจิ กรรมร่วมกนั กับสมาชกิ ในกลุม่ (ถ้ามี) 5. ครูควรชี้แจงให้นักเรียนทราบถึงบทบาทของนักเรียนในการเรียนรู้ด้วยชุดกิจกรรม การเรียนรู้ 6. ครูควรให้นักเรียนทาแบบทดสอบก่อนเรียนประจาชุดกิจกรรม เพ่ือวัดความรู้พื้นฐาน ของนักเรยี นแตล่ ะคน และเมอื่ จัดกิจกกรมการเรียนรู้เรียบร้อนแลว้ จงึ ใหน้ ักเรยี นทาแบบทดสอบหลัง เรียนประจาชดุ กิจกรรม 7. ครูควรจัดการเรียนการสอนให้เป็นไปตามลาดับขั้นตอนท่ีกาหนดไว้ในชุดกิจกรรม การเรียนรู้ โดยในระหว่างทากิจกรรมครูควรกระตุ้นให้นักเรียนได้คิด ได้ลงมือปฏิบัติกิจกรรมต่าง ๆ ดว้ ยตนเองตามข้นั ตอนอย่างเตม็ ความสามารถ และพยายามสอดแทรกคณุ ธรรมทุกครง้ั ทมี่ โี อกาส 8. หากมีนักเรียนบางคนเรียนไม่ผ่านเกณฑ์ ครูควรให้คาแนะนา หรืออาจจะมอบหมายงาน หรอื ใหศ้ กึ ษาชดุ กิจกรรมเพมิ่ เตมิ ในเวลาว่าง ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เร่ือง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 4 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

คำชแ้ี จงสำหรบั นักเรียน ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอุปกรณ์ วิชาฟิสิกส์3 สาหรับนักเรียน ช้ันมธั ยมศึกษาปที ่ี 5 ชุดท่ี 2 เร่อื ง การหักเหของแสง นักเรียนจะต้องปฏบิ ัติ ดังน้ี 1. ก่อนเร่ิมการจัดการเรียนรู้จากชุดกิจกรรมการเรียนรู้ นักเรียนต้องทาแบบทดสอบ ก่อนเรียน จานวน 10 ข้อ ใช้เวลา 15 นาที เพ่ือประเมินความรู้พ้ืนฐานของนักเรียน และเมื่อศึกษา และปฏิบัติกิจกรรมครบทุกกิจกรรมแล้วและได้คะแนนแต่ละกิจกรรมผ่านเกณฑ์ท่ีกาหนด ให้ทาแบบทดสอบหลังเรียน จานวน 10 ข้อ ใช้เวลา 15 นาที เพื่อเปรียบเทียบความก้าวหน้า ของนักเรียน ซึง่ นักเรียนตอ้ งทาแบบทดสอบหลังเรยี นไดไ้ ม่ตา่ กวา่ ร้อยละ 50 จึงจะผ่านเกณฑ์ 2. นักเรียนจะต้องแบ่งหน้าที่ให้กับสมาชิกภายในกลุ่ม ซ่ึงในแต่ละคร้ังหน้าท่ีของสมาชิก แตล่ ะคนจะต้องสลับกัน โดยมหี น้าท่ี 5 ตาแหนง่ ดังน้ี คณุ อานวย ทาหนา้ ท่ี อานวยความสะดวกใหก้ ับสมาชกิ ในกลุ่ม โดยการไปหยบิ อุปกรณ์ หรอื เอกสารต่าง ๆ คุณวางแผน ทาหน้าที่ วางแผนการทางาน คณุ จัดการความรู้ ทาหนา้ ท่ี รวบรวมองค์ความรู้ และผลงานของกล่มุ คุณเสนอ ทาหน้าที่ นาเสนอผลงาน หรอื ความรทู้ ี่ได้เรียนรู้ คณุ กจิ กรรม ทาหน้าท่ี ทากิจกรรมร่วมกันกบั สมาชิกในกลุม่ (ถา้ มี) 3. ปฏิบัติกิจกรรมตามขั้นตอนท่ีระบุไว้ในชุดกิจกรรมการเรียนรู้เม่ือปฏิบัติกิจกรรมต่าง ๆ เสร็จเรียบร้อยแล้วให้ตรวจคาตอบจากเฉลย แล้วบันทึกคะแนนลงในแบบบันทึกคะแนนของนักเรียน นักเรียนจะต้องได้คะแนนทุกกิจกรรมไม่ต่ากว่าร้อยละ 70 จึงจะผ่านเกณฑ์ ถ้าไม่ผ่านเกณฑ์ ให้กลบั ไปอา่ นทาความเขา้ ใจเก่ียวกบั เนอ้ื หาอกี คร้งั แลว้ ตอบใหม่ 4. นกั เรียนทกุ คนปฏิบัติกิจกรรมด้วยความตั้งใจ และทากิจกรรมใหเ้ สรจ็ ทนั เวลาทก่ี าหนด 5. เม่ือปฏบิ ตั กิ ิจกรรมเสรจ็ เรยี บรอ้ ยแล้ว ต้องช่วยกนั เก็บวสั ดุ อปุ กรณ์ ส่ือการเรียนตา่ ง ๆ จัดโต๊ะ และเก้าอ้ี ให้อยูใ่ นสภาพ เรียบร้อย และทาความสะอาดก่อนออกจากห้องเรยี น ชุดกจิ กรรมการเรยี นรู้ เรอ่ื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 5 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ลำดบั ข้ันตอนกำรศกึ ษำชุดกิจกรรมกำรเรยี นรู้ 1. ศึกษำคำชแ้ี จงตำ่ งๆ ในกำรใช้ชุดกจิ กรรมกำรเรียนรู้ 2. ศกึ ษำสำระสำคัญ / สำระกำรเรียนรู้ /ผลกำรเรียนรู้ / จดุ ประสงค์กำรเรียนรู้ 3. ทำแบบทดสอบกอ่ นเรียน 10 ข้อ 15 นำที 4. ปฏบิ ัตกิ จิ กรรมกำรเรยี นรู้ตำมข้นั ตอน ประกอบดว้ ย ขั้นที่ 1 สร้ำงควำมสนใจ ขั้นท่ี 2 สำรวจและคน้ หำ ข้ันที่ 3 อธิบำยและลงข้อสรุป ขน้ั ที่ 4 ขยำยควำมรู้ ข้ันท่ี 5 ประเมินผล 5. ตรวจสอบคำตอบของใบงำนและกจิ กรรมแตล่ ะข้ัน เพื่อตรวจสอบควำมเข้ำใจ โดยจะตอ้ งผำ่ นเกณฑ์ท่ีกำหนด ถำ้ ไมผ่ ่ำนเกณฑ์จะตอ้ งกลับไปศกึ ษำเน้ือหำ ที่ไมผ่ ำ่ นเกณฑ์อกี ครั้ง จนกว่ำผำ่ นเกณฑ์ทกี่ ำหนด 6. ทำแบบทดสอบหลังเรียน จำนวน 10 ข้อ 15 นำที 7. ตรวจคำตอบ ผ่ำนเกณฑร์ อ้ ยละ 50 ไมผ่ ำ่ นเกณฑ์ ผ่ำนเกณฑ์ ศึกษำชดุ กจิ กรรมกำรเรยี นรู้ ชุดท่ี 3 ต่อไป ชดุ กจิ กรรมการเรยี นรู้ เรอ่ื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 6 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

แผนผงั กำรจดั ช้ันเรยี น จอนำเสนอ โตะ๊ ครู กล่มุ ท่ี 1 กลุม่ ท่ี 2 กลมุ่ ท่ี 3 กลุ่มท่ี 6 กลมุ่ ที่ 5 กลุ่มท่ี 4 กล่มุ ท่ี 7 กลุ่มที่ 8 กลุม่ ท่ี 9 โต๊ะวัสดุอปุ กรณ์ ชดุ กจิ กรรมการเรยี นรู้ เรอ่ื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 7 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ผงั มโนทศั น์กำรเรยี นรู้ ชุดกจิ กรรมกำรเรียนรู้ เร่ือง แสงและทศั นอุปกรณ์ วชิ ำฟิสิกส์3 สำหรับนกั เรียนช้นั มัธยมศึกษำปีที่ 5 ธรรมชาตแิ ละ แสงและทัศนอปุ กรณ์ เคร่ืองฉายภาพ การสะท้อนของแสง ทัศนอปุ กรณ์ กล้องถ่ายรปู กลอ้ งจุลทรรศน์ อตั ราเร็วของแสง กลอ้ งโทรทรรศน์ กฎการสะท้อน ปรากฏการณ์ การกระจายแสง รุ้ง กระจกเงาราบ ทเ่ี ก่ียวข้องกบั การทรงกลด กระจกเงาโคง้ และมริ าจ แสง ตาและการมองเหน็ สี ความสวา่ งกับการถนอมสายตา การหักเหของแสง สายตาสัน้ กฎการหักเห สายตายาว ดรรชนีหักเห การมองเหน็ สี การสะท้อนกลบั หมด แสงสี ความลึกปรากฏ สารสี เลนสบ์ าง เลนสเ์ วา้ เลนสน์ ูน ชุดกิจกรรมการเรยี นรู้ เรือ่ ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 8 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

เม่ือแสงเคล่ือนท่ีผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางคู่หนึ่งๆ จะเกิด สำระ การหักเหของแสง (refraction) โดยเป็นไปตามกฎของกำรหักเห ของแสง ดังน้ี สำคญั 1. รังสีตกกระทบ เส้นแนวฉาก และรังสีหักเหอยู่ในระนาบ เดียวกนั เสมอ 2. สาหรับตัวกลางคู่หน่ึง อัตราส่วนระหว่างไซน์ของมุม ตกกระทบในตัวกลางหน่ึงกับไซน์ของมุมหักเหในอีกตัวกลางหน่ึง มคี า่ คงที่เสมอ ขอ้ นี้เรียกวา่ กฎของสเนลล์ เมื่อแสงจากตัวกลางหน่ึงผ่านเข้าไปในอีกตัวกลางที่ดรรชนี หักเหมีค่าน้อยกว่า เช่น จากพลาสติกสู่อากาศ มุมตกกระทบที่ผิว รอยต่อระหว่างตัวกลางทั้งสอง ที่ทาให้มุมหักเหเท่ากับ 90 องศา เรยี กวา่ มุมวกิ ฤต ถา้ มมุ ตกกระทบใหญ่กว่ามุมวิกฤต จะไมม่ รี งั สีหักเห แต่จะมีรังสีสะท้อน ปรากฏการณ์น้ีเรียกว่า กำรสะท้อนกลับหมด (total reflection) การมองเห็นวัตถุที่อยู่ในน้า จะเห็นวัตถุต้ืนกว่าเดิม เนอ่ื งมาจากการหักเหของแสง ตาแหน่งของวตั ถุ เรียกวา่ ควำมลึกจริง สว่ นตาแหน่งภาพ เรียกว่า ควำมลกึ ปรำกฏของวตั ถุในน้า เม่ือวัตถุอยู่หน้าเลนส์บาง (เว้าและนูน) ระยะวัตถุ s และ ระยะภาพ s' และความยาวโฟกัส f มีความสัมพันธ์ ดังสมการ 111 เลนส์บาง f = s + s' ขนาดภาพ y' และขนาดวัตถุ y มีความสัมพันธ์ y' s' ดังสมการ y = s ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เร่ือง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 9 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

สำระ 1. การหกั เหของแสง กำรเรยี นรู้ 2. กฎของสเนลล์ 3. ดรรชนีหักเห 4. การสะท้อนกลับหมดของแสง 5. ความลกึ จริงและความลึกปรากฏ 6. ความสัมพนั ธ์ระหวา่ งระยะวตั ถุ ระยะภาพและความยาวโฟกสั 7. การเขียนภาพหาตาแหนง่ และชนิดของภาพทีเ่ กิดจากเลนส์บาง 8. การคานวณหาตาแหน่งและชนดิ ของภาพทเ่ี กดิ จากเลนส์บาง ผล 1. อธิบายการหักเหของแสงเมื่อผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางสอง กำรเรยี นรู้ ชนิด 2. อธิบายการหาตาแหน่ง ขนาดและชนิดของภาพท่ีเกิดจากเลนส์ บาง ท้งั โดยการเขียนภาพและการคานวณ ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เร่ือง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 10 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

จดุ ประสงค์ ด้ำนควำมรู้ (K) กำรเรยี นรู้ 1. อธบิ ายการหักเหของแสงได้ 2. คานวณเกี่ยวกบั การหกั เหของแสงได้ 3. อธบิ ายดรรชนีหกั เห กฎของสเนลล์ และใช้กฎของสเนลล์ อธบิ าย การสะท้อนกลบั หมดของแสง ความลกึ จรงิ และความลึกปรากฏได้ 4. คานวณหาตาแหนง่ และชนิดของภาพทเ่ี กิดจากเลนส์บางได้ ดำ้ นทกั ษะกระบวนกำร (P) 1. ทดลองการหักเหของแสงเพอ่ื สรปุ เปน็ กฎของสเนลลไ์ ด้ 2. ทดลองความสมั พนั ธ์ระหว่างระยะวัตถุ ระยะภาพ และความยาวโฟกัสได้ 3. เขยี นภาพหาตาแหน่งและชนิดของภาพท่ีเกิดจากเลนส์บางได้ ด้ำนคุณลกั ษณะอันพงึ ประสงค์ (A) 1. มคี วามซื่อสตั ย์สจุ รติ 2. ใฝเ่ รียนรู้ 3. มคี วามมุง่ มน่ั ในการทางาน สมรรถนะ 1. ความสามารถในการส่อื สาร สำคัญ 2. ความสามารถในการคิด 3. ความสามารถในการแก้ปัญหา 4. ความสามารถในการใช้ทักษะชวี ติ ชุดกจิ กรรมการเรยี นรู้ เร่อื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 11 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

แบบทดสอบก่อนเรยี น ชุดกิจกรรมกำรเรียนรู้ ชดุ ท่ี 2 กำรหกั เหของแสง คำช้แี จง : แบบทดสอบกอ่ นเรยี นเปน็ แบบทดสอบแบบเลือกตอบ 4 ตัวเลอื ก จานวน 10 ขอ้ ใช้เวลา 15 นาที คำส่งั : จงเลอื กคาตอบทีถ่ ูกต้องทส่ี ุดเพยี งคาตอบเดยี ว แล้วทาเครือ่ งหมายกากบาท (X) ลงในกระดาษคาตอบ 1. การหกั เหของแสงมีความหมายตรงกบั ข้อใด ก. รังสหี ักเหอยู่ในระนาบเดียวกบั รังสตี กกระทบและเสน้ แนวฉาก ข. สาหรับตวั กลางคู่หน่งึ ๆ อัตราส่วนระหว่างไซนข์ องมุมตกกระทบในตัวกลางหนงึ่ กับไซน์ของมุมหักเหในอีกตัวกลางหนึ่งยอ่ มมคี ่าคงตวั ค. เม่อื แสงเกิดการหักเห รังสหี ักเหจะเบนออกจากเสน้ แนวฉากเสมอ ง. ข้อ ก และ ข 2. เมอ่ื เรามองดูวตั ถุในอีกตวั กลางหนงึ่ จะเหน็ ภาพของวตั ถุเปลย่ี นไปจากเดิม ท้ังน้ีเปน็ ผลมาจาก สมบตั ิขอ้ ใดของแสง ก. การสะท้อนของแสง ข. การหกั เหของแสง ค. การกระจายแสง ง. ถกู ท้งั ก และ ข 3. เมอื่ แสงเกิดการหักเหปรมิ าณใดไม่เปลี่ยนแปลง ก. ความเร็ว ข. ความถี่ ค. ความยาวคลน่ื ง. พลังงาน 4. กฎของสเนลล์กลา่ ววา่ อย่างไร ก. รงั สีตกกระทบเส้นแนวฉากและรงั สีหักเหอยูใ่ นระนาบเดยี วกัน ข. เมอื่ แสงหกั เหจะทาให้มุมตกกระทบเทา่ กบั มุมหกั เหเสมอ ค. อัตราส่วนระหวา่ งไซน์ของมมุ ตกกระทบตอ่ ไซน์ของมมุ หักเหของตวั กลางคู่หน่ึง ๆ มีคา่ คงตวั ง. ถา้ รงั สตี กกระทบตัง้ ฉากกบั รอยต่อของตวั กลาง รังสหี กั เหจะตั้งฉากกบั รอยต่อ ของตัวกลางด้วย ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เรอ่ื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 12 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

5. แสงเคลอ่ื นท่จี ากนา้ ผ่านแก้วไปสู่อากาศ โดยรอยตอ่ ของตัวกลางซ่งึ ขนานกัน ข้อใดเขียนรปู การหักเหของแสงได้ถกู ต้องถ้ากาหนดให้ (1) = น้า (2) = อากาศ (3) = แกว้ ก. (3) ข. (3) (2) (2) (1) ค. (1) (3) ง. (3) (2) (2) (1) (1) 6. ถา้ มมุ ตกกระทบมีค่ามากกว่ามมุ วกิ ฤตจะเกิดผลตามข้อใด ก. แสงจะหกั เหทามมุ 90 องศากบั เสน้ แนวฉาก ข. รงั สีหักเหจะเคล่ือนทไ่ี ปตามเสน้ แนวฉาก ค. แสงจะสะท้อนกลับสตู่ วั กลางเดมิ ทั้งหมด ง. แสงจะหักเหเข้าส่ตู วั กลางท่ี 2 หมด 7. นักดาน้ามองตรงขึ้นไปจากใต้นา้ เห็นนกตัวหน่ึงอยสู่ งู กว่าผิวน้า 12 เมตร จงหาวา่ จริง ๆ แลว้ นก 4 อย่สู ูงจากผวิ น้าเทา่ ใด กาหนดใหค้ ่าดรรชนหี ักเหของอากาศและนา้ เท่ากบั 1 และ 3 ตามลาดบั ก. 6 เมตร ข. 9 เมตร ค. 15 เมตร ง. 18 เมตร 8. วตั ถสุ งู 4 เซนตเิ มตร วางหา่ งจากเลนส์นนู 20 เซนติเมตร ถา้ เลนส์มีความยาวโฟกัส 12 เซนตเิ มตร จงหาชนิดตาแหนง่ ของภาพ ก. ภาพจริง อยู่หน้าเลนส์ห่างจากเลนส์ 24 เซนติเมตร ข. ภาพเสมือน อยู่หน้าเลนส์ห่างจากเลนส์ 24 เซนติเมตร ค. ภาพจริง อยู่หลังเลนสห์ ่างจากเลนส์ 30 เซนติเมตร ง. ภาพเสมอื น อยู่หลังเลนสห์ ่างจากเลนส์ 30 เซนติเมตร ชดุ กิจกรรมการเรยี นรู้ เร่อื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 13 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

9. เลนสเ์ ว้าอันหนึ่งมคี วามยาวโฟกสั 10 เซนตเิ มตร ใหภ้ าพขนาด 1 ใน 4 เทา่ ของวัตถุ ภาพทีเ่ กิด อยู่ห่างจากวัตถุเท่าใด ก. 22.5 เซนติเมตร ข. 24.5 เซนตเิ มตร ค. 28.0 เซนตเิ มตร ง. 30.0 เซนตเิ มตร 10. เมอ่ื วัตถเุ ล็ก ๆ อย่ทู ่ีโฟกัสของเลนสน์ ูน ข้อใดเขยี นทางเดนิ แสงได้ถกู ต้อง ก. ข. F FC F FC ค. ง. F FC F FC ชดุ กจิ กรรมการเรียนรู้ เรอ่ื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 14 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

กระดำษคำตอบกอ่ นเรียน ชดุ กจิ กรรมกำรเรียนรู้ ชุดท่ี 2 กำรหกั เหของแสง ชื่อ – สกลุ .................................................................................ชัน้ ....................เลขที่..................... คำส่ัง : จงเลือกคาตอบทถ่ี ูกต้องท่ีสดุ เพียงคาตอบเดียว แล้วทาเคร่ืองหมายกากบาท (X) ลงใน กระดาษคาตอบ ข้อ ก ข ค ง คะแนนทไ่ี ด้ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ทาแบบทดสอบเสรจ็ แล้ว อยา่ ลมื ! ตรวจคาตอบดว้ ยนะคะ ชดุ กจิ กรรมการเรียนรู้ เรือ่ ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 15 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ใบกิจกรรมที่ 2.1 กำรหักเหของแสง จดุ ประสงค์กำรเรียนรู้ ทดลองการหักเหของแสงเพื่อสรปุ เปน็ กฎของสเนลลไ์ ด้ วสั ดอุ ุปกรณ์กำรทดลอง (ต่อกลุ่ม) 1. เลเซอรไ์ ดโอด จานวน 1 อนั 2. แทง่ พลาสตกิ สเ่ี หลย่ี มผนื ผ้า จานวน 1 ชิ้น 3. กระดาษขาว A4 จานวน 1 แผ่น 4. ดินสอ จานวน 1 แทง่ 5. ไมบ้ รรทดั จานวน 1 อัน 6. ไม้โปรแทรกเตอร์ จานวน 1 อัน วธิ กี ำรทดลอง 1. วางแทง่ พลาสติกสี่เหลีย่ มผืนผา้ โดยใหด้ ้านข่นุ ทาบกบั กระดาษขาว ฉายแสงเลเซอร์ จากเลเซอร์ไดโอดโดยใหล้ าแสงทามุมตกกระทบคา่ หน่งึ ทีผ่ ิวด้านข้างของแท่งพลาสติก 2. ลากดินสอตามขอบแทง่ พลาสตกิ ทง้ั สดี่ ้านบนกระดาษขาว ลากรงั สตี กกระทบ และรงั สีหักเหในแทง่ พลาสตกิ ซ่ึงเปน็ รังสตี กกระทบในแทง่ พลาสตกิ ท่ีผวิ อีกดา้ นหนง่ึ ของแท่งพลาสติก และรังสีหกั เหในอากาศ ดงั ภาพท่ี 2.1 เลเซอร์ไดโอด กระดาษขาว A4 ภาพท่ี 2.1 การจัดอปุ กรณท์ ดลองเรื่องการหกั เหของแสง (ที่มา : ถา่ ยภาพและวาดโดยนางสาววันทนา เก้าเอีย้ น) ชุดกจิ กรรมการเรยี นรู้ เรื่อง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 16 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

3. วดั มมุ ตกกระทบ θ1 มุมหักเหในแท่งพลาสติก θ2 มุมตกกระทบในแทง่ พลาสตกิ θ3 และมุมหักเหในอากาศ θ4 ดงั ภาพท่ี 2.2 แล้วบันทกึ ผลลงในตาราง 4. เปล่ยี นมุม θ1 อีก 2 ค่า แล้ววัดมุม θ2 θ3 และ θ4 บันทึกผลลงในตาราง จากนน้ั หาค่า sinθ1 sinθ3 ของ sinθ2 และ sinθ4 บนั ทกึ ผลลงในตาราง θ1 θ3 θ2 θ4 ภาพท่ี 2.2 การหกั เหของแสงเม่ือผา่ นแท่งพลาสติก (ทมี่ า : วาดโดยนางสาววนั ทนา เกา้ เอี้ยน) คำถำมหลงั กำรทดลอง 1. คา่ sinθ1 และ sinθ3 ทไ่ี ดจ้ ากการทดลองทง้ั 3 คร้งั เทา่ กันหรอื ไม่ sinθ2 sinθ4 sinθ1 sinθ3 2. คา่ ของ sinθ2 แตกตา่ งจาก sinθ4 อยา่ งไร มาเริ่มทาการทดลองกนั เลยค่ะ ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรอ่ื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 17 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ใบบันทกึ กิจกรรมที่ 2.1 กำรหักเหของแสง จุดประสงคก์ ำรเรียนรู้ ทดลองการหักเหของแสงเพ่ือสรุปเป็นกฎของสเนลล์ได้ กลุ่มท.่ี ......................................................... รำยชอ่ื สมำชิกในกลุ่ม 1..............................................................เลขท่ี................หนา้ ท.ี่ ...................................... 2..............................................................เลขท.่ี ...............หนา้ ที่....................................... 3..............................................................เลขท่ี................หนา้ ท.่ี ...................................... 4..............................................................เลขที.่ ...............หนา้ ท.่ี ...................................... 5..............................................................เลขที.่ ...............หนา้ ที.่ ...................................... จดุ ประสงคก์ ำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ วัสดุอุปกรณก์ ำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... ....................................................................................................................................... ......................... ......................................................................................................... ....................................................... ............................................................................................................................. ................................... วธิ ีกำรทดลอง ........................................................................................................................................................ ........ ........................................................................................................................... ..................................... ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรอ่ื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 18 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

ตำรำงบันทึกผลกำรทดลอง sinθ3 sinθ4 ครง้ั ที่ θ1 θ2 θ3 θ4 sinθ1 sinθ2 (องศำ) (องศำ) (องศำ) (องศำ) 1 2 3 คำถำมหลังกำรทดลอง 1. คา่ sinθ1 และ sinθ3 ทไี่ ดจ้ ากการทดลองทง้ั 3 ครั้งเท่ากนั หรอื ไม่ sinθ2 sinθ4 ............................................................................................................................. ................................... .......................................................................................................................................................... ...... 2. ค่าของ sinθ1 แตกตา่ งจาก sinθ3 อย่างไร sinθ2 sinθ4 ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ สรปุ ผลกำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ............................................................................................................................................................ .... อภปิ รำยผลกำรทดลอง ............................................................................................................ .................................................... ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. .................................. ชุดกิจกรรมการเรยี นรู้ เรื่อง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 19 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

ใบควำมรู้ท่ี 2.1 กำรหกั เหของแสง จุดประสงค์กำรเรียนรู้ 1. อธิบายการหกั เหของแสงได้ 2. อธบิ ายดรรชนหี กั เห กฎของสเนลล์ และใชก้ ฎของสเนลล์อธบิ ายการสะท้อนกลบั หมด ของแสง ความลึกจรงิ และความลกึ ปรากฏได้ การหักเห (Refraction) เป็นสมบัติหน่ึงของคลื่น ซ่ึงแสงจัดเป็นคลื่นชนิดหน่ึง ดังน้ัน แสงจึงสามารถเกิดการหกั เหได้ กำรหักเหของแสง การหักเหของแสง จะเกิดขึ้นเมื่อแสงเคลื่อนท่ีผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นแตกต่างกัน เป็นผลทาให้อัตราเร็วคลน่ื (v) ความยาวคล่ืน (λ) และทิศทางการเคลื่อนท่ีเปล่ียนแปลงไป แต่ความถี่ ของแสงยังคงเดิม ซ่ึงในขณะที่แสงเกิดการหักเหก็จะเกิดการสะท้อนของแสงขึ้นพร้อมๆ กันด้วย ดงั ภาพที่ 2.3 เส้นแนวฉาก อากาศ n1 ������1 ������1 v1 , λ1 น้า n2 ������2 v2 , λ2 ภาพที่ 2.3 รงั สีตกกระทบ รังสีหกั เหและรงั สีสะท้อนของแสง เมอื่ แสงเดินทางจากอากาศไปยงั นา้ (ท่ีมา: วาดโดยนางสาววันทนา เกา้ เอย้ี น http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/62/light1/ligh_6.htm เขา้ ถงึ ข้อมูลเมือ่ วันที่ 20 เดือนมนี าคม พ.ศ. 2558) ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เรอื่ ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 20 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

กฎกำรหักเหของแสง มี 2 ข้อ ดงั น้ี 1. รงั สตี กกระทบ รังสีหักเหและเสน้ แนวฉาก อยใู่ นระนาบเดยี วกัน 2. สาหรับตวั กลางค่หู น่งึ ๆ อตั ราสว่ นระหว่างค่าไซน์ (sine) ของมุมตกกระทบ (������1) ใน ตวั กลางทหี่ นึง่ กบั คา่ ไซน์ (sine) ของมุมหกั เห (������2) ในอีกตวั กลางท่ีสอง มคี า่ คงทเ่ี สมอ ซงึ่ ค่าคงท่นี ี้ คือ คา่ ดรรชนหี กั เห (n) ภาพท่ี 2.4 วิลเลอบรอร์ด สเนลล์ (Willebrord Snell) (ทมี่ า: https://micro.magnet.fsu.edu/optics/timeline/people/snell.html เข้าถึงข้อมลู เม่ือวนั ที่ 18 เดือนมนี าคม พ.ศ. 2558) กฎข้อที่ 2 ของการหักเหเป็นผลท่ีไดม้ าจากการทดลองของวลิ เลอบรอร์ด สเนลล์ จึงเรยี กว่า กฎของสเนลล์ (Snell's Law) ตัวอย่างเช่น เมื่อทดลองให้แสงเคลื่อนท่ีจากอากาศไปสู่น้า พบว่า อัตราส่วนของค่าไซน์ของมุมตกกระทบในอากาศกับค่าไซน์ของมุมหักเหในน้า มีค่าเทา่ กบั 1.33 เสมอ ไมว่ า่ จะมีการเปล่ียนมมุ ตกกระทบในอากาศเป็นกี่องศาก็ตาม และเรียกคา่ 1.33 น้ีวา่ คา่ ดรรชนีหักเห ของน้า เปน็ ตน้ กฎของสเนลล์ สามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้ 1n2 = sin θ1 sin θ2 โดยที่ 1n2 = n2 อา่ นว่า ดรรชนหี ักเหของตัวกลางที่ 2 เทยี บกับตวั กลางท่ี 1 n1 หรืออาจเขียนสมการไดเ้ ปน็ n1 sin θ1 = n2 sin θ2 ชดุ กจิ กรรมการเรยี นรู้ เรอื่ ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 21 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

ใบงำนท่ี 2.1 กำรหกั เหของแสง จุดประสงค์กำรเรยี นรู้ อธบิ ายการหักเหของแสงได้ คำชแ้ี จง ให้นกั เรยี นเขียนรังสีหกั เหของแสงเม่ือผ่านตวั กลางสองชนิด 1. ใหน้ ักเรยี นเขียนรงั สหี กั เหของแสงจากรูปที่กาหนดให้ เส้นแนวฉาก 1.1 1.2 เส้นแนวฉาก แก้ว แก้ว อากาศ น้า 1.3 1.4 เส้นแนวฉาก เส้นแนวฉาก แก้ว อากาศ อากาศ นา้ ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรือ่ ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 22 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

2. จงเขยี นรงั สหี ักเหของแสงผ่านปริซึมดงั รปู ท่ีกาหนดให้ต่อไปนี้ กาหนดให้ดรรชนหี กั เหของปริซึม มีคา่ 1.5 sin-1 0.9 มคี า่ 65o และ sin-1 0.75 มคี ่า 48.5o 2.1 53o 2.2 60o 30o ชดุ กจิ กรรมการเรยี นรู้ เรอ่ื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 23 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

ใบกิจกรรมท่ี 2.2 มมุ วกิ ฤตและกำรสะท้อนกลับหมด จดุ ประสงค์กำรเรียนรู้ อธิบายดรรชนีหกั เห กฎของสเนลล์ และใชก้ ฎของสเนลล์อธิบายการสะท้อนกลับหมด ของแสง ความลกึ จริงและความลกึ ปรากฏได้ วสั ดุอุปกรณ์กำรทดลอง (ต่อกลุม่ ) จานวน 1 อนั 1. เลเซอร์ไดโอด จานวน 1 ชิ้น 2. แทง่ พลาสติกรปู ครง่ึ วงกลม จานวน 1 แผน่ 3. กระดาษขาว A4 จานวน 1 แทง่ 4. ดนิ สอ จานวน 1 อนั 5. ไม้บรรทัด จานวน 1 อัน 6. ไมโ้ ปรแทรกเตอร์ วธิ ีกำรทดลอง 1. วางแท่งพลาสติกรูปครึ่งวงกลมโดยให้ด้านขุ่นทาบกับกระดาษขาว ฉายแสงเลเซอร์ จากเลเซอร์ไดโอดโดยให้ลาแสงผ่านเข้าไปทางด้านผิวโค้งและไปตกกระทบด้านผิวตรงของแท่ง พลาสติกโดยมุมตกกระทบมีค่าต่างๆ กัน จากน้อยไปมาก จนกระท่ังรังสีหักเหในอากาศขนาน กบั ด้านผวิ ตรงของแทง่ พลาสตกิ สังเกตรงั สีตกกระทบและรงั สีหักเหทดี่ ้านผวิ ตรง ดงั ภาพท่ี 2.5 2. ลากดินสอตามขอบแท่งพลาสติกบนกระดาษขาว ลากรังสีตกกระทบด้านผิวโค้ง และรังสีหักเหในแท่งพลาสติก ซ่ึงเป็นรังสีตกกระทบในแท่งพลาสติกท่ีด้านผิวตรง และรังสีหักเห ในอากาศ 3. วดั คา่ มุมตกกระทบของรงั สตี กกระทบในแทง่ พลาสติกท่ีด้านผิวตรง (มมุ วิกฤต) 4. เปลีย่ นคา่ มมุ ตกกระทบในแท่งพลาสติกทด่ี ้านผิวตรงให้มีค่ามากกวา่ มุมในข้อ 3 สงั เกตรงั สตี กกระทบและรงั สีหกั เหทีด่ า้ นผวิ ตรง ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เร่อื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 24 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

กระดาษขาว A4 เลเซอรไ์ ดโอด ภาพที่ 2.5 การจัดอุปกรณท์ ดลองเร่อื งมมุ วกิ ฤตและสะท้อนกลับหมด (ที่มา : ถา่ ยภาพและวาดโดยนางสาววันทนา เกา้ เอย้ี น) มาเริ่มทาการทดลองกันเลยค่ะ ชุดกิจกรรมการเรยี นรู้ เรือ่ ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 25 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ใบบนั ทกึ กิจกรรมที่ 2.2 มมุ วิกฤตและกำรสะท้อนกลับหมด จุดประสงคก์ ำรเรียนรู้ อธบิ ายดรรชนีหกั เห กฎของสเนลล์ และใชก้ ฎของสเนลล์อธบิ ายการสะท้อนกลับหมด ของแสง ความลกึ จริงและความลกึ ปรากฏได้ กลุม่ ท.่ี ......................................................... รำยช่ือสมำชิกในกลุ่ม 1..............................................................เลขที.่ ...............หนา้ ท่.ี ...................................... 2..............................................................เลขท่ี................หนา้ ท.ี่ ...................................... 3..............................................................เลขท.ี่ ...............หนา้ ที.่ ...................................... 4..............................................................เลขท่ี................หนา้ ท่.ี ...................................... 5..............................................................เลขที่................หนา้ ท่.ี ...................................... จุดประสงคก์ ำรทดลอง ................................................................................................................................ ................................ ................................................................................................... ............................................................. วัสดอุ ุปกรณ์กำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... .......................................................................................................................................... ...................... ............................................................................................................ .................................................... ............................................................................................................................. ................................... วธิ ีกำรทดลอง ........................................................................................................................................................... ..... ............................................................................................................................. ................................... ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ชดุ กิจกรรมการเรยี นรู้ เรื่อง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 26 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

ผลกำรทดลอง มมุ วิกฤตมีค่าเท่ากบั ...........องศา มมุ ตกกระทบในแท่งพลาสติก ผลการสงั เกต 1. นอ้ ยกวำ่ มุมวิกฤต 2. เทำ่ กับมุมวิกฤต 3. มำกกวำ่ มุมวกิ ฤต คำถำมหลงั กำรทดลอง เม่อื เปล่ียนคา่ มุมตกกระทบในแทง่ พลาสติกทด่ี า้ นผวิ ตรงให้มคี ่าต่างๆ รังสหี ักเหในอากาศ เป็นอยา่ งไร ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ สรปุ ผลกำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... ............................................................................................................................................. ................... ............................................................................................................... ................................................ อภปิ รำยผลกำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... ........................................................................................................................................................... ..... ............................................................................................................................. ................................... ชุดกิจกรรมการเรยี นรู้ เร่ือง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 27 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ใบควำมรู้ที่ 2.2 ดรรชนหี กั เหและกำรสะท้อนกลับหมด จุดประสงคก์ ำรเรยี นรู้ 1. อธบิ ายดรรชนีหักเห กฎของสเนลล์ และใชก้ ฎของสเนลล์อธบิ ายการสะท้อนกลับหมด ของแสง ความลึกจริงและความลกึ ปรากฏได้ 2. คานวณเกยี่ วกับการหักเหของแสงได้ คำ่ ดรรชนหี ักเหของแสง ค่าดรรชนหี กั เห (n) ของตัวกลางใดๆ อาจหาไดจ้ ากอัตราส่วนระหวา่ งอตั ราเรว็ ของแสงใน สุญญากาศ (c) ต่ออตั ราเร็วของแสงในตวั กลางนั้นๆ (v) เขียนเปน็ สมการได้ดังน้ี n= c v ถ้าเปรียบเทียบคา่ ดรรชนหี กั เหของตวั กลางสองชนิด ดังน้ี c คา่ ดรรชนหี ักเหของตัวกลางท่ี 1 มีคา่ n1 = v1 c คา่ ดรรชนีหักเหของตัวกลางท่ี 2 มีคา่ n2 = v2 นาสมการ n2/n1 จะได้ n2 = v1 n1 v2 เนือ่ งจาก อัตราเรว็ ของแสงในตวั กลางท่ี 1 มคี า่ v1 = λ1f และ อัตราเร็วของแสงในตัวกลางที่ 2 มคี ่า v2 = λ2f ดงั นั้น จะได้ v1 = λ1 v2 λ2 ชดุ กจิ กรรมการเรียนรู้ เร่อื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 28 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

สรปุ สูตรคานวณเกย่ี วกบั ดรรชนีหักเห ไดด้ งั นี้ 1n2 = n2 = sin θ1 = v1 = λ1 n1 sin θ2 v2 λ2 ตวั อยำ่ งกำรคำนวณเกย่ี วกับกฎของสเนลลแ์ ละค่ำดรรชนีหกั เหของแสง สามารถศึกษาไดจ้ าก ตัวอยา่ งตอ่ ไปนี้ ตัวอยำ่ งที่ 1 แสงเดนิ ทางจากอากาศไปแก้วโดยมมี ุมตกกระทบ 30 องศา จงหามุมหกั เหในแก้ว ถ้ากาหนดให้ คา่ ดรรชนีหกั เหของอากาศเท่ากับ 1 และดรรชนีหกั เหของแก้วเท่ากับ 1.5 วิธีทำ ขั้นท่ี 1 ทำควำมเข้ำใจโจทย์ปัญหำ 1.1 สถำนกำรณ์ให้อะไรมำ θ1 = 30° n1 = 1 n2 = 1.5 1.2 สถำนกำรณใ์ ห้หำอะไร θ1 ขน้ั ที่ 2 วำงแผนแกป้ ญั หำ 2.1 เลอื กสมกำรทีส่ มั พันธ์กับสถำนกำรณ์ n1 sin θ1 = n2 sin θ2 2.2 นกั เรยี นตอ้ งหำตวั แปรใดเพ่ิมจำกท่โี จทย์กำหนดหรือไม่ เพื่อใหเ้ พียงพอในกำรหำคำตอบ - ไม่มี - ขัน้ ท่ี 3 ดำเนนิ กำรแก้ปัญหำ 3.1 แทนค่ำสมกำร (1) sin 30° = (1.5) sin θ2 3.2 แก้สมกำรตำมที่วำงแผนไว้โดยใชข้ ัน้ ตอนและหลักกำรทำงคณติ ศำสตร์ θ2 = 19.5° ชุดกจิ กรรมการเรยี นรู้ เรือ่ ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 29 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผล สมกำรเป็นจรงิ ตรวจสอบไดจ้ ำก n1 sin θ1 = n2 sin θ2 (1) sin 30° = (1.5) sin θ2 (1) sin 30° = (1.5) sin 19.5° 0.5 = 0.5 ∴ มุมหักเหในแกว้ มคี ่ำ 19.5 องศำ ตัวอย่ำงท่ี 2 แสงมคี วามยาวคลนื่ ในสญุ ญากาศ 532 นาโนเมตร เมื่อเคลื่อนท่ีผา่ นไปในแกว้ ท่มี คี ่าดรรชนี หกั เหเทา่ กับ 1.5 ความยาวคล่นื แสงในแก้วมีคา่ เป็นเทา่ ใด วิธที ำ ขัน้ ท่ี 1 ทำควำมเข้ำใจโจทย์ปัญหำ 1.1 สถำนกำรณ์ใหอ้ ะไรมำ λ1 = 532 nm n1 = 1 n2 = 1.5 1.2 สถำนกำรณ์ใหห้ ำอะไร λ2 ข้ันท่ี 2 วำงแผนแก้ปญั หำ 2.1 เลือกสมกำรท่สี มั พันธก์ ับสถำนกำรณ์ n2 n1 λ1 = λ2 2.2 นกั เรยี นตอ้ งหำตวั แปรใดเพิม่ จำกท่โี จทย์กำหนดหรือไม่ เพอื่ ใหเ้ พียงพอในกำรหำคำตอบ - ไม่มี - ข้ันท่ี 3 ดำเนินกำรแกป้ ญั หำ 3.1 แทนค่ำสมกำร 532 1.5 1 λ2 = 3.2 แกส้ มกำรตำมที่วำงแผนไว้โดยใช้ขน้ั ตอนและหลกั กำรทำงคณติ ศำสตร์ λ2 = 354.6 nm ชดุ กจิ กรรมการเรียนรู้ เร่ือง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 30 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

ขนั้ ท่ี 4 ตรวจสอบผล ตรวจสอบไดจ้ ำก n2 n11.5 λ1 = 53λ22 λ2 = 1 532 1.5 354.6 = 1 1.5 = 1.5 สมกำรเปน็ จรงิ ∴ ควำมยำวคล่ืนแสงในแก้วมคี ่ำ 354.6 นำโนเมตร มุมวิกฤตและกำรสะท้อนกลับหมด หากพิจารณาถึงทิศทางการเคล่ือนท่ีของแสงที่รอยต่อของตัวกลางคู่หน่ึงๆ พบว่า เม่ือแสง เคล่ือนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นหรือค่าดรรชนีหักเหน้อยไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นหรือ ค่าดรรชนีหักเหมาก แสงจะหักเหเข้าหาเส้นแนวฉาก ตัวอย่างเช่น เมื่อแสงเดินทางผ่านรอยต่อ จากอากาศไปยังน้า รังสีหักเหของแสงจะเบนเข้าหาเส้นแนวฉาก เน่ืองจากอากาศมีความหนาแน่น และค่าดรรชนีหกั เหนอ้ ยกวา่ นา้ ดงั ภาพที่ 2.6 (ก) แตใ่ นทางตรงกันข้าม หากแสงเคล่ือนทจ่ี ากน้าไปสู่ อากาศ ซึ่งเป็นการเดินทางผ่านรอยต่อของตัวกลางท่ีมีความหนาแน่นหรือค่าดรรชนีหักเหมากไปยัง ตัวกลางที่มีความหนาแน่นหรือค่าดรรชนีหักเหน้อย รังสีหักเหของแสงจะเบนออกจากเส้นแนวฉาก ดงั ภาพท่ี 2.6 (ข) เสน้ แนวฉาก เส้นแนวฉาก อากาศ ������1 อากาศ ������2 นา้ ������2 นา้ ������1 (ก) แสงเคลือ่ นที่จากอากาศไปยังน้า (ข) แสงเคลอ่ื นทจ่ี ากน้าไปยังอากาศ ภาพที่ 2.6 การเคล่ือนทข่ี องแสงผา่ นรอยต่อของตวั กลางคู่หน่ึง ๆ 31 (ทม่ี า: วาดโดยนางสาววนั ทนา เก้าเอย้ี น) ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เร่ือง แสงและทัศนอปุ กรณ์ ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

ในกรณีที่แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นหรือค่าดรรชนีหักเหมากไปยังตัวกลาง ทม่ี ีความหนาแน่นหรือคา่ ดรรชนีหกั เหนอ้ ย เชน่ กรณีแสงเคลอ่ื นท่ีจากน้าไปยงั อากาศ หรอื จากแก้วไป ยงั อากาศ เปน็ ต้น มุมตกกระทบท่ีทาให้มมุ หักเหมีค่าเท่ากับ 90 องศา และรงั สหี ักเหของแสงเคล่ือนที่ ไปตามแนวรอยต่อของตัวกลาง ดงั ภาพท่ี 2.7 จะเรยี กมุมตกกระทบนวี้ า่ มมุ วิกฤต (θc) เสน้ แนวฉาก อากาศ 90o รังสหี ักเห น้า ������c ภาพที่ 2.7 มุมวิกฤตเมื่อแสงเคลอื่ นที่จากนา้ ไปยังอากาศ (ทม่ี า: วาดโดยนางสาววนั ทนา เกา้ เอี้ยน) กำรคำนวณหำคำ่ มุมวกิ ฤตสามารถทาไดโ้ ดยพิจารณาจากสมการกฎของสเนลล์ n1 sin θ1 = n2 sin θ2 ถ้า θ1 = θc (มุมวกิ ฤต) ดงั น้ัน θ2 = 90o จะได้ n1 sin θc = n2 sin 90∘ sin θc = n2 n1 θc = sin-1 (nn21) และหากมุมตกกระทบมีค่ามากกว่ามุมวกิ ฤต จะเกิดปรากฏการณ์ท่ีเรียกวา่ กำรสะท้อนกลบั หมด นั่นคือ เม่ือแสงที่ไปตกกระทบรอยต่อของตัวกลางจะสะท้อนกลับสู่ตัวกลางท่ี 1 ท้ังหมด ทาให้ ไม่มแี สงหักเหเข้าสตู่ วั กลางท่ี 2 เลย ดงั ภาพท่ี 2.8 ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เรอื่ ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 32 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง

เสน้ แนวฉาก อากาศ นา้ θ1 >θc ภาพท่ี 2.8 การสะท้อนกลับหมด (ทม่ี า: วาดโดยนางสาววันทนา เกา้ เอย้ี น) ตัวอยำ่ งกำรคำนวณเกยี่ วกับมุมวกิ ฤต สามารถศึกษาได้จากตัวอย่างต่อไปนี้ ตัวอย่ำงท่ี 3 จงหามุมวกิ ฤตระหวา่ งน้ากบั อากาศ ถา้ ดรรชนีหกั เหของน้าเทา่ กบั 1.33 วธิ ที ำ ข้ันที่ 1 ทำควำมเข้ำใจโจทย์ปัญหำ 1.1 สถำนกำรณใ์ ห้อะไรมำ n1 = nนา้ = 1.33 n2 = nอากาศ= 1 1.2 สถำนกำรณ์ให้หำอะไร θc ขัน้ ที่ 2 วำงแผนแกป้ ัญหำ 2.1 เลือกสมกำรทสี่ ัมพันธก์ บั สถำนกำรณ์ θc = sin-1 (nn12) 2.2 นกั เรียนต้องหำตวั แปรใดเพิ่มจำกทโ่ี จทย์กำหนดหรือไม่ เพื่อให้เพยี งพอในกำรหำคำตอบ - ไม่มี – ชดุ กิจกรรมการเรยี นรู้ เรือ่ ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 33 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ข้ันท่ี 3 ดำเนนิ กำรแก้ปัญหำ 3.1 แทนค่ำสมกำร 1 (1.33) θc = sin-1 3.2 แก้สมกำรตำมที่วำงแผนไว้โดยใช้ขั้นตอนและหลักกำรทำงคณิตศำสตร์ θc = 48.5° ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผล ตรวจสอบไดจ้ ำก sssiinnin--11-1(((1nn.11312.31)3)3) θc = θc = 48.5° = 48.5° = 48.5° สมกำรเป็นจรงิ ∴ มุมวิกฤตระหว่ำงนำ้ กับอำกำศมีค่ำ 48.5 องศำ ตัวอยำ่ งท่ี 4 หลอดไฟดวงหนึง่ อยู่ในอา่ งใต้ของเหลวลกึ 10 เซนตเิ มตร ซ่ึงมคี ่าดรรชนีหักเห เทา่ กบั 1.6 สอ่ งแสงออกมากระทบกบั ผวิ นา้ จงหาพ้นื ที่บริเวณผิวของเหลวที่มากท่สี ุดท่ีแสง จากหลอดไฟนส้ี ามารถสอ่ งทะลอุ อกมาได้ วิธีทำ พิจารณาจากโจทย์ แสงจากหลอดไฟใตข้ องเหลวจะแผก่ ระจายไปทุกทิศทาง และเม่ือแสง เคลอ่ื นที่มาถงึ ผิวของเหลวจะหกั เหออกสอู่ ากาศ ทาใหบ้ ริเวณผิวของเหลวสว่างเปน็ วงกลม และพ้นื ที่ ผิวทง้ั หมดท่ีแสงจากหลอดไฟจะสามารถทะลผุ ่านออกมาได้มากท่สี ดุ ก็ตอ่ เมอื่ มุมตกกระทบของแสงใน ของเหลวมีค่าเทา่ กบั มมุ วกิ ฤตนัน่ เอง ดังนัน้ จึงต้องหามุมวกิ ฤต และหารศั มีของวงกลม หลังจากนั้นจึง หาพน้ื ท่ผี ิวของเหลวท่ีสวา่ ง ดังภาพ R CB h=10 cm θc θc A ชุดกิจกรรมการเรยี นรู้ เรอ่ื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 34 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

ขน้ั ท่ี 1 ทำควำมเขำ้ ใจโจทย์ปัญหำ 1.1 สถำนกำรณใ์ หอ้ ะไรมำ h = 10 cm n1 = nของเหลว = 1.6 1.2 สถำนกำรณ์ให้หำอะไร A (พืน้ ทีผ่ ิวของเหลว) ข้นั ท่ี 2 วำงแผนแกป้ ญั หำ 2.1 เลอื กสมกำรทีส่ มั พันธก์ บั สถำนกำรณ์ A = πR2 2.2 นักเรยี นตอ้ งหำตวั แปรใดเพม่ิ จำกทโ่ี จทย์กำหนดหรือไม่ เพื่อใหเ้ พียงพอในกำรหำคำตอบ ((11nn.621))= θc = sin-1 39o θc = sin-1 R = h tanθc (พิจารณาจาก ΔABC) R = (10) tan39o = 8.1 cm ข้นั ท่ี 3 ดำเนนิ กำรแกป้ ัญหำ 3.1 แทนคำ่ สมกำร A = (3.14)(8.1)2 3.2 แก้สมกำรตำมที่วำงแผนไวโ้ ดยใช้ขนั้ ตอนและหลักกำรทำงคณติ ศำสตร์ A = 206.2 cm2 ขัน้ ท่ี 4 ตรวจสอบผล ตรวจสอบได้จำก A = πR2 A = (3.14)(8.1)2 206.2 = (3.14)(8.1)2 206.2 = 206.2 สมกำรเปน็ จริง ∴ พ้ืนทีบ่ ริเวณผิวของเหลวท่มี ำกท่ีสดุ ทแ่ี สงจำกหลอดไฟนสี้ ำมำรถสอ่ งทะลุออกมำได้มีค่ำ 206.2 ตำรำงเซนติเมตร ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เรอ่ื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 35 ชดุ ท่ี 2 การหกั เหของแสง

ใบงำนท่ี 2.2 ดรรชนหี กั เหและกำรสะท้อนกลบั หมด จดุ ประสงคก์ ำรเรยี นรู้ 1. อธบิ ายดรรชนหี กั เห กฎของสเนลล์ และใชก้ ฎของสเนลล์อธบิ ายการสะทอ้ นกลบั หมด ของแสง ความลึกจริงและความลกึ ปรากฏได้ 2. คานวณเก่ียวกับการหกั เหของแสงได้ คำชแี้ จง ให้นกั เรียนแสดงวิธที าแกโ้ จทยป์ ัญหาต่อไปน้ี 1. ดรรชนีหักเหของแสงในเพชรมีค่า 2.5 และอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศมีค่า 3 x 108 เมตรตอ่ วนิ าที จงหาอัตราเร็วของแสงในเพชร วธิ ีทำ ขน้ั ท่ี 1 ทาความเขา้ ใจโจทย์ปัญหา 1.1 สถานการณ์ให้อะไรมา 1.2 สถานการณ์ใหห้ าอะไร ขั้นท่ี 2 วางแผนแกป้ ัญหา 2.1 เลือกสมการท่ีสมั พนั ธก์ บั สถานการณ์ 2.2 นกั เรียนตอ้ งหาตวั แปรใดเพ่ิมจากทีโ่ จทยก์ าหนดหรือไม่ เพ่ือให้เพยี งพอในการหาคาตอบ ข้นั ที่ 3 ดาเนินการแกป้ ัญหา 3.1 แทนค่าสมการ 3.2 แกส้ มการตามทวี่ างแผนไวโ้ ดยใช้ขนั้ ตอนและหลักการทางคณิตศาสตร์ ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 36 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

ข้ันที่ 4 ตรวจสอบผล ตรวจสอบไดจ้ าก 2. ถา้ ดรรชนีหกั เหของเพชรและนา้ มีค่า 2.5 และ 1.33 ตามลาดบั จงหามุมวิกฤตระหว่างเพชรและนา้ วธิ ที ำ ขั้นท่ี 1 ทาความเขา้ ใจโจทย์ปัญหา 1.1 สถานการณ์ใหอ้ ะไรมา 1.2 สถานการณ์ให้หาอะไร ขั้นที่ 2 วางแผนแก้ปญั หา 2.1 เลือกสมการที่สมั พันธ์กบั สถานการณ์ 2.2 นกั เรยี นตอ้ งหาตัวแปรใดเพมิ่ จากทโี่ จทยก์ าหนดหรือไม่ เพอ่ื ใหเ้ พยี งพอในการหาคาตอบ ขั้นที่ 3 ดาเนนิ การแก้ปัญหา 3.1 แทนคา่ สมการ 3.2 แก้สมการตามท่ีวางแผนไว้โดยใช้ขน้ั ตอนและหลกั การทางคณิตศาสตร์ ข้ันที่ 4 ตรวจสอบผล ตรวจสอบได้จาก ชุดกิจกรรมการเรยี นรู้ เรือ่ ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 37 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

3. หลอดไฟดวงหนึง่ อยู่ใตส้ ระนา้ ลึก 5 เมตร สอ่ งแสงออกมากระทบกับผวิ น้า จงหาพ้ืนท่ีบริเวณผวิ นา้ ที่แสงจากหลอดไฟน้ีสามารถส่องทะลอุ อกมาได้ กาหนดให้ดรรชนหี ักเหของนา้ มคี ่า 1.33 วิธีทำ ข้ันท่ี 1 ทาความเขา้ ใจโจทย์ปญั หา 1.1 สถานการณ์ให้อะไรมา 1.2 สถานการณ์ให้หาอะไร ขนั้ ท่ี 2 วางแผนแก้ปัญหา 2.1 เลอื กสมการที่สมั พันธ์กับสถานการณ์ 2.2 นักเรียนตอ้ งหาตวั แปรใดเพมิ่ จากท่ีโจทย์กาหนดหรือไม่ เพือ่ ให้เพยี งพอในการหาคาตอบ ข้ันท่ี 3 ดาเนนิ การแกป้ ัญหา 3.1 แทนคา่ สมการ 3.2 แกส้ มการตามทีว่ างแผนไวโ้ ดยใช้ขน้ั ตอนและหลักการทางคณิตศาสตร์ ขั้นที่ 4 ตรวจสอบผล ตรวจสอบไดจ้ าก ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เร่อื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 38 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

ใบกิจกรรมที่ 2.3 ควำมลึกจริง ควำมลึกปรำกฏ จุดประสงค์กำรเรยี นรู้ อธบิ ายดรรชนีหักเห กฎของสเนลล์ และใชก้ ฎของสเนลล์อธิบายการสะท้อนกลับหมด ของแสง ความลกึ จรงิ และความลกึ ปรากฏได้ วัสดุอุปกรณ์กำรทดลอง (ต่อกล่มุ ) จานวน 2 ใบ 1. บกี เกอร์ขนาด 1000 cm3 จานวน 2 เหรยี ญ 2. เหรยี ญ จานวน 2 คัน 3. ชอ้ นยาว จานวน 800 cm3 4. นา้ มัน วธิ กี ำรทดลอง 1. ใสน่ า้ 800 cm3 ลงในบีกเกอร์ และหย่อนเหรยี ญลงไปในบกี เกอร์ 2. ใช้ชอ้ นตักเหรยี ญทม่ี องเห็นในบีกเกอร์ โดยให้ตาแหน่งตาทามมุ เอยี งกบั แนวดิ่ง ดงั ภาพที่ 2.9 (ก) 3. เปล่ียนตาแหนง่ ตาใหอ้ ยู่ในแนวดิง่ มองตรงไปยังเหรียญ แลว้ ใชช้ อ้ นตักเหรยี ญทม่ี องเห็น ดงั ภาพท่ี 2.9 (ข) 4. เปลย่ี นจากนา้ เปน็ นา้ มัน และทาการทดลองซา้ ข้อ 2 – 3 ชดุ กิจกรรมการเรียนรู้ เรอ่ื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 39 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

30๐ (ก) (ข) ภาพที่ 2.9 การจดั อปุ กรณท์ ดลองเรอ่ื งความลกึ จริง ความลกึ ปรากฏ (ที่มา : วาดโดยนางสาววนั ทนา เกา้ เอี้ยน) มาเริ่มทาการทดลอง กนั ไดเ้ ลยค่ะ ชดุ กิจกรรมการเรยี นรู้ เร่อื ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 40 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

ใบบนั ทกึ กิจกรรมที่ 2.3 ควำมลึกจรงิ ควำมลึกปรำกฏ จุดประสงคก์ ำรเรียนรู้ อธิบายดรรชนีหักเห กฎของสเนลล์ และใช้กฎของสเนลล์อธิบายการสะท้อนกลับหมด ของแสง ความลึกจริงและความลกึ ปรากฏได้ กลุ่มท.่ี ......................................................... รำยชือ่ สมำชิกในกลุ่ม 1..............................................................เลขที่................หนา้ ท่.ี ...................................... 2..............................................................เลขท.่ี ...............หนา้ ที่....................................... 3..............................................................เลขที่................หนา้ ท่ี....................................... 4..............................................................เลขท่ี................หนา้ ท.่ี ...................................... 5..............................................................เลขท.่ี ...............หนา้ ที่....................................... จุดประสงค์กำรทดลอง ...................................................................................... .......................................................................... ............................................................................................................................. ................................... วสั ดอุ ุปกรณ์กำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ............................................................................................................................................................ .... วธิ กี ำรทดลอง ................................................................................................................. ............................................... ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................. ................................... ชุดกิจกรรมการเรียนรู้ เรื่อง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 41 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

ตำรำงบนั ทึกผลกำรทดลอง ผลการตกั เหรยี ญ ตาแหน่งตา น้ำ นำ้ มนั ตกั ได้ ตกั ไม่ได้ ตกั ได้ ตักไมไ่ ด้ 1. ทำมุมเอียงกับแนวด่ิง 2. ทำมุม 0 องศำกับแนวดงิ่ (มองตรง) คำถำมหลังกำรทดลอง ถ้าเปลี่ยนจากน้าและนา้ มันเป็นของเหลวชนดิ อ่ืน ผลการทดลองทไี่ ดจ้ ะแตกต่างกนั หรอื ไม่ อย่างไร ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................................................... ............................. สรุปผลกำรทดลอง ............................................................................................................................. ................................... ................................................................................................ ................................................................ ............................................................................................................................. ................................... อภิปรำยผลกำรทดลอง ......................................................................................................................................... ....................... ............................................................................................................ .................................................... ............................................................................................................................. ................................... ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เรอ่ื ง แสงและทัศนอปุ กรณ์ 42 ชุดที่ 2 การหกั เหของแสง

ใบควำมรู้ท่ี 2.3 ควำมลึกจริง ควำมลกึ ปรำกฏ จดุ ประสงค์กำรเรยี นรู้ 1. อธบิ ายดรรชนีหกั เห กฎของสเนลล์ และใช้กฎของสเนลล์อธบิ ายการสะทอ้ นกลับหมด ของแสง ความลึกจริงและความลึกปรากฏได้ 2. คานวณเกยี่ วกบั การหักเหของแสงได้ การมองเห็นวัตถุ เกิดขึ้นเมื่อมีแสงจากแหล่งกาเนิดแสงไปตกกระทบกับวัตถุ แล้วสะท้อน เข้าสู่ตา หากแสงสะท้อนเคลื่อนท่ีจากวัตถุโดยผ่านตัวกลางเพียงชนิดเดียวมายังตา จะทาให้มองเห็น ตาแหน่งจริงของวัตถุ แต่ถ้าแสงสะท้อนจากวัตถุต้องเดินทางผ่านตัวกลางสองชนิดจะทาให้เกิด การหักเหของแสงบริเวณรอยต่อของตัวกลาง มีผลทาให้มองเห็นวัตถุนั้นอยู่ใกล้หรือไกลกว่า ความเป็นจรงิ ไม่วา่ จะมองในแนวตรงหรือแนวเฉยี งกต็ าม ควำมลกึ จริงและควำมลึกปรำกฏ การมองเห็นวัตถุจะอยู่ใกล้หรือไกลกว่าความเป็นจริงนั้น สามารถพิจารณาได้โดย ใช้กฎของสเนลล์ ซ่ึงขึ้นอยู่กับค่าดรรชนีหักเหของตัวกลางที่มีวัตถุ (n1) เทียบกับค่าดรรชนีหักเห ของตัวกลางท่ีมตี าผู้สังเกต (n2) ในกรณีท่ี n1 มีค่ามากกว่า n2 จะทาให้มองเห็นวัตถุอยู่ใกล้กว่าความเป็นจริง ยกตัวอย่าง เช่น คนมองดูปลาในน้า แสงสะท้อนจากปลาจะเคลื่อนที่ผ่านน้า (n1 = 1.33) กับอากาศ (n2 = 1) แลว้ จงึ เขา้ สู่ตา จะพบว่าปลาจะอยูต่ นื้ กวา่ ความเป็นจรงิ เป็นตน้ โดยเรียกความลึกจากผิวรอยต่อของตัวกลางจนถึงตาแหน่งของวัตถุว่า ควำมลึกจริง (s) และเรียกความลึกจากผิวรอยต่อของตัวกลางจนถึงตาแหน่งของภาพที่มองเห็นว่า ควำมลึกปรำกฏ (s') ดงั ภาพท่ี 2.10 ชุดกจิ กรรมการเรียนรู้ เรอื่ ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 43 ชดุ ที่ 2 การหกั เหของแสง

ผู้สังเกต ผสู้ งั เกต อากาศ (n2) ความลึกปรากฏ ความลกึ ปรากฏ อากาศ (n2) นา้ (n1) (s') (s') นา้ (n1) ความลกึ จรงิ ภาพปลา ภาพปลา ความลกึ จริง (s) (s) ปลา ปลา (ก) ผู้สงั เกตมองปลาในน้าแบบตรง (ข) ผู้สังเกตมองปลาในน้าแบบเอยี ง ภาพท่ี 2.10 ความลึกจรงิ และความลกึ ปรากฏของปลา (ทมี่ า: วาดโดยนางสาววันทนา เกา้ เอ้ยี น) ในทางตรงกันข้าม หาก n1 มีค่าน้อยกว่า n2 มีผลทาให้มองเห็นวัตถุอยู่ไกลกว่าความเป็น จริง ยกตัวอย่างเช่น คนดาน้ามองดูนกในอากาศ แสงสะท้อนจากนกจะเคล่ือนท่ีผ่านอากาศ (n1 = 1) กบั น้า (n2 = 1.33) แลว้ จงึ เข้าสตู่ า จะพบว่ามองเห็นนกอยูส่ งู กว่าความเป็นจริง ดงั ภาพท่ี 2.11 ภาพนก ความลึกปรากฏ นก (s') ความลึกจรงิ (s) อากาศ (n1) นา้ (n2) ผสู้ ังเกต ภาพที่ 2.11 ความลกึ จรงิ และความลึกปรากฏของนก (ทม่ี า: วาดโดยนางสาววันทนา เกา้ เอย้ี น) ชดุ กจิ กรรมการเรียนรู้ เรือ่ ง แสงและทศั นอปุ กรณ์ 44 ชุดท่ี 2 การหกั เหของแสง