วันเสาร์ที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2553

การสะท้อนแสงและการหักเหของแสง

การสะท้อนแสง
แสงที่เดินทางจากตัวกลางที่โปร่งแสงไปสู่ตัวกลางที่โปร่งใส เช่น จากแก้วไปสู่อากาศ ถ้ามุมตกกระทบน้อย กว่า 42 องศา แสงบางส่วนจะสะท้อนกลับและบางส่วนจะทะลุออกอากาศ แต่ถ้าที่มุมแก้วตกกระทบแก้วกับ 42 องศา แสงจะสะท้อนกลับคืนสู่แก้วหมดไม่มีแสงออกจากอากาศเลย ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า การสะท้อนกลับหมด นั้นคือ รอยต่อแก้วกับอากาศทำหน้าที่เสมือนการตกกระทบที่จะทำให้แสงสะท้อนกลับหมด ซึ่งจะมีค่าแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลาง (ภาพที่ 1)

ภาพที่ 1 แสดงการสะท้อนกลับหมด (บุญถึง แน่นหนา, 2544 : 56)

เมื่อแสงตกกระทบวัตถุ แสงบ่างส่วนจะสะท้อนจากวัตถุ ถ้าแสงสะท้อนจากวัตถุเข้าสู่นัยน์ตาจะเกิดการมองเห็นและรับรู้เกี่ยวกับวัตถุนั้นได้
ภาพที่ 2 แสดงการสะท้อนของแสง (มานี จันทวิมล, 2545 : 103)

จากรูป เมื่อแสงตกกระทบวัตถุทึบแสงผิงเรียบสามารถใช้เส้นตรงและหัวลูกศรแสดงทิศทางของรังสีตกกระทบและรังสีสะท้อน เมื่อลากเส้นทางเดินของแสงเมื่อตกกระทบวัตถุจะเกิดมุม 2 มุม โดยเรียกมุมอยู่ระหว่างรังสีตกกระทบกับเส้นปกติกว่า”มุมตกกระทบ” และเรียกมุมที่อยู่ระหว่างรังสีสะท้อนกับเส้นปกติว่า”มุมสะท้อน” (ภาพที่12.10) ซึ่งการสะท้อนแสงบนผิววัตถุอธิบายได้ด้วย
กฎการสะท้อน ดังนี้
1. รังสีตกกระทบ เส้นปกติ และรังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกัน 2. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน เมื่อแสงตกกระทบวัตถุผิวเรียบเกิดการสะท้อนของแสงอย่างเป็นระเบียบ แต่ถ้าแสงตกกระทบพื้นผิวขรุขระ แสงสะท้อนจะสะท้อนอย่างกระจัดกระจายดัง (ภาพที่ 3)
ภาพที่ 3แสดงการสะท้อนของแสง (บุญถึง แน่นหนา : 2544, 53)

มุมวิกฤต (criticsl angle) เป็นมุมตกกระทบค่าหนึ่งทำให้เกิดมุมหักเหมีค่าเป็น 90 องศา มุมวิกฤตจะเกิดขึ้นได้เมื่อรังสีตกกระทบผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า เช่น เมื่อแสงผ่านแก้วสู่อากาศด้วยมุมวิกฤต จะทำให้แนวรังสีหักเหทับอยู่บนรอยต่อของตัวกลางทั้งสอง การสะท้อนกลับหมด (total reflection) เกิดจากการเดินทางของแสงจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า เมื่อแสงเคลื่อนที่ถึงรอยต่อระหว่างตัวกลางจะเกิดการสะท้อนกลับสู่ตรงกลางเดิม การสะท้อนกลับหมดจะเกิดขึ้นเมื่อมุมตกกระทบมีค่ามากกว่ามุมวิกฤต ทำให้ลำแสงไม่หักเหเข้าไปในตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แต่เกิดการสะท้อนกลับหมดแทน เช่น การสะท้อนกลับหมดของแสงในเส้นใยนำแสงในการแสดงดนตรีบนเวที (ภาพที่ 4)
ภาพที่ 4 แสดงการสะท้อนกลับมาของแสง(บุญถึง แน่นหนา, 2544 : 53)

มิราจ (mirage) หรือภาพลวงตา เป็นปรากฏการณ์ซึ่งเกิดจากการหักเหของแสงเนื่องจากชั้นของอากาศที่แสงเดิมทางผ่านมีอุณหภูมิต่างกัน แล้วเกิดการสะท้อนกลับหมด เช่น
- การมองเห็นต้นไม้กลับหัว
- การมองเห็นเหมือนมีน้ำหรือน้ำมันนองพื้นถนน ในวันที่มีอากาศร้อนจัด (ภาพที่ 5)
- การมองเห็นภาพบิดเบี้ยว เนื่องจากไอของความร้อนขยายตัวลอยสูงขึ้นจากผิวถนน
ภาพที่ 5 แสดงการเกิดภาพลวงตา (บุญถึง แน่นหนา, 2544 : 57)

การหักเหของแสง
แสงเมื่อเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังตัวกลางอีกชนิดหนึ่งที่เป็นตัวกลางโปร่งใสและมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน ความเร็วในการเดินทางของแสงจะเปลี่ยนไป เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อย แสงจะหักเหออกจากเส้นปกติ ถ้าแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปหาตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยแสงจะหักเหออกจาเส้นปกติ ดังนั้นแสงเมื่อเดินทางในตัวกลางที่มีความหนาแน่นมาก ความเร็วของแสงจะลดลง จึงทำให้ลำแสงเบนไปจากแนวเดิม เรียกว่า แสงเกิดการหักเห (ภาพที่ 6)

ภาพที่ 6 แสดงการหักเหแสงในตัวกลางต่างกัน (ยุพา วรยศ, 2547 : 127)


ภาพที่ 7 แสกงการหักเหของแสง (บุญถึง แน่นหนา, 2544 : 56)
แสงเมื่อเดินทางตกกระทบผิวหน้าของวัตถุอันหนึ่ง เช่น แสงเดินทางจากอากาศมากระทบแก้วโปร่งใส แสงส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับ อีกส่วนหนึ่งจะเดินทางผ่านเข้าไปในแก้ว และแสงจะหักเหเข้าหาเส้นปกติ เมื่อแสงเดินทางออกจากแก้วมาสู่อากาศ แสงจะหักเหออกจากเส้นปกติ ลำแสงก่อนตกกระทบแก้ว และลำแสงที่ออกจากแก้วจึงมีลักษณะขนานกัน เมื่อจุ่มหลอดดูดลงไปในน้ำที่บรรจุอยู่ในถ้วยแก้วจึงมองดูเหมือนกับว่าหลอดดูดส่วนที่จมอยู่ในน้ำโค้งงอ มีขนาดใหญ่กว่าส่วนที่อยู่เหนือน้ำ และปลาย ล่างสุดของหลอดดูดสูงขึ้นมากันแก้วที่เป็นเช่นนี้เพราะแสงจากหลอดดูดเกิดการหักเห ขณะเดินทางผ่านน้ำผ่านแก้ว และผ่านอากาศมาเข้าตาของเรา (ภาพที่ 7 ก) การหักเหของแสงทำให้เรามองเห็นภาพของวัตถุอันหนึ่งที่จมอยู่ก้นสระน้ำอยู่ตื้นกว่า ความเป็นจริง (ภาพที่ 7 ข) ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะแสงจากก้นสระว่ายน้ำจะหักเหเมื่อเดินทางจากน้ำสู่อากาศ ทั้งนี้เพราะความเร็วของแสงที่เดินทางในอากาศเร็วกว่าเดินทางในน้ำ จึงทำให้้แสงช่วงที่ออกจากน้ำสู่อากาศหักเหออกจากเส้นปกติ จึงทำให้เห็นภาพของวัตถุอยู่ตื้นกว่าความเป็นจริง (ภาพที่ 8)
ภาพที่ 8 แสดงการหักเหของแสงทำให้เราเห็นวัตถุใต้น้ำผิด ไปจากค่าความจริง (บุญถึง แน่นหนา : 2544, 56)

14 ความคิดเห็น:

  1. ไม่ระบุชื่อ8 มีนาคม 2553 04:19

    ดีค่ะ

    ตอบนำออก
  2. ไม่ระบุชื่อ21 ธันวาคม 2553 04:08

    ดีมากเลยค่า
    เข้าใจง่ายดี

    ตอบนำออก
  3. ไม่ระบุชื่อ14 พฤศจิกายน 2554 04:48

    ดีค่ะ สุดยอดไปเลย

    ตอบนำออก
  4. ดีมากผมเอาไปใช้ด้วย

    ตอบนำออก
  5. ไม่ระบุชื่อ5 ธันวาคม 2554 22:18

    ขอชื่นชมในผลงานสามารถนำไปใช้ได้ดีมาก

    ตอบนำออก
  6. ไม่ระบุชื่อ20 ธันวาคม 2554 06:03

    เย้ได้ข้อมูลรายงานแล้ว

    ตอบนำออก
  7. ไม่ระบุชื่อ9 มกราคม 2555 01:16

    ดีมากๆๆเลย ต้องขอขอบคุณด้วยน่ะค่ะ

    ตอบนำออก
  8. ไม่ระบุชื่อ6 กุมภาพันธ์ 2555 02:28

    ขอบคุณนะคะสำหรับข้อมูลดีีๆน่ะค่ะ

    ตอบนำออก
    คำตอบ
    1. ไม่ระบุชื่อ6 กุมภาพันธ์ 2555 03:39

      ขอบคุณค่ะ

      นำออก
  9. ไม่ระบุชื่อ22 กันยายน 2555 08:11

    เข้าใจง่ายดี

    ตอบนำออก
  10. ไม่ระบุชื่อ23 พฤศจิกายน 2555 02:35

    ขอบคุณคะ

    ตอบนำออก
  11. ไม่ระบุชื่อ9 กุมภาพันธ์ 2556 05:30

    ขอบคูณคราบ

    ตอบนำออก
  12. ไม่ระบุชื่อ9 กุมภาพันธ์ 2556 05:32

    ดีจีงๆ

    ตอบนำออก
  13. ไม่ระบุชื่อ9 กุมภาพันธ์ 2556 05:34

    ดีมากผมเอาไปใช้ด้วย เข้าใจง่ายดี
    ดีมากๆๆเลย ต้องขอขอบคุณด้วยน่ะค่ะ
    555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555

    ตอบนำออก