สรุปเรื่องแสงแบบเข้าใจง่าย และแนวข้อสอบที่ไม่ควรพลาด !

สำหรับน้อง ๆ ม.5 สายวิทย์ที่กำลังเตรียมสอบวิชาฟิสิกส์ และกังวลเกี่ยวกับการสอบเรื่องแสง ทำให้อยากหาตัวช่วยในการติวฟิสิกส์ ม. 5 เนื้อหานี้ให้แม่น มารวมกันตรงนี้ได้เลย เพราะในบทความนี้จะมาสรุปเรื่องแสงแบบเข้าใจง่าย และมีตัวอย่างแนวข้อสอบให้น้อง ๆ ไปลองฝึกทำกัน

Table of Contents

• สรุปเนื้อหาเกี่ยวกับเรื่องแสง
• แสงคืออะไร
• แหล่งกำเนิดแสง
• การหักเหของแสงคืออะไร
• อัตราเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ
• การสะท้อนของแสงคืออะไร
• ข้อควรรู้เกี่ยวกับแสงและสมบัติของแสง
• ตัวอย่างข้อสอบและวิธีทำ

สรุปเนื้อหาเกี่ยวกับเรื่องแสง

แสงคืออะไร ?

แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีลักษณะเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค โดยแสงมีความสำคัญต่อชีวิตของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ เพราะช่วยให้เราสามารถมองเห็นสิ่งรอบตัวได้ เช่น แสงจากดวงอาทิตย์ที่ส่งพลังงานความร้อนมายังโลก ซึ่งแสงจะมีคุณสมบัติ ดังนี้

• แสงเชิงคลื่น คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยการสั่นของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะมีลักษณะตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น โดยแสงจะมีการเลี้ยวเบนสามารถผ่านช่องแคบหรือขอบวัตถุได้ ซึ่งลักษณะความเป็นคลื่นของแสงระบุได้ด้วยสมบัติ
• ความยาวคลื่น (λ): ระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดสองจุดที่อยู่ติดกันของคลื่น
• ความถี่ (f): จำนวนครั้งที่คลื่นสั่นในหนึ่งหน่วยเวลา
• ความเร็ว (v): ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่น ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสูตร v = fλ
• แสงเชิงอนุภาค เป็นแสงที่ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่า โฟตอน ซึ่งเป็นพลังงานควอนตัม สามารถคำนวณได้จากสูตร E = hf โดยที่ h คือ ค่าคงที่ของพลังค์ และ f คือ ความถี่ของแสง

แหล่งกำเนิดแสง

แหล่งกำเนิดแสงแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก คือ 

1. แหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติ เช่น ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ หิ่งห้อย
2. แหล่งกำเนิดแสงประดิษฐ์ เช่น หลอดไฟ เทียนไข คบเพลิง

การหักเหของแสงคืออะไร ?

การหักเหของแสงเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหต่างกัน ทำให้ความเร็วและความยาวคลื่นของแสงเปลี่ยนไปและอาจมีผลให้ทิศทางการเดินทางของแสงเปลี่ยนแปลงไป โดยดรรชนีหักเหของวัตถุ จะหาจากแสงสีเหลืองที่อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส ซึ่งมีค่าต่าง ๆ ตามตารางต่อไปนี้

อัตราเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ

แสงมีความเร็วสูงมาก และความเร็วจะเปลี่ยนแปลงไปเมื่อเดินทางผ่านตัวกลางที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแสงจะเคลื่อนที่เร็วที่สุดในสุญญากาศ โดยวิธีการคำนวณอัตราเร็วของแสงในตัวกลางใด ๆ จะใช้สูตร ดังนี้

แสงเคลื่อนที่ในสุญญากาศด้วยอัตราเร็ว 3 x 108 เมตรต่อวินาที ส่วนในตัวกลางอื่น ๆ อัตราเร็วของแสงจะเปลี่ยนไป โดยมีค่าขึ้นกับดรรชนีหักเหของแสงในตัวกลางนั้น ๆ ถ้าให้ n แทนดรรชนีหักเห (Refractive Index) ของตัวกลางใด ๆ จะได้เป็น n = c/v

• c แทนอัตราเร็วแสงในสุญญากาศหรืออากาศ (เมตรต่อวินาที)
• v แทนอัตราเร็วแสงในตัวกลางใด ๆ (เมตรต่อวินาที)

ดังนั้น อัตราเร็วแสงในตัวกลางใด ๆ มีค่าดังนี้ v = c/n

การสะท้อนของแสงคืออะไร ?

การสะท้อนของแสง คือการที่เรามองเห็นวัตถุต่าง ๆ ได้ เพราะมีแสงจากวัตถุนั้นมาเข้าตาเรา ถ้าไม่มีแสงจากวัตถุมาเข้าตา จะเห็นวัตถุนั้นเป็นสีดำ 

รังสีของแสง เป็นเส้นที่แสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของแสง เขียนแทนด้วยเส้นตรงมีหัวลูกศร รังสีแสงแบ่งออกเป็น 3 แบบ คือ

• รังสีขนาน
  

• รังสีลู่เข้า
  

• รังสีลู่ออก
  

ข้อควรรู้เกี่ยวกับแสงและสมบัติของแสง

เรื่องแสงสี เป็นหนึ่งในเนื้อหาฟิสิกส์ ม. 5 ที่มักออกสอบบ่อย ๆ ซึ่งโดยสรุปแล้ว น้อง ๆ ควรจดจำสิ่งเหล่านี้เอาไว้ให้แม่น

• แสงและการเคลื่อนที่

• • การสะท้อนของแสง เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่แตกต่างกัน แสงจะสะท้อนกลับตามหลักการที่ว่า มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ

• • การหักเหของแสง เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางที่มีดรรชนีหักเหต่างกัน แสงจะเบนจากแนวเดิม

• • การสะท้อนกลับหมด เมื่อแสงตกกระทบผิวหน้าสัมผัสระหว่างตัวกลางสองชนิดด้วยมุมที่มากกว่ามุมวิกฤต แสงจะสะท้อนกลับทั้งหมดเข้าไปในตัวกลางเดิม

• ภาพที่เกิดจากการสะท้อนและการหักเห

• ภาพที่เกิดจากกระจกนูนและกระจกเว้าจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับระยะของวัตถุและระยะโฟกัสของกระจก
• ภาพที่เกิดจากเลนส์นูนและเลนส์เว้าก็เช่นกัน จะขึ้นอยู่กับระยะของวัตถุและระยะโฟกัสของเลนส์

• ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและการประยุกต์ใช้

• ปรากฏการณ์ต่าง ๆ เช่น รุ้งกินน้ำ หรือพระอาทิตย์ทรงกลด เกิดจากการรวมกันของการสะท้อน การหักเห และการกระเจิงของแสง
• หลักการของการสะท้อนและการหักเหของแสงถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ต่าง ๆ ในชีวิตประจำวัน เช่น แว่นตา กล้องถ่ายรูป กล้องโทรทรรศน์ และเส้นใยนำแสง

ตัวอย่างข้อสอบและวิธีทำ

1. ต้องวางวัตถุไว้หน้ากระจกอะไร ที่ระยะเท่าไร จึงจะเกิดภาพเสมือนขนาดขยาย

คำตอบ กระจกเว้า วางระหว่างจุดยอดกับจุดโฟกัส

2. อุปกรณ์ที่เป็นระบบรวมแสงคืออุปกรณ์ใด

คำตอบ กระจกเว้า, เลนส์นูน

3. แสงในตัวกลาง A ซึ่งมีดรรชนีการหักเห 1.50 มีความยาวคลื่นเป็น 500 นาโนเมตร เมื่อเดินทางในตัวกลาง B มีความยาวคลื่นเป็น 450 นาโนเมตร จงหาดรรชนีการหักเหของตัวกลาง B

คำตอบ 1.67

4. ปลาเสือตัวหนึ่งอยู่ในน้ำ กำลังมองแมลงปอที่บินอยู่ในอากาศในแนวตรง ห่างจากผิวน้ำ 30 เซนติเมตร จะเห็นแมลงปอห่างจากผิวน้ำมากน้อยแค่ไหน กำหนดให้ ดรรชนีการหักเหของน้ำเท่ากับ 4/3

คำตอบ มากกว่าความเป็นจริง 10 cm

5. ติดตั้งหลอดฟลูออเรสเซนซ์ 30 วัตต์ จำนวน 3 หลอด โดยมีตัวสะท้อนแสงให้พลังงานแสงทั้งหมดตกบนพื้นโต๊ะที่มีพื้นที่ 6 ตารางเมตร พบว่าความสว่างบนพื้นโต๊ะคือ 750 ลักซ์ หลอดฟลูออเรสเซนซ์นี้มีอัตราการให้พลังงานแสงหลอดละกี่ลูเมน

คำตอบ 1,500 ลูเมน

หวังว่าสรุปเรื่องแสงเหล่านี้ จะช่วยให้น้อง ๆ เข้าใจและนำไปปรับใช้กับการทำข้อสอบได้มากขึ้น และสำหรับน้อง ๆ ที่ต้องการเตรียมความพร้อมของเนื้อหาวิชาฟิสิกส์ เพื่อนำไปต่อยอดทั้งในห้องเรียน และทำคะแนนสอบให้ดีขึ้น สามารถลงเรียนคอร์สติวฟิสิกส์ ม.5 จาก Applied Physics ที่จะช่วยสรุปและอธิบายบทเรียนวิชาฟิสิกส์ยาก ๆ ให้เข้าใจง่ายยิ่งขึ้น ไม่เน้นท่องจำ แต่เน้นความเข้าใจ

ต้องการสอบถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับคอร์สเรียนสามารถสอบถามเพิ่มเติมเกี่ยวกับคอร์สเรียน โทร. 02-3060867, 02-3060868, 02-3060869 และ 085-4925599 หรือแอดไลน์ @appliedphysics (มี @ ด้วย)