ฟสกส

คลน เสยง แสง

ชอโครงงาน (ภาษาไทย)

สอการเรยนการสอนเรอง คลน เสยง แสง

ชอโครงงาน (ภาษาองกฤษ)

Wave Sound Light for learning

ประเภทโครงงาน สอการเรยนการสอน

ชอผจดท า 1.นายพงปภส ภทรวรธญวชย

2.นายอศรพงษ แกววน

ชอทปรกษา คณครเขอนทอง มลวรรณ

ระยะเวลาด าเนนงาน 3 เดอน

ทมาและความส าคญของโครงงาน

เนองจากเนอหาวชาฟสกสในเรองของคลน เสยง แสง เปนสงทมองไมเหน จงท าให

ท าใหเขาใจเนอหาไดยาก มองไมเหนภาพ จงไดคดท าสอการเรยนรในเรองของคลน เสยง

เสยง แสง ซงเปนเนอหาทคอนขาวอธบายไดยาก โดยการทจะน าเสนอในรปแบบของภาพ

ภาพและมค าบรรยายประกอบ ซงสอการเรยนรนจะชวยใหผทก าลงศกษารายวชาฟสกส ใน

ฟสกส ในเรองของคลน เสยง แสง ไดเขาใจ เนอหาและเหนภาพประกอบชดเจนมากย งขน

ย งขน

วตถประสงค

1.เพอใหความรเกยวกบเรอง คลน เสยง แสง

2.เพอน าความรทไดไปปรบใชในชวตประจ าวน

3.เพอเปนสอการเรยนการสอนในเรอง คลน เสยง แสง

คลน

แสง

เสยง

แหลงอางอง ผจดท า

คลน

เชน คลนน า คลนในเสนเชอก และคลนเสยง เปนตน แตส าหรบคลน

แสง วทย รงสเอกซเหลาน ไมตองการอนภาคตวกลาง แตทวาจะมการ

เปลยนแปลงของขนาดเวกเตอรความเขมสนามแมเหลกไฟฟา

Main Manu Manu คลน

คลนดลและคลน

ตอเนอง

ประเภทคลน

หลกเบองตนของการ

เปรยบเทยบการเกดคลน

Main Manu

ความหมายของปรมาณ

เบองตนของคลน

คลน

สมบตของคลนหลกการรวมไดของ

คลน

คลน

คลนดลและคลนตอเนอง

คลนดล(pulse) คอ คลนจ านวนนอย ทไดจากการท าใหเกดคลน

เสยงชวงสนๆ จะเกดเพยง 2-3 คลนเทานน เชน การสมผสน าเพยงครงเดยว

กจะเกดคลนดลขน แตถาสมผสผวน าใหเปนจงหวะตดตอกนไป จะเกดคลน

ตอเนองกนไปอยางสม าเสมอ ตามจงหวะการสมผสน า คลนชนดนเรยกวา

คลนตอเนอง(continuous wave)

Main Manu คลน

คลน

ประเภทของคลน แบงตามลกษณะการเคลอนทของตวกลาง คอ

1.คลนตามขวาง(transverse wave) อนภาคของตวกลาง เคลอนท

กลบไปมา ในทศทางตงฉากกบแนวการเคลอนทของคลน

เชน คลนน า และคลนจากการสะบดเสนเชอก หรอถาเปนคลนทไม

ตองการตวกลาง เชน คลนแมเหลกไฟฟาชนดตางๆ

Main Manu คลน

คลน

2.คลนตามยาว(longitudinal wave) เกดขนเฉพาะในตวกลาง โดยอนภาคตวกลางมการเคลอนไหวไปมอยบนแนวการเคลอนทของคลน

เชน การอดหรอดงสปรงแลวปลอยใหมการสน หรอคลนเสยงอนเกดจากการอดและขยายตวตอเนองของอากาศไปตามแนวการเคลอนทของคลนเสยง

Main Manu คลน

คลน

การเปรยบเทยบกนระหวางคลนตามขวางและคลนตามยาว

แมวาจะเปนคลนตางชนดกน แตสามารถจะเปรยบเทยบเพอเปนหลก

ในการค านวณขนตอไปอยางเปนกลางได คอ เมอคลนตามขวางเกดขน

สวนทตรงกบการเคลอนท หางจากแนวสมดลของอนภาคไปไกลสดทางหนง

หนงนน เทยบไดกบการขยายตวมากทสดของอนภาคในการเกดคลน

ตามยาว สวนทตรงกบการเคลอนทต งฉากออกไปไกลสดทางอกทางหนง

หนง ของคลนตามขวางนน เทยบไดกบการอดตวมากทสดของอนภาคใน

ในคลนตามยาว

Main Manu คลน

คลน

Main Manu คลน

คลนหลกเบองตนของการเปรยบเทยบการเกดคลน

ใหเทยบการเกดคลนกบการหมนเปนวงกลมของวตถดงตอไปน

เรมตนจากวตถอยท A หมนเปนวงกลมรอบจด O โดยหมนไปสจด

B,C และ D แลววนไปครบท จด A

Main Manu คลน

คลน

เมอเปรยบเทยบคลนกเสมอนวาคลนปรากฏสวนครงวงกลมตามสวนโคง ABC พอไปถงจด C กเสมอนวาจบจด C ไวใหแนน แลวตดเอาสวนโคงสวนลาง CDA ออกไปทางขวาเปนการครบคลน จงสรปไดวา การหมนเปนวงกลมครบหนงรอบเทยบไดกบหนงคลนพอด

การหมนรอบตอไปกเทยบเปนคลนถดไป ดวยเหตนการหมนเปนวงกลมไปเรอยๆกเทยบไดกบคลนตอเนองนนเอง

Main Manu คลน

คลน

ความหมายของปรมาณเบองตนของคลน

จากการพจารณารปตอไปน ถาถอวา OA อยในแนวเทยบเรมตน มม

มมเปน 0 องศา เมอหมนไปถงจด B จด B จะอยหางจากแนวเทยบเปน

ระยะ YB และมมทหมนไปคอ ØB เมอหมนไปถงจด D จด D กจะหางจาก

จากแนวเทยบเปนระยะ YD และมมมหมนไป ØD

Main Manu คลน

คลน

เมอเทยบกบคลนดงปรากฏในรปกจะก าหนดปรมาณเบองตนไวคอ

1.ขนาดของการขจด(displacement) หมายถงระยะทคลนหางออกไปจากแนวสมดลใดๆ ในทนคอ YB และ YD

2.แอมปลจด(amplitude) หมายถงระยะทคลนหางจากแนวสมดลไกลสด ในทนคอ Ymax ซงรวมถงระยะสงสดและต าสดของคลนวดจากแนวสมดลเ

Main Manu คลน

คลน

3.เฟส(phase) เปนค าซงใชในส าหรบก าหนดถงลกษณะใดลกษณะหนงของการเคลอนทซงเปนรอบ เชน การบอกคลนทจด B กบอกวามเฟส ØB คลนทจด D มเฟส ØD เปนตน โดยมากมกจะบอกความตางของเฟสจากจดคหนงแทนเพราะการก าหนดวาทใดมเฟสเปนศนยนนไมส าคญนก

Main Manu คลน

คลน

4.ความยาวคลน(wavelenght) คอระยะทางวดระหวางจดบนลกคลนหนง ไปถงจดทมเฟสเหมอกนบนคลนถดไป รวมทงการวดระหวางหวคลนหรอระหวางทองคลนทอยถดกนกได ซงตางกเปนความยาวคลนทงนน

5.ความถ(frequency,f) คอจ านวนรอบทมการหมนเปนวงกลมในเวลาจ ากด เชน 1 วนาท อนจะท าใหเกดคลนขนเปนจ านวนนนในเวลาอนนนดวย หนวยของความถเปน รอบ/วนาท หรอ ครง/วนาท ในหนวยเอสไอ เรยกวา เฮรตซ (hertz,Hz)

Main Manu คลน

คลน

6.เวลาครอบรอบ(period,T) เปนเวลาการหมนครอบ 1 รอบ หรอเวลาทท าใหเกด 1 คลน อาจจะเทยบกบเวลาทน าทต าแหนงหนง เคลอนทมลกษณะขนเปนสน แลวเคลอนทลงจนกลบมาขนมาเปนลกษณะเดมอก ดงนน

Main Manu คลน

คลน

7.ความเรวคลน(velocity) เปนการเรยกอยางสนๆ ของความเรวเฟสของคลน หมายถง ความเรวทคลนเคลอนทไปใน 1 หนวยเวลา เชน คลนน า จะสามารถสงเกตเหนสนคลนน า เคลอนทไปในเวลาจ ากดอนหนงได

สมมตวาคลนมความถ f Hz ระยะทางใน 1 วนาทกคอ fλ นนคอ ความเรว v จะเปนไปตาม

V = f λ

Main Manu คลน

คลน

หลกการรวมไดของคลน(superposition principle)

1.เมอคลนตงแต 2 คลนขนไป มาพบกน ขนาดของการขจดของคลนรวม จะเทากบผลบวกพชคณตของขนาดการขจดของแตละคลน

2.เมอคลนเหลานนผานพนกนไปแลว แตละคลนจะยงคงมรปรางอยางเดมเหมอนเมอตอนยงไมพบกน

Main Manu คลน

คลนสมบตของคลน

1.การสะทอน(reflection) จะเกดขนเมอคลนเคลอนทไปถงเขต

(boundary) ซงอาจจะเปนปลายสด หรอเปนเขตระหวางตวกลาง การ

สะทอนของคลนมขอสงเกตเกยวกบเฟสของคลน คอ

1.ถาคลนเคลอนทไปในตวกลาง ทมความหนาแนนมากกวา คลนสะทอน

สะทอนจากเขตจะมเฟสเปลยนไป 180 องศา

Main Manu คลน

คลน

2.ถาคลนเคลอนทไปในตวกลาง ทมความหนาแนนมากกวา ไปยงตวกลางทมความหนาแนนนอยกวา คลนสะทอนจากเขตจะไมเปลยนเฟส

3.ในกรณทคลนเคลอนทไปยงเขต ในแนวทไมตงฉากคลนสะทอนจะเกดขนไปในทศท ามมสะทอนเทากบมมตกกระทบเสมอ

Main Manu คลน

คลน

2.การหกเห(refraction) จะเกดขนเมอคลนเคลอนทผานตวกลาง

หนงไปสอกตวกลางหนงในแนวไมต งฉากกบเขตตอระหวางผว ผลจะท าให

ใหแนวหารเดนของคลนเบนไป ทงนเพราะความเรวคลนจะเปลยนไป แต

แตความถของคลนจะยงคงเดม

ในกรณของคลนผวน า ความเรวคลนบรเวณน าลกจะเรวกวาบรเวณน า

ตน ดงนนคลนจะเกดการหกเหได แมจะเปนตวกลางชนดเดยวกนกตาม

Main Manu คลน

คลน

ส าหรบกรณตวกลางเดยวกนแตอณหภมไมเทากน ความเรวคลนในตวกลางแตละสวนอาจจะไมเทากนได ทงนเพราะวาความเรวคลนในตวกลางชนดหนงๆขนอยกบอณหภมเคลวนดวย คอ

Main Manu คลน

คลน

คาอตราสวนของความเรวคลนในตวกลางคหนง จะคงทและเรยกวา คาดชนหกเห(n) กลาวคอ

Main Manu คลน

คลน

3.การแทรกสอด(interference) เปนการเสรมกนหรอหกลบกนของคลน 2 คลนขนไป การแทรกสอดนนจะเหนผลชดเจนเมอแหลงก าเนดนนๆสงคลนทมความถเดยวกนและในเฟสเดยวกน แหลงก าเนดทใหคลนเชนนเรยกวาเปน แหลงก าเนดอาพนธ

การแทรกสอดเกดจากคลนทสงมาจากแหลงก าเนดอาพนธคหนง จะเกดการเสรมและหกลบกนไดมากทสดทจดใดจดหนงนน เปนไปตามเงอนไขดงน

Main Manu คลน

คลน

1.เสรมกนมากทสด(maximum) เมอระยะทางจากจดนนถงแหลงก าเนดแตละแหลงตางกนอย = nλ

2.หกลบกนหมดไป(minimum) เมอระยะทางจากจดนนถงแหลงก าเนดแตละแหลงตางกนอย = (n+1/2)λ

เมอ n = 0,1,2,… เลขจ านวนเตมใดๆการแทรกสอดอนเกดจากคลนหนงๆกบคลนอนเดมทมการสะทอน

กลบทาง จะท าใหมโอกาสเกด คลนนง ได ถาระยะระหวางแหลงก าเนดกบจดสะทอนนนเปนจ านวนเตมของ λ/2

Main Manu คลน

คลน

4.การเลยวเบน(diffraction) เกดขนเมอคลนเคลอนทไปถงขอบสงกดขวาง เมอถงจดนนแลวกเสมอนกบวาเปนจดก าเนดคลนใหมกระจายคลนออกไปไดรอบๆ ดวยเหตน จงเกดการเลยวเบนได เมอพจารณารวมกบคลนเดมทเคลอนทเขามา

หลกการทอางถงน คอ หลกของ ฮอยเกนส(Huygen’s principle) ซงกลาววา “แตลดบนหนาคลน ถอไดวาเปนจดก าเนดของคลนใหมได”

เมอเกดการเลยวเบนแลว เมอคลนคหนงไปพบกน ณ จดใดๆกจะท าใหเกดการแทรกสอดตามมาเสมอไป

Main Manu คลน

คลนเสยง

สมบตของคลนเสยง

ความยาวคลน

และความถของคลนเสยง

Main Manu

ปรากฏการณ

การแทรกสอดของเสยง

เสยง

การไดยน

อตราเรวคลนเสยง ปรากฏการณดอป

เปลอรคลนกระแทก

ก าทอน

เสยง

1.คลนเสยง เปนคลนตามยาว จ าเปนตองอาศยตวกลาง เมอมคลนเสยงถกสงออกมาจากแหลงก าเนด จะท าใหโมเลกลของตวกลางเกดการอดตว แลวแผออกไปเปนการชยายตว สลบกนตอเนองกนออกไปรอบๆจนถงผ ฟง

2.ความยาวคลนและความถของคลนเสยง ระยะทางจากสวนทอดกน หรอสวนขยายทอยถดกน คอความยาวคลนเสยง

เมอแหลงก าเนดเสยงมการการสนดวยความถเทาใด เสยงนนกจะมความถของคลนเสยงเทานนดวย

Main Manu เสยง

เสยง

3.อตราเรวคลนเสยง อตราเรว v , ความถ f และความยาวคลน λ มความสมพนธกนตามลกษณะของคลนโดยทวไปคอ

V = f λ

จากการทดลองยงพบวาอตราเรวของเสยงจะสมพนธกบอณหภมของตวกลางทเคลอนทผาน

Main Manu เสยง

เสยง

4.สมบตของคลนเสยง จะเปนไปตามสมบตของคลนโดยทวไปคอจะเกดปรากฏการณตางๆเหลานได

1.การสะทอน เมอคลนเสยงไปถงตวสะทอน

2.การหกเห เมอคลนเสยงผานไปในตวกลางแตกตางกน

3.การแทรกสอด เมอคลนเสยงตงแต 2 คลนขนไปมาพบกน จะเสรมกนหรอขดกนได

4.การเลยวเบน เมอคลนไปถงขอบของสงกดขวาง การเลยวเบนของเสยงเปนปรากฏการณทชดเจนกวาคลนอยางอนๆ

Main Manu เสยง

เสยง5.ปรากฏการณการแทรกสอดของเสยง

เสยงจะมการแทรกสอดกนไดเสมอ แตจะสงเกตไดงายขนในกรณดงตอไปน

1.คลนเสยงความถเทากน คลนเสยง 2 คลน เคลอนทจากแหลงก าเนดอาพนธมาพบกน จะเกดการเสรมกนหรอขดกน ท าใหเกดเสยงดงแรงขน หรอเสยงคอยลงได

Main Manu เสยง

เสยง

2.คลนเสยงมความถเทากน แตเคลอนทสวนทางกน จะมโอกาสเกดคลนนงได ในระยะทางระหวางการเคลอนทจะพบวาเกดเสยงดงและคอยสลบกนไป แตตองมเงอนไขวา

ก.แหลงก าเนดทงสองตองใหคลนสวนทางในแนวตรงกนพอด

ข.แหลงก าเนดทงสองตองสงคลนโดยมเฟสเหมอนกน หรอตางกน 180 องศาเทานน

ค.ถาตองการใหเกดจดบพ ทแหลงก าเนดคลนพอด จะตองวางแหลงก าเนดหางกน L เปนไปตามเงอนไข

Main Manu เสยง

เสยง

L = 2n* λ/2 เมอมเฟสเรมตรงกน

L = (2n-1)* λ/2 เมอมเฟสเรมตางกน 180 องศาn = 1,2,3,4,…

Main Manu เสยง

เสยง

ในทางปฏบตนน จะใชเครองก าเนดเสยงเครองเดยว สงไปสตวสะทอน โดยมระยะหางเปนจ านวนเตมใดๆ ของ λ/2 ทงนกเพราะคลนสะทอนจะเปลยนเฟสไป 180 องศา ทจะสะทอนอยแลว

Main Manu เสยง

เสยง3.คลนเสยงทมความถตางกน คลนเสยง 2 คลนจากแหลงก าเนด

ตางกน สงคลนความถตางกน จะเกดการผสมกน เรยกวา โมดเลชน ซงกคอการแทรกสอดใหเกดเสยงดงแรงและคอยเปนจงหวะ เมอเวลาผานไป ทงๆทผ ฟงยงอยต าแหนงเดม การแทรกสอดชนดนเรยกวา การเกดบตส เสยงดงและคอยเปนจงหวะเรยกวา บตส

ความถของบตสหรอความถทเสยงดงขนแตละครงจะมคเทากบผลตางของความถทงสองนน

Main Manu เสยง

เสยง

Main Manu เสยง

เสยง

มขอสงเกตทส าคญคอ

1.จะเกดบตสไดชด ถา f1 และ f2 มคาใกลเคยงกน คอ มคาบตส2.เสยงมหนวยเปนรอบตอวนาท เกดจากการอดขยายของ

โมเลกลตวกลางมจ านวนครงตอวนาท แตบตวแมวาจะมหนวยเปนครงตอวนาท กไมไดมความหมายอยางเดยวกน

Main Manu เสยง

เสยง

6.การไดยน

การทผ ฟงจะไดยนเสยงใดๆไดนนจะมเงอนไขทส าคญคอ ประสาทผดปกต และเสยงตองมความเหมาะสมทจะใหประสาทหรบรได

1.ความเขมเสยง หมายถงอตราพลงงานของคลนเสยงทเคลอนไปตกบน1หนวยพนทรบเสยงในแนวตงฉาก โดยทวไปนนความเขมเสยงนอยทสดทมนษยไดยนได คอ w/m2 สวนความเขมเสยงทมากทสดทหมนษยจะทนได คอ

เมอ I คอความเขมเสยงใดๆ ความเขมสมพทธ

Main Manu เสยง

เสยงเมอแหลงก าเนดเสยง มก าลงในการสงพลงงานออกไป P W ซง

สงออกไปรอบตว ทต าแหนงหางออกไป r m ก าลงของเสยงยอมถอวาไดสงผานพนทผวทรงกลมออกไป

ความเขมเสยงทจดนน

2.ระดบความเขมเสยง ก าหนดใหมหนวยเปน เดซเบล ซงมคาเปน 10 เทาของ log ของความเขมสมพทธ

Main Manu เสยง

เสยง

3.ความถเสยง โดยเฉลยแลวหมนษยจะรบรเสยงไดระหวางความถ 20-20,000 Hz แตเครองมอทสรางขนหรอสตวอนๆ อาจรบรเสยงทมความถต าหรอสงกวานได

Main Manu เสยง

เสยง

7.ปรากฏการณดอปเปลอร

เปนปรากฏการณทความถ หรอระดบเสยงทผสงเกตไดยนนนเมอแหลงก าเนดเสยงหรอผสงเกต อยางใดอยางหนง หรอทงสองอยาง มการเคลอนท ใหพจารณารปแลวใชหลกการในหวขอตางๆตอไปน

Main Manu เสยง

เสยง

1.เมอผสงเกตอยดานหนา

ก.ยนอยกบท เสยงเคลอนทเขาสผ ฟงดวยความเรว V

ความถทไดยน

ข.เดนเขาหาแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผ ฟง ดวยความเรวสมพทธ V+Vo

ความถทไดยน

ค.เดนออกจากแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผ ฟงดวยความเรวสมพทธ V-Vo

ความถทไดยน Main Manu เสยง

เสยง

2.เมอผสงเกตอยดานหลง

ก.ยนอยกบท เสยงเคลอนทเขสผ ฟงดวยความเรว V

ความถทไดยน

ข.เดนเขาหาแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผ ฟง ดวยความเรวสมพทธ V+Vo

ความถทไดยน

ค.เดนออกจากแหลงก าเนดดวยอตราเรว Vo เสยงจะเคลอนทเขาสผ ฟงดวยความเรวสมพทธ V-Vo

ความถทไดยนMain Manu เสยง

เสยง

ทง 6 สมการน จะเขยนรวมกนและประกอบกบหลกการใช

เครองหมายดงนคอ

ผสงเกตอยดานหนา Vs เปน +

ผสงเกตอยดานหลง Vs เปน -

ผสงเกตเดนเขาไปหา Vo เปน +

ผสงเกตเดนออกไป Vo เปน -

Main Manu เสยง

เสยง

8.คลนกระแทก ในกรณทแหลงเคลอนทเรวกวาคลนทเกดขน เชน เครองบนทบนเรวเหนอเสยง เทยบกบปรากฏการณดอปเปลอรทกลาวมาแลว จะเปนกรณท Vs > V

Main Manu เสยง

Main Manu เสยง

Main Manu เสยง

Main Manu เสยง

Main Manu เสยง

Main Manu เสยง

Main Manu เสยง

Main Manu

แสง

สมบตทางกายภาพของ

แสงธรรมชาตของแสง

ความยาวคลนและอตราเรวแสง

การแทรกสอดและการเลยวเบน

สของแสง

สมบตทางเรขาคณตของ

แสงความหมายของสมบต

การหกเหทผวเรยบโคงทรงกลม

การสะทอนจากผวตรง

การสะทอนจากผวโคงเรยบทรง

กลมการหกเหทผวเรยบตรง

การกระเจงของแสง

เลนซ

แสง

สมบตทางกายภาพของแสง

1.ธรรมชาตของแสง

มปรากฏการณทแสดงวาแสงเปนคลน เชน การเลยวเบน การสะทอน

การหกเห เละการแทรกสอด โดยเฉพาะอยางย งการแทรกสอด เปนสงแสดง

แสดงไดชดเจนถงความแตกตางระหวางคลนกบอนภาค ดงนนแสงจงม

สมบตเปนคลนตามขวางและอนภาคในเวลาเดยวกน

กลาวโดยทวไป แสงเปนคลนแมเหลกไฟฟาชนดหนง มพลงงานควบค

เปนควอนตม เชนเดยวกบคลนแมเหลกไฟฟาอนๆ

Main Manu แสง

แสง

2.ความยาวคลนและอตราเรวของแสงคลนแมเหลกไฟฟาโดยทวๆไปนน มอตรเรวเปนคาคงทเดยวกน

ผานไปในตวกลางสภาวะเดยวกน คอ แสงสวาง หมายถงแสงทใหการรไดตอสายตานน เปนแตเพยงสวน

หนงเทานน คอมความยาวคลนโดยประมาณ อยระหวาง 380 nm ถง 780 nm หรอในหนวยแบบเดมคอ 3800-7800 องสตอม สเปคตรมของคลนแมเหลกไฟฟาถกเรยกชอตามชวงของความยาวคลน

เชนเดยวกบคลนทวๆไป ความยาวคลน ความถ และอตราเรวของแสงกยงคงมความสมพนธในลกษณะเดยวกนคอ c = f λ

Main Manu แสง

Main Manu แสง

แสง

3.การแทรกสอดและการเลยวเบนของแสง

แสงจะเกดการแทรกสอดกนไดนน จะตองเปนแสงทถกสงมาจาก แหลงก าเนดอาพนธ นนคอแสงทสงออกมานน จะตองมเฟสตรงกน และรกษาสมบตเชนนนไวตลอดเวลาจนกวาจะถงจดทมการแทรกสอด แสงทมสมบตเชนนเรยกวา แสงอาพนธ คลนแสงอาพนธคหนง จะแทรกสอดกนดวยเงอนไขดงน

ผลตางของระยะทาง = nλ จะเกดการเสรมกน

ผลตางของระยะทาง = (n+1/2) λ จะเกดการขดกน

Main Manu แสง

แสง

1.การแทรกสอดเกดจากชองเจาะค

พจารณาเฉพาะเมอมล าแสงขนาน สองมาใหแนวตงฉากกบแผนกนทมชองเลกๆ 2 ชอง หางกน d น าฉากรบภาพในแนวนขนานกบแผนกนเปนระยะทาง D ซงไกลออกไปพอควร พจารณาเฉพาะกรณท

D >> d

Main Manu แสง

แสง

ดวยเงอนไข D >> d และ P ไมไกลจาก O มากนก ท าใหϴเปนมมคอนขางเลก ถาลากเสนจาก A มาตงฉากกบ BP ทจด A’

Main Manu แสง

แสงจะพบวา A’P = AP

ดงนนระยะทางทแสงเดนทางจะตางกนอย = BP – AP

= BP – A’P

= A’B

= dsinϴเงอนไขของการแทรกสอทจด P หรอต าแหนงใดๆบนฉากคอ

Main Manu แสง

แสง

2.การแทรกสอดเกดจากเกรตตง

สบเนองมาจากการแทรกสอดเกดจากชองเจาะค โดยพจารณาจากสมการ

sinϴ = nλ/d

จะเหนไดวา d เปนตวหาร ถาท าใหมคานอยลงได มมϴจะโตขน นนคอจดทมการแทรกสอดบนฉากจะอยหางกนมากขนท าใหผทดลองสงเกตและไดขอมลของการวดดขน โดยไมตองเลอนออกไปไกล

Main Manu แสง

แสง

หลกการของเกรตตงน ยงน าไปใชเปนประโยชนในการศกษาโครงสรางของสสารโดยรงสเอกซ คอ ระนาบทมอะตอมอยนน อยอยางมระเบยบตดชดกนมาก เปรยบเหมอนเปนเกรดตตงรงสเอกซกเปรยบไดกบแสงทผานเขามา จะเกดการเลยวเบนและแทรกสอดไดในทสด แลวตรวจวดไดดวยเครองมอทเหมาะสมกบงานนนๆ

Main Manu แสง

แสง

4.สของแสง

แสงสตางๆเมอตรวจสอบโดยการแทรกสอด ไมวาจะใชชองเจาะคเกรตตงกตาม จะสามารถหาความยาวคลนไดแนชดจากการการทดลองวา แสงสหนงๆจะมความยาวคลนเปนคาเฉพาะ แตกตางไปจากความยาวคลนของแสงสอนๆ

Main Manu แสง

แสง

แสงไมมส หรอทเรยกกนวา แสงสขาว เชน แสงจากดวงอาทตย พบวาประกอบขนจากแสง 7 ส คอ มวง คราม น าเงน เขยว เหลอง แสด แดง มความยาวคลนและความถดงทรวบรวมไวน

Main Manu แสง

แสง

ขอใหสงเกตวา แสงเหนอมวง ความถจะอย เหนอความถ ของแสงมวงขนไป และแสงใหแดง ความถอย ใหความถ ของแสงแดงลงมา

5.การกระเจงของแสง

สมบตบางประการหนงทเกยวกบคลน คอ การกระเจง ยกตวอยางชวตประจ าวนทเหนไดงาย เชน คลนน า ถาเปนคลนเลกๆ ความยาวคลนนอยๆเคลอนไปถงเรอล าหนง จะไมคอยมผลตอเรอเลย แตทวาคลนนนจะมการสะทอนหรอกระจายเลยวออกไปจากเรอ ในทางกลบกน ถาเปนคลนใหญๆความยาวคลนมาก

Main Manu แสง

แสง

สมบตทางเรขาคณตของแสง

1.ความหมายของสมบตทางเรขาคณตของแสง

หมายถงสมบตของแสงอนศกษาโดยวธการใชแนวทางเดนของแสง

หรอรงสเพอศกษาการเคลอนทของแสงในตวกลสง แทนทจะพจารณาใน

ในลกษณะคลนแผออกไปจากตนก าเนด การศกษาเชนนเกยวของสวนใหญ

ใหญอยกบต าแหนง และแนวทางเดนของล าแสงหนงสามารถจะหา

ความสมพนธระหวางปรมาณตางๆท เกยวของโดยวธพสจนในทางเรขาคณต

เรขาคณต ตรโกณมต และการสรางรปโดยตรง

Main Manu แสง

แสง

2.การสะทอนจากผวเรยบตรง

พจารณาถงการสะทอนจากผวใดๆจดซงมการสะทอนประกอบกบเสน

สมผสผว ณ จดๆนน จะเปนไปตามกฎการสะทอน

มมตก = มมสะทอน

ถาเปนผวเรยบ จะมแนวแสงสะทอนมลกษณะเปนระเบยบอนตรงกน

ขามกบการสะทอนบนผวขรขระ แสงสะทอนจากผวจะไรระเบยบ

การสะทอนทมระเบยบ เกดจากผวเรยบ แบงไดเปน 2 อยางคอ จากผว

ราบ และจากผวโคง

Main Manu แสง

แสง

การสะทอนจากผวราบ เชน การสะทอนจากกระจกเงาราบ จะพบวา

(ก) มมตก = มมสะทอน

(ข) ระยะจากวตถถงผวสะทอน = ระยะภาพจากภาพถงผวสะทอน

(ค) ขนาดของภาพ = ขนาดของวตถ

Main Manu แสง

แสง3.การสะทอนจากผวเรยบโคงทรงกลม

ถาผวสะทอนเปนผวนน กมกจะเรยกวาเปน กระจกนน ถาผวเปนผวเวา เรยกวาเปน กระจกเวา

การสะทอนเชนนกยงคงอาศยหลกการ(ก) มมตก = มมสะทอน มมเหลานวดเทยบกบเสนปกต(ข) แสงขนานกบแกนกระจกโคง จะเกดการสะทอนในแนวผานจด

คงทจดหนงเสมอ จดนน เรยกวา จดโฟกส ถาล าแสงผานจรง เรยกวา โฟกสจรง ถาล าแสงไมไดผาน แตหากมแนวกระจายออกไปจากจดนน เรยกวา โฟกสเสมอน

Main Manu แสง

แสง1.สมการแสดงความสมพนธของปรมาณตางๆ คอ

เมอ s = ระยะวตถ s’ = ระยะภาพf = ระยะความยาวโฟกส R = รศมความโคง

โดยมหลกการคอ 1. ระยะตางๆวดไปถงกระจกแสมอ2.ปรมาณจรงเปน + เสมอนเปน -

การพสจนหาสมการนเปนสงทจ าเปนตองท าความเขาใจ

Main Manu แสง

แสง

2.หลกการเขยนภาพทางเดนของแสง เพอการหาต าแหนงภาพ

1.เขยนแนวทางเดนรงสของแสงจากวตถขนานกบแกนไปยงกระจก ใหสะทอนในแนวผานจดโฟกส

2.เขยนแนวทางเดนรงสของแสงจากวตถ ผานจดศนยกลางความโคง ไปยงกระจก สะทอนกลบทางเดม

3.จดตดกนของแนวรงสในขอ 1 และขอ 2 จะเปนต าแหนงภาพจรง และถาเปนจดตดของแนวตอของรงสในขอ 1 และขอ 2 จะเปนต าแนงภาพเสมอน

Main Manu แสง

แสง

4.การหกเหทผวเรยบตรง

จะเกดขนเมอรงสของแสง ผานรอยตอของตวกลางตางกน จงขดเจนอกไดวา ตราบเทาทแสงเดนทางอยในตวกลางเดมทเปนเนอเดยวกนจะไมเกดการหกเหขนเลย เมอแสงสองจากตวกลางหนงไปยงอกตวกลางหนง โดยทวไปจะเกดขนทงการหกเหและการสะทอนพรอมๆกน ซงอาจจะพบวาอยางใดหอยางหนงเกดขนมากหรอนอยกวาอกอยางหนงได

Main Manu แสง

แสง

1.มมตกและมมหกเห วดเทยบกบแนวเสนปกต อนเปนเสนลากตงฉากกบผวให ϴ1 เปนมมตกจากตวกลาง 1 ซงเทากบมมสะทอนในตวกลาง 1ϴ2 เปนมมหกเหในตวกลาง 2

n1,n2 เปนดชนหกเหของตวกลาง 1 และ 2

พสจนไดเปนกฎของสเนล คอn1sinϴ1 = n2sinϴ2

Main Manu แสง

แสง

โดยทวไป ถาตวกลาง 1 เปนอากาศ n1 = 1 และตวกลาง 2 เปนตวกลางใดๆ n2 เปนดชนหกเหของตวกลางนนเขยนเปน n จงมกจะเขยนกนโดยงายๆวา

ในทน ϴi คอ ϴ1 เปนมมตก และ ϴr คอ ϴ2 เปนมมหกเห

Main Manu แสง

แสง2.การสะทอนกลบหมด จะเกดขนไดเฉพาะในกรณรทแสงตกใน

ตวกลางทม n สงกวาไปยงผวตวกลางทม n นอยกวา ถาท ามมตกโตกวามมจ ากดอนหนงซงเรยกวา มมวกฤต จะไมมแสงหกเหออกไป หากแตจะสะทอนกลบมาหมด ภายในตวกลางเดม

สงเกตไดวา ถาแสงตกท ามมเทากบมมวกฤตพอด แสงจะหกเหไปตามผวรอยตอ คอท ามมหกเหเปน90 องศา นนเอง

Main Manu แสง

แสง

4.การกระจายของแสง

เมอแสงมการหกเหหรอเลยวเบนไปจากแนวเดม มมทมรงสหกเหท ากบแนวรงสเดมกอนหกเห เรยกวา มมเบยงเบน แสงทมความยาวคลนตางกน จะกระจายไดตางกน

Main Manu แสง

แสง

5.ความลกของวตถ ทปรากฏตอผสงเกต

เมอผสงเกตอยในตวกลางหนง มองไปยงวตถซงอยในอกตวกลางหนง จะพบวาวตถนนอยหางจากผวรอยตอของตวกลาง แตกตางไปจากระยะหางจรง จะสมพนธกนในรปสมการคอ

Main Manu แสง

แสง

ความสมพนธในรปสมการนมประโยชนมาก เพราะจะกลบวตถและผสงเกตใหอยในตวกลางทกลบกนได

โดยทวไป ถาตวกลาง 1 เปนอากาศ มกจะเขยนงายๆในรป

Main Manu แสง

แสง5.การหกเหทผวเรยบโคงทรงกลม

กฎการหกเหทเกยวของกบดชนหกเหของสเนลยงคงเปนจรง วตถในตวกลาง 1 จะท าใหเกดภาพจรง อยในตวกลาง 2 ได ต าแหนงวตถ ต าแหนงภาพ รศม ความโคงของผว จะมความสมพนธกบคาดชนหกเห ในลกษณะสมการ

ประกอบกบหลกการใชเครองหมายวา

1.จรงเปน + เหมอนเปน –

2.ผวนน R เปน + ผวเวาเปน -Main Manu แสง

แสง

6.เลนซ

เปนวตถโปรงใส เชน แกว พลาสตก หรอแมแตกอนน าแขง รวมทงวสดอนๆมผวโคง 2 ขางไมเทากน แบงออกเปน 2 ชนด คอ

1.เลนซนน มสวนกลางหนากวาสวนรม

2.เลนซเวา มสวนกลางบางกวาสวนรม

เมอกลาวถงเลนซโดยทวไปจะเขาใจกนวามผวโคงทรงกลม แตจะมเลนซทมผวโคงอยางอนได เชนโคงแบบกาบกลวยใชในอปกรณทางแสงเปนกรณเฉพาะ

Main Manu แสง

แสง

1.เลนซหนา จะเปนชนดนนหรอเวากตามทมความหนา จ าเปนตองคดการหกเหทผวเรยบโคงทรงกลม เพอหาต าแหนงภาพเกดขนจากผวแรก แลวน าไปคดเปนวตถผวโคงทสอง แมวาจะมความยงยากพอควร แตกอยในวสยทผศกษาจะท าได

2.เลนซบาง จะเปนชนดนนหรอเวากตาม ความหนาไมมากนก โดยเฉพาะอยางยงเมอเทยบกบขนาดของเลนซและระยะทวางวตถไวหนาเลนซนน ความหนาของเลนซจะมคานอย จนละเวนระยะหางระหวางผวของเลนซไปได

Main Manu แสง

แสงถาวสดท าเปนเลนซมคาดชนหกเห n2 แลวท าการทดลองอยใน

ตวกลางทมคาดชนหกเห n1 จะไดความสมพนธของปรมาณตางๆคอ

ทงน s และ s’ คอระยะภาพและระยะวตถจากเลนซ

f คอ ความยาวโฟกส R1 และ R2 คอ รศมความโคงของเลนซ

ประกอบกบหลกการใชเครองหมายวา

1.จรงเปน + เหมอนเปน -

2.ผวนน R เปน + ผวเวาเปน -

Main Manu แสง

แสง

ขอสงเกตทส าคญ

1.ความยาวโฟกสของเลนซ เกยวของกบรศมความโคงในลกษณะ

ดงนนโดยทวไปแลว f ≠ R/2 ซงตางกบเรองของกระจะโคง2.ความยาวโฟกสของเลนซหาไดจากสมการใน 1. จงอาจจะมคาเปน+ หรอ – กได เลนซนนจะมคา f เปน + และเลนซเวาจะมคา f เปน –

Main Manu แสง

แสง3.เลนซบางในอากาศ

ในทน n1 = 1 และ n2 เขยนเปน n สมการจงเปนในลกษณะ

ประกอบเขากบหลกการใชเครองหมายเชนเดม สมการทใชกนมากในการเรยนระดบนคอ

ซงมรปสมการเหมอนกบสมการของกระจกโคง

Main Manu แสง

แสง

4.หลกการเขยนทางเดนของแสงเพอหาต าแหนงภาพ

1.เขยนแนวทางเดนรงสของแสงจากวตถขนานกบแกนไปยงเลนซบาง เสมอนวามการหกเหทนทในแนวผานจดโฟกสดานหลง ถาเปนเลนซนน และจดโฟกสดานหนาถาเปนเลนซเวา

2.เขยนแนวทางเดนของแสงผานจดกลางเลนซตรงไปในแนวเดม

3.จดตดกนของ 1. และ 2. เปนต าแหนงของภาพ

Main Manu แสง

แหลงอางอง

http://www.neutron.rmutphysics.com/news/index.php?option=com_content&task=view&id=1603

Main Manu

ผจดท า

นายพงปภส ภทรวรธญวชย ชอเลน ซชน ม.6/8 เลขท 31

นายอศรพงษ แกววน ชอเลน มารคชน ม.6/8 เลขท 33

Main Manu