Transcript Document

6 ( 1-52 )
1
สารสี ในปฏิกิริยาแสง
เราสามารถพบได้วา่ สาหร่ ายสไปโรไจราสังเคราะห์ดว้ ยแสงได้ดีที่แสงสี น้ าเงินและแสงสี แดง
สารสี ที่พบในสิ่ งมีชีวิตที่สังเคราะห์แสงมีได้หลายชนิด พืชและสาหร่ ายซึ่ งเป็ นสิ่ งมีชีวิต
ประเภทยูคาริ โอตสารสี ต่างๆจะอยูใ่ นคลอโรพลาสต์ แต่ไซยาโนแบคทีเรี ยและกรี นแบคทีเรี ยจะ
พบสารสี ต่างๆ และศูนย์กลางปฏิกิริยาแสงแทรกอยูใ่ นเยือ่ หุ ม้ เซลล์ หรื อองค์ประกอบอื่นที่
เปลี่ยนแปลงมาจากเยือ่ หุม้ เซลล์ โดยมีส่วนของเยือ่ หุ ม้ เซลล์ที่ยนื่ เข้าไปในไซไทพลาซึ มทา
หน้าที่แทนเยือ่ ชั้นในของคลอโรพลาสต์
สิ่ งมีชีวติ แต่ละชนิดที่สังเคราะห์แสงได้ มีสารสี อยูห่ ลายประเภท ซึ่ งเราได้พบว่า พืชและ
สาหร่ ายสี เขียวมีคลอโรฟิ ลล์ 2 ชนิด คือ คลอโรฟิ ลล์ เอ และคลอโรฟิ ลล์ บี นอกจาก
คลอโรฟิ ลล์แล้วยังมีแคโรทีนอยด์ และพบว่าสาหร่ ายบางชนิ ดมี ไฟโคบิลิน
แคโรทีนอยด์เป็ นสารประกอบประเภทไขมัน ซึ่ งประกอบไปด้วยสาร 2 ชนิด คือ แคโร
ทีน เป็ นสารสี แดงหรื อสี ส้ม และแซนโทฟิ ลล์ เป็ นสารสี เหลืองหรื อสี น้ าตาล แคโรทีนอยด์มี
อยูใ่ นสิ่ งมีชีวติ ทุกชนิ ด ที่สังเคราะห์ดว้ ยแสงได้ในพืชชั้นสู งพบว่าสารสี เหล่าสนี้อยูใ่ นคลอโรพ
ลาสต์
6 ( 1-52 )
2
ไฟโคบิลิน มีในสาหร่ ายสี แดงและไซยาโนแบคทีเรี ย ซึ่ งไฟโคบิลินประกอบด้วยไฟโคอี
รี ทริ นซึ่ งดูดแสงสี เหลืองและเขียว และไฟโคไซยานินที่ดูดแสงสี เหลืองและสี ส้ม สาร
เหล่านี้ทาหน้าที่รับพลังงานแสงแล้วส่ งต่อให้คลอโรฟิ ลลล์ เอ ที่เป็ นศูนย์กลางปฏิกิริยาของ
ระบบแสงอีกต่อหนึ่ง กลุ่มสารสี ที่ทาหน้าที่รับพลังงานแล้วส่ งต่ออีกทีให้คลอโรฟิ ลล์
เอ ซึ่ งเป็ นศูนย์กลางของปฏิกิริยาเรี ยกว่า แอนเทนนา
สิ่ งที่น่าสงสัยคือ มีการส่ งต่อพลังงานแสงจากโมเลกลุของสารี ต่างๆไปยัง
คลอโรฟิ ลล์ เอ ที่เป็ นศูนย์กลางของปฏิกิริยาของได้ได้อย่างไร
อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปรอบๆ นิวเคลียสของอะตอมของสารสี มีอยูห่ ลาย
ระดับ อิเล็กตรอนเหล่านี้สามารถเปลี่ยนแปลงระดับได้ ถ้าได้รับพลังงานทีเ่ หมาะสม เมื่อ
โมเลกุลของสารสี ดูดพลังงานจากแสง ทาให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยูใ่ นสภาพปกติ ถูก
กระตุน้ ให้มีพลังงานมากขึ้น อิเล็กตรอนจะเคลื่อนไปอยูท่ ี่ระดับนอก อิเล็กตรอนที่ถกู
กระตุน้ จะอยูใ่ นสภาพเร่ งเร้า สภาพเช่นนี้ไม่คงตัว อิเล็กตรอนจะถ่ายทอดพลังงานเร่ งเร้า
จากโมเลกุลสารสี หนึ่งไปยังโมเลกุลของสารสี อื่นๆต่อไป
6 ( 1-52 )
3
อิเล็กตรอนเมื่อถ่ายทอดพลังงานไปแล้วก็จะคืนสู่ ระดับปกติ โมเลกุลของคลอโรฟิ ลล์เอ ก็จะ
ได้รับพลังงานโมเลกุลที่ถ่ายทอดมาจากสารสี ต่างๆ รวมทั้งโมเลกลุของคลอโรฟิ ลล์ เอ ก็ได้รับ
พลังงานแสงเองอีกด้วย เมื่อคลอโรฟิ ลล์ เอ ที่เป็ นศูนย์กลางของปฏิกิริยาได้รับพลังงานที่
เหมาะสม จะทาให้อิเล็กตรอนหลุดจากโมเลกุล อิเล็กตรอนที่หลุดออกมานี้จะมีสารรับ
อิเล็กตรอน ที่คน้ พบว่า NADP เป็ นสารที่มารับอิเล็กตรอนในภาวะที่มีคลอโรพลาสต์ และ
กลายเป็ น NADPH
ที่เยือ่ ไทลาคอยด์จะมีกกลุ่มของสารสี เรี ยกว่าแอนเทนนาแต่ละหน่วยประกอบด้วยสารสี
ต่างๆ ประมาณ 300 โมเลกุล สารสี อื่นๆ ที่เป็ นองค์ประกอบของแอนเทนนาจะได้รับพลังงาน
แสงแล้วถ่ายทอดไปตาลาดับคลอโรฟิ ลล์ เอ ที่เป็ นศูนย์กลางของปฏิกิริยา
ระบบแสง ประกอบด้วยโปรตีนตัวรับอิเล็กตรอน ตัวถ่ายทอดอิเล็กตรอน และแอนเทน
นา ระบบแสงI หรื อPSI เป็ นระบบแสงที่มีคลอโรฟิ ลล์ เอ ซึ่ งเป็ นศูนย์กลางปฏิกิริยารับ พลังงาน
แสงได้ดีที่สุดที่ความยาวคลื่น 700 นาโนเมตร จึงเรี ยกว่า P700 และรับบแสงII หรื อ PS II ซึ่ งมี
คลอโรฟิ ลล์ เอ ที่เป็ นศูนย์กลางปฏิกิริยารับพลังงานแสงได้ดีที่สุดที่ความยาวคลื่น 680 นาโน
เมตร เรี ยกปฏิกิริยาแสงนี้วา่ P680
6 ( 1-52 )
4
ปฏิกิริยาแสง
พืชดูดกลืนแสงไว้ในคลอโรพลาสต์ ในขั้นตอนที่เรี ยกว่า ปฏิกิริยาแสงให้เป็ นพลังงานเคมีที่
พืชสามารถนาไปใช้ได้ในรู ป ATP และ NADPH
บนเยือ่ ไทลาคอยด์จะมีระบบแสง I ระบบแสง II และโปรตีนทาหน้าที่รับและถ่ายทอด
อิเล็กตรอนอยู่ ซึ่ งจาลองการจัดเรี ยงตัว
พลังงานแสงที่สารต่างๆ ดูดกลืนไว้จะทาให้อิเล็กตรอนของสารสี มีระดับ
พลังงานสู งขึ้น และสามารถ่ายทอดไปได้หลายรู ปแบบ สารสี ในแอนเทนนาจะมีการ
ถ่ายทอดพลังงานที่ดูดกลืนไว้ จากสารสี โมเลกุลหนึ่ งไปยังสารสี อีกโมเลกุลหนึ่ ง จนกระทัง่
โมเลกุลของคลอโรฟิ ลล์ เอ ที่เป็ นศูนย์กลางของระบบปฏิกิริยาแสง พลังงานดังกล่าวจะ
กระตุน้ ให้อิเล็กตรอนของคลอโรฟิ ลล์ เอ มีพลังงานสู งขึ้น และถ่ายทอดอิเล็กตรอนไปยัง
ตัวรับอิเล็กตรอน เป็ นการเปลี่ยนปลังงานสงให้มาอยูใ่ นรู ปของพลังงานเคมี นอกจากนี้พลังที่
ถูกดูดกลืนไว้อาจเปลี่ยนมาอยูใ่ นรู ปของพลังงานความร้อน การถ่ายทอดอิเล็กตรอนเกิดได้ 2
ลักษณะ คือการถ่ายทอดอิเล็กตรอนแบบไม่เป็ นวัฏจักรและการถ่ายทออิเล็กตรอนแบบ
เป็ นวัฏจักร
6 ( 1-52 )
5
กระบวนการสร้ างสี ต่าง ๆ ขึน้ โดยการผสมสารสี
เราเห็นภาพถ่ายสี มีสีต่าง ๆ ได้ เพราะมีการขจัดแสงบางสี ออกจากแสงขาวที่กระทบ
บนภาพนั้น สี ระบายหมึก หรื อสี ยอ้ มสี หนึ่ง ๆ จะดูดกลืนแสงบางความยาวคลื่นใน
แสงสี ขาวไว้และสะท้อนสี ของมันเองออกมา สี ปฐมภูมิท้ งั สามในกระบวนการผสม
สารสี ได้แก่ สี เหลือง สี น้ าเงิน-เขียว และสี แดงม่วง ตัวอย่างเช่น สารสี เหลืองและและ
สารสี แดงม่วง ผสมกันแล้วจะให้สารสี แดง เพราะภายใต้แสงขาวสารสี เหลืองจะ
ดูดกลืนความยาวคลื่นสี น้ าเงิน และสะท้อนความยาวคลื่นสี แดงกับความยาวคลื่นสี
เขียว ซึ่ งผสมกันแล้วให้ความยาวคลื่นสี เหลืองออกมา การผสมสารสี แดงม่วงเข้าไปจะ
ลบความยาวคลื่นสี เขียวออก เหลือเพียงความยาวคลื่นสี แดงสะท้อนออกมา
6 ( 1-52 )
6
รู ปการเกิดสารสี
6 ( 1-52 )
7
รู ปการเกิดสารสี
6 ( 1-52 )
8
รู ปการเกิดสารสี
6 ( 1-52 )
9
สเปคตรัมของคลอโรฟิ ลล์ a และคลอโรฟิ ลล์ b
6 ( 1-52 )
10
ความสามารถในการดูดกลืนแสงของสารสี ชนิ ดต่างๆ
6 ( 1-52 )
11
การสังเคราะห์แสงของพืชมีกระบวนการตรึ งคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้าง
สารประกอบคาร์โบไฮเดรต
6 ( 1-52 )
12
การดูดกลืนแสง
log It/Io = - EbC
Transmittance (T) = It/Io
Absorbance (A) = EbC
C
คือความเข้มข้นของสาร
(อะตอมหรื อโมเลกุล)
6 ( 1-52 )
13
รูปภาพ เครื่องดูดกลืนแสง
6 ( 1-52 )
14
เนื่องจากแสงเป็ นคลื่น ดังนั้น การสะท้อนของแสงจะเป็ น
ไปตามกฎเกณฑ์ การสะท้ อน ซึ่งมีสาระสาคัญดังนี้
1. รังสี ตกกระทบ รังสี สะท้อน และเส้นแนวฉากต้องอยูใ่ น
ระนาบเดียวกัน
 ตาแหน่ง
2 มุมตกกระทบ( i)เท่ากับมุมสะท้อน( r)ณ
ที่แสงตกกระทบ
6 ( 1-52 )
15
1. รังสี ตกกระทบ รังสี สะท้อนและเส้นแนวฉากจะอยูใ่ นระนาบเดียวกัน
-รังสี ตกกระทบ หมายถึง รังสี ที่แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงที่ตก
กระทบกับผิววัตถุ
-รังสี สะท้อน หมายถึง รังสี ที่แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงที่สะท้อน
ออกจากผิววัตถุ
-เส้นแนวฉาก คือ เส้นตรงที่ลากตั้งฉากกับผิววัตถุ ณ จุดที่รังสี ตกกระทบ
ผิววัตถุ
2. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
-มุมตกกระทบ คือ มุมที่รังสี ตกกระทบทากับเส้นแนวฉาก(มุมi)
-มุมสะท้อน คือ มุมที่รังสี สะท้อนทากับเส้นแนวฉาก(มุมr)
6 ( 1-52 )
16
ความสามารถในการสังเคราะห์ดว้ ยแสงเมื่อพืชได้รับแสงที่ความยาวคลื่น
แสงแต่ละคลื่น
6 ( 1-52 )
17
Lncident = รังสี ตกกระทบ normal = เส้นแนวฉาก
Rcflected = รังสี สะท้อน mirror = วัตถุ
6 ( 1-52 )
18
การสะท้ อนของแสงที่ผวิ ราบ
เมื่อรังสี ของแสงตกกระทบผิววัตถุที่จุดใดก็ตาม ถ้าเราลากเส้นตั้งฉาก กับผิววัตถุน้ นั เส้นตั้ง
ฉากที่ลากนี้เรี ยกว่า เส้ นแนวฉาก และเรี ยกมุมที่รังสี ตกกระทบทากับเส้นแนวฉากว่า มุมตก
กระทบ มุมที่รังสี สะท้อนทากับแนวฉาก เรี ยกว่า มุมสะท้ อน
6 ( 1-52 )
19
วัตถุทสี่ ะท้ อนแสงได้ ดจี ะต้ องมีผวิ เรียบและเป็ นมัน เช่ น กระจกเงา จะทาให้ เกิดการสะท้ อน
อย่างมีระเบียบ (ดังภาพที่ ๑) แต่ ถ้าวัตถุทมี่ ผี วิ ไม่ เรียบ จะเกิดการสะท้ อนไม่ มีระเบียบ (ดัง
ภาพที่ ๒) แต่ การสะท้ อนแสดงเป็ นไปตามกฎการสะท้ อนของแสง
6 ( 1-52 )
20
การสะท้ อนของแสงที่ผวิ โค้ ง
ถ้านากระจกเงาที่มีผวิ โค้งมาส่ องดูใบหน้าของตัวเอง จะเห็นภาพในกระจก
หรื อไม่ อย่างไร กระจกที่ติดไว้ในรถยนต์เป็ นกระจกเงาโค้งนูน ซึ่ งคนขับรถใช้
สาหรับมองด้านหลังหรื อมองกระจกด้านข้าง
ลองใช้ตวั สะท้อนแสงผิวราบส่ องดูใบหน้าตนเอง จากนั้นนาตัวสะท้อนแสงผิว
โค้งนูน และผิวโค้งเว้ามาส่ องดู แล้วสังเกตภาพของตนเองในตัวสะท้อนแสงว่า
เป็ นอย่างไร ลองทาซ้ าหลายๆครั้ง โดยเปลี่ยนระยะห่างระหว่างตัวสะท้อนแสงกับ
ใบหน้า สังเกตภาพที่เกิดในตัวสะท้อนแสง แล้วบอกความแตกต่างของภาพ
สรุ ปได้ ว่า ถ้าใช้ตวั สะท้อนแสงผิวโค้งนูน จะเห็นภาพของสิ่ งต่างๆ ได้มากขึ้น
แต่ภาพจะมีขนาดเล็กกว่าของจริ ง และเป็ นภาพหัวตั้ง และถ้าใช้ตวั สะท้อนแสงผิว
โค้งเว้า จะไดภาพที่มีขนาดต่างกัน ทั้งหัวตั้งและหัวกลับ
6 ( 1-52 )
21
ภาพทีป่ รากฎบนกระจกนูนและกระจกเงาเว้ า
-ลักษณะของกระจกเงาเว้าและกระจกเงานูน ผิวที่ทาหน้าที่สะท้อนแสง มีลกั ษณะโค้ง
คล้ายผิวของรู ปทรงกลม
-เมื่อใช้กระจกเงานูนส่ องใบหน้าที่ระยะหนึ่ ง ภาพที่เกิดขึ้นจะมีขนาดเล็กกว่าใบหน้าจริ ง
เป็ นภาพหัวตั้ง
-เมื่อกระจกเงานูนอยูห่ ่างจากใบหน้าที่ระยะต่างๆ ภาพที่เกิดขึ้นจะมีขนาดเล็กกว่าวัตถุ
-เมื่อใช้กระจกเงาเว้าส่ องดูใบหน้าที่ระยะต่างๆกัน พบว่าภาพที่เกิดขึ้นจะมีการ
เปลีย่ นแปลงดังนี้
- ถ้ ากระจกอยู่ใกล้ ๆ จะเห็นภาพหัวตั้ง ขนาดใหญ่กว่าใบหน้าจริ ง
- ถ้ ากระจกอยู่ไกลๆ จะเห็นภาพหัวกลับ มีท้ งั ขนาดเล็กหรื อใหญ่กว่าใบหน้าจริ ง และบาง
ตาแหน่งจะไม่เห็นภาพ
6 ( 1-52 )
22
6 ( 1-52 )
23
6 ( 1-52 )
24
เลนส์ (Lens) คือ วัตถุโปร่ งใสทีม่ ผี วิ หน้ าโง ส่ วนใหญ่ทามาจากแก้วหรือพลาสติก
ชนิดของเลนส์ แบ่ งออกเป็ น 2 ชนิด คือ
1. เลนส์ นูน (Convex Lens) คือ เลนส์ ทมี่ ีลกั ษณะตรงกลางหนากว่ าส่ วนขอบ ดังภาพ
เลนส์ นูน 2 หน้ า เลนส์ นูนแกมระนาบ เลนส์ นูนแกมเว้ า
6 ( 1-52 )
25
เลนส์ นูนทาหน้ าทีร่ วมแสง หรือลู่แสงให้ เข้ ามารวมกันทีจ่ ุดจุดหนึ่งเรียกว่ า
จุดรวมแสง หรือ จุดโฟกัส ดังภาพ
6 ( 1-52 )
26
2. เลนส์ เว้ า (Concave Lens) คือ เลนส์ ทมี่ ลี กั ษณะตรงกลางบางกว่ าตรงขอบ ดังรู ป
เลนส์ เว้ า 2 หน้ า
เลนส์ เว้ าแกมระนาบ
เลนส์ เว้ าแกมนูน
6 ( 1-52 )
27
เลนส์ เว้ าทาหน้ าทีก่ ระจายแสง หรือ ถ่ างแสงออก
เสมือนกับแสงมาจากจุดโฟกัสเสมือนของเลนส์ เว้ า ดังภาพ
6 ( 1-52 )
28
ส่ วนประกอบของเลนส์
เลนส์ นูน
เลนส์ เว้ า
6 ( 1-52 )
29
เลนส์ นูน
เลนส์ เว้ า
-แนว ทิศทางของแสงทีส่ ่ องมายังเลนส์ เรียกว่ า แนวรังสี ของแสง ถ้ าแสงมาจากระยะไกลมากหรือระยะอนันต์ เช่ นแสงจากดวงอาทิตย์ หรือ
ดวงดาวต่ างๆ
แสงจะส่ องมาเป็ นรังสี ขนาน
-จุด โฟกัสของเลนส์ หรือจุด F ถ้ าเป็ นเลนส์ นูนจะเกิดจากรังสี หักเหไปรวมกันทีจ่ ุดโฟกัส
แต่ ถ้าเป็ นเลนส์ เว้ าจะเกิดจุดเสมือนแสงมารวมกันหรือจุดโฟกัสเสมือน
-แกนมุขสาคัญ (Principal axis) คือเส้ นตรงทีล่ ากผ่ านกึง่ กลางของเลนส์ และจุดศู นย์ กลางความโค้งของผิวเลนส์
-จุด O คือ จุดใจกลางเลนส์ (Optical center)
-จุด C คือ จุดศู นย์ กลางความโค้ งของผิวเลนส์ ( Center of Curvature)
-OC เป็ น รัศมีความโค้ ง (Radius of curvature) เขียนแทนด้ วย R
-F เป็ นความยาวโฟกัส (Focal length) โดยความยาวโฟกัสจะเป็ นครึ่งหนึ่งของรัศมีความโค้ ง (R = 2F)
6 ( 1-52 )
30
ภาพทีเ่ กิดขึน้ จากเลนส์
1.เลนส์ นูนสามารถให้ ท้งั ภาพจริงและภาพเสมือน และภาพจริงเป็ นภาพทีฉ่ ากสามารถรับได้ เป็ น
ภาพหัวกลับกับวัตถุ ส่ วนภาพเสมือนเป็ นภาพทีฉ่ ากไม่ สามารถรับได้ เป็ นภาพหัวตั่งเหมือนวัตถุ
2.ภาพจริงทีเ่ กิดจากเลนส์ นูนมีหลายขนาด ทั้งนีข้ นึ้ อยู่กบั ระยะวัตถุ และตาแหน่ ง
ภาพจริงทีจ่ ะเกิดหลังเลนส์
3.ภาพเสมือนทีเ่ กิดจากเลนส์ นูนมีขนาดใหญ่ กว่ าวัตถุ และตาแหน่ งภาพเสมือนจะเกิดหน้ าเลนส์
การเกิดภาพจริงและภาพเสมือน มีลกั ษณะดังนี้
- ถ้ ารังสี ของแสงทั้ง 2 เส้ นตัดกันจริง จะเกิดภาพจริง
- ถ้ ารังสี ของแสงทั้งสองเส้ นไม่ ตัดกันจริง จะเกิดภาพเสมือน
6 ( 1-52 )
31
การเขียนทางเดินของแสงผ่ านเลนส์
เราสามารถหาตาแหน่ งและลักษณะของภาพทีเ่ กิดจากเลนส์ นูนหรือเลนส์ เว้ า
โดยวิธีการเขียนทางเดินของแสงผ่ านเลนส์ ได้ ซึ่งมีลาดับขั้นตอนดังนี้
1.เขียนเลนส์ แกนมุขสาคัญ จุดโฟกัส และจุดกึง่ กลางของเลนส์
2.กาหนดตาแหน่ งวัตถุ ใช้ รังสี 2 เส้ นจากวัตถุ เส้ นแรกคือรังสี ทขี่ นานแกนมุขสาคัญ
แล้ วหักเหผ่ านจุดโฟกัสของเลนส์ และเส้ นที่ 2 คือ รังสี จากวัตถุผ่าน
จุดกึง่ กลางของเลนส์ โดยไม่ หักเห จุดทีร่ ังสี ท้งั 2 ตัดกัน คือตาแหน่ งภาพ
6 ( 1-52 )
32
การเขียนทางเดินของแสงเพือ่ ให้ เกิดภาพจากเลนส์
รังสี ตกกระทบ 1
2
โฟกัส
วัตถุ
ภาพ
2
รังสี หักเห 1
6 ( 1-52 )
33
เลนส์ นูน
เลนส์ นูนจะให้ ท้งั ภาพจริงและภาพเสมือน ทั้งนีข้ นึ้ อยู่กบั ตาแหน่ งของวัตถุ
** ถ้ าระยะวัตถุมากกว่ า ความยาวโฟกัส จะเกิดภาพจริง
**แต่ ถ้าระยะวัตถุน้อยกว่ าความยาวโฟกัส จะเกิดภาพเสมือน
6 ( 1-52 )
34
เลนส์ เว้ า
ภาพทีเ่ กิดจากเลนส์ เว้ า
เลนส์ เว้ าให้ ภาพเสมือนเพียงอย่ างเดียว ไม่ ว่าระยะวัตถุจะมากหรือน้ อยกว่ าความยาวโฟกัส
และขนาดภาพมีขนาดเล็กกวาวัตถุเท่ านั้น
6 ( 1-52 )
35
แสง
แสง เป็ นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า สามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ตอ้ งอาศัยตัวกลาง และมีการเคลื่อนที่แนว
เส้นตรงในตัวกลางชนิดหนึ่ง ๆ จะเคลื่อนที่ผา่ นตัวกลางแต่ละชนิดด้วยความเร็วไม่เท่ากัน ตัวกลางใด
มีความหนาแน่นมากแสงจะเคลื่อนที่ผา่ นตัวกลางนั้น ด้วยความเร็วน้อย อัตราเร็วของแสงจะมีค่ามาก
ที่สุดในสุ ญญากาศ คือ 3 x 108 m/s (หมายความว่าในเวลา 1 วินาที แสงเดินทางได้เป็ น
ระยะทาง 3 x 108 เมตร)
เมื่อมี ลาแสงตกกระทบผิววัตถุจะทาให้เกิดปรากฏการณ์ ขึ้น 2 อย่าง คือ
1. การสะท้อนของแสง
2. การหักเหของแสง
6 ( 1-52 )
36
a
i
r
b
c
r
i
d
ความสู งคน=AC+CE
ความสู งกระจก =AC+ CE
2 2
ความสู งกระจก= 1(AC+CE)
2
e
6 ( 1-52 )
37
6 ( 1-52 )
38
การหักเหของแสง และรุ้ งกินนา้
การหักเหขึ้นอยูก่ บั ความยาวคลื่นของแสง ดังนั้นแก้วสามารถที่จะหักเหแสงสี แดงผ่าน
ไปด้วยมุมที่โตกว่าแสงสี เขียว แสงสี เขียวจะโค้งผ่านด้วยมุมที่โตกว่าแสงสี ฟ้า ซึ่ ง
หมายความถึงภาพเกิดจากเลนซ์ ตามจุดโฟคอลจะมีตาแหน่งแตกต่างกันออกไปเล็กน้อย
สาหรับสี ที่แตกต่างกัน ดังนั้นส่ วนของภาพจากแสงสี ฟ้านาไปสู่ การโฟกัสที่คมชัด
ขณะที่เป็ นส่ วนของแสงสี แดงจะเบลอ นอกเสี ยจากว่าได้มีการแก้ไขในส่ วน
นี้ สถานการณ์เช่นนี้เรี ยกกันว่า chromatic aberration ซึ่ งภาพที่เกิดจาก
เลนซ์ดูไม่คมชัดรอบรอบด้วยวงของสี ที่แตกต่างกัน
6 ( 1-52 )
39
รุ ้งกินน้ าเกิดขึ้นจากการหักเหของแสงอาทิตย์ขณะที่ฝนตก ประปราย เมื่อเรายืนหัน
หลังให้ดวงอาทิตย์ แสงเข้ามาด้านหน้าของหยดน้ าฝนสะท้อนจากด้านหลังมายัง
ด้านหน้ามาเข้าตาเรา ในกระบวนการลาแสงแยกออกเป็ นองค์ประกอบของแสงสี ต่างๆ
โดยการหักเห และมีความยาวคลื่นแตกต่างกัน หักเหแสงด้วยมุมที่แตกต่างกันดังที่เรา
เห็นในรุ ้งกินน้ า ปกติแล้วมาจากหยดน้ าฝนที่แตกต่างกัน ด้วยหยดน้ าฝนทาให้แสงสี
ฟ้ าอยูใ่ กล้กบั พื้นมากกว่าสี อื่นๆ ที่อยูใ่ กล้สีแด
6 ( 1-52 )
40
กระจกนูน มีลกั ษณะคล้ายกับช้อนในด้านที่ไม่ไดใช้ในการตักอาหาร กระจกนูนมีลกั ษณะเป็ นกระจกที่ใช้กระจายแสง เมื่อ
นากระจกนูนรับแสงอาทิตย์ รังสี ของแสงกระจายออก เมื่อลากเส้นต่อรังสี อาทิตย์ที่กระจกออกต่อเข้ามาในกระจกนูน จุดตัดของเส้นที่ลาก
มานี้เรี ยกว่า จุดโฟกัสเสมือน (f)
แสดงการเดินทางของแสงขนานที่
ติดอยูท่ ี่จุดโฟกัสเสมือนของกระจก
โค้งนูน
ตัวอย่างการเขียน
ทางเดินของแสงจากวัตถุที่ตก
กระทบลงบนกระจกนูน 2 เท่า
ของระยะโฟกัส ภาพที่ได้เป็ น
ภาพเสมือน เพราะเป็ นภาพแนวตั้ง
และเกิดหลังกระจก ซึ่ งฉากไม่
สามารถรับภาพได้
แสดงทางเดินของแสดงเมื่อ
วัตถุอยูห่ ่างจากกระจกนูนมากกว่าระยะ
สองเท่าของระยะโฟกัส
แต่ไม่ถึงระยะอนันต์
6 ( 1-52 )
41
ในการเขียนลักษณะในการเดินทางของแสงยึดหลักว่า มุมของรังสี ตกกระทบกับมุนของรังสี สะท้อนจะเท่ากันเสมอ โดยไม่ตอ้ งคานึงถึงสภาพพื้นผิว
แสดงการสะท้ อนบนผิวไม่ เรียบ
แสดงการสะท้ อนบนผิวเรียบ
ส่ วนประกอบของการสะท้ อนมีรังสี ตกกระทบ รังสี สะท้ อนมุมตก
กระทบมุมสะท้ อนและเส้ นปกติ เส้ นปกติเป็ นเส้ นทีล่ ากตั้งฉากกับพืน้ ผิวของวัตถุ
มีลกั ษณะเฉพาะคือ เป็ นเส้ นทีแ่ บ่ งมุมตกกระทบกับมุมสะท้ อนได้ เท่ ากันพอดี
6 ( 1-52 )
42
การสะท้ อนของแสง
การสะท้ อนของแสงทีผ่ วิ ราบ
เมื่อรังสี ของแสงตกกระทบผิววัตถุที่จุดใดก็ตาม ถ้าเราลากเส้นตั้งฉาก กับผิววัตถุน้ นั เส้นตั้งฉากที่
ลากนี้เรี ยกว่า เส้ นแนวฉาก และเรี ยกมุมที่รังสี ตกกระทบทากับเส้นแนวฉากว่า มุมตกกระทบ มุมที่
รังสี สะท้อนทากับแนวฉาก เรี ยกว่า มุมสะท้ อน
6 ( 1-52 )
43
กฎการสะท้ อนของแสงมีดงั นี้
๑. รังสี ตกกระทบ รังสี สะท้อน และเส้นแนวฉาก อยูบ่ นระนาบเดียวกัน
๒. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
วัตถุที่สะท้อนแสงได้ดีจะต้องมีผวิ เรี ยบและเป็ นมัน เช่น กระจกเงา จะทาให้เกิดการสะท้อนอย่างมี
ระเบียบ (ดังภาพที่ ๑) แต่ถา้ วัตถุที่มีผวิ ไม่เรี ยบ จะเกิดการสะท้อนไม่มีระเบียบ (ดังภาพที่ ๒) แต่การ
สะท้อนของแสดงเป็ นไปตามกฎการสะท้อนของแสง
6 ( 1-52 )
44
6 ( 1-52 )
45
แสงสะท้อนเป็ นระเบียบ
แสงสะท้อนไม่เป็ น
ระเบียบ
6 ( 1-52 )
46
การสะท้อนของแสงที่มีระเบียบจะได้
1. มุมตกกระทบมีค่าเท่ากับมุมสะท้อน (
)
2. รังสี ตกกระทบ รังสี สะท้อนและเส้นปกติ จะอยูใ่ น
ระนาบเดียวกัน
แสดงการสะท้อนของแสงบนกระจกราบ
เมื่อฉายแสงลงบนผิวราบเรี ยบ เช่น กระจกเงา แสงที่สะท้อนออกมาจะเป็ นไปตามกฎการสะท้อนของแสง จะได้
6 ( 1-52 )
47
เมื่อรังสี ของแสง ตกกระทบเข้ากับผิวของวัตถุใดๆ มันจะสะท้อนออกมา ตามที่แสดงในภาพ
รังสี (เส้นตรงที่มีหวั ลูกศร) ที่พุ่งออกมาจากแหล่งกาเนิดแสง และพุ่งเข้าหาผิวสะท้อน เรี ยกว่า "รังสี ตกกระทบ" (incident ray) ส่ วน
รังสี ที่สะท้อนออกจากผิวสะท้อน เรี ยกว่า "รังสี สะท้อน" (reflected ray) ณ ตาแหน่งที่รังสี ตกกระทบ กระทบผิวสะท้อน เส้นสมมติที่
ลากตั้งฉากกับผิวสะท้อน ณ ตาแหน่งนี้ เรี ยกว่า "เส้นแนวฉาก" (normal line)
มุมที่ทาระหว่าง รังสี ตกกระทบกับเส้นแนวฉาก เรี ยกว่า "มุมตกกระทบ" (angle of indident)
มุมที่ทาระหว่างรังสี สะท้อนกับเส้นแนวฉาก เรี ยกว่า "มุมสะท้อน" (angle of reflection)
ความสัมพันธ์ระหว่างปริ มาณเหล่านี้ กาหนดเป็ นกฎการสะท้อนของแสงได้ดงั นี้
1. มุมตกกระทบ มีค่าเท่ากับ มุมสะ้้ทอ้ น เสมอ
2. รังสี ตกกระทบ รังสี สะท้อน และเส้นแนวฉาก ที่สอดคล้องกันจะอยูใ่ นระนาบเดียวกันเสมอ
การทดลองซึ่งทาได้ไม่ยากในปัจจุบนั สาหรับการพิสูจน์กฎการสะท้อนก็คือ นาเลเซอร์พอยน์เตอร์ มาฉายลงบนวัสดุที่สามารถสะท้อนแสง
ได้ ในห้องที่มืดๆ โปรยแป้ งฝุ่ นเล็กน้อยให้มีฝนละอองในอากาศ
ุ่
เราจะสามารถสังเกต กฎการสะท้อนได้อย่างชัดเจน
6 ( 1-52 )
48
การสะท้อนของแสงบนกระจกโค้งเว้า กระจกโค้งเว้ามีลกั ษณะคล้ายส่ วนในด้านที่ใช้ตกั อาหาร กระจกโค้งเว้ามีลกั ษณะ
เป็ นกระจาที่ใช้ในการรวมแสง หากนากระจกโค้งเว้ารับแสงจากดวงอาทิตย์ซ่ ึงมีลกั ษณะเป็ นแสงขนาน จะสามารถหาจุด
รวมแสงของกระจกโค้งเว้าได้ จุดที่แสงรวมกันนี้เรี ยกว่า จุดโฟกัส จุดโฟกัสเป็ นจุดที่ใช้จุดตัดของแสงทาให้เกิดภาพ ลอง
ดูทางเดินของแสงที่ตกกระทบลงบนกระจกเว้า
แสดงทางเดินของแสงเมื่อวัตถุอยูห่ น้ากระจกโค้งเว้า
ระหว่างระยะสองเท่าของโฟกัสกับระยะโฟกัส
6 ( 1-52 )
49
เนื่องจากแสงถูกจัดเป็ นพลังงานรู ปหนึ่งที่มีประโยชน์และมีความสาคัญต่อมวลมนุษย์และสิ่ งมีชีวิตทั้งหลาย
มนุษย์สามารถรับรู้สิ่งต่างๆ ที่อยูร่ อบตัวได้ อวัยวะสัมผัสคือ ตา แสงมีลกั ษณะเป็ นรังสี มีความเป็ นคลื่น แหล่งกาเนิดแสง
เช่น ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ กองไฟ หลอดไฟ หิ่ งห้อย และรวมถึงปลาทะเลบางชนิด วัตถุที่ไม่มีแสงในตัวเองเราสามารถ
มองเห็นได้โดยใช้ตาเป็ นตัวรับแสงที่สะท้อนจากวัตถุเข้าตา
1) การสะท้อนของแสง เป็ นสมบัติที่สาคัญประการหนึ่งของแสง การสะท้อนแสงเป็ นการสะท้อนที่ สมบูรณ์
เสมอ นัน่ คือ การสะท้อนของแสงนั้นมุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ ไม่วา่ ผิดของวัตถุที่แสงตกกระทบเป็ นอย่างไร
แสดงลักษณะการสะท้อนแสงบนวัตถุต่างๆ
การเกิดเงา เมื่อวัตถุทึบแสงขวางทางเดินของแสง ผลของการขวางทางเดินแสงของวัตถุทึบแสง เรี ยกว่า เงา หากการบังของ
วัตถุทึบแสงสามารถบังแสงได้ท้งั หมด เรี ยกว่า เงามืด และถ้าไม่สามารถบังได้ท้งั หมดเรี ยกว่า เงามัว
การสะท้อนของแสงบนกระจกราบ เรายืนหน้ากระจกจะเห็นภาพของตัวเราอยูใ่ นกระจกในลักษณะกลับซ้าย
ขวา และระยะห่างของเรากับกระจก และระยะห่างของภาพที่เกิดกับกระจกระยะทั้งสองจะมีขนาดเท่ากัน ภาพที่เกิดจาก
กระจกเงาราบถือว่าเป็ นภาพเสมือน เพราะเมื่อนาแกหรื อกระดาษสี ขาวไปวางไว้เพื่อรับภาพ จะไม่ปรากฏภาพบนฉาก แต่ตา
ของเราสามารถมองเห็นภาพได้ การเขียนทางเดินของแสงให้ยดึ หลักมุมตกกระทบกับมุมสะท้อนมีขนาดเท่ากันเสมอ
6 ( 1-52 )
50
การคานวนเพื่อหาขนาดและ ตาแหน่งภาพที่เกิดจากกระจกเว้า มีสูตรดังนี้
ระยะจริ ง คือ ระยะที่เกิดจากรังสี จริ งเป็ น "+" , ระยะเสมือน คือ ระยะที่เกิดจากรังสี เสมือนเป็ น "-"
การพริ จารณาเครื่ องหมายในการคานวนเกี่ยวกับกระจกเว้า
ปริ มาณต่าง ๆ ที่อยูห่ ลังกระจกเป็ นปริ มาณเสมือนทั้งสิ้น และเมื่อแทนค่าปริ มาณเสมือนเหล่านี้ ลงในสมการต้องแทนค่า
เป็ นเลขลบ
6 ( 1-52 )
51