แสง (Light)
แสง คืออะไร ?
ั
แสงสามารถแสดงคุณสมบัติได้ท้ งคุณสมบัติของคลื่นและคุณสมบัติ
ของอนุภาค นันก็คือแสงเป็ นสิ่ งที่มีคุณสมบัติคู่ของคลื่น-อนุภาคนันเอง
่ ่
โดยที่คุณสมบัติคลื่นของแสงจะเกี่ยวข้องกับประกฏการณ์แทรกสอด
และปรากฏการณ์เลี้ยวเบน ส่ วนคุณสมบัติอนุภาคของแสงจะเกี่ยวข้อง
กับปรากฏการณ์โฟโตอิเลคตริ ก
แสงแสดงคุณสมบัติของคลื่น
แสงเป็ นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า
การค้นพบที่สาคัญที่สุดในศตวรรษที่18 คือการที่แมกซ์เวลค้นพบว่าแสงเป็ นคลื่น
ู
แม่เหล็กไฟฟ้ าเช่นเดียวกับคลื่นไมโครเวฟ คลื่นวิทยุรังสี ยวี รังสี เอกซ์เรย์และรังสี
แกมมา คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าแต่ละชนิดแตกต่างกันที่ความยาวคลื่น และเรี ยกแถบ
ความยาวคลื่นทั้งหมดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าว่า แถบสเปคตรั ม โดยที่แสงเป็ นคลื่น
่
แม่เหล็กไฟฟ้ าที่อยูในช่วงของสเปคตรัมที่สามารถมองเห็นได้ซ่ ึงมีความยาวคลื่น
ระหว่างประมาณ 400 - 750 นาโนเมตร
สเปคตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า
สเปคตรัมของแสง
สี แดง: l = 700 nm, f = 4.3x1014 Hz
สี น้ าเงิน: l = 475 nm, f = 6.3x1014 Hz
ค่าของ l และ f ของแสงสี ต่างๆ ในตัวกลางใดๆ สามารถหาได้จากความสัมพันธ์
v = fl
เมื่อ v คือความเร็ วของแสงในตัวกลางนั้นๆ
สาหรับในอากาศ แสงทุกชนิดจะมีความเร็ วเท่ากับ c = 3 x108 m/s ซึ่ งเป็ นความเร็ วสู งสุ ดของแสง
โดยในตัวกลางอื่น แสงแต่ละสี จะมีความเร็ วไม่เท่ากัน และมีค่าน้อยกว่า c
คุณสมบัติ คลื่น ของแสง
คุณสมบัติที่สาคัญของคลื่นคือ ความยาวคลื่น(l) แอมปลิจูด และเฟส
ซึ่งทาให้คลื่นสามารถแสดงคุณสมบัติที่สาคัญคือการหักเห การ
สะท้อน การแทรกสอดและการเลี้ยวเบน
แสงแสดงคุณสมบัติของอนุภาค
ปรากฏการณ์โฟโตอิเลคตริ ก
เมื่อฉายแสงไปตกกระทบที่ผิวของโลหะแล้วทาให้อิเลคตรอนหลุด
ออกมา โดยที่พลังงานจลน์ของอิเลคตรอนที่หลุดออกมาจะไม่ข้ ึนอยู่
่ ั
กับความเข้ม(แอมปลิจูด)ของแสง แต่จะขึ้นอยูกบความถี่ เรี ยก
ปรากฏการณ์ดงกล่าวว่า “ปรากฏการณ์ โฟโต้ อิเลคตริ ค”
ั
คุณสมบัติ อนุภาค ของแสง
ไอน์สไตน์เป็ นบุคคลแรกที่สามารถอธิบาย
ปรากฏการณ์โฟโต้อิเลคตริ กได้ โดยจะต้อง
ั
พิจารณาว่าแสงมีลกษณะเป็ นก้อนๆเรี ยกว่า
โฟตรอนวิงมาชนผิวของโลหะ แล้วถ่ายทอด
่
ั
โมเมนตัมให้กบอิเลคตรอน ซึ่งพลังงานของ
่ ั
แสงที่วิงมาชนจะขึ้นอยูกบความถี่ของแสง
่
นันคือแสงสี ม่วงมีพลังงานมากกว่าแสงสี แดง
่
ออฟติกส์ (Optics)
ออฟติกส์เป็ นวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับพฤติกรรมของแสงและการประยุกต์
ใช้งาน สามารถแบ่งออกเป็ น
1. แสงเชิงคลื่น
1.1 เมือ l n2) มุม q2 จะมากกว่ามุม q1
เสมอ จากกฏของสเนลล์จะได้วา ่
n1 sin q1 n2 sin q 2
เมื่อ q2 = 90 องศา จะเรี ยก q1 ว่ามุมวิกฤติ qc
n2
n2
n1 โดยที่ sin q c
qc n1
ดังนั้นจะเห็นว่า ถ้าหาก q1 > qc จะเกิดการ
สะท้อนกลับหมดของแสง
ใยแก้วนาแสง(Fiber optics)
คือสายเคเบิลที่ประกอบด้วยใยแก้วเล็กๆ
ที่สามารถนาแสงได้แทนที่จะเป็ นกระแส
ไฟฟ้ า ใยแก้วนาแสงมีขนาดเล็กและเบากว่า,
ไม่มีปัญหาเกี่ยวกับสัญญาณไฟฟ้ ารบกวน
และสามารถนาข้อมูลได้เร็ วกว่าสายเคเบิล
ั
ชนิดอื่นๆ ปัจจุบนมีการใช้ใยแก้วนาแสงใน
คอมพิวเตอร์ความเร็ วสู ง ระบบอินเตอร์เน็ต
แบบหลายช่องสัญญาณ เป็ นต้น
ใยแก้วนาแสง(Fiber optics)
การสะท้อนกลับหมดภายในใยแก้วนาแสง
เปลือกหุ้ม
ใยแก้ว เส้ นตั้งฉาก
มุมวิกฤต
การเดินทางของแสงภายในใยแก้วนาแสง
ใช้ใยแก้วนาแสงทาอะไร?
ใยแก้วนาแสงถูกพัฒนาขึ้นมาเพื่อใช้ในในการส่ ง
สัญญานได้รวดเร็ วขึ้น และส่ งได้ระยะไกลขึ้น
????? ใยแก้ วนาแสง
ทาไมต้องใช้ใยแก้วนาแสง??
สายโทรศัพท์ ใยแก้วนาแสง
หรื อสายไฟ
ลวดทองแดง ใยแก้ว
ข้อดีของใยแก้วนาแสง
ู
+ ไม่ถกรบกวนด้ วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟา ้
+ ปลอยภัย
+ มีขนาดเล็ก
+ ไม่ไวต่อสารเคมี
้
+ ใช้ ตรวจวัดที่ระยะไกลได้ ไม่มีปัญหาไฟฟา
้
ลัดวงจรเหมือนสายไฟฟาโลหะ
การใช้ใยแก้วนาแสงในการส่ งสัญญาณเป็ นจานวนมาก
ด้วยความเร็ วสูง
การบ้าน
่ ่
1. จงใช้หลักการหักเหของแสงอธิ บายว่า ทาไมเราจึงมองเห็นปลาที่วายอยูในแม่น้ าอยู่
ที่ตาแหน่งที่ต้ืนกว่าตาแหน่งจริ งของมัน ให้เขียนรู ปเส้นแสงประกอบด้วย
2. จงใช้หลักการหักเหและหลักการสะท้อนของแสงอธิ บายการเกิดรุ ้งกินน้ า ว่าทาไม
จึงเห็นแสงรุ ้งเป็ นเจ็ดสี
แสง การมองเห็น และทัศนอุปกรณ์
ภาพในธรรมชาติ
ภาพที่เกิดจากการสะท้อนของแสง
วัตถุ
ภาพ
ภาพที่เกิดจากการหักเห
การมองเห็นภาพ
องค์ประกอบของการมองเห็นภาพ
1. วัตถุ
2. แสง
3. ตาซึ่งทาหน้าที่เป็ นฉากรับภาพ
ลักษณะของการมองเห็นภาพ
1. การมองเห็นภาพจากวัตถุโดยตรง
2. การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
เนื่องจาก
- กระจกเงาราบ
- กระจกเงาเว้า
- กระจกเงาโค้ง
ลักษณะของการมองเห็นภาพ
1. การมองเห็นภาพผ่านการหักเห เนื่องจาก
- เลนส์
การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาราบ
การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาเว้า
กระจกเงาโค้ง
การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาเว้า
การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาเว้า เมื่อระยะวัตถุ p มากกว่าความยาวโฟกัส f
การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาเว้า เมื่อระยะวัตถุ p น้อยกว่าความยาวโฟกัส f
การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงานูน
การมองเห็นภาพผ่านการหักเหของเลนส์บาง
เลนส์นูน
เลนส์เว้า
การขยายภาพโดยใช้เลนส์ประกอบในกล้องจุลทรรศน์
การขยายภาพโดยใช้เลนส์ประกอบในกล้องจุลทรรศน์
แสงเชิงคลื่น
เมื่อ l ~ ขนาดของสิ่ งกีดขวาง
- การแทรกสอด, การเลี้ยวเบน
การแทรกสอด(Interference)และการเลี้ยวเบน(diffraction)ของแสง
การแทรกสอดและการเลี้ยวเบนเป็ นปรากฏการณ์อนเนื่องั
มาจากคุณสมบัติความเป็ นคลื่นของแสง ซึ่ งจะเกี่ยวข้องกับ
ความถี่ ความยาวคลื่น และเฟส
หน้าคลื่น
หน้าคลื่นและรังสี ของแสง
รังสี ของแสง
ทิศทางการเคลื่อนที่
l
่
หน้ าคลืน คือเส้นที่เชื่อมตาแหน่ง
บนคลื่นที่มีเฟสเดียวกัน
รั งสีของแสง คือเส้นลูกศรที่บอกทิศทาง
การเคลื่อนที่ของคลื่น
l
หน้าคลื่นทรงกลมและหน้าคลื่นระนาบ
หน้าคลื่นทรงกลม
แหล่งกาเนิดแสง
แหล่งกาเนิดแสง
อยู่ไกลมาก
หน้าคลื่นระนาบ
หลักของฮอยเกนส์ (Huygen’s principle)
หลักของฮอยเกนส์ เป็ นวิธีทางเรขา
ทิศทาง คณิ ตที่จะหารู ปร่ างของหน้าคลื่นใหม่
การเคลือนที่ หลักของฮอยเกนส์กล่าวว่า ทุกๆจดบน
่ ุ
่
หน้ าคลืนจะทาหน้ าทีเ่ สมือนกับเป็ นแหล่ ง
่
กาเนิดคลืนซึ่งแผ่ ออกไปทุกทิศทางด้ วย
่
ความเร็ วเท่ าเดิม(เมื่ออยูในตัวกลางเดิม)
ตาแหน่งของหน้าคลื่นใหม่ภายหลังเวลา
t จะเป็ นผิวสัมผัสกับลูกคลื่นใหม่น้ ี
่
หน้ าคลืนเก่ า ่
หน้ าคลืนใหม่
t=0 t= t
หลักการรวมของคลื่น
คลื่นที่มีเฟสต่างกันศูนย์
หลักการรวมของคลื่น
คลื่นที่มีเฟสต่างกันศูนย์
การแทกสอด(Interference)
รูปแบบของการแทรกสอด
s1
s2
เงื่อนไขของการเกิดแทรกสอด
แสงที่จะเกิดการแทรกสอดแล้วเห็นเป็ นแถบมืดและแถบสว่าง
จะต้องมีคุณสมบัติต่อไปนี้ คือ
1. ต้ องเป็ นแสงที่มาจากแหล่งกาเนิดแสงอาพันธ์ ( coherent)
ั
คือ คลื่นแสงต้ องมีเฟส(phase)สัมพันธ์กนด้ วยค่าคงที่
2. ต้ องเป็ นแสงที่มีความยาวคลื่นเดียว
หรื อเป็ นแสงเอกรงค์ (monochromatic)
โดยในการแทรกสอดนั้น คลื่นจะรวมกันโดย
หลักการรวมกันของคลื่น(Superposition)
การบ้ าน
1. จงเขียนลักษณะของคลื่นแสงที่เป็ นแสงอาพันธ์(Coherent)
และมีความยาวคลื่นเดียว
การแทรกสอดเนี่องจากสลิทคู่ (Double Slits Interference)
แถบมืดและแถบสว่างของการแทรกสอดเนื่องจากสลิตคู่
d sin q ml สาหรับแถบสว่าง
1
d sinq (m+ )l สาหรับแถบมืด, m 0, 1, 2,...
2
การเกิดแถบสว่าง
P
r1
r2
ที่ตาแหน่ง P เป็ นแถบสว่าง เพราะคลื่นที่มาจาก S1 และ S2
มีผลต่างของระยะทาง(r2 - r1)เท่ากับจานวนเท่ า
ของความยาวคลืน(l)หรื อมีเฟสต่างกันศูนย์
่
การเกิดแถบมืด
D
r1
r2
ที่ตาแหน่ง D เป็ นแถบมืด เพราะคลื่น
ที่มาจาก S1 และ S2 มีผลต่างของระยะทาง (r2 - r1)
เท่ากับจานวนเท่ าของครึ่งหนึ่งของความยาวคลืนหรื อมีเฟสต่างกันp
่
การหาตาแหน่งของแถบมืดและแถบสว่าง
ตาแหน่งของแถบมืดและแถบสว่าง สามารถหาได้จากผลต่างของระยะ
ทาง(Path difference)ที่แสงจากแหล่งกาเนิด s1 และ s2 เคลื่อนที่
ไปถึงฉากที่จุด P โดยที่
Path difference = r2 - r1
การหาตาแหน่งของแถบมืดและแถบสว่าง
และจะเกิดเป็ นแถบสว่างเมื่อ
r2 r1 ml
จะเกิดเป็ นแถบมืดเมื่อ
1
r2 r1 (m )l
2
โดยที่ m 0, 1, 2,...
การหาค่ า r2 - r1
q
r2 - r1
sin q
d
r2 r1 d sin q
่
เมื่อ d > d l << d
การเลี้ยวเบนของแสงผ่านช่องแคบเดี่ยว
้ ่
การเลียงเบนของแสงผ่ านช่ องแคบเดียว
แบ่ งออกเป็ น 2 ชนิดคือ
1. การเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์
2. การเลี้ยวเบนแบบเฟรสเนล
การเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์ (Fraunhofer Diffraction)
รังสี ขนาน ฉากอยู่ไกลมาก
การเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์ คือการเลี้ยวเบนที่เกิดขึ้นเมื่อรังสี ของ
แสงที่มาตกกระทบที่ช่องเป็ นรังสี ขนาน และรังสี ที่เลี้ยวเบนไปตก
กระทบที่ฉากก็เป็ นรังสี ขนานเช่นกัน
การเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์ (Fraunhofer Diffraction)
เลนส์ A
เลนส์ B
ในห้องทดลองจะสามารถสังเกตุการเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์ได้
โดยใช้เลนส์นูนดังรู ป เลนส์ A ทาให้แสงที่ได้จากแหล่งกาเนิดแสงซึ่ ง
่
วางอยูที่ตาแหน่งโฟกัสของเลนส์ Aเป็ นแสงขนาน เมื่อแสงเลี้ยวเบน
ผ่านช่องแคบ แสงที่ได้เป็ นแสงขนาน เลนส์นูน B จะรวมแสงที่ฉาก
การเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์ (Fraunhofer Diffraction)
ลวดลายของการเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์เมื่อมีการแทรกสอด
สาหรับที่จุดกึ่งกลางของฉาก รังสี ทุกเส้นจากช่องแคบจะมี
เส้นทางเดินของแสงเท่ากัน ดังนั้นที่จุดกึ่งกลางจึงสว่างมากที่สุด
แถบมืดเนื่องจากการเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์
ขั้นตอนการหาตาแหน่งของแถบมืด
1. แบ่งความกว้าง a ออกเป็ นสองส่ วน
แต่ละส่ วนยาว a/2
2. แต่ละจุดบนช่องจะทาหน้าที่เป็ นแหล่ง
กาเนิดคลื่นใหม่
a
sin q
2 ่ ู
ดังนั้นแสงจากจดสองจดใดๆทีอย่ ห่างกัน a/2
ุ ุ
จะหักล้ างกันเมื่อ
a l
sin q
2 2
หรื อ l
sin q
a
แถบมืดเนื่องจากการเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์
2l
ถ้าแบ่งช่องเล็กออกเป็ น 4 ส่ วนก็จะได้ sinq
a
3l
ถ้าแบ่งช่องเล็กออกเป็ น 6 ส่ วนก็จะได้ sin q
a
ซึ่งจะได้เงื่อนไขของการเกิดแถบมืดคือ
ml
sinq , when m= 1, 2, 3...
a
่
ในการเลี้ยวเบนแบบฟรอนโฮเฟอร์ผานช่องเดี่ยวที่มีขนาดเท่ากับ a
ของแสงที่มีความยาวคลื่น l ดังรู ป
ถ้าหาก a = 0.2 mm, l = 700 nm และ L = 5 m จงคานวณหาความกว้างของ
่
แถบสว่างที่อยูตรงกลางซึ่งปรากฏบนฉากเนื่องจากการเลี้ยวเบน
แบบฝึ กหัด
1. ถ้ าหากว่าแสงเคลื่อนที่จากอากาศไปยังน ้า และรังสีของแสงตกกระทบทามุม
ั ั ั ั
45 องศา โดยที่อากาศมีดชนีหกเหเท่ากับ 1 และน ้ามีดชนีหกเหเท่ากับ 1.33
ก. จงเขียนรังสีของแสงในน ้า
่ ่
ข. ถ้ าเปลียนเป็ นให้ แสงเคลือนที่จากน ้าไปยังอากาศ ดังรูป
n2 = 1 air
n1 = 1.33 qc water
จงหามุมวิกฤติ qc ที่ทาให้ แสงเกิดการสะท้ อนกลับ
หมด
2. ดัชนีหกเหของแก้ วชนิดหนึงมีคา 1.51 สาหรับแสงสีแดง และ 1.53
ั ่ ่
สาหรับแสงสีม่วง เมื่อแสงสีขาวตกกระทบแก้ วทามุมตกกระทบ 60 องศา
ดังรูปมุมหักเหของแสงสีแดงและแสงสีม่วงต่างกันกี่องศา
2. มีแหล่งกาเนิดแสง B และสิ่ งกีดขวางซึ่งมีสลิต S1 และสลิต S2 ดังรู ป
สิ่งกีดขวาง ฉาก
ถ้ าหากแสงมีความยาวคลืน l = 600 nm, L = 1.5 m และ d = 1 mm
่
ก. ขณะทีแสงจาก S1 และ S2 ตกกระทบบนฉากที่ตาแหน่งเดียวกันดังรูป r2- r1จะต้ องมีคาอย่าง
่ ่
ุ
น้ อยที่สดเท่าไหร่ จึงจะทาให้ แสงจากสลิตทั ้งสองมีเฟสต่างกัน 180 องศา เมื่อ r1และr2คือ
ระยะทางที่แสงเดินทางจากs1และs2ไปตกกระทบบนฉาก ตามลาดับ
่ ่
ข. จงหาว่าที่บนฉาก แถบสว่างที่ 5 และแถบสว่างที่ 6 อยูหางกันเท่าไหร่
3. มีแหล่งกาเนิดแสง A และสิงกีดขวางซึงมีช่องสลิต S1 และ S2 วางอยูดง
่ ่ ่ ั
รูป
ถ้ า L = 1.5 m, d = 0.05 mm และตาแหน่งของแถบสว่างแถบแรกอยูห่างจากเส้ น
่
แกนกลาง 1.8 cm จงหาความยาวคลื่นของแสง
การบ้าน
1. ในการทดลองการแทรกสอดของยัง ช่องแคบคูอยูห่างกัน 2 mm และใช้
่ ่
คลื่นแสงที่มีความยาวคลื่น 750 nm และ 900 nm ถ้ าฉากอยูห่างจาก
่
ช่องแคบคู่ 2 m จงหาระยะห่างที่สนที่สดที่วดจากแถบกลางที่คลื่นทัง้
ั้ ุ ั
สองซ้ อนทับกันพอดี
2. แสงเลเซอร์ ความยาวคลื่น 630 nmผ่านช่องแคบคู่ พบว่าเกิดแถบสว่าง
สองแถบซึงอยูติดกัน ห่างกัน 8 mm เมื่อนาแสงความยาวคลื่น l มา
่ ่
่ ่
ฉายแทนแสงเลเซอร์ พบว่าแถบสว่างสองแถบซึงอยูติดกันห่างกัน 7.5
mm จงหาค่า l
3. ช่องแคบเดี่ยวและฉากอยูห่างกัน 50 cm แสงความยาวคลื่น 680 nm
่
ผ่านช่องแคบนี ้แล้ วทาให้ เกิดการเลี ้ยวเบนบนฉาก โดยที่ระยะห่าง
ระหว่างค่าต่าสุดที่ 1 และที่ 3 อยูห่างกัน 3 mm จงหาขนาดของช่อง
่
แคบ
เกรทติ้งเลี้ยวเบน(Diffraction grating)
และการศึกษาสเปคตรัมของแสง
เกรตติงเลี้ยวเบน (Diffraction grating)
เกรตติ้งเลี้ยวเบนเป็ นวัสดุที่ทาด้วยแก้วหรื อพลาสติกที่มีช่องแคบขนาด
เท่ากันขนานกันจานวนมาก และ มักจะระบุขนาดของเกรตติ้งด้วย
จานวนเส้นต่อซม. สามารถทาเกรตติ้งเลี้ยวเบนได้โดยขีดเส้นขนาน
่
จานวนมากลงบนแผ่นวัสดุใส เส้นที่ขีดจะเป็ นส่ วนทึบอยูระหว่างช่อง
แคบทั้งสองข้าง เกรตติ้งเลี้ยวเบนอาจจะเป็ นแบบสะท้อนแสงก็ได้ ซึ่งทา
โดยขีดเส้นขนานจานวนมากลงบนผิวโลหะสะท้อนแสง ส่ วนที่ไม่ถูก
ขีดจะทาหน้าที่สะท้อนแสง
ิ
ตัวอย่างของเกรตติ้งเลี้ยวเบนในชีวตประจาวัน
1. แผ่น CD
2. ปี กแมงทับ
3. ผิวน้ า
การประยุกต์ใช้งานที่สาคัญของเกรตติ้งเลี้ยวเบนคือการใช้เกรตติ้ง
เลี้ยวเบนเพื่อการศึกษาสเปคตรัมและการวัดความยาวคลืนของแสง
่
เกรตติงเลี้ยวเบน (Diffraction grating)
เกรทติ้งเลี้ยวเบน
แสง เนื่องจากเกรทติ้งเลี้ยวเบน
มีจานวนช่องเป็ นจานวนมาก
ดังนั้น
เกรตติงเลี้ยวเบน (Diffraction grating)
เกรทติ้งเลี้ยวเบน
แสง เนื่องจากเกรทติ้งเลี้ยวเบน
มีจานวนช่องเป็ นจานวนมาก
ดังนั้นแถบสว่ างที่เกิดจากการ
้
เลียวเบนจะมีความคมชัด ซึ่ง
ทาให้ สามารถเห็นแถบสว่ าง
ได้ อย่ างชัดเจน
หลักการทางานของเกรตติ้งเลี้ยวเบน
สามารถคานวณตาแหน่ง
ของแถบสว่างได้เช่นเดียว
กับกรณี ของการแทรกสอด
ผ่านสลิตคู่
ดังนั้น d sin q ml
l Lm
yสว่าง
d
่ ั
จะเห็นว่าตาแหน่งของแถบสว่างจะขึ้นอยูกบความยาวคลื่น
การใช้เกรตติ้งเลี้ยวศึกษาแยกสเปคตรัมของแสง
เนื่องจากเกรทติ้งเลี้ยวเบนสามารถแยกความยาวคลื่นของแสง
สี ต่างๆได้อย่างชัดเจน จึงมีการนาเกรทติ้งเลี้ยวเบนไปใช้ในการ
ศึกษาสเปคตรัมของแสง
จะเห็นว่าแสงสี แดงซึ่ งมีความยาวคลื่นมากกว่าแสงสี น้ าเงิน
จะมีมุมของการเลี้ยวเบนมากกว่าสาหรับค่า m ที่เท่ากัน
เครื่ องสเปคโตรมิเตอร์สาหรับวิเคราะห์สเปคตรัมของแสง
ตัวอย่าง
1. แสงเลเซอร์ความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร ตกกระทบบนแผ่นเกรทติ้งขนาด
500 เส้นต่อเซนติเมตร จงคานวณหาว่าแถบสว่างที่1 และแถบสว่างที่2เบนไปเป็ นมุมเท่าไหร่
แสงเชิงคลื่น
้
คุณสมบัติแม่ เหล็กไฟฟาของแสง
- ปรากฏการณ์โพลาไรเซชัน
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า
องค์ ประกอบของคลื่นแสง
ั้
มีทงแนวของคลื่นแม่ เหล็ก
้ ั้
และคลื่นไฟฟาที่ตงฉากซึ่ง
c กันและกันอยู่
เนื่องจากแสงเป็ นคลื่นแม่ เหล็กไฟฟ้ า ดังนั้นแสงจึงประกอบด้วย
สนามแม่ เหล็กและสนามไฟฟ้ าด้ วย
สนามไฟฟ้ าของแสงปกติที่ไม่โพลาไรส์
กับสนามไฟฟ้ าแสงที่โพลาไรส์แล้ว
สนามไฟฟ้ าของแสงปกติที่ไม่โพลาไรส์
กับสนามไฟฟ้ าแสงที่โพลาไรส์แล้ว
แสงไม่โพลาไรซ์ แสงโพลาไรซ์เชิงเส้น
สนามไฟฟ้ าของแสงปกติที่ไม่โพลาไรส์
กับสนามไฟฟ้ าแสงที่โพลาไรส์แล้ว
E
E
E
E
การสร้ างคลื่นแสงที่โพลาไรส์
คลื่นแสงที่ไม่ โพลาไรส์ สามารถทาให้ โพลาไรส์ ได้ โดย
1.การเลือกดูดกลืนคลื่น ( selective absorption)
2.การสะท้ อน ( reflection)
3.การหักเหซ้ อน ( double refraction)
4.การกระเจิง ( scattering)
การทาให้ แสงโพลาไรส์โดยการเลือกดูดกลืนคลื่น
โดยใช้ แผ่นโพลาไรเซอร์
แผ่นโพลาไรเซอร์
แสงโพลาไรซ์
แสงไม่โพลาไรซ์
แสงโพลาไรส์และกฏของมาลัส
1 Polarizer2
Imax
I
E0
E0sinq E0cosq
q
จะเห็นว่าองค์ประกอบของสนามไฟฟ้ าของ E0ซึ่ งเป็ นแสงโพลาไรส์ที่สามารถผ่านแผ่น
Analyzerไปได้คือ E0cosq ส่ วน E0sinq จะถูกดูดกลืนที่แผ่น Analyser ดังนั้นความเข้ม I
ที่ตามองเห็นคือ
I ( E0 cosq ) E0 cos q
2 2 2
I max cos 2 q
เมื่อ Imax = 2
E0 คือความเข้มของแสงที่ตกกระทบแผ่น analyzer
่
แสงจากแหล่งกาเนิดแสงทัวไป เช่นแสงจากหลอดไฟ หรื อแสงจาก
ดวงอาทิตย์ เป็ นแสงที่ไม่โพลาไรส์
ั
ก. จงอธิบายความแตกต่างระหว่างแสงที่โพลาไรส์กบแสงที่ไม่โพลาไรส์
่
ข. ถ้ านักศึกษาใช้ แผ่นโพลาไรเซอร์ หนึงแผ่นมองแสงที่ไม่โพลาไรส์
แล้ วหมุนแผ่นโพลาไรเซอร์ ไปเรื่ อยๆ ความเข้ มของแสงที่มองเห็น
เปลี่ยนแปลงหรื อไม่(ดูรูปประกอบ)
แผ่นโพลาไรเซอร์
ค. ถ้ านักศึกษาเพิ่มแผ่นโพลาไรเซอร์ เป็ นสองแผ่น แล้ วมองแสงจาก
่ ่
แหล่งกาเนิดเดิม โดยกาหนดให้ แผ่นที่หนึงอยูนิ่งกับที่แล้ วหมุนแผ่นที่สอง
ไปเรื่ อยๆ ความเข้ มของแสงที่มองเห็น ต่างจากข้ อ ข. อย่างไร อธิบาย
เหตุผลประกอบ(ดูรูป)