Bloggang.com : RAYZaaa : การสะท้อนของแสง

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

การสะท้อนของแสง

เวลาแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นสม่ำเสมอ เช่น น้ำ อากาศ แท่งพลาสติกใส หรือสุญญากาศ แสงจะเคลื่อนที่เป็นแนวตรง แต่ถ้าแสงเคลื่อนที่ไปกระทบวัตถุต่างชนิดกันและเป็นวัตถุทึบแสงที่มีผิวขัดมัน แสงจะเปลี่ยนทิศการเคลื่อนที่ ณ ตำแหน่งบนผิวที่แสงตกกระทบและเคลื่อนที่ย้อนกลับในตัวกลางเดิม เรียกการเปลี่ยนทิศการเคลื่อนที่ของแสงนี้ว่า การสะท้อน

ตามปกติเมื่อแสงตกกระทบวัตถุใด วัตถุส่วนมากจะดูดกลืนแสงไว้ส่วนหนึ่ง และแสงส่วนที่เหลือจะสะท้อนที่ผิววัตถุ สำหรับวัตถุที่เป็นกระจกเงา แสงจะสะท้อนเกือบทั้งหมด

รูป 1.2 ลักษณะการสะท้อนของแสงที่ผิววัตถุ

โดยทั่วไปลักษณะการสะท้อนของแสงขึ้นกับลักษณะของผิวของวัตถุ สำหรับวัตถุระนาบที่มีผิวเรียบเป็นมัน เช่น กระจกเงา ผิวน้ำนิ่งในสระ รังสีสะท้อนทุกรังสีจะไปในทิศเดียวกัน ดังรูป 1.2 ก. แต่สำหรับวัตถุที่มีผิวขรุขระ เช่น ผ้า กระดาษ แผ่นไม้ที่ไม่ได้ขัด รังสีสะท้อนจะมีทิศต่างๆ กัน ดังรูป 1.2 ข.

ถ้าให้รังสีของแสงตกกระทบที่ผิวราบ ผิวโค้ง และผิวโค้งนูน ดังรูป 1.3 การสะท้อนของแสงที่แต่ละผิวให้ผลเช่นเดียวกัน คือ รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อนและเส้นแนวฉากจะอยู่บนระนาบเดียวกัน นอกจากนี้ มุมตกกระทบ i และมุมสะท้อน r ในแต่ละกรณีก็มีค่าเท่ากัน

รูป 1.3 การสะท้อนของแสงที่ผิวเรียบแบบต่างๆ

เมื่อพิจารณาบริเวณเล็กๆ ของผิวขรุขระ ซึ่งอาจถือได้ว่าเป็นผิวเรียบ เพราะผิวขรุขระประกอบด้วยผิวเรียบจำนวนมากโดยที่ผิวเรียบเหล่านั้นวางตัวทำมุมต่างๆ กัน ดังนั้น ถ้าให้แสงตกกระทบวัตถุที่ผิวขรุขระ มุมตกกระทบที่ผิวเรียบเล็กๆ เหล่านั้นจะมีค่าต่างๆ กัน ถึงกระนั้นมุมตกกระทบก็จะเท่ากับมุมสะท้อน ณ ตำแหน่งที่แสงตกกระทบเสมอ ดังนั้น แสงที่สะท้อนออกมาจึงมีทิศทางต่างๆ กัน

จึงสรุปเป็น กฎการสะท้อนของแสง ที่ผิววัตถุใดๆ ได้ดังนี้

ณ ตำแหน่งที่แสงตกกระทบรังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นแนวฉาก อยู่ในระนาบเดียวกัน

มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
ภาพในกระจกเงาราบ

เมื่อวางวัตถุไว้หน้ากระจกเงาราบ เราสามารถเห็นทั้งวัตถุและภาพของวัตถุในกระจกเงาราบได้ เพราะมีแสงจากวัตถุมาเข้าตา แต่การเห็นภาพของวัตถุนั้น เกิดจากที่แสงจากวัตถุไปตกกระทบผิวของกระจกเงาราบแล้วสะท้อนกลับมาเข้าตาเรา

ตามปกติแสงจากวัตถุจะกระจายออกไปทุกทิศทางและจะตกกระทบเต็มพื้นที่ผิวของกระจกเงาราบ ถ้าพิจารณาแสงจากวัตถุเป็นรังสี จะมีรังสีของแสงจำนวนมากมายจากวัตถุตกกระทบผิวของกระจกเงาราบ ทำให้สามารถแสดงที่มาของภาพในกระจกเงาราบได้ ด้วยการใช้กฎการสะท้อนของแสงเขียนรังสีตกกระทบ รังสีสะท้อนและเส้นแนวฉากจากนั้นต่อแนวรังสีไปทางด้านหลังของกระจกเงาราบ จากสมบัติเชิงเรขาคณิตของแสง อาจแสดงได้ว่ารังสีเหล่านี้ เสมือนออกมาจากจุดจุดหนึ่ง ซึ่งก็คือตำแหน่งภาพของวัตถุนั่นเอง ดังรูป 1.4 ก. ระยะที่วัตถุอยู่ห่างจากผิวกระจกเรียกว่า ระยะวัตถุ ระยะที่ภาพอยู่ห่างจากผิวกระจกเรียกว่า ระยะภาพ ตามรูป 1.6 จุด P' เป็นภาพของ P โดยมี PA เป็นระยะวัตถุและ P'A เป็นระยะภาพ

รูป 1.4 แสดงรังสีของแสงจากวัตถุและการเกิดภาพในกระจกเงาราบ

สำหรับวัตถุที่มีขนาดเพราะประกอบด้วยจุดหลายๆ จุด ดังนั้น ภาพของจุดเหล่านี้จึงรวมกัน จะเป็นภาพของวัตถุซึ่งอาจหาได้โดยการเขียนรังสีต่างๆ โดยใช้วิธีของรูป 1.4 ก. และได้ภาพดังแสดงในรูป 1.4 ข.

รูป 1.5 การมองเห็นภาพในกระจกเงาราบ

เพื่อความสะดวกในการหาตำแหน่งภาพจะใช้รังสีตกกระทบจากจุดหนึ่งๆ ของวัตถุเพียง 2 รังสี ดังนั้น การแสดงการเห็นภาพของวัตถุในกระจกเงาราบอาจแสดงได้ดังรูป 1.5 โดยวางตาในตำแหน่งที่เหมาะสมเพื่อรับรังสีสะท้อน ตำแหน่งดังกล่าวอยู่ด้านหน้ากระจกเงาราบและอาจมีได้หลายตำแหน่ง รูป 1.5 ก. และ ข. แสดงตำแหน่งการเห็นภาพในกระจกเงาราบ 2 ตำแหน่ง

รูป 1.6 แสดงการหาระยะภาพ P เป็นวัตถุทีเป็นจุด ถ้า PB เป็นรังสีจากวัตถุที่ตกกระทบกระจกเงาราบและ BQ เป็นรังสีสะท้อนต่อ QB ไปตัดส่วนต่อของ PA ที่จุด P' ตามรูป 1.6 ก. P' เป็นภาพของ P

รูป 1.6 การเขียนรังสีของแสงเพื่อหาตำแหน่ง และขนาดภาพของวัตถุที่เกิดจากกระจกเงาราบ
จะเห็นได้ว่าสำหรับกระจกเงาราบความยาวของภาพเท่ากับความยาวของวัตถุเสมอ

สรุปเกี่ยวกับวัตถุที่อยู่หน้าผิวสะท้อนราบได้ว่า

ระยะภาพเท่ากับระยะวัตถุ

ความยาวของภาพเท่ากับความยาวของวัตถุ
การศึกษาภาพของวัตถุที่เกิดในกระจกเงาราบที่ผ่านมาเป็นกรณีที่วัตถุมีขนาดเล็กกว่ากระจกเงาราบ ถ้าวัตถุมีขนาดใหญ่กว่ากระจกเงาราบ เราก็สามารถเขียนรังสีโดยใช้กฎการสะท้อนแสงเพื่อแสดงการเกิดภาพในกระจกเงาราบได้เช่นกัน

สำหรับวัตถุที่มีรูปทรงเช่นกล่องหรือเก้าอี้ ซึ่งประกอบด้วยจุดจำนวนมาก ดังนั้น เมื่อวัตถุวางอยู่หน้ากระจกเงาราบ เพราะภาพของจุดแต่ละจุดที่เกิดขึ้นจะมีระยะภาพเท่ากับระยะวัตถุทำให้องค์ประกอบอื่นๆ ของวัตถุที่ปรากฏเป็นภาพก็จะมีขนาดเท่ากันด้วย จึงทำให้สรุปได้ว่าขนาดของภาพที่ได้จากการวางวัตถุไว้หน้าผิวสะท้อนราบใดๆ จะเท่ากับขนาดของวัตถุเสมอ

ภาพของวัตถุในกระจกเงาราบนั้น เป็นภาพที่เกิดตากรังสีสะท้อนมาเข้าตาจึงทำให้ดูเสมือนว่ารังสีเหล่านั้นมาจากภาพอยู่หลังกระจก และถ้าเรานำฉากไปวาง ณ ตำแหน่งที่เห็นภาพนั้นก็จะไม่มีภาพใดๆ ปรากฏบนฉาก ภาพที่เกิดขึ้นในลักษณะเช่นนี้เรียกว่า ภาพเสมือน

Create Date : 02 มกราคม 2554

Last Update : 2 มกราคม 2554 11:54:03 น.

0 comments

Counter : 6291 Pageviews.