วิชาวิทยาศาสตร์

ฟิสิกส์

1. นักเรียนสามารถอธิบายการเกิดคลื่น และรู้จักส่วนประกอบต่าง ๆ ของคลื่น

2. นักเรียนสามารถอธิบายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในแต่ละช่วงความยาวคลื่น�3. นักเรียนสามารถอธิบายประโยชน์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทต่าง ๆ ได้

4. นักเรียนสามารถอธิบายกฎการสะท้อนของแสงได้

5. นักเรียนสามารถอธิบายเส้นทางเดินของแสงเมื่อเกิดการสะท้อนได้

6. นักเรียนสามารถอธิบายการเกิดภาพจากกระจกเงาราบ กระจกนูน และกระจกเว้าได้

7. นักเรียนสามารถเข้าใจกฎการหักเหของแสง

8. นักเรียนสามารถอธิบายเส้นทางเดินของแสงเมื่อเกิดการหักเหได้

9. นักเรียนสามารถอธิบายการเกิดภาพจากเลนส์นูนและเลนส์เว้าได้

จุดประสงค์การเรียนรู้

10. นักเรียนสามารถบอกได้ว่าปรากฏการณ์ใดบ้างที่เกี่ยวข้องกับการหักเหของแสง

11. นักเรียนสามารถระบุทัศนอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับการมองเห็นของแสงชนิดต่าง ๆ �12. นักเรียนสามารถระบุส่วนประกอบของดวงตาและบอกหน้าที่ของส่วนประกอบต่าง ๆ

13. นักเรียนสามารถอธิบายความสว่างของแสงที่มีผลต่อการมองเห็นได้

จุดประสงค์การเรียนรู้

บท คลื่น

เรื่อง ส่วนประกอบของคลื่น

เรื่อง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

บท การสะท้อนของแสง

เรื่อง กฎการสะท้อนของแสง

เรื่อง การเกิดภาพจากการสะท้อนของแสง

แผนผังมโนทัศน์

บท การหักเหของแสง

เรื่อง กฎการหักเหของแสง

เรื่อง การเกิดภาพจากการหักเหของแสง

เรื่อง ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับการหักเหของแสง

บท ทัศนอุปกรณ์และการมองเห็นแสง

เรื่อง ทัศนอุปกรณ์

เรื่อง ความสว่างของแสงกับการมองเห็น

คลื่น

คลื่น (wave) คือ การถ่ายโอนพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง

โดยเกิดจากการรบกวนแหล่งกำเนิดคลื่น

คลื่นแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

คลื่นกล (mechanical wave) เป็นคลื่นที่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่

และ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) เป็นคลื่นที่ไม่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) เป็นคลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ โดยเป็นการอาศัยการเหนี่ยวนำระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ซึ่งทิศทางของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าจะตั้งฉากกัน โดยทั้งสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าจะมีทิศทางตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ด้วย

ช่วงความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแต่ละชนิด

คลื่นวิทยุ (radio wave) : เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นมากที่สุด คลื่นชนิดนี้เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศได้ ใช้ในด้านการสื่อสาร โทรคมนาคม

คลื่นไมโครเวฟ (microwave) : นิยมใช้ประโยชน์ในด้านโทรคมนาคมระยะไกล นอกจากนั้นยังนำมาประยุกต์ใช้ในเตาอบอาหาร

รังสีอินฟราเรด (infrared radiation) : โลกและสิ่งมีชีวิตแผ่รังสีนี้ออกมา บรรยากาศดูดซับรังสีนี้ ทำให้โลกมีความอบอุ่น เหมาะสำหรับการดำรงชีวิต

แสงที่ตามองเห็น (visible light) : พลังงานที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ เป็นพลังงานที่สำคัญของโลก และยังช่วยในการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

ประโยชน์ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทต่าง ๆ

รังสีอัลตราไวโอเลต (ultraviolet radiation) : เป็นรังสีที่มีอยู่ในแสงอาทิตย์ เป็นประโยชน์ต่อร่างกาย แต่ถ้าได้รับมากไปอาจทำให้เกิดมะเร็งผิวหนังได้

รังสีเอกซ์ (X-ray) : ใช้ในทางการแพทย์ เพื่อส่องผ่านเซลล์เนื้อเยื่อ แต่ถ้าร่างกายได้รับรังสีนี้มากก็จะเป็นอันตราย

รังสีแกมมา (gamma ray) : ใช้ในทางการแพทย์ ใช้รักษาโรคมะเร็ง ใช้ในวงการเกษตร โฟตอนของรังสีแกมมามีพลังงานสูงมาก กำเนิดจากแหล่งพลังงานนิวเคลียร์

การสะท้อนของแสง

จุดตกกระทบ : จุดที่รังสีตกกระทบเดินทางมาสะท้อนกับผิวของวัตถุ

เส้นปกติ : เส้นที่ลากตั้งฉากกับพื้นผิวของวัตถุที่ตำแหน่งจุดตกกระทบ

รังสีตกกระทบ : รังสีของแสงที่พุ่งเข้าหาพื้นผิวของวัตถุที่ตำแหน่งจุดตกกระทบ

รังสีสะท้อน : รังสีของแสงที่พุ่งออกจากพื้นผิวของวัตถุที่ตำแหน่งจุดตกกระทบ

แนวการเคลื่อนที่ของแสง

เมื่อแสงเคลื่อนที่จะเกิดแนวการเคลื่อนที่ เรียกว่า “ลำแสงหรือรังสี”

สัญลักษณ์รังสี แทนด้วย เส้นตรงที่มีหัวลูกศรกำกับแกนแนวรังสี

รังสีจะแบ่งออกเป็น 3 ชนิด คือ

พื้นผิวของวัตถุมีผลต่อการสะท้อนของแสง

กระจกที่เราใช้ส่องหน้าเป็นประจำเรียกอีกอย่างว่า “กระจกเงาราบ” มีลักษณะเป็นผิวเกลี้ยงและเป็นมัน การที่เราเห็นภาพต่าง ๆ เกิดจากแสงไปตกกระทบ

ผิวกระจกเงาราบแล้วสะท้อนเข้าตาเรา โดยภาพที่เราเห็นจะเป็นภาพเสมือน สังเกตได้ว่า ภาพจะกลับจากซ้ายไปขวา หรือขวาไปซ้าย

การเกิดภาพของกระจกเงาราบ

ภาพจริง (real image) : เป็นภาพที่เกิดจากการตัดกันของรังสีจริง ลักษณะภาพจะเป็น “ภาพหัวกลับ” จะต้องใช้ฉากมารับภาพจึงจะเห็นภาพปกติได้

ภาพเสมือน (virtual image) : เป็นภาพที่เกิดจากการตัดกันของรังสีเสมือน ซึ่งเป็นรังสีสมมติที่

สร้างขึ้นมา ลักษณะภาพจะเป็น “ภาพหัวตั้ง” จะเห็นภาพได้โดยไม่ต้องมีฉากมารับภาพ

การเกิดภาพของกระจกเงาโค้ง

กระจกนูน

กระจกเว้า

เมื่อแสงขนานเดินทางมาสะท้อนที่กระจกเว้า รังสีสะท้อนจะตัดกันที่จุดโฟกัสหน้ากระจก ซึ่งเป็น “จุดโฟกัสจริง”

เมื่อแสงขนานเดินทางมาสะท้อนที่กระจกนูน จะเกิดรังสีสะท้อนในแนวลากผ่านจุดโฟกัสหลังกระจก ซึ่งเป็น “จุดโฟกัสเสมือน”

หลักการเขียนภาพที่เกิดจากการสะท้อนของกระจกเงาโค้ง

วัตถุ

ภาพ

วัตถุ

ภาพ

เส้นที่ 1 ลากรังสีแสงจากจุดยอดของวัตถุขนานกับแกนมุขสำคัญไปตกกระทบผิวของกระจก ซึ่งรังสีจะสะท้อนผ่านจุดโฟกัสหน้ากระจก

เส้นที่ 2 ลากรังสีแสงจากจุดยอดของวัตถุผ่านจุดศูนย์กลางความโค้งไปสะท้อนที่กระจก จะเกิดรังสีสะท้อนกลับมาในแนวเดิม

จุดตัดของรังสีทั้งสองเส้นเป็นตำแหน่งที่เกิดภาพ

นอกจากนี้ หากลากรังสีตกกระทบจุดโฟกัสตามเส้นที่ 3 รังสีจะต้องสะท้อนขนานแกนมุขสำคัญ

จะตัดกับรังสีเส้นที่ 1 ตรงกับตำแหน่งที่เกิดภาพพอดี

การเกิดภาพของกระจกโค้งนูนและเว้า

การหักเหของแสง

ลักษณะการหักเหของแสง

“กฎการหักเหของแสง”

1. รังสีตกกระทบ รังสีหักเห และเส้นปกติจะอยู่ในระนาบเดียวกัน
2. สำหรับตัวกลางคู่หนึ่ง ๆ อัตราส่วนระหว่างค่า sine ของมุมตกกระทบในตัวกลางหนึ่งกับค่า sine ของมุมหักเหในอีกตัวกลางหนึ่งมีค่าคงที่เสมอ

กฎของสเนลล์

เป็นกฎที่สเนลล์ตั้งขึ้นเพื่ออธิบายพฤติกรรมของแสง จะเกิดการหักเหของแสงเมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่แตกต่างกัน

การหักเหของแสงเกิดขึ้นได้ 2 แบบ คือ

การเกิดภาพของเลนส์

เลนส์นูน

เลนส์เว้า

เมื่อแสงขนานเดินทางมาหักเหที่เลนส์เว้า รังสีหักเหจะกระจายออกจากเลนส์และเมื่อต่อรังสีหักเหไปทางด้านหน้า เส้นรังสีนี้จะไปตัดกันที่จุดโฟกัส เรียกจุดนี้ว่า “จุดโฟกัสเสมือน”

เมื่อแสงขนานเดินทางมาหักเหที่เลนส์นูน รังสีหักเหจะตัดกันที่จุดโฟกัสที่อยู่

หลังเลนส์ ซึ่งเป็น “จุดโฟกัสจริง”

หลักการเขียนภาพที่เกิดจากการหักเหของเลนส์

เส้นที่ 1 ลากรังสีแสงจากจุดยอดของวัตถุขนานกับแกนมุขสำคัญไปตกกระทบที่เลนส์ ซึ่งรังสีจะต้องหักเหผ่านจุดโฟกัสหลังเลนส์

เส้นที่ 2 ลากรังสีแสงจากจุดยอดของวัตถุผ่านจุดกึ่งกลางของเลนส์ จุดที่รังสีเส้นที่ 1 และเส้นที่ 2 ตัดกันเป็นตำแหน่งที่เกิดภาพ

นอกจากนี้ หากลากรังสีตกกระทบจุดโฟกัสแล้ว

รังสีหักเหขนานกับแกนมุขสำคัญ ตามแนวรังสีเส้นที่ 3

จะตัดกับรังสีเส้นที่ 1 ตรงกับตำแหน่งเดียวกับตำแหน่งที่เกิดภาพพอดี

ภาพ

วัตถุ

วัตถุ

ภาพ

การเกิดภาพของเลนส์นูนและเลนส์เว้า

“มุมวิกฤต” คือ มุมตกกระทบของรังสีแสงตกกระทบที่ทำให้รังสีแสงที่หักเหทำมุมกับเส้นปกติ 90̊ ถ้ามุมตกกระทบมีค่ามากกว่ามุมวิกฤตนี้ไปอีก จะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า “การสะท้อนกลับหมด”

มิราจ

ทัศนอุปกรณ์

และการมองเห็นแสง

สายตาสั้น

สาเหตุเกิดจาก

วิธีการแก้ไข

ลำแสงรวมตัวกันก่อนจะถึงเรตินา

สวมแว่นตาเลนส์เว้า เพื่อช่วยทำให้

แสงไปตกที่เรตินา

กระจกเงาราบ

กระจกนูน

นอกจากจะมีความสามารถในการกระจายแสงแล้ว ยังทำให้เราเห็นภาพในมุมกว้างได้ เช่น กระจกที่ติดตามทางแยก

กระจกเว้า

นอกจากจะมีความสามารถในการรวมแสงแล้ว ยังทำให้เราเห็นภาพที่มีขนาดใหญ่ขึ้นได้ เช่น กระจกสำหรับส่องดูฟันของทันตแพทย์

ส่วนประกอบของดวงตา

การตอบสนองต่อแสงของดวงตา

เซลล์รับภาพ

ความสว่างที่เหมาะสมในสถานที่ต่าง ๆ