แสงและการมองเห็น

1. แสง (Light)

2. แสง คือ
อะไร ?
นั่นก็คือแสงเป็ นสิ่งที่มีคุณสมบัติคู่ของคลื่น-
อนุภาคนั่นเอง โดยที่คุณสมบัติคลื่นของแสงจะ
เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์แทรกสอดและ
ปรากฏการณ์เลี้ยวเบน ส่วนคุณสมบัติอนุภาคของ
่
แสงสามารถแสดง
คุณสมบัติได้ทั้งคุณสมบัติ
ของคลื่นและคุณสมบัติ
ของอนุภาค

3. แสงเป็ นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ
้ า
การค้นพบที่สาคัญที่สุดในศตวรรษที่ 18
คือการที่แมกซ ์เวล ค้นพบว่า “แสงเป็นคลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้ า” เช่นเดียวกับ คลื่น
ไมโครเวฟ คลื่นวิทยุรังสียูวี รังสีเอกซ ์
เรย์และรังสีแกมมา
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าแต่ละชนิดแตกต่าง
กันที่ความยาวคลื่น และเรียกแถบความยาว
คลื่นทั้งหมดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ าว่า แถบ
สเปคตรัม โดยที่ช่วงของสเปคตรัมที่

4. สเปคตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า

5. สเปคตรัมของแสง
สีแดง: l = 700 nm, f = 4.3x1
สีน้าเงิน: l = 475 nm, f = 6.3x
สาหรับในอากาศ แสงทุกชนิดจะมีความเร็ว
เท่ากับ
C = 3 x108 m/s ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุดของ
แสง
่

6. อัตราเร็วของแสง
V=fl
V = อัตราเร็วแสง
f = ความถี่ (Hz)
l = ความยาวคลื่น (nm)

7. ความสว่าง
F = อัตราพลังงานแสงที่ตกพื้น
(lumen : lm)
A = พื้นที่รับแสง (ตารางเมตร :
m2)
𝑬 =
𝑭
𝑨

8. ตัวอย่าง
หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์40 วัตต์4
หลอด แต่ละหลอดมีอัตราการให้
พลังงานแสง 2,700 ลูเมน มีตัวตะท้อน
แสงช่วยทาให้แสงทั้งหมดตกบนพื้นใน
บริเวณทั้งหมด 5 ตารางเมตร จงหา
ความสว่างบนพื้นนี้

9. ตาและการมองเห็น
นัยน์ตา
ตา มีลักษณะการทางานคล้ายกล้อง
ถ่ายรูป
หลักการ
แสงจากวัตถุหักเหผ่านเลนส์ตา (นูน)
แล้วเกิดภาพบนเรตินา (ฉาก)

10. นัยน์ตา

11. การมองเห็นภาพของนัยน์ตา
>>> แสงผ่านเลนส์ตา เกิดการหักเหเกิด
ภาพจริงหัวกลับบน เรตินา (คนปกติเห็นใกล้
ระยะ 25 ซม. ไกลระยะอนันต์)
>> เมื่อวัตถุไกล กล้ามเนื้อคลายตัว เลนส์
บาง โฟกัสยาวขึ้น
>> เมื่อวัตถุใกล้ กล้ามเนื้อหดตัว เลนส์หนา
โฟกัสสั้นลง

12. สายตาสั้น
ลักษณะ : คือ มองวัตถุใกล้ชัดแต่
ไกลไม่ชัด (ไกลสุดน้อยกว่าระยะอนันต์)
สาเหตุ : เพราะกระบอกตายาวกว่า
ปกติหรือความยาวโฟกัสของเลนส์ตา
เมื่อกล้ามเนื้อคลายเต็มที่แล้วยังมีค่า
น้อยเกินไป ทาให้ภาพของวัตถุที่ระยะ
อนันต์ตกไม่ถึงเรตินา

14. สายตายาว
ลักษณะ : มองไกลชัด มองใกล้ไม่
ชัด (ใกล้สุดมากกว่า 25 ซม.)
สาเหตุ : เพราะกระบอกตาสั้นกว่า
ปกติหรือความยาวโฟกัสของเลนส์ตา
เมื่อกล้ามเนื้อตาหดเต็มที่แล้ว ยังมีค่า
มากเกินไป ทาให้ภาพของวัตถุที่ระยะ
25 ซม. ไปตกเลยเรตินาออกไป

16. สายตาเอียง
สายตาเอียง เกิดจากผิวหน้าของ
เลนส์ตามีความโค้งไม่สม่าเสมอ ทาให้
เห็นภาพแนวดิ่งไม่ตรงหรือแนวราบเอียง
ไปจากปกติ
วิธีแก้ไข :
สวมแว่นตาทาด้วย
เลนส์รูปกาบกล้วย

17. ตาบอดสี
ตาบอดสีเกิดจากเซลล์ประสาท
บนเรตินาเกี่ยวกับการมองเห็นสีผิดปกติ
ส่วนใหญ่ผู้ชายจะตาบอดสี
เนื่องจากกรรมพันธุ์และตาบอดสีแดง
เป็ นส่วนมาก ไม่สามารถแก้ไขได้ และ
จะถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานต่อ ๆ ไป

28. สมบัติของแสง
แสงเป็ นคลื่นที่มีสมบัติ 4 ประการ
1. การสะท้อน
2. การหักเห
3. การเลี้ยวเบน
4. การแทรกสอด

29. การสะท้อนแสง
การสะท้อนแสง คือการที่แสงไปกระทบ
กับตัวกลางแล้วสะท้อนไปในทิศทางอื่นหรือ
สะท้อนกลับมาทิศทางเดิม
รูป ก. วัตถุผิวเรียบ รูป ข. ผิว
ขรุขระ
กฎการสะท้อนแสง
1. รังสีตกกระทบ เส้นปกติและรังสีสะท้อนย่อมอยู่บน
้

30. แสงเชิงเส้น
ความยาวคลื่นของแสง จะต้องมีขนาดเล็กกว่าวัตถ
สิ่งกีดขวางมาก (ความยาวคลื่นของแสงประมาณ0.4 -
ดังนั้นจึงสามารถประมาณได้ว่า แสงจะเคลื่อนที่เป็นเส้นต
เป็นรังสีแสง(light ray) ดังรูป
Note: เส้นผมมีขนาดประมาณ

31. การสะท้อนของแสง (Reflection)
อากาศ
โลหะ
เส้นปกติ
รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน
q1 : มุมตก
กระทบ
q2 : มุมตก
สะท้อน
กฎของการสะท้อน
มุมตกกระทบจะอยู่
ในระนาบ
เดียวกับมุมสะท้อน
และ เท่ากัน
เสมอ หรือ

32. การหักเห หมายถึง การที่แสง
เคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีก
ตัวกลางหนึ่งทาให้แนวลาแสงเกิดการ
เบี่ยงเบนไปจากแนวเดิม
รูปแสดงลักษณะการเกิดหักเหของแสง
การหักเหของแสง

33. มุมวิกฤติ (Critical Angle)
qc
n2
n1
1 1 2 2
sin sin
n n
q q

ในกรณีที่แสงเดินทางจากตัวกลางที่
หนาแน่นมากกว่าไปยัง
ตัวกลางที่หนาแน่นน้อยกว่า (n1 > n2) มุม
q2 จะมากกว่ามุม q1
เสมอ จากกฏของสเนลล์จะได้ว่า
เมื่อ q2 = 90 องศา จะเรียก q1 ว่า
โดยที่ 2
1
sin c
n
n
q 
ดังนั้นจะเห็นว่า ถ้าหาก q1 > qc
สะท้อนกลับหมดของแสง

34. การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาราบ
เกิดภาพเสมือน หัวตั้ง ขนาดเท่ากับวัตถุ เ
ลักษณะภาพ กลับซ้ายเป็ นขวา
กลับขวาเป็ นซ้าย

35. การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาเว้า
กระจกเงาโค้ง

36. การมองเห็นภาพผ่านการ
สะท้อน
กระจกเงาเว้า

37. การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาเว้า เมื่อระยะวัตถุ p
มากกว่าความยาวโฟกัส f

38. การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงาเว้า เมื่อระยะ
วัตถุ p น้อยกว่าความ
ยาวโฟกัส f

39. การมองเห็นภาพผ่านการสะท้อน
กระจกเงานูน

40. การมองเห็นภาพผ่านการหักเหของ
เลนส์บาง
เลนส์นูน
เลนส์เว้า

41. การแทกสอด(Interference)
รูปแบบของการแทรกสอด
s1
s2
คลื่นจากแหล่งกา
2 แหล่งที่มีความถี่
และเฟส ตรงกัน
เคลื่อนที่มาพบกัน
จะเกิดการซ้อนทับ
ระหว่างคลื่น

42. การเลี้ยวเบน
การเลี้ยวเบน คือปรากฏการณ์ที่คลื่น
แสงเปลี่ยนเส้นทางการเคลื่อนที่ เมื่อเคลื่อนที่
มากระทบสิ่งกีดขวาง สิ่งกีดขวางอาจจะเป็น
ฉากซึ่งมีช่องที่มีขนาดเล็กที่มีขนาดน้อยกว่า
หรือประมาณเท่ากับความยาวคลื่น หรือเป็น
่ ้ ่