ผู้สอน ครูมณีรัตน์ กาลสุวรรณ และครูสุกัญญา นาคอ้น โรงเรียนเฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระศรีนครินทร์ กาญจนบุรี เอกสารประกอบการเรียนรู้วิชาวิทยาศาสตร์ 3 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 2 หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 แสง ตัวชี้วัด ว 5.1 ม.2/1,ม.2/2, ม.2/3 ภาคเรียนที่ 2 ปีการศึกษา 2555

1. 1
โรงเรียนเฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระศรีนครินทร์ กาญจนบุรี
เอกสารประกอบการเรี ยนรู้วิชาวิทยาศาสตร์ 3 ชั้นมัธยมศึ กษาปี ที่ 2
หน่ วยการเรี ยนรู้ที่ 3 แสง ตัวชี้วัด ว 5.1 ม.2/1,ม.2/2, ม.2/3
ประเภทเอกสาร ข้ อสอบ/แบบทดสอบ เอกสารสื่ อการสอน อื่นๆ
ผู้สอน ครู มณีรัตน์ กาลสุ วรรณ และครู สุกัญญา นาคอ้ น ห้ อง ม.2/1 -2/7 ภาคเรี ยนที่ 2 ปี การศึกษา 2555
ใบความรู้
เรื่อง การสะท้ อนและการหักเหของแสง
แสง (Light) เป็ นพลังงานที่อยูในรู ปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า ซึ่งแสงมีสมบัติดงนี้
่ ั
1. แสงเป็ นคลื่นตามขวาง
2. แสงเดินทางโดยไม่จาเป็ นต้องอาศัยตัวกลาง
3. แสงเดินทางในสุ ญญากาศได้ดวยความเร็ ว 3 x 108 เมตร/วินาที
้
4. แสงเดินทางเป็ นเส้นตรงในตัวกลางชนิดเดียวกัน
5. แสงจะเกิดการหักเหได้เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน
ภาพ ( Image) เกิดจากการการสะท้อนของแสงจากวัตถุที่กระจก และการหักเหของแสงผ่านเลนส์ มี 2 ชนิดได้แก่
1. ภาพจริง เกิดจากรังสี ของแสงตัดกันจริ ง จะเกิดภาพหน้ากระจกหรื อหลังเลนส์ ต้องมีฉากรับภาพ ภาพที่ได้
จะมีลกษณะหัวกลับกับวัตถุ เช่น ภาพที่ปรากฏบนจอภาพยนตร์ เป็ นต้น
ั
2. ภาพเสมือน เกิดจากรังสี ของแสงเสมือนตัดกันโดยการต่อรั งสี ของแสง จะเกิดภาพด้านหลังกระจกหรื อ
หน้าเลนส์ ไม่ตองมีฉากรับภาพ ภาพที่ได้จะมีลกษณะหัวตั้งเหมือนกับวัตถุ เช่น ภาพเกิดจากแว่นขยาย เป็ นต้น
้ ั
การสะท้ อนของแสง
การสะท้อน เมื่อแสงตกกระทบกับวัตถุแสงบางส่ วนจะสะท้อนจากวัตถุแล้วเข้าสู่ นยน์ตา จะเกิดการรับรู ้และมองเห็น
ั
วัตถุน้ นได้ เป็ นไปตามกฎการสะท้อนของแสง
ั
กฎการสะท้อนของแสง
1. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
2. รังสี ตกกระทบ รังสี สะท้อนละเส้นแนวฉากอยูในระนาบเดียวกัน
่

2. 2
การเกิดภาพจากกระจกเงาและเลนส์
การเกิดภาพจากกระจกเงา แบ่ งเป็ น 2 ชนิด
1. กระจกเงาราบ
2. กระจกเงาโค้ง แบ่งเป็ น
- กระจกโค้งนูน หรื อกระจกนูน
- กระจกโค้งเว้า หรื อกระจกเว้า
กระจกเงาราบ
กระจกเงาราบ คือ กระจกแบนราบ ซึ่ งมีดานหนึ่งสะท้อนแสง ดังนั้นภาพที่เกิดขึ้นจึงเป็ นภาพเสมือน อยูหลังกระจก มีระยะภาพ
้ ่
เท่ากับระยะวัตถุ และขนาดภาพเท่ากับขนาดวัตถุ ภาพที่ได้จะกลับด้านกันจากขวาเป็ นซ้ายของวัตถุจริ ง
รูปแสดงการเกิดภาพจากกระจกเงาราบ
การหาจานวนภาพที่เกิดจากกระจกเงาราบ 2 บาน วางทามุมกัน หาได้ จากสู ตร
กาหนดให้
n = จานวนภาพที่มองเห็น
u = มุมที่กระจกเงาราบ 2 บานวางทามุมต่อกัน
ถ้าผลลัพธ์ n ที่ได้ไม่ลงตัว ให้ปัดเศษขึ้นเป็ นหนึ่งได้
ตัวอย่ างที่ 1 กระจกเงาราบ 2 บาน วางนามุม 60 องศาต่อกัน จงหาจานวนภาพที่เกิดขึ้น
วิธีคด จากสู ตร
ิ
= 5 ภาพ
จานวนภาพที่เกิดจากกระจกเงาราบ 2 บานวางทามุมต่อกัน 60 องศา เท่ากับ 5 ภาพ ตอบ

3. 3
กระจกโค้ง
1. กระจกเว้ า มีลกษณะสาคัญดังนี้
ั
- เป็ นกระจกรวมแสง
- เกิดทั้งภาพเสมือนและภาพจริ ง มีท้ งขนาดเล็ก ใหญ่ หรื อเท่ากับวัตถุ
ั
- รังสี ตกกระทบและรังสี สะท้อนอยูดานเดียวกับจุดศูนย์กลางความโค้ง ดังรู ป
่ ้
รูปแสดงรังสี ตกกระทบและรังสี สะท้ อนของกระจกเว้ า
2. กระจกนูน มีลกษณะสาคัญดังนี้
ั
- เป็ นกระจกกระจายแสง
- ทาให้เกิดภาพเสมือนหัวตั้งขนาดเล็กกว่าวัตถุ
- รังสี ตกกระทบและรังสี สะท้อนอยูคนละด้านกับจุดศูนย์กลางความโค้ง ดังรู ป
่
รูปแสดงรังสี ตกกระทบและรังสี สะท้ อนของกระจกนูน

4. 4
ส่ วนประกอบของกระจกโค้ง
1. จุดศูนย์กลางความโค้ง ตามรู ปคือจุด C เป็ นจุดที่เมื่อมีรังสี ตกกระทบกระจกผ่านจุดนี้รังสี สะท้อนจะผ่านทางเดิม
(แต่มีทิศตรงข้าม)
2. ขั้วกระจก ตามรู ปคือจุด O เป็ นจุดที่แบ่งครึ่ งกระจกออกเป็ น 2 ส่ วนเท่าๆ กัน
3. จุดโฟกัส ตามรู ปคือจุด F เป็ นจุดรวมรังสี สะท้อน
4. เส้นแกนมุขสาคัญ ในรู ปคือเส้นตรงที่ลากผ่านจุด C F O
5. ความยาวโฟกัส f คือระยะจากจุด O ถึงจุด F
6. รัศมีความโค้งของกระจก R จะเท่ากับ 2f
ตารางแสดงตัวอย่ างประโยชน์ ของกระจกเว้ าและกระจกนูน
กระจกเว้ า กระจกนูน
1. ทันตแพทย์ใช้ส่องดูฟันผูป่วย เพื่อให้เห็นภาพของฟันมี
้ 1. ใช้ติดรถยนต์หรื อรถจักรยานยนต์เพื่อดูรถที่ตามมาข้าง
ขนาดใหญ่กว่าปกติ หลัง และจะมองเห็นมุมที่กว้างกว่ากระจกเงาราบ
2. ใช้ในกล้องจุลทรรศน์เพื่อช่วยรวมแสงให้ตกที่แผ่นสไลด์ 2. ใช้ติดตั้งบริ เวณทางเลี้ยวเพื่อช่วยให้เห็นรถที่ว่งสวนทาง
ิ
เพื่อทาให้เราเห็นภาพชัดขึ้น หรื ออ้อมมาก็ได้
การเขียนทางเดินของแสงเพื่อหาตาแหน่ งภาพ มีหลักการเขียนดังนี้
1. จากจุดปลายของวัตถุ ลากเส้นตรงให้ขนานกับแกนมุขสาคัญ แล้วสะท้อนผ่านจุดโฟกัสของกระจกแล้ว
สะท้อนกลับทางเดิม
2. จากจุดปลายของวัตถุเช่นเดียวกับข้อแรก ลากเส้นตรงผ่านจุดศูนย์กลางความโค้งของกระจกแล้วสะท้อนผ่าน
ทางเดิม
3. รังสี ที่ตดกันจะเป็ นตาแหน่งของภาพจริ ง ส่ วนตาแหน่งที่รังสี สะท้อนเหมือนตัดกันเป็ นตาแหน่งของ
ั
ภาพเสมือน

5. 5
ตารางแสดงการเกิดภาพจากกระจกเว้า

6. 6
ตารางแสดงการเกิดภาพจากกระจกนูน

7. 7
สู ตรที่ใช้ คานวณเกียวกับกระจกโค้ง
่
สู ตร =
เมื่อ m คือ กาลังขยายของกระจก
I คือ ขนาดหรื อความสู งของภาพ
O คือ ขนาดหรื อความสู งของวัตถุ
หลักการกาหนดเครื่องหมาย
ในการคานวณหาตาแหน่งและชนิดของภาพจะต้องมีการกาหนดเครื่ องหมาย - และ + สาหรับปริ มาณต่างๆ ในสมการดังนี้
1. ระยะวัตถุ ( s ) ถ้าวัตถุอยูหน้ากระจก s มีเครื่ องหมายเป็ น + ถ้าวัตถุอยูหลังหลังกระจก s มีเครื่ องหมายเป็ น -
่ ่
2. ระยะภาพ ( s' ) ภาพจริ ง s' เป็ น + ภาพเสมือ s' เป็ น -
3. ระยะโฟกัส ( f ) f ของกระจกเว้า มีเครื่ องหมาย + และ f ของกรจกนูน มีเครื่ องหมาย -
4. กาลังขยาย ( m ) ภาพจริ ง กาลังขยายเป็ น + ภาพเสมือน กาลังขยายเป็ น –
ตัวอย่ างที่ 1 วางวัตถุไว้หน้ากระจกโค้ง ห่างจากกระจก 8 เซนติเมตร เกิดภาพเสมือนห่างจากกระจก 4 เซนติเมตร จงหาความยาว
โฟกัสและชนิดของกระจก
วิธีทา

8. 8
ตัวอย่ างที่ 2 วัตถุอยูหน้ากระจกเว้าเป็ นระยะ 10 เซนติเมตร เกิดภาพจริ งหน้ากระจกที่ระยะ 15 เซนติเมตร กระจกเว้ามีรัศมีความ
่
โค้งเท่าใด
วิธีทา
ตัวอย่ างที่ 3 วางวัตถุสูง 5 เซนติเมตร ไว้หน้ากระจกโค้งเป็ นระยะ 50 เซนติเมตร ได้ภาพเสมือนขนาดสู ง 3 เซนติเมตร จงหา
ชนิดของกระจก และความยาวโฟกัสของกระจก
วิธีทา
ตัวอย่ างที่ 4 จะต้องวางวัตถุห่างจากกระจกเว้าเท่าไร จึงได้ภาพจริ งขยายเป็ น 2 เท่าของวัตถุ ถ้ารัศมีความโค้งของกระจกเป็ น
6 เซนติเมตร
วิธีทา

9. 9
เลนส์
เลนส์ (lens) คือ วัตถุโปร่ งใสที่มีผิวหน้าโค้งทาจากแก้วหรื อพลาสติก เลนส์แบ่งออกเป็ น 2 ชนิด ได้แก่ เลนส์นูนและเลนส์เว้า
1. เลนส์ นูน
เลนส์นูน (convex lens) คือ เลนส์ที่มีลกษณะหนาตรงกลางและบางที่ขอบ ดังรู ป
ั
รูปแสดงลักษณะเลนส์ นูน
รูปแสดงส่ วนสาคัญและรังสี บางรังสี ของเลนส์
เลนส์นูนทาหน้าที่รวมแสงขนานไปตัดกันที่จุดๆ หนึ่ง ซึ่ งแนวหรื อทิศทางของแสงที่เข้ามายังเลนส์สามารถเขียนแทนด้วยรังสี ของ
แสง ถ้าแสงมาจากระยะไกลมากเรี ยกระยะนี้ว่า " ระยะอนันต์"เช่น แสงจากดวงอาทิตย์หรื อดวงดาวต่างๆ แสงจะส่ องมาเป็ นรังสี
ขนาน เมื่อรังสี ของแสงผ่านเลนส์จะมีการหักเหและไปรวมกันที่จุดๆ หนึ่งเรี ยกว่า "จุดโฟกัส (F)" ระยะจากจุดโฟกัสถึงกึ่งกลาง
เลนส์ เรี ยกว่า "ความยาวโฟกัส (f)" และเส้นตรงที่ลากผ่านจุดศูนย์กลางความโค้งของผิวทั้งสองของเลนส์เรี ยกว่า " แกนมุขสาคัญ
(principal axis)"
ภาพที่เกิดจากเลนส์ นูน
ภาพจากเลนส์นูนเป็ นภาพที่เกิดจากรังสี หกเหไปพบกันที่จุดๆ หนึ่ง ซึ่ งมีท้ งภาพจริ งและภาพเสมือนขึ้นอยูกบตาแหน่งวัตถุที่วาง
ั ั ่ ั
หน้าเลนส์ ดังรู ป

10. 10
รูปแสดงตัวอย่างภาพจริงและภาพเสมือนที่เกิดจากเลนส์ นูน
(ก) การเกิดภาพเมื่อวัตถุอยู่ห่างเลนส์ นูนระยะไกลกว่ าความยาวโฟกัส
(ข) การเกิดภาพเมื่อวัตถุอยู่ห่างจากเลนส์ นูนที่ระยะใกล้ กว่ าความยาวโฟกัส
รูปแสดงตัวอย่างการเกิดภาพที่ตาแหน่ งต่ างๆ ของเลนส์ นูน

11. 11
ตารางแสดงภาพทีเ่ กิดจากเลนส์ นูน

12. 12
เลนส์ เว้ า
เลนส์เว้า (concave lens) คือ เลนส์ที่มีลกษณะบางตรงกลางและหนาที่ขอบ ดังรู ป
ั
รูปแสดงลักษณะเลนส์ เว้ า
ภาพที่เกิดจากเลนส์ เว้ า
เมื่อแสงส่ องผ่านเลนส์เว้ารังสี หกเหของแสงจะกระจายออก ดังรู ป
ั
รูปแสดงภาพที่เกิดจากเลนส์ เว้ าเมื่อวางวัตถุที่ระยะต่ างๆ

13. 13
ตารางแสดงภาพทีเ่ กิดจากเลนส์ เว้า

14. 14
การหาชนิดและตาแหน่ งของภาพจากวิธีการคานวณ
การหาตาแหน่งภาพที่ผ่านมาใช้วิธีเขียนแผนภาพของรังสี ยังมีอีกวิธีที่ใช้หาตาแหน่งภาพคือ วิธีคานวณ ซึ่ งสู ตรที่ใช้ในการ
คานวณมีดงต่อไปนี้
ั
สู ตร =
เมื่อ m คือ กาลังขยายของเลนส์
I คือ ขนาดหรื อความสู งของภาพ
O คือ ขนาดหรื อความสู งของวัตถุ
หลักการกาหนดเครื่องหมาย
ในการคานวณหาตาแหน่งและชนิดของภาพจะต้องมีการกาหนดเครื่ องหมาย - และ + สาหรับปริ มาณต่างๆ ในสมการดังนี้
1. ระยะวัตถุ ( s ) ถ้าวัตถุอยูหน้าเลนส์ s มีเครื่ องหมายเป็ น + ถ้าวัตถุอยูหลังเลนส์ s มีเครื่ องหมายเป็ น -
่ ่
2. ระยะภาพ ( s' ) ภาพจริ ง s' เป็ น + ภาพเสมือ s' เป็ นลบ
3. ระยะโฟกัส ( f ) f ของเลนส์นูนมีเครื่ องหมาย + และ f ของเลนส์เว้ามีเครื่ องหมาย -
4. กาลังขยาย ( m ) ภาพจริ ง กาลังขยายเป็ น + ภาพเสมือน กาลังขยายเป็ น -

15. 15
ตัวอย่ างที่ 1 วางวัตถุห่างจากเลนส์นูนเป็ นระยะ 12 เซนติเมตร ถ้าเลนส์นูนมีความยาวโฟกัส 5 เซนติเมตร จะเกิดภาพชนิดใด และ
ที่ตาแหน่งใด
ตัวอย่ างที่ 2 วางวัตถุห่างจากเลนส์นูนเป็ นระยะ 25 เซนติเมตร ปรากฏว่าเกิดภาพเสมือนห่างจากเลนส์ 15 เซนติเมตร เลนส์น้ ีเป็ น
เลนส์ชนิดใดและมีความยาวโฟกัสเท่าไร
วิธีทา จากสู ตร
ค่า f เป็ นลบ มีค่า 37.5 เซนติเมตร เป็ นเลนส์เว้า ตอบ

16. 16
ตัวอย่ างที่ 3 วางวัตถุห่างจากเลนส์เว้าเป็ นระยะทาง 20 เซนติเมตร เกิดภาพหน้าเลนส์และอยูห่างจากเลนส์ 8 เซนติเมตร จงหา
่
ความยาวโฟกัสของเลนส์เว้าและกาลังขยายของเลนส์
ความยาวโฟกัสของเลนส์เว้าเท่ากับ 13.3 เซนติเมตร ตอบ
หากาลังขยายใช้สูตร
แทนค่า
= -0.4
ภาพที่เกิดเป็ นภาพเสมือน มีกาลังขยายเท่ากับ 0.4 เท่าของวัตถุ ตอบ