ข่าว O-NET/GAT/PAT
ข่าวการศึกษา
คะแนน แอดมิชชั่น
สูงสุด-ต่ำสุด
คณิตศาสตร์
วิทยาศาสตร์
ข่าววิทยาศาสตร์
ภาพยนตร์วิทยาศาสตร์
เรื่องน่ารู้
พจนานุกรม
นักวิทยาศาสตร์
คำถามวิทยาศาสตร์์
สีสันวิทยาศาสตร์์
การทดลองวิทยาศาสตร์
บทเรียน / แบบฝึกหัด
ฟิสิกส์ - เคมี - ชีวะ
ภาษาอังกฤษ
ภาษาไทย
ดาราศาสตร์
ประวัติศาสตร์
มุมคนเก่ง
คลังข้อสอบเก่า
คลังความรู้หลักสูตรเก่า
I.Q. Tests
 

 

หน้าแรก | มุมนักเรียน | หน้าแรกวิทยาศาสตร์ | บทเรียน | บทเรียน

บทเรียน
   

ชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 : ชีวิตสัมพันธ์
 
ระดับชั้น : ประถมต้น

การแทรกสอด การเลี้ยวเบนของแสง เกรตติง การกระเจิงของแสง
แสงเป็นสิ่งจำเป็นต่อชีวิตและมีประโยชน์ต่อมนุษย์มาก ถึงแม้เราจะคุ้นเคยกับแสงและสัมผัสแสงตลอดเวลา แต่รู้หรือไม่ว่าธรรมชาติของแสงเป็นอย่างไร ในอดีตนักวิทยาศาสตร์ได้มีการถกเถียงกันว่า แสงเป็นอนุภาคหรือคลื่น เซอร์ ไอแซค นิวตัน (Sir Isaac Newton พ.ศ.2185-2270) ได้เสนอทฤษฎีคลื่นของแสงในการอธิบายการสะท้อนและการหักเห ในปี พ.ศ.2221 คริสเตียน ฮอยเกนส์ (Christiaan Huygens พ.ศ.2172-2238) ได้เสนอทฤษฎีคลื่นของแสง เพื่อใช้อธิบายการสะท้อนและการหักเห นอกจากนี้ ยังมีนักวิทยาศาสตร์อีกหลายท่านที่เสนอความคิดเห็นเกี่ยวกับธรรมชาติของแสง แสงควรเป็นอนุภาคหรือคลื่นหรือเป็นทั้งคลื่นและอนุภาคจะได้ศึกษากันต่อไป


ในปี พ.ศ.2344 โทมัส ยัง (Thomas Young พ.ศ.2316-2372) ได้พิสูจน์โดยการทดลองพบว่าแสงเป็นคลื่นเพราะ แสงมีสมบัติการแทรกสอด เช่นเดียวกับคลื่นน้ำ คลื่นเสียง และคลื่นชนิดอื่นๆ โทมัส ยัง ทดลองการแทรกสอดของแสงโดยให้แสงสีเดียวผ่านช่องแคบ 1 ช่อง แล้วไปผ่านช่องแคบอีก 2 ช่อง สมมติเป็นช่อง S1 และ S2 ซึ่งทำให้เกิดแถบมืด แถบสว่างปรากฏบนฉาก ดังรูป 1.1 ข. (13.1) เมื่อแสงจาก S1 และ S2 เคลื่อนที่มาถึงตำแหน่งบนฉากบริเวณที่เกิดแถบมืด เพราะแสงแทรกสอดแบบหักล้าง และบริเวณที่เกิดแถบสว่างเพราะแสงจาก S1 และ S2 แทรกสอดแบบเสริม

รูป 1.1 ภาพการแทรกสอดของยัง

เมื่อให้แสงสว่างผ่านสลิตคู่ จะเห็นแถบมืดและแถบสว่างสลับกันบนฉาก และเมื่อระยะระหว่างสลิตเปลี่ยน ขนาดของแถบสว่างและแถบมืดจะเปลี่ยน และระยะระหว่างแถบมืดกับแถบสว่างก็เปลี่ยนด้วย

การเห็นแถบมืดและแถบสว่างสลับกันไปนี้ แสดงว่าความสว่าง ณ ตำแหน่งต่างๆ บนฉากมีค่าไม่เท่ากัน ทำนองเดียวกันกับการได้ยินเสียงดังค่อยสลับกันไป เพราะคลื่นเสียงจากแหล่งกำเนิดเสียงอาพันธ์แทรกสอดกัน และการแทรกสอดแบบเสริมและหักล้างของคลื่นน้ำจากแหล่งกำเนิดอาพันธ์ก็เช่นกัน ดังนั้น จึงสรุปได้ว่าแสงที่ออกจากสลิตทั้งสองแทรกสอดกันขึ้นในลักษณะเดียวกับการแทรกสอดของคลื่นเสียงและคลื่นน้ำ

เมื่อแสงผ่านสลิตคู่จะมีการแทรกสอดของแสงบนฉากทำให้เกิดแถบมืดและแถบสว่าง การหาแถบมืดและแถบสว่างเหล่านี้ อาจทำได้โดยพิจารณาว่าสลิตทั้งสองเป็นแหล่งกำเนิดอาพันธ์ 2 แหล่ง และใช้หลักการแทรกสอดของคลื่นน้ำมาอธิบายการแทรกสอดของคลื่นแสงดังนี้

รูป 1.2 การแทรกสอดของคลื่นแสงเมื่อผ่านสลิตคู่
จากรูป 1.2 สลิต S1 และ S2 ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงอาพันธ์ แสงจากสลิตทั้งสองจะแทรกสอดกัน และปรากฏภาพการแทรกสอดบนฉาก พิจารณาที่จุด O บนฉากระยะ S1O, S2O เท่ากัน แสงจะมีเฟสตรงกันทำให้เกิดการแทรกสอดแบบเสริมกัน ปรากฏเป็นแถบสว่างที่ O ณ ตำแหน่งอื่นๆ บนฉากถัดจากจุด O ออกไป คลื่นแสงจาก S1 และ S2 ที่มาถึงฉากจะมีเฟสต่างกันทีละน้อยจนกระทั่งเฟสต่างกันเท่ากับ 180 องศา ที่จุด P คลื่นแสงจะหักล้างกันหมดทำให้จุด P เป็นตำแหน่งของแถบมืดแถบแรก นับจากแถบสว่างกลางที่ O เพราะระยะทางที่คลื่นทั้งสองเคลื่อนที่มาถึงจุด P นี้จะต่างกันเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น
นั่นคือ S1P - S2P =
เมื่อ λ เป็นความยาวคลื่นแสงที่ผ่านสลิต

สำหรับจุด Q ซึ่งเป็นตำแหน่งของแถบสว่างแถบแรกที่อยู่ถัดแถบสว่างกลางที่ O ออกไประยะทางที่คลื่นจาก S1 และ S2 เคลื่อนที่มาถึงฉากจะต่างกันเท่ากับความยาวคลื่นพอดี

นั่นคือ S1Q - S2Q = λ
ในทำนองเดียวกันจะเห็นว่า ถ้าระยะทางที่คลื่นจาก S1 และ S2 เคลื่อนที่ถึงฉากต่างกันเท่ากับ ก็จะทำให้เกิดแถบมืดแถบที่สองถัดจากแถบสว่างกลาง และถ้าระยะทางต่างกัน 2λ ก็จะได้แถบสว่างที่สองถัดจากแถบสว่างกลาง จึงสรุปได้ว่า ถ้าตำแหน่งของแถบสว่างและแถบมืดใดๆ ถัดจากแถบสว่างกลางออกไปเป็น X และ Y ตามลำดับ



เราสามารหาตำแหน่งแถบมืด และแถบสว่างบนฉากได้ โดยการคำนวณจากรูป 1.3 ก. เมื่อพิจารณาผลต่างระหว่างระยะจาก S1 และ S2 ไปยังตำแหน่ง Q พิจารณารูป 1.3 ก. กำหนดให้ R เป็นจุดบน S1Q โดย RQ = S2Q

ดังนั้น S1Q - S2Q = S1R

ตามปกติฉากจะอยู่ห่างจากสลิตเป็นระยะ D ซึ่งไกลมากเมื่อเทียบกับระยะห่าง d ระหว่างสลิตทั้งสอง เมื่อพิจารณาจุด Q บนฉาก ซึ่งเป็นตำแหน่งของแถบสว่างแรกเมื่อนับจากแถบสว่างกลางที่ O จึงอาจประมาณได้ว่า S1Q และ S2Q เป็นเส้นขนานที่ต่างก็ทำมุม θ กับแนวกลาง ดังรูป 1.3 ข. ลากเส้นตั้งฉาก S2R จะได้มุม S1S2R เท่ากับ θ โดยประมาณ

รูป 1.3 แสดงเส้นตรง S1Q ขนานกับ S2Q เมื่อ D >> d



ตัวอย่าง สลิตคู่มีช่องห่างกัน 400 ไมโครเมตร เมื่อแสงความยาวคลื่น 370 นาโนเมตร ผ่านสลิต เกิดการแทรกสอดบนฉากซึ่งห่างสลิต 2.0 เมตร แถบสว่างที่ 3 อยู่ห่างจากจุดกึ่งกลางของแถบสว่างกลางเท่าใด




ที่มาข้อมูล : หนังสือแบบเรียนวิทยาศาสตร์ ชั้นประถมศึกษา ปีที่ 3 2544 กระทรวงศึกษาธิการ
คู่มือครูสาระการเรียนรู้พื้นฐาน ชั้นประถมศึกษา ปีที่ 3 2544 กระทรวงศึกษาธิการ
จำนวนคนอ่าน 65117 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved