Bloggang.com : RAYZaaa : การหักเหของแสง

มกราคม 2554

						1
2	3	4	5	6	7	8
9	10	11	12	13	14	15
16	17	18	19	20	21	22
23	24	25	26	27	28	29
30	31

2 มกราคม 2554

การหักเหของแสง

กฎการหักเหของแสง

เมื่อวางแท่งพลาสติกบนแผ่นกระดาษขาวซึ่งอยู่บนโต๊ะ แล้วฉายลำแสงตกกระทบด้านข้างของแท่งพลาสติก จะพบว่า ลำแสงส่วนหนึ่งจะสะท้อนจากผิวและลำแสงอีกส่วนหนึ่งจะผ่านเข้าไปในพลาสติก จะเห็นได้ว่า เมื่อแสงผ่านผิวรอยต่อระหว่างอากาศกับแท่งพลาสติก หรือระหว่างแท่งพลาสติกกับอากาศ แสงจะเปลี่ยนทิศการเคลื่อนที่โดยเบนออกจากแนวเดิม เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า การหักเหของแสง สรุปเป็นกรณีทั่วๆ ไปได้ว่า การเคลื่อนที่ของแสงผ่านผิวรอยต่อของตัวกลางสองตัวกลาง เรียกว่า การหักเหของแสง และแสงที่เคลื่อนที่ผ่านผิวรอยต่อเข้าไปอีกตัวกลางหนึ่ง เรียกว่า แสงหักเห ถ้าแสงตกกระทบที่ผิวรอยต่อไม่ตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลางทั้งสอง แสงหักเหจะเปลี่ยนทิศการเคลื่อนที่

เมื่อแสงเดินทางผ่านวัตถุหรือตัวกลาง โปร่งใส เช่น อากาศ แก้ว น้ำ พลาสติกใส แสงจะสามารถเดินทางผ่านได้เกือบหมด เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางชนิดเดียวกัน แสงจะเดินทางเป็นเส้นตรงเสมอ แต่ถ้าแสงเดินทางผ่านตัวกลางหลายตัวกลาง แสงจะหักเห

สาเหตุที่ทำให้แสงเกิดการหักเห

เกิดจากการเดินทางของแสงจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งซึ่งมีความหนา แน่นแตกต่างกัน จะมีความเร็วไม่เท่ากันด้วย โดยแสงจะเคลื่อนที่ในตัวกลางโปร่งกว่าได้เร็วกว่าตัวกลางที่ทึบกว่า เช่น ความเร็วของแสงในอากาศมากกว่าความเร็วของแสงในน้ำ และความเร็วของแสงในน้ำมากกว่าความเร็วของแสงในแก้วหรือพลาสติก

การที่แสงเคลื่อนที่ผ่านอากาศและแก้วไม่เป็นแนวเส้นตรงเดียวกันเพราะเกิดการ หักเหของแสง โดยแสงจะเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ( โปร่งกว่า) ไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า ( ทึบกว่า) แสงจะหักเหเข้าหาเส้นปกติ ในทางตรงข้าม ถ้าแสงเดินทางจากยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า ไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงจะหักเหออกจากเส้นปกติ

ดรรชนีหักเหของตัวกลาง (Index of Refraction)

การเคลื่อนที่ของแสงในตัวกลางต่างชนิดกันจะมีอัตราเร็วต่างกัน เช่น ถ้าแสงเคลื่อนที่ในอากาศจะมีอัตราเร็วเท่ากับ 300,000,000 เมตรต่อวินาที แต่ถ้าแสงเคลื่อนที่ในแก้วหรือพลาสติกจะมีอัตราเร็วประมาณ 200,000,000 เมตรต่อวินาที การเปลี่ยนความเร็วของแสงเมื่อผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน ทำให้เกิดการหักเห อัตราเร็วของแสงในสุญญากาศต่ออัตราเร็วของแสงในตัวกลางใดๆ เรียกว่า ดรรชนีหักเหของตัวกลาง นั้น

ดรรชนีหักเหของตัวกลาง = อัตราเร็วของแสงในสุญญากาศ/ อัตราเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ

( อัตราเร็วของแสงในสุญญากาศ = 3 x 10 8 เมตร / วินาที)

การหักเหของแสงเกิดขึ้นได้ 2 แบบ คือ

1.การหักเหเข้าหาเส้นแนวฉาก เกิดขึ้นเมื่อ
- แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นมาก
หรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมาก
หรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วมากไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วน้อย

2. การหักเหออกจากเส้นแนวฉาก เกิดขึ้นเมื่อ
- แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อย
หรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหมากไปสู่ตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อย
หรือ - แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความเร็วน้อยไปสู่ตัวกลางที่มีความเร็วมาก

การหักเหของแสงเกิดขึ้นเมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางคู่หนึ่งๆ โดยจะเป็นไปตามกฎการหักเหของแสง ดังนี้

รังสีตกกระทบ เส้นแนวฉาก และรังสีหักเหอยู่ในระนาบเดียวกันเสมอ

สำหรับตัวกลางคู่หนึ่ง อัตราส่วนระหว่างไซน์ของมุมตกกระทบในตัวกลางหนึ่งกับไซน์ของมุมหักเหในอีกตัวกลางหนึ่งมีค่าคงตัวเสมอ นี่คือกฎของสเนลล์

ดรรชนีหักเหของตัวกลาง
แสงเคลื่อนที่ในตัวกลางต่างชนิดกันจะมีอัตราเร็วต่างๆ กัน เช่น อัตราเร็วของการเคลื่อนที่ของแสงในอากาศเท่ากับ 300,000,000 เมตรต่อวินาที หรือการเคลื่อนที่ของแสงในแก้วหรือพลาสติกจะมีอัตราเร็วเท่ากับ 200,000,000 เมตรต่อวินาที การเปลี่ยนอัตราเร็วของแสงผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน ทำให้เกิดการหักเห ดังนั้นอัตราส่วนระหว่างอัตราเร็วของแสงในตัวกลางที่แสงตกกระทบกับอัตราเร็ว ของแสงในตัวกลางที่แสงหักเห หรืออัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบกับไซน์ของมุมหักเหจะมีค่าคงที่ และค่าคงที่นี้เรียกว่า "ดรรชนีหักเหของวัตถุ" ความสัมพันธ์นี้เรียกว่า กฎของสเนลล์ สัญลักษณ์ที่นิยมใช้คือ n เขียนแสดงความสัมพันธ์ได้ดังนี้

โดยทั่วไปนิยมกำหนดค่าดรรชนีหักเหของวัตถุหรือตัวกลางต่างๆ เทียบกับสุญญากาศ นั่นคืออัตราส่วนระหว่างอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศกับอัตราเร็วของแสงในตัว กลางนั้น จะได้

ื
กำหนดให้

c เป็นอัตราเร็วของแสงในสุญญากาศ
v เป็นอัตราเร็วของแสงในตัวกลางใดๆ

เมื่อประมาณค่าให้อัตราเร็วของแสงในอากาศเท่ากับอัตรา เร็วของแสงในสุญญากาศ ในการหาค่าดรรชนีหักเหของวัตถุหรือตัวกลางที่แสงเดินทางจากอากาศผ่านเข้าไป ในวัตถุหรือตัวกลางจึงถือเป็นค่าเดียวกับที่แสงเดินทางจากสุญญากาศผ่านเข้า ไปในวัตถุหรือตัวกลาง

Create Date : 02 มกราคม 2554

Last Update : 2 มกราคม 2554 12:32:54 น.

0 comments

Counter : 3221 Pageviews.