ระบบประสาทและการแสดงพฤติกรรม

nerve9
ระบบประสาทและการแสดงพฤติกรรม 

ระบบประสาท (Nervous System)    

คือ ระบบการตอบสนองต่อสิ่งเร้าของสัตว์ ทำให้สัตว์สามารถตอบสนองต่อสิ่งต่างๆ รอบตัวอย่างรวดเร็วช่วยรวบรวมข้อมูล
เพื่อให้สามารถตอบสนองได้ สัตว์ชั้นต่ำบางชนิด เช่น ฟองน้ำไม่มีระบบประสาท สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิดเริ่มมีระบบประสาท
สัตว์ชั้นสูงขึ้นมาจีโครงสร้างของระบบประสาทซับซ้อนยิ่งขึ้น ระบบประสาทของมนุษย์แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ระบบประสาทส่วนกลาง
และระบบประสาทรอบนอก

:: ระบบประสาทส่วนกลาง ::
    ==>

ระบบประสาทส่วนกลาง (The Central Nervous System หรือ Somatic Nervous System) เป็นศูนย์กลางควบคุมการทำงาน
ของร่างกาย ซึ่งทำงานพร้อมกันทั้งในด้านกลไกและทางเคมีภายใต้อำนาจจิตใจ ซึ่งประกอบด้วยสมองและไขสันหลังโดยเส้นประสาท
หลายล้านเส้นจากทั่วร่างกายจะส่งข้อมูลในรูปกระแสประสาทออกจากบริเวณศูนย์กลางมีอวัยวะที่เกี่ยวข้องดังนี้

1.สมอง(Brain)
เป็นส่วนที่ใหญ่กว่าส่วนอื่นๆของระบบประสาทส่วนกลางทำหน้าที่ควบคุมการทำกิจกรรมทั้งหมดของร่างกายเป็นอวัยวะชนิดเดียวที่
แสดงความสามารถด้านสติปัญญา การทำกิจกรรมหรือการแสดงออกต่างๆสมองของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่สำคัญแบ่งออกเป็น3 ส่วน ดังนี้

1.1 เซรีบรัมเฮมิสเฟียร์ (Cerebrum Hemisphrer) คือ สมองส่วนหน้า ทำหน้าที่ควบคุมพฤติกรรรมที่ซับซ้อนเกี่ยวกับ ความรู้สึกและอารมณ ์
ควบคุมความคิด ความจำ และความเฉลียวฉลาด เชื่อมโยงความรู้สึกต่างๆเช่น การได้ยิน การมองเห็น การรับกลิ่น การรับรส การรับสัมผัส
เป็นต้น
1.2 เมดัลลาออบลองกาตา (Medulla Oblongata) คือ ส่วนที่อยู่ติดกับไขสันหลัง ควบคุมการทำงานของระบบประสาทอัตโนมัติ เช่น
การหายใจการเต้นของหัวใจ การไอ การจาม การกะพริบตา ความดันเลือด เป็นต้น
1.3 เซรีเบลลัม (Cerebellum) คือ สมองส่วนท้าย เป็นส่วนที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อและการทรงตัวช่วยให้เคลื่อนไหว
ได้อย่างแม่นยำเช่น การเดิน การวิ่ง การขี่รถจักรยาน เป็นต้น

2. ไขสันหลัง (Spinal Cord) เป็นเนื้อเยื่อประสาทที่ทอดยาวจากสมองไปภายในโพรงกระดูกสันหลัง กระแสประสาทจาก
ส่วนต่างๆของร่างกายจะผ่านไขสันหลัง มีทั้งกระแสประสาทเข้าและกระแสประสาทออกจากสมองและกระแสประสาท
ที่ติดต่อกับไขสันหลังโดยตรง

3. เซลล์ประสาท (Neuron) เป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของระบบประสาท เซลล์ประสาทมีเยื่อหุ้มเซลล์ ไซโทพลาสซึมและนิวเคลียส
เหมือนเซลล์อื่นๆ แต่มีรูปร่างลักษณะแตกต่างออกไป เซลล์ประสาทประกอบด้วยตัวเซลล์ และเส้นใยประสาทที่มี 2 แบบ
คือ เดนไดรต์ (Dendrite) ทำหน้าที่นำกระแสประสาทเข้าสู่ตัวเซลล์และแอกซอน (Axon) ทำหน้าที่นำกระแสประสาท
ออกจากตัวเซลล์ไปยังเซลล์ประสาทอื่นๆ เซลล์ประสาทจำแนกตามหน้าที่ การทำงานได้3 ชนิด คือ

3.1 เซลล์ประสาทรับความรู้สึก รับความรู้สึกจากอวัยวะสัมผัส เช่น หู ตา จมูก ผิวหนัง ส่งกระแสประสาทผ่านเซลล์ประสาทประสานงาน
3.2 เซลล์ประสาทประสานงาน เป็นตัวเชื่อมโยงกระแสประสาทระหว่างเซลล์รับความรู้สึกกับสมอง ไขสันหลัง และเซลล์ประสาทสั่งการ
พบในสมองและไขสันหลังเท่านั้น
3.3 เซลล์ประสาทสั่งการ รับคำสั่งจากสมองหรือไขสันหลัง เพื่อควบคุมการทำงานของอวัยวะต่างๆ

:: การทำงานของระบบประสาทส่วนกลาง ::

สิ่งเร้าหรือการกระตุ้นจัดเป็นข้อมูลหรือเส้นประสาทส่วนกลางเรียกว่า “ กระแสประสาท ” เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่นำไปสู่เซลล์ประสาททาง
ด้านเดนไดรต์ และเดินทางออกอย่างรวดเร็วทางด้านแอกซอน แอกซอนส่วนใหญ่ ่มีแผ่นไขมันหุ้มไว้เป็นช่วงๆ แผ่นไขมันนี้ทำหน้าที่เป็น
ฉนวนและทำให้กระแสประสาทเดินทางได้เร็วขึ้น ถ้าแผ่นไขมันนี้ฉีกขาดอาจทำให้กระแสประสาทช้าลงทำให้สูญเสียความสามารถใน
การใช้กล้ามเนื้อ เนื่องจากการรับคำสั่งจากระบบประสาทส่วนกลางได้ไม่ดี

:: ระบบประสาทรอบนอก (Peripheral Nervous System) ::

         ทำหน้าที่รับและนำความรู้สึกเข้าสู่ระบบประสาทส่วนกลางได้แก่ สมองและไขสันหลังจากนั้นนำกระแสประสาทสั่งการจาก
ระบบประสาทส่วนกลางไปยังหน่วยปฎิบัติงาน ซึ่งประกอบด้วยหน่วยรับความรู้สึกและอวัยวะรับสัมผัส รวมทั้งเซลล์ประสาท
และเส้นประสาทที่อยู่นอกระบบประสาทส่วนกลาง ระบบประสาทรอบนอกจำแนกตามลักษณะการทำงานได้ 2 แบบ ดังนี้

1. ระบบประสาทภายใต้อำนาจจิตใจ เป็นระบบควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อที่บังคับได้ รวมทั้งการตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก
2. ระบบประสาทนอกอำนาจจิตใจ เป็นระบบประสาทที่ทำงานโดยอัตโนมัติ มีศูนย์กลางควบคุมอยู่ในสมองและไขสันหลัง ได้แก่
การเกิดรีเฟลกซ์แอกชัน (Reflex Action) และเมื่อมีสิ่งเร้ามากระตุ้นที่อวัยวะรับสัมผัสเช่น ผิวหนัง กระแสประสาทจะส่งไปยัง
ไขสันหลัง และไขสันหลังจะสั่งการตอบสนองไปยังกล้ามเนื้อ โดยไม่ผ่านไปที่สมอง เมื่อมีเปลวไฟมาสัมผัสที่ปลายนิ้วกระแสประสาท
จะส่งไปยังไขสันหลังไม่ผ่านไปที่สมอง ไขสันหลังทำหน้าที่สั่งการให้กล้ามเนื้อที่แขนเกิดการหดตัว เพื่อดึงมือออกจากเปลวไฟทันที

:: พฤติกรรมของมนุษย์ที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้า ::

พฤติกรรมการตอบสนองต่อสิ่งเร้าของมนุษย์เป็นปฎิกิริยาอาการที่แสดงออกเพื่อการโต้ตอบต่อสิ่งเร้าทั้งภายในและภายนอกร่างกายเช่น

  • สิ่งเร้าภายในร่างกาย เช่น ฮอร์โมน เอนไซม์ ความหิว ความต้องการทางเพศ เป็นต้น
  • สิ่งเร้าภายนอกร่างกาย เช่น แสง เสียง อุณหภูมิ อาหาร น้ำ การสัมผัส สารเคมี เป็นต้น

กิริยาอาการที่แสดงออกเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกอาศัยการทำงานที่ประสานกันระหว่างระบบประสาท ระบบกล้ามเนื้อ
ระบบต่อมไร้ท่อและระบบต่อมมีท่อ ดังตัวอย่างต่อไปนี้

1. การตอบสนองเมื่อมีแสงเป็นสิ่งเร้า

  • เมื่อได้รับแสงสว่างจ้า มนุษย์จะมีพฤติกรรมการหรี่ตาเพื่อลดปริมาณแสงที่ตาได้รับ

2. การตอบสนองเมื่ออุณหภูมิเป็นสิ่งเร้า

  • ในวันที่มีอากาศร้อนจะมีเหงื่อมาก เหงื่อจะช่วยระบายความร้อนออกจากร่างกาย เพื่อปรับอุณหภูมิภายในร่างกาย
    ไม่ให้สูงเกินไป
  • เมื่อมีอากาศเย็นคนเราจะเกิดอาการหดเกร็งกล้ามเนื้อ หรือเรียกว่า “ ขนลุก ”

3. เมื่ออาหารหรือน้ำเข้าไปในหลอดลมเกิดพฤติกรรมการไอหรือจาม เพื่อขับออกจากหลอดลม

4. การเกิดพฤติกรรมแบบรีเฟลกซ์ เป็นพฤติกรรมการตอบสนองหรือตอบโต้ทันทีเพื่อความปลอดภัยจากอันตราย เช่น

  • เมื่อฝุ่นเข้าตามีพฤติกรรมการกระพริบตา
  • เมื่อสัมผัสวัตถุร้อนจะชักมือจากวัตถุร้อนทันที
  • เมื่อเหยียบหนามจะรีบยกเท้าให้พ้นหนามทันที

 

นัยน์ตาและการมองเห็น

001

นัยน์ตาและการมองเห็น

ตาและการมองเห็น

นักเรียนอาจสงสัยว่าสมองสามารถแปลความรู้สึกได้อย่างไรกระแสประสาทมาจากอวัยวะรับความรู้สึกชนิดใดก็ตามเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าทางเคมีทั้งสิ้น ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าสมองแปลสัญญาณเหล่านี้อย่างไร แต่ที่สมองแปลความรู้สึกได้แตกต่างกันนั้น เกิดจากสมองมีบริเวณจำเพราะหน้าที่รับกระแสประสาทจากอวัยวะรับความรู้สึกชนิดต่างๆกัน  นักเรียนทราบไหมว่าอวัยวะรับความรู้สึกรับความรู้สึกได้อย่างไร

การมองเห็นวัตถุ เกิดจากการที่แสงไปตกกระทบสิ่งต่างๆ แล้วเกิดการสะท้อนเข้าสู่ตาเรา และผ่านเข้ามาในลูกตา ไปทำให้เกิดภาพบนจอ (Retina) ที่อยู่ด้านหลังของลูก ข้อมูลของวัตถุที่มองเห็นจะส่งขึ้นไปสู่สมองตามเส้นประสาท (optic nerve) สมองจะแปลข้อมูลเป็นภาพของวัตถุนั้น  


ภาพจาก : http://physic-krusom.blogspot.com/p/physic_8981.html

นัยน์ตาของคนมีรูปร่างค่อนข้างกลม อยู่ภายในเบ้าตามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2.5 เซนติเมตร ผนังลูกตาเรียงจากด้านนอกเข้าไปด้านในตามลำดับ คือ สเคลอรา (sclera) โครอยด์ (choroid) และเรตินา (retina)

          สเคลอรา เป็นชั้นที่เหนียวแต่ไม่ยืดหยุ่น ตอนหน้าสุดของเยื่อนี้จะโปร่งใสและนูนออกมา เรียกว่า กระจกตา (cornea)กระจกตามีความสำคัญมากเพราะถ้าเป็นอันตรายหรือพิการ เช่นเป็นฝ่าทึบจะมีผลกระทบติอการมองเห็น

          โครอยด์ เป็นชั้นที่มีหลอดเลือดมาเลี้ยง และมีสารสีแผ่กระจายอยู่เป็นจำนวนมาก เพื่อป้องกันไม่ให้แสงสว่างทะลุผ่านชั้นเรตินาไปยังด้านหลังของนัยน์ตาโดยตรง ถ้านักเรียนดูภาพที่ 8-30ซึ่งแสดงรูปด้านข้างของนัยน์ตา จะเห็นว่าด้านหลังของเลนส์ตามี ม่านตา (iris) ยื่นลงมาจากด้านบนและด้านล่างของผนังโครอยด์คล้ายเป็นกับผนังกั้นบางส่วนของเลนส์ ส่วนช่องกลางที่เหลือให้แสงผ่านเข้านั้นมีลักษณะกลม เรียก รูม่านตา  (pupil) ถ้านักเรียนส่องกระจกดูนัยน์ตาของตนเองหรือจ่องนัยน์ตาเพื่อนใกล้ๆ จะเห็นส่วนที่เป็นสีดำอยู่ตรงตาส่วนนี้ คือ รูม่านตา ขนาดของรูม่านตาจะแคบหรือกว้างขึ้นอยู่กับม่านตา ซึ่งประกอบด้วยกล้ามเนื้อวงและกล้ามเนื้อที่เรียงตัวตามรัศมี ม่านตาควบคุมปริมาณแสงที่ผ่านเข้าสู่นัยน์ตา นักเรียนคิดว่าม่านตาเทียบได้กับส่วนใดของกล้องถ่ายรูปหรือกล้องจุลทรรศน์

            เรตินา เป็นบริเวณที่มีเซลล์รับแสง แบ่งได้เป็น 2 ชนิด ตามรูปร่างลักษณะของเซลล์ คือ เซลล์รูปแท่ง (rod cell) ซึ่งไวต่อการรับแสงสว่าง แม้ในที่มีแสงสว่างน้อย เซลล์ชนิดนี้ไม่สามารถแยกความแตกต่างของสีได้ ส่วนเซลล์อีกประเภทหนึ่งเป็นเซลล์รูปกรวย  (cone cell) เป็นเซลล์ที่แยกความแตกต่างของสีต่างๆได้แต่ต้องการแสงสว่างมากจึงจะบอกสีของวัตถุได้ถูกต้อง เรตินาในนัยน์ตาข้างหนึ่งจะมีเซลล์รูปแท่งประมาณ 125 ล้านเซลล์และเซลล์รูปกรวย 7 ล้านเซลล์ นอกจากนี้ชั้นเรตินาจะมีเซลล์ที่ไวต่อแสงแล้วยังมีเซลล์ประสาทอื่นอีกที่รับกระแสประสาท ส่งไปยังใยประสาทของเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 ซึ่งอยู่รวมกันเป็นมัด ดังนั้นเมื่อกระตุ้นเซลล์รับแสงจะเกิดกระแสประสาทและถ่ายทอดสัญญาณดังกล่าวไปยังเส้นประสาทคู่ที่ 2 แล้วยังส่งไปยังสมองส่วนเซรีบรัมเพื่อแปลเป็นภาพตามที่ตามองเห็น

 

ภาพโครงสร้างและตำแหน่งของเซลล์ในชั้นเรตินา

 

โดยปกติแล้วชั้นเรตินาจะมีเซลล์รูปแท่ง หนาแน่นกว่าเซลล์รูปกรวยแต่บริเวณตรงกลางของเรตินาที่ เรียกว่า โฟเวีย (fovea) นั้นจะมีเซลล์รูปกรวยหนาแน่นกว่าบริเวณอื่น 

ดังนั้นแสงที่ตกบริเวณนี้จึงเกิดเป็นภาพได้ชัดเจน ส่วนบริเวณเรตินาที่มีแต่แอกซอนออกจากนัยน์ตา เพื่อเข้าสู่เส้นประสาทตาจะไม่มีเซลล์รูปแท่งและเซลล์รูปกรวยอยู่เลย ดังนั้นแสงที่ตกบริเวณนี้จึงไม่เกิดเป็นภาพเรียกบริเวณนี้ว่า จุดบอด (blind spot)

         เลนส์ตา (lens) เป็นเลนส์นูนอยู่ค่อนมาทางด้านหน้าของนัยน์ตา ถัดจากกระจกตาเข้าไปเล็กน้อย เลนส์ตามีลักษณะใส และกั้นนัยน์ตาเป็น 2 ส่วน คือช่วงหน้าเลนส์และช่องหลังเลนส์ภายในช่องทั้งสองมีของเหลวบรรจุอยู่ ของเหลวดังกล่าวช่วยทำให้ลูกตาเต่งคงสภาพได้ และช่วยในการหักเหของแสงที่ผ่านเข้ามา

-ถ้าของเหลวนี้มีความดันมากกว่าปกติจะกระทบกระเทือนต่อการเกิดภาพอย่างไร ?

การเกิดภาพ แสงจากวัตถุเข้าสู่กระจกตา โดยมีเลนส์ตาทำหน้าที่รวมแสง                

            ดังนั้น การหักเหของแสงจึงขึ้นอยู่กับความโค้งของกระจกตาและเลนส์ตา ปกติความโค้งของกระจกตาคงที่เสมอ ส่วนความโค้งของเลนส์ตาอาจเปลี่ยนแปลงได้ด้วยสาเหตุใด นักเรียนสามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงส่วนโค้งของเลนส์ตาได้จากภาพ
 


ภาพ ก. การเปลี่ยนแปลงของเลนส์ตา ขณะมองวัตถุขณะใกล้ ข.การเปลี่ยนแปลงของเลนส์ตา ขณะมองวัตถุขณะไกล

        เลนส์ตา ถูกยึดด้วยเอ็นยึดเลนส์ (suspensory ligament)โดยเส้นเอ็นดังกล่าวจะอยู่ติดกับกล้ามเนื้อยึดเลนส์ (ciliary muscle)ดังนั้นการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อยึดเลนส์จึงมีผลทำให้เอ็นที่ยึดอยู่หย่อนหรือตึงได้ หากกล้ามเนื้อยึดเลนส์หดตัวเอ็นยึดเลนส์หย่อนลงทำให้เลนส์โป่งออก ผิวของเลนส์จึงโค้งนูนมากขึ้น

    ทำให้จุดโฟกัสใกล้เลนส์มากขึ้น จึงเหมาะสำหรับการมองภาพในระยะใกล้ ขณะเดียวกันถ้าวัตถุนั้นอยู่ไกล เลนส์ตาจะต้องมีความนูนลดลงซึ่งเกิดจากการคลายตัวของกล้ามเนื้อยึดเลนส์นั่นเอง จากหลักการนักเรียนสามารถตอบได้ว่า ทำไมเวลาอ่านหนังสือนานๆจึงรู้สึกเมื่อยตา แต่ถ้าหากมองภาพวิวจะมองได้นาน

          บางคนมองภาพที่ไกลหรือใกล้ไม่ชัดเจน เนื่องจากเลนส์ตาไม่สามารถปรับรูปร่างได้เป็นปกติ ทำให้เกิดสายตาสั้นหรือสายตายาว ปัจจุบันสามารถแก้ไขได้ โดยการใส่แว่นตาที่ประกอบด้วยเลนส์เว้าสำหรับคนสายตาสั้น และเลนส์นูนสำหรับคนที่สายตายาว

ภาพ : การแก้ไขสายตาสั้นโดยเลนส์เว้า (ก.) และแก้ไขสายตายาวด้วยเลนส์นูน (ข.)

            ในกรณีของคนสายตาเอียงที่เกิดจากความโค้งของกระจกตาในแนวต่างๆไม่เท่ากัน ทำให้เห็นเส้นในแนวหนึ่งแนวใดไม่ชัดเจนดังภาพที่ 8-34 แก้ไขได้โดยใช้เลนส์ทรงกระบอก (cylindrical lens)ซึ่งมีด้านหน้าเว้าด้านหลังนูน ดังภาพ

ภาพ : การแก้ไขสายตาเอียงโดยใช้เลนส์ทรงกระบอก

กลไกการมองเห็น

 

เยื่อหุ้มเซลล์รูปแท่งจะมีสารสีม่วงแดงชื่อ โรดอปซิน (rhodopsin) ฝังตัวอยู่ สารชนิดนี้ประกอบด้วยโปรตีนออปซิน (opsin) รวมกับสารเรตินอล  (retinol) ซึ่งไวต่อแสงจะมีการเปลี่ยนแปลง ดังแผนภาพ

ภาพ : การเปลี่ยนแปลงโรดอปซินในเซลล์รูปแท่ง

เมื่อแสงมากระตุ่นเซลล์รูปแท่ง โมเรกุลของเรตินอลจะเปลี่ยนแปลงไปจนเกาะกับโมเลกุลของออปซินไม่ได้ ขณะนี้เองจะเกิดกระแสประสาทเดินทางไปยังเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 เพื่อส่งไปยังสมองให้แปลเป็นภาพ ถ้าไม่มีแสงออปซินและเรตินอลจะรวมตัวเป็นโรดอปซินใหม่

      สำหรับเรตินอลเป็นสารที่ร่างกายสังเคราะห์ขึ้นได้จากวิตามินเอ ถ้าร่างกายขาดวิตามินเอจะทำให้เกิดโรคตาฟางในช่วงเวลาที่มีแสงสว่างน้อย เช่น ตอนพลบค่ำเมื่อเรามองภาพหรืออ่านหนังสือ ในขณะที่มีแสงสว่างจ้าหรือใช้สายตามากจะรู้สึกตาพร่ามัวที่เป็นเพราะเช่นนั้นเพราะเหตุใด

เซลล์รูปกรวยแบ่งตามความไวต่อช่วงความยาวคลื่นของแสงได้ ชนิด คือ เซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีน้ำเงิน เซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีแดง และเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีเขียว

     การที่สมองสามารถแยกสีต่างๆ ได้ มากกว่า3 สี เพราะมีการกระตุ้นเซลล์รูปกรวยแต่ละชนิดพร้อมๆ กันด้วยความเข้มของแสงสีต่างกัน จึงเกิดการผสมของแสงสีต่างๆ ขึ้น เช่น ขณะมองวัตถุสีม่วงเกิดจากเซลล์รูปกรวยที่มีความไวต่อแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินถูกกระตุ้นพร้อมกัน ทำให้เห็นวัตถุนั้นเป็นสีม่วง เป็นต้น ดังภาพ

ภาพ : การมองเห็นแสงสีต่างๆ

ความบกพร่องของเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีใดก็ตามย่อมทำให้เกิดอาการตาบอดสีขึ้น ดังนั้นตาบอดสีจึงเป็นลักษณะที่เกี่ยวกับการบกพร่องในการแยกแยะความแตกต่างของสี ตาบอดสีที่พบมากที่สุด คือ ตาบอดสีแดงและสีเขียว อย่างไรก็ตามตาบอดสียังไม่จัดเป็นความปกติร้ายแรง แต่เป็นลักษณะที่ถ่ายทอดได้ทางพันธุกรรม และพบในเพศชายมากกว่าเพศหญิง

ข้อมูลจาก : http://www.vcharkarn.com/lesson/view.php?id=1282

                                                                                                                ค้นเมื่อ : 29 กรกฎาคม 2556

การมองเห็นสี

เมื่อให้แสงสีขาวตกกระทบวัตถุต่าง ๆ เราจะเห็นวัตถุมีสีแตกต่างกัน การมองเห็นสีต่าง ๆ นอกจากจะขึ้นอยู่กับ เซลล์รูปกรวยในเรตินาของตา แล้วยังมีสิ่งอื่นอีกที่มีอิทธิพลต่อการเห็นสีของวัตถุ คือ การที่จากนั้นผ่านสีต่าง ๆ ของตัวกลาง ก่อนเข้าสู่ตาเรา เช่น แสงขาวของดวงอาทิตย์ เมื่อผ่านปริซึม จะมองเห็นแสงสีถึง 7 สี เป็นต้น หรือ แสงสีต่าง ๆ ผ่านแผ่นกรองแสงสี เพื่อต้องการให้ได้แสงสีที่ต้องการ  ในกรณีที่แสงขาวตกกระทบวัตถุทึบแสง วัตถุนั้นจะดูดกลืนแสงแต่ละสีที่ประกอบเป็นแสงขาวนั้นไว้ในปริมาณต่าง ๆ กัน แสงส่วนที่เหลือจากการดูดกลืนจะสะท้อนกลับเข้าตา ทำให้เราเห็นวัตถุเป็นสีเดียวกับแสงที่สะท้อนมาเข้าตามากที่สุด ตามปกติวัตถุมีสารที่เรียกว่า สารสีทำหน้าที่ดูดกลืนแสง วัตถุที่มีสีต่างกันจะมีสารสีต่างกัน การเห็นใบไม้เป็นสีเขียว เป็นเพราะใบไม้มีคลอโรฟิลเป็นสารดูดกลืนแสงสีม่วงและสีแดง แล้วปล่อยแสงสีเขียวและสีใกล้เคียงให้สะท้อนกลับเข้าตามากที่สุด ส่วนดอกไม้ที่มีสีแดงเพราะดอกมีสารสีแดงซึ่งดูดกลืนแสงสีม่วง สีน้ำเงิน และสีเขียวส่วนใหญ่ไว้ แล้วปล่อยให้แสงสีแดงปนสีส้มและสีเหลืองให้สะท้อนกลับมาเข้าตามากที่สุด ส่วนสารที่มีสีดำนั้นจะดูดกลืนแสงทุกสีที่ตกกระทบทำให้ไม่มีแสงสีใดสะท้อน กลับเข้าสู่ตาเลย เราจึงเห็นวัตถุเป็นสีดำ แต่สารสีขาวนั้นจะสะท้อนแสงทุกสีที่ตกกระทบ  

 


 


รูปที่ 4 วัตถุสะท้อนแสงสีเขียวเข้าสู่นัยน์ตา ทำให้มองเห็นวัตถุเป็นสีเขียว

ภาพจาก : http://kruphysics-satri5.blogspot.com/p/blog-page_760.html

        การมองวัตถุสีหนึ่งที่มีความสว่างมากเป็นเวลานาน เช่นมองวัตถุสีเขียวนานๆ แล้วหันไปมองฉากสีขาวทันที จะมองเห็นฉากไม่เป็นสีขาวแต่จะเห็นเป็นสีม่วงแทน เพราะการมองสีเขียวนานจะทำให้เซลล์รูปกรวยที่ไวแสงสีเขียวล้า หยุดทำงานชั่วครู่ จึงทำให้เซลล์ไวแสงสีแดงกับน้ำเงินเท่านั้นที่ทำงาน จึงทำให้มองฉากขาวเป็นสีแดงม่วงแทน
 
แผ่นกรองแสงสี คือแผ่นวัตถุสีซึ่งยอมให้แสงเพียงสีเดียวทะลุผ่านได้ 
 

ภาพจาก : http://kruphysics-satri5.blogspot.com/p/blog-page_760.html

เมื่อนำแผ่นกรองแสงสีมาห่อหุ้มโคมไฟ หรือใส่หน้าเลนส์กล้องถ่ายรูป จะเปลี่ยนสีของแสงที่ทะลุผ่าน โดยจะยอมให้เฉพาะแสงที่มีสีเดียวกับแผ่นกรองแสงสีนั้นผ่านเท่านั้น และดูดกลืนแสงความยาวคลื่นอื่นทั้งหมดที่อยู่ในแสงขาวไว้

ตาบอดสี

ตาบอดสี หรือที่เรียกว่า colour blindness เกิดขึ้นจากเซลล์ประสาทชนิดหนึ่ง ในม่านตาซึ่งมีความไวต่อสีต่าง ๆ มีความบกพร่องหรือพิการ ทำให้ดวงตาไม่สามารถที่จะมองเห็นสีบางสีได้ ตาบอดสี มีหลายชนิด ชนิดที่ทุกคนรู้จักโดยทั่วไปได้แก่ ตาบอดสีที่มองสีเขียว กับสีแดงไม่เห็น (Red – Green blindness) ซึ่งจะทำให้ไม่สามารถแยกสีแดงกับสีเขียวจากสีอื่น ๆ ได้ ดังนั้นคนตาบอดสีชนิดนี้จะมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ในโลกเป็นสีน้ำเงิน สีเหลือง สีขาว สีดำ สีเทา และส่วนผสมของสีเหล่านั้นทั้งหมด คนที่ตาบอดสีจะมีปัญหาในการมองสีผิดเพี้ยนไปจากสีจริง เช่นสีของไฟจราจร เป็นต้น 

ภาพจาก : http://kruphysics-satri5.blogspot.com/p/blog-page_760.html

ข้อมูลจาก : http://kruphysics-satri5.blogspot.com/p/blog-page_760.html

แสง

Hand holding rainbow light prism in studio
แสงและการมองเห็น

ลำแสง

แสงเป็นพลังงานรูปหนึ่ง เดินทางในรูปคลื่นด้วยอัตราเร็วสูง 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที แหล่งกำเนิดแสงมีทั้งแหล่งกำเนิดที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น แสงดวงอาทิตย์ที่เป็นแหล่งพลังงานของสิ่งมีชีวิต แหล่งกำเนินแสงที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น แสงสว่างจากหลอดไฟ เป็นต้น

เมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านกลุ่มควันหรือฝุ่นละออง จะเห็นเป็นลำแสงเส้นตรง และสามารถทะลุผ่านวัตถุได้ วัตถุที่ยอมให้แสงเคลื่อนที่ผ่านเป็นเส้นตรงไปได้นั้น เราเรียกวัตถุนี้ว่า วัตถุโปร่งใส เช่น แก้ว อากาศ น้ำ เป็นต้น ถ้าแสงเคลื่อนที่ผ่านวัตถุบางชนิดแล้วเกิดการกระจายของแสงออกไป โดยรอบ ทำให้แสงเคลื่อนที่ไม่เป็นเส้นตรง เราเรียกวัตถุนั้นว่า วัตถุโปร่งแสง เช่น กระจกฝ้า กระดาษไข พลาสติกฝ้า เป็นต้น ส่วนวัตถุที่ไม่ยอมให้แสงเคลื่อนที่ผ่านไปได้ เราเรียกว่า วัตถุทึบแสง เช่น ผนังคอนกรีต กระดาษแข็งหนาๆ เป็นต้น วัตถุทึบแสงจะสะท้อนแสงบางส่วนและดูดกลืนแสงบางส่วนไว้ทำให้เกิดเงาขึ้น

การสะท้อนของแสง (Reflection)

เป็นปรากฏการณ์ที่แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นค่าหนึ่งมายังตัวกลางที่มีค่าความหนาแน่นอีกตัวหนึ่ง ทำให้แสงตกกระทบกับตัวกลางใหม่ แล้วสะท้อนกลับสู่ตัวเดิม เช่น การสะท้อนของแสงจากอากาศกับผิวหน้าของกระจกเงาจะเกิดการสะท้อนแสงที่ผิวหน้าของกระจกเงาราบแล้วกลับสู่อากาศดังเดิม เมื่อแสงตกกระทบกับผิวหน้าของตัวกลางใดๆ ปริมาณและทิศทางของการสะท้อนของแสง จะมากหรือน้อย ขึ้นอยู่กับธรรมชาติของพื้นผิวหน้าของตัวกลางที่ตกกระทบ จากรูป เมื่อลำแสงขนานตกกระทบพื้นผิวหน้าวัตถุที่เรียบ แสงจะสะท้อนเป็นลำแสงขนานเหมือนกับลำแสงที่ตกกระทบ การสะท้อนบนพื้นผิวหน้าที่เรียบ โดยเรียกว่า การสะท้อนแบบสม่ำเสมอ

 

การสะท้อนของแสงเมื่อตกกระทบพื้นผิววัตถุที่เรียบ

เกิดขึ้นเมื่อลำแสงตกกระทบไปยังพื้นกระจกหรือพื้นผิวที่ขรุขระจะส่งผลให้แสงสะท้อนกลับไปคนละทิศละทาง

 

  •   รังสีตก กระทบ (Incident Ray) คือ รังสีของแสงที่พุ่งเข้าหาพื้นผิวของวัตถุ
  •   รังสีสะท้อน (Reflected Ray) คือ รังสีของแสงที่พุ่งออกจากพื้นผิวของวัตถุ
  •   เส้นปกติ (Normal) คือ เส้นที่ลากตั้งฉากกับพื้นผิวของวัตถุตรงจุดที่แสงกระทบ
  •   มุมตกกระทบ (Angle of Incidence) คือ มุมที่รังสีตกกระทบทำกับเส้นปกติ
  •   มุมสะท้อน (Angle of Reflection) คือ มุมที่รังสีสะท้อนทำกับเส้นปกติ

 

กฎการสะท้อนของแสง (The Laws of Reflection) มี 2 ข้อ ดังนี้

  • รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติจะอยู่ในระนาบเดียวกัน
  • มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน ดังภาพ

สเปกตรัมของแสง

แสงจากดวงอาทิตย์เป็นแสงขาว ซึ่งเราสามารถใช้ปริซึมแยกแสงที่เป็นองค์ประกอบของแสงขาวออกจากกันได้เป็นแถบสีต่างๆ 7 สีเรียงติดกัน เราเรียกแถบสีที่เรียงติดกันนี้ว่า สเปกตรัม

 กล่องข้อความ: แสงขาว (Visible light) คือ ช่วงคลื่นแสงที่ทำให้ตาเราสามารถมองเห็นวัตถุเป็นสีต่างๆ ได้

ภาพแสดงสเปกตรัมของคลื่นแสงขาว

ปรากฏการณ์รุ้งกินน้ำ ก็เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่หยดน้ำฝนหรือละอองน้ำทำหน้าที่เป็นปริซึม แสงจากดวงอาทิตย์ที่ส่องลงมาจะเกิดการหักเหทำให้เกิดเป็นแถบสีบนท้องฟ้า

ภาพแสดงการเกิดสเปกตรัมสีรุ้งของแสงเมือลำแสงผ่านปริซึม

จากภาพแสงสีแดงจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงสีม่วง ทำให้แสงสีแดงเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่น้อยกว่าแสงสีม่วง เป็นสาเหตุทำให้เกิดการกระจายของแสงขาวเรียงกันเป็นแถบสีเกิดขึ้น

สีของแสง

การมองเห็นสีต่าง ๆ บนวัตถุเกิดจากการผสมของแสงสี เช่น แสงขาวอาจเกิดจากแสงเพียง 3 สีรวมกัน แสงทั้ง 3 สี ได้แก่ แสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสีน้ำเงิน หรือเรียกว่า สีปฐมภูมิ และถ้านำแสงที่เกิดจากการผสมกันของสีปฐมภูมิ 2 สีมารวมกันจะเกิดเป็น สีทุติยภูมิ ซึ่งสีทุตยภูมิแต่ละสีจะมีความแตกต่างกันในระดับความเข้มสีและความสว่างของแสง ดังภาพ

เรามองเห็นวัตถุที่เปล่งแสงด้วยตัวเองไม่ได้ก็เพราะมีแสงสะท้อนจากวัตถุนั้นเข้าสู่นัยย์ตาของเรา และสีของวัตถุก็ขึ้นอยู่กับคุณภาพของแสงที่สะท้อนนั้นด้วย โดยวัตถุสีน้ำเงินจะสะท้อนแสงสีน้ำเงินออกไปมากที่สุด สะท้อนแสงสีข้างเคียงออกไปบ้างเล็กน้อย และดูดกลืนแสงสีอื่น ๆ ไว้หมด ส่วนวัตถุสีแดงจะสะท้อนแสงสีอดงออกไปมากที่สุด มีแสงข้าวเคียงสะท้อนออกไปเล็กน้อย และดุดกลืนแสงสีอื่น ๆ ไว้หมด สำหรับวัตถุสีดำจะดูดกลืนทุกแสงสีและสะท้อนกลับได้เพียงเล็กน้อยเท่านั้น ดังภาพ

การหักเหของแสง (Refraction of Light)

เมื่อแสงเดินทางผ่านวัตถุหรือตัวกลางโปร่งใส เช่น อากาศ แก้ว น้ำ พลาสติกใส แสงจะสามารถเดินทางผ่านได้เกือบหมด เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางชนิดเดียวกัน แสงจะเดินทางเป็นเส้นตรงเสมอ แต่ถ้าแสงเดินทางผ่านตัวกลางหลายตัวกลาง แสงจะหักเห

สาเหตุที่ทำให้แสงเกิดการหักเห

เกิดจากการเดินทางของแสงจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งซึ่งมีความหนาแน่นแตกต่างกัน จะมีความเร็วไม่เท่ากันด้วย โดยแสงจะเคลื่อนที่ในตัวกลางโปร่งกว่าได้เร็วกว่าตัวกลางที่ทึบกว่า เช่น ความเร็วของแสงในอากาศมากกว่าความเร็วของแสงในน้ำ และความเร็วของแสงในน้ำมากกว่าความเร็วของแสงในแก้วหรือพลาสติก

การที่แสงเคลื่อนที่ผ่านอากาศและแก้วไม่เป็นแนวเส้นตรงเดียวกันเพราะเกิดการหักเหของแสง 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)

 

กล่องข้อความ:    ภาพการเกิดการหักเหของแสง

พับมุม: กฎการหักเหของแสง (The Law of Refraction)  1.	แสงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าแสงจะหักเหเข้าหาเส้นปกติ   	2.   แสงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าแสงจะหักเหออกจากเส้นปกติ

      การหักเหของแสงทำให้เรามองเห็นภาพของวัตถุอันหนึ่งที่จมอยู่ในก้นสระว่ายน้ำอยู่ตื้นกว่าความเป็นจริง ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่า แสงจากก้นสระว่ายน้ำจะหักเหเมื่อเดินทางจากน้ำสู่อากาศ ทั้งนี้เพราะความเร็วของแสงที่เดินทางในอากาศเร็วกว่าเดินทางในน้ำ จึงทำให้เห็นภาพของวัตถุอยู่ตื้นกว่าความเป็นจริง

ผลที่เกิดขึ้นจากการหักเหของแสง

เมื่อมองที่อยู่ในน้ำโดยนัยน์ตาของเราอยู่ในอากาศ จะทำให้มองเห็นวัตถุตื้นกว่าเดิม นอกจากนี้นักเรียนอาจจะเคยสังเกตุว่าสระว่ายน้ำหรือถังใส่น้ำจะมองดูตื้นกว่าความเป็นจริง เพราะแสงต้องเดินทางผ่านน้ำและอากาศแล้วจึงหักเหเข้าสู่นัยน์ตา

* มิราจ ( Mirage ) เป็นปรากฏการณ์เกิดภาพลวงตา ซึ่ง บางครั้งในวันที่อากาศ เราอาจจะมองเห็นสิ่งที่เหมือนกับสระน้ำบนถนน ดังภาพ

 

ที่เป็นเช่นนั้นเพราะว่ามีแถบอากาศร้อนใกล้ถนนที่ร้อน และแถบอากาศที่เย็นกว่า (มีความหนาแน่นมากกว่า) อยู่ข้างบน รังสีของแสงจึงค่อยๆ หักเหมากขึ้น เข้าสู่แนวระดับ จนในที่สุดมันจะมาถึงแถบอากาศร้อนใกล้พื้นถนนที่มุมกว้างกว่ามุมวิกฤต จึงเกิดการสะท้อนกลับหมดนั่นเอง ดังภาพ

* รุ้งกินน้ำ ( Rainbow) เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่มักเกิดตอนหลังฝนตกใหม่ ยิ่งเฉพาะมีแดดออกด้วย ซึ่งปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดจากแสงแดดจากดวงอาทิตย์ที่ส่องลงมากระทบกับหยดน้ำฝนหรือละอองน้ำ แล้วจะเกิดการหักเหและการสะท้อนกลับหมดของแสงทำให้เกิดเป็นแถบสีบนท้องฟ้า โดยการหักเหของแสงในหยดน้ำนั้นจะแยกสเปกตรัมของแสงขาวจากแสงแดดออกเป็นแถบสีต่างๆ ดังภาพ

การเกิดภาพบนกระจกเงาระนาบ

1. ภาพที่เกิดจากกระจกเงาระนาบบานเดียว

เมื่อนักเรียนมองเข้าไปในกระจกเงาระนาบจะเห็นภาพตัวเองเกิดขึ้นที่หลังกระจก ภาพที่เห็นนี้เกิดจากการสะท้อนของแสงที่กระจก ระยะที่ลากจากวัตถุไปตั้งฉากกับผิวกระจกเรียกว่า ระยะวัตถุ และระยะที่ลากจากภาพไปตั้งฉากกับผิวกระจกเรียกว่า ระยะภาพ

เมื่อวางวัตถุไว้หน้ากระจกเงาระนาบ เราจะมองเห็นวัตถุเพราะมีแสงจากวัตถุมาเข้าตาเรา ส่วนการมองเห็นภาพของวัตถุนั้น เพราะแสงจากวัตถุไปตกกระทบพื้นผิวกระจกเงาระนาบแล้วสะท้อนมาเข้าตาเราอีกทีหนึ่ง ภาพที่เกิดขึ้นเรียกว่า ภาพเสมือน จะปรากฏให้เห็นข้างหลังกระจก และภาพเสมือนไม่สามารถเกิดบนฉากได้ ถ้าเรามองที่ด้านหลังของกระจกเงาระนาบเราจะไม่เห็นภาพ เนื่องจากภาพเสมือนนี้เพียงปรากฏให้เห็นหลังกระจก ( เพราะรังสีของแสงสะท้อนเข้าตา เหมือนกับรังสีนี้มาจากข้างหลังกระจก)

2. ภาพที่เกิดจากกระจกเงาระนาบ 2 บาน วางทำมุมกัน

ถ้านำวัตถุไปวางระหว่างกระจกเงาระนาบสองบานวางทำมุมต่อกัน ภาพที่เกิดจากกระจกเงาระนาบบานหนึ่งถ้าอยู่หน้าแนวกระจกเงาระนาบอีกบานหนึ่ง ภาพนั้นจะทำหน้าที่เป็นวัตถุ ทำให้เกิดการสะท้อนแสงครั้งที่ 2 เกิดภาพที่สองขึ้น โดยระยะภาพก็ยังคงเท่ากับระยะวัตถุ และถ้าภาพทั้งสองยังอยู่หน้าแนวกระจกเงาระนาบบานแรกอีก ภาพนั้นจะทำหน้าที่เป็นวัตถุในการสะท้อนต่อไปอีกกลับไปกลับมาระหว่างกระจกสองบานจนกว่าภาพที่อยู่หลังแนวกระจก จึงจะไม่มีการสะท้อนทำให้เกิดภาพอีก

สูตรคำนวณ n = (360/ q) – 1
เมื่อ n คือ จำนวนภาพที่เกิดขึ้น
q คือ มุมที่กระจกเงาระนาบทำมุมต่อกัน ( เหลือเศษ ให้ปัดเศษทบเป็นหนึ่งเสมอ)

การเกิดภาพบนกระจกโค้ง

ชนิดของกระจกโค้ง กระจกโค้งแบ่งออกเป็น 2 ชนิด ดังนี้

1. กระจกโค้งออกหรือกระจกนูน (Convex mirror) คือกระจกโค้งที่มีผิวสะท้อนแสงออยู่ด้านนอกของส่วนโค้ง ส่วนผิวด้านเว้าถูกฉาบด้วยปรอท

2. กระจกโค้งเข้าหรือกระจกเว้า (Concave mirror) คือ กระจกโค้งที่มีผิวสะท้อนแสงอยู่ด้านในของส่วนโค้ง ส่วนผิวด้านเว้าถูกฉาบด้วยปรอท

จากภาพ จุด C คือ จุดศูนย์กลางของวงกลม ซึ่งเป็นจุดศูนย์กลางความโค้งของกระจกด้วย
R คือ รัศมีของทรงกลม เรียกว่า รัศมีความโค้งของกระจก
P คือ จุดที่อยู่บริเวณกึ่งกลางของผิวกระจก เรียกว่า ขั้วกระจก

การสะท้อนของแสงจากกระจกเงาโค้ง

1. กระจกนูน คือ กระจกที่รังสีตกกระทบและรังสีสะท้อนอยู่คนละด้านกับจุดศูนย์กลางความโค้ง
2. กระจกเว้า คือ กระจกที่รังสีตกกระทบและรังสีสะท้อนอยู่ด้านเดียวกับจุดศูนย์กลางความโค้ง
3. กระจกนูนเป็นกระจกกระจายแสง ถ้าให้รังสีตกกระทบขนานกับแกนมุขสำคัญ รังสีแสงจะถ่างออกหรือกระจายออก โดยรังสีแสงขนานสะท้อนในทิศที่เสมือนกับมาจากจุดโฟกัสของกระจกนูน
4. กระจกเว้าเป็นกระจกรวมแสง ถ้าให้รังสีตกกระทบขนานกับแกนมุขสำคัญ รังสีที่สะท้อนออกจากกระจกจะลู่ไปรวมกันที่จุดจุดหนึ่งเรียกว่า จุดโฟกัส

ภาพที่เกิดจากกระจกโค้ง

เกิดจากการสะท้อนของแสงและภาพที่เกิดบนฉาก เรียกว่า ภาพจริง ภาพจริงจะมีลักษณะหัวกลับกับวัตถุ ส่วนภาพที่ปรากฏในกระจก โค้งที่เป็นภาพหัวตั้ง และเอาฉากรับไม่ได้เรียกว่า ภาพเสมือน กระจกเว้าสามารถให้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน ส่วนกระจกนูนนั้นให้ภาพเสมือนเพียงอย่างเดียว

เมื่อวัตถุอยู่ไกลๆ เราถือว่าแสงจากวัตถุเป็นรังสีขนาน และเมื่อรังสีตกกระทบกระจกเว้าจะสะท้อนไปรวมกันที่จุดโฟกัสซึ่งเป็นตำแหน่งภาพ ดังนั้นระยะจากกระจกเว้าถึงตำแหน่งภาพก็คือความยาวโฟกัสของกระจกเว้านั้นเอง

การเขียนทางเดินของแสงบนกระจกโค้ง มีขั้นตอนดังนี้

  • จากจุดปลายของวัตถุ ลากเส้นตรงขนานกับแกนมุขสำคัญไปตกกระทบผิวกระจกแล้วสะท้อนผ่านจุดโฟกัสของกระจกเว้า แต่ถ้าเป็นกระจกนูน แนวรังสีสะท้อนจะเสมือนผ่านจุดโฟกัส
  • จากปลายของวัตถุจุดเดียวกับข้อ 1 ลากเส้นตรงผ่านจุดศูนย์กลางความโค้งของกระจกแล้วสะท้อนกลับทางเดิม
  • ตำแหน่งที่รังสีสะท้อนไปตัดกันจะเป็นตำแหน่งของภาพจริง ส่วนตำแหน่งที่รัวสีสะท้อนที่เสมือนไปตัดกันจะเป็นตำแหน่งของภาพเสมือน

ตัวอย่าง การเขียนทางเดินของแสงบนกระจกเว้า

การคำนวณ

กล่องข้อความ: สูตร  	1/f = 1/s + 1/s’  m = s’/s = I/O

s คือ ระยะวัตถุ จะมีเครื่องหมายเป็น + เสมอ
s’ คือ ระยะภาพ ถ้าภาพจริงใช้เครื่องหมาย + และภาพเสมือนใช้เครื่องหมาย –
f คือ ความยาวโฟกัสของกระจกโค้ง เครื่องหมาย + สำหรับกระจกเว้า และเครื่องหมาย – สำหรับกระจกนูน
m คือ กำลังขยายของกระจกโค้ง เครื่องหมาย + สำหรับภาพจริง และภาพเสมือนใช้เครื่องหมาย –
I คือ ความสูงของภาพ เครื่องหมาย + สำหรับภาพจริง และภาพเสมือนใช้เครื่องหมาย –
O คือ ความสูงของวัตถุ จะมีเครื่องหมาย + เสมอ

ประโยชน์ของกระจกโค้ง

1.กระจกนูน นำมาใช้ประโยชน์โดยติดรถยนต์ รถจักรยานยนต์ เพื่อดูรถด้านหลัง ภาพที่เห็นจะอยู่ในกระจกระยะใกล้กว่า เนื่องจากกระจกนูนให้ภาพเสมือนหัวตั้งเล็กกว่าวัตถุเสมอ และช่วยให้เห็นมุมมองของภาพกว้างขึ้นอีกด้วย นอกจากนี้กระจกนูนยังใช้ติดตั้งบริเวณทางเลี้ยว เพื่อช่วยให้มองเห็นรถยนต์ที่วิ่งสวนทางมา

2.กระจกเว้า นำมาใช้ประกอบกับกล้องจุลทรรศน์ เพื่อช่วยรวมแสงไปตกที่แผ่นสไลด์ ทำให้มองเห็นภาพได้ชัดเจนขึ้น ทำกล้องโทรทัศน์ชนิดสะท้อนแสง กล้องโทรทัศน์วิทยุ ทำเตาสุริยะ ทำจานดาวเทียม เพื่อรับสัญญาณโทรทัศน์ ทำจานรับเรดาร์ นอกจากนี้สมบัติอย่างหนึ่งของกระจกเว้าคือ เมื่อนำมาส่องดูวัตถุใกล้ๆ โดยให้ระยะวัตถุน้อยกว่าระยะโฟกัสแล้ว จะได้ภาพเสมือน หัวตั้ง ขนาดใหญ่กว่าวัตถุ อยู่ข้างหลังกระจก จึงได้นำสมบัติข้อนี้ของกระจกเว้ามาใช้ทำกระจกสำหรับโกนหนวดหรือกระจกแต่งหน้า และใช้ทำกระจกสำหรับทันตแพทย์ใช้ตรวจฟันคนไข้

 

การเกิดภาพจากเลนส์

เลนส์ (Lens) คือ วัตถุโปร่งใสที่มีผิวหน้าโง ส่วนใหญ่ทำมาจากแก้วหรือพลาสติก

ชนิดของเลนส์ แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

1. เลนส์นูน (Convex Lens) คือ เลนส์ที่มีลักษณะตรงกลางหนากว่าส่วนขอบ ดังภาพ


เลนส์นูน 2 หน้า                      เลนส์นูนแกมระนาบ                  เลนส์นูนแกมเว้า

เลนส์นูนทำหน้าที่รวมแสง หรือลู่แสงให้เข้ามารวมกันที่จุดจุดหนึ่งเรียกว่า จุดรวมแสง หรือ จุดโฟกัส ดังภาพ

2. เลนส์เว้า (Concave Lens) คือ เลนส์ที่มีลักษณะตรงกลางบางกว่าตรงขอบ ดังรูป

………………….……………..

เลนส์เว้า 2 หน้า…………………เลนส์เว้าแกมระนาบ…………….เลนส์เว้าแกมนูน

เลนส์เว้าทำหน้าที่กระจายแสง หรือ ถ่างแสงออก เสมือนกับแสงมาจากจุดโฟกัสเสมือนของเลนส์เว้า ดังภาพ

ส่วนประกอบของเลนส์์

เลนส์นูน                                                      เลนส์เว้า

  • แนวทิศทางของแสงที่ส่องมายังเลนส์เรียกว่า แนวรังสีของแสง ถ้าแสงมาจากระยะไกลมาก หรือระยะอนันต์ เช่นแสงจากดวงอาทิตย์หรือดวงดาวต่างๆ แสงจะส่องมาเป็นรังสีขนาน
  • จุดโฟกัสของเลนส์หรือจุด F ถ้าเป็นเลนส์นูนจะเกิดจากรังสีหักเหไปรวมกันที่จุดโฟกัส แต่ถ้าเป็นเลนส์เว้าจะเกิดจุดเสมือนแสงมารวมกันหรือจุดโฟกัสเสมือน
  • แกนมุขสำคัญ (Principal axis) คือเส้นตรงที่ลากผ่านกึ่งกลางของเลนส์และจุดศูนย์กลางความโค้งของผิวเลนส์
  • จุด O คือ จุดใจกลางเลนส์ (Optical center)
  • จุด C คือ จุดศูนย์กลางความโค้งของผิวเลนส์ ( Center of Curvature)
  • OC เป็น รัศมีความโค้ง (Radius of curvature) เขียนแทนด้วย R
  • F เป็นความยาวโฟกัส (Focal length) โดยความยาวโฟกัสจะเป็นครึ่งหนึ่งของรัศมีความโค้ง (R = 2F)

 

การเขียนทางเดินของแสงผ่านเลนส์

เราสามารถหาตำแหน่งและลักษณะของภาพที่เกิดจากเลนส์นูนหรือเลนส์เว้าโดยวิธีการเขียนทางเดินของแสงผ่านเลนส์ได้ ซึ่งมีลำดับขั้นตอนดังนี้

  • เขียนเลนส์ แกนมุขสำคัญ จุดโฟกัส และจุดกึ่งกลางของเลนส์
  • กำหนดตำแหน่งวัตถุ ใช้รังสี 2 เส้นจากวัตถุ เส้นแรกคือรังสีที่ขนานแกนมุขสำคัญ แล้วหักเหผ่านจุดโฟกัสของเลนส์ และเส้นที่ 2 คือ รังสีจากวัตถุผ่านจุดกึ่งกลางของเลนส์โดยไม่หักเห จุดที่รังสีทั้ง 2 ตัดกัน คือ ตำแหน่งภาพ

 

การเกิดภาพจริงและภาพเสมือน มีลักษณะดังนี้

– ถ้ารังสีของแสงทั้ง 2 เส้นตัดกันจริง จะเกิดภาพจริง
– ถ้ารังสีของแสงทั้งสองเส้นไม่ตัดกันจริง จะเกิดภาพเสมือน

ภาพที่เกิดจากเลนส์

1. ภาพที่เกิดจากเลนส์นูน

  • เลนส์นูนสามารถให้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน และภาพจริงเป็นภาพที่ฉากสามารถรับได้เป็นภาพหัวกลับกับวัตถุ ส่วนภาพเสมือนเป็นภาพที่ฉากไม่สามารถรับได้ เป็นภาพหัวตั่งเหมือนวัตถุ
  • ภาพจริงที่เกิดจากเลนส์นูนมีหลายขนาด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระยะวัตถุ และตำแหน่งภาพจริงที่จะเกิดหลังเลนส์
  • ภาพเสมือนที่เกิดจากเลนส์นูนมีขนาดใหญ่กว่าวัตถุและตำแหน่งภาพเสมือนจะเกิดหน้าเลนส์

เลนส์นูนจะให้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของวัตถุ ถ้าระยะวัตถุมากกว่า ความยาวโฟกัส จะเกิดภาพจริง แต่ถ้าระยะวัตถุน้อยกว่าความยาวโฟกัส จะเกิดภาพเสมือน

2. ภาพที่เกิดจากเลนส์เว้า

เลนส์เว้าให้ภาพเสมือนเพียงอย่างเดียว ไม่ว่าระยะวัตถุจะมากหรือน้อยกว่าความยาวโฟกัส และขนาดภาพมีขนาดเล็กกวาวัตถุเท่านั้น
การคำนวณหาชนิดและตำแหน่งของภาพที่เกิดจากเลนส์

สูตร 1/f = 1/s + 1/s’

m = I/O = s’/s

s คือ ระยะวัตถุ ( จะมีเครื่องหมายเป็น + เมื่อเป็นวัตถุจริง เป็น – เมื่อเป็นวัตถุเสมือน)
s’ คือ ระยะภาพ ( ถ้าภาพจริงใช้เครื่องหมาย + และภาพเสมือนใช้เครื่องหมาย –)
f คือ ความยาวโฟกัสของเลนส์ ( เครื่องหมาย + สำหรับเลนส์นูน และเครื่องหมาย – สำหรับเลนส์เว้า)
m คือ กำลังขยายของเลนส์ ( เครื่องหมาย + สำหรับภาพจริง และภาพเสมือนใช้เครื่องหมาย –)
I คือ ขนาดหรือความสูงของภาพ ( เครื่องหมาย + สำหรับภาพจริง และภาพเสมือนใช้เครื่องหมาย –)
O คือ ความสูงของวัตถุ ( จะมีเครื่องหมาย + เสมอ)

 

ความสว่าง

1. อัตราการให้พลังงานแสงของแหล่งกำเนิดแสง

แสงเป็นพลังงานรูปหนึ่ง และทำให้เกิดความสว่างบนพื้นที่ที่แสงตกกระทบ วัตถุที่ผลิตแสงได้ด้วยตัวเอง เรียกว่า แหล่งกำเนิดแสง เช่น ดวงอาทิตย์ เทียนไข และหลอดไฟฟ้า และปริมาณพลังงานแสงที่ส่องออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงใดๆ ต่อ หนึ่งหน่วยเวลา เรียกว่า อัตราการให้พลังงานแสงของแหล่งกำเนิดแสง มีหน่วยเป็น ลูเมน(lumen ; lm)

2. ค่าความสว่าง

พลังงานแสงที่ทำให้เกิดความสว่างบนพื้นที่ที่รับแสง ถ้าพิจารณาพื้นที่ใดๆ ที่รับแสง ความสว่างบนพื้นที่นั้นหาได้จาก

กล่องข้อความ: E = F / A

F เป็น อัตราพลังงานแสงที่ตกบนพื้น มีหน่วยเป็นลูเมน (lumen : lm)
A เป็น พื้นที่รับแสง มีหน่วยเป็นตารางเมตร m 2
E เป็น ความสว่าง มีหน่วยเป็นลักซ์ (lux ; lx)

สเปรย์ไล่เเมลง

ชื่อเรื่อง สเปรย์ไล่แมลงสาบ

ผู้วิจัย      ด.ญ.ภัทรวดี  สุวรรณพงษ์

ด.ญ.ปณิดา    สิงห์วิชัย

ด.ญ.อุษา        ทองศาตร

สังกัด โรงเรียนโพธาวัฒนาเสนี

ปีการศึกษา 2559

บทคัดย่อ

 

เนื่องจากในปัจจุบันมีแมลงสาบจำนวนมากมายที่มาสร้างรังใกล้ถิ่นที่อยู่อาศัยของประชาชน สร้างความเดือดร้อนความสกปรก และนำพาหะโรคมาให้ให้ประชาชนเป็นจำนวนมาก

จึงต้องมีการคิดค้นอุปกรณ์ที่ช่วยไล่แมลงสาบ เพื่อความปลอดภัยและความสะอาดแก่ประชาชน

ผู้จัดทำจึงได้คิดค้นอุปกรณ์สเปรย์ไล่แมลงสาบขึ้นมา เพื่อกำจัดแมลงสาบ และพาหะนำโรคต่างๆ ให้หมดไปจากชุมชนของเรา ด้วยวัสดุอุปกรณ์เหลือใช้รอบตัว

นอกจากจะช่วยกำจัดแมลงสาบแล้วยังเป็นการช่วยลดค่าใช้จ่ายในบ้านอีกด้วย

ที่มาและความสำคัญ

           

   เนื่องจากแม่ของผู้จัดทำให้ผู้จัดทำไปช่วยแม่ยกของในห้องเก็บของ  เมื่อเข้าไปยกของออกมา  ผู้จัดทำสังเกตเห็นว่ามีแมลงสาบอยู่ใต้ของเหล่านั้นเป็นจำนวนมาก ผู้จัดทำจึงต้องการไล่แมลงสาบออกไป

              คณะผู้จัดทำจึงได้ลองค้นหาวิธีการไล่แมลงสาบในอินเตอร์เน็ตจึงพบว่า  การนำแตงกวามาไล่แมลงสาบนั้นเห็นผลได้ดีที่สุด  คณะผู้จัดทำเลยลองทำตาม โดยการนำแตงกวาไปปั่น แล้วนำไปกรองเอากากออก จากนั้นนำพริกไทใส่ลงไป  จากนั้นนำไปใส่ขวดแล้วทดลองฉีดบริเวณห้องเก็บของ ผ่านไป 5 วันก็ไม่พบแมลงสาบอีกเลย

วัตถุประสงค์

  1. เพื่อกำจัดแมลงสาบด้วยพืชผักสวนครัว
  2. เพื่อใช้ทักษะและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ มาทำสารกำจัดปลวกอย่างปลอดภัย และประหยัดค่าใช้จ่าย

ระยะเวลาการศึกษา

6 วัน

ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1.ได้สเปรย์ที่สามารถใช้งานได้จริง มีคุณภาพ

2.ได้อุปกรณ์ที่ทำเองมีต้นทุนต่ำ

อุปกรณ์การทดอง

 

ตอนที่ 1 การประดิษฐ์สเปรย์ไล่แมลงสาบ

น้ำของสเปรย์

1.แตงกวา

2.น้ำสะอาด

3.พริกไทยเม็ด

4.กรอง

5.หม้อ

วิธีทำ

1.นำแตงกวามาหันเป็นชิ้นเล็ก

2.นำแตงกวาที่หันแล้วใส่ไปในโถปันของเครื่อง และ นำน้ำสะอาดเติมลงไปนิดหน่อย พอประมาณ จากนั้นปั่นให้ละเอียดที่สุด

3.เมื่อเราปันเสร็จแล้วให้นำน้ำแตงกวาที่ได้ไปกรองเอากากออก

4.นำเมล็ดพริกไทยที่เตรียมไว้มาบดให้ละเอียด

5.นำพริกไทยที่ได้ใส่ลงไปในน้ำแตงกวาที่เรากรองเรียบร้อยแล้ว และกรองเม็ดพริกไทยออกให้หมด กรองซ้ำๆหลายๆรอบเพื่อให้เราได้น้ำที่ดีไม่มีเศษผงต่างๆและว่างทิ้งไว้เพื่อให้น้ำตกตะกอน หลังจากนั้นก็ตักน้ำใส่ในภาชนะหรือขวดสเปรย์ตามที่ต้องการ

ผลการทดลอง

 

จากการประดิษฐ์สเปรย์ไล่แมลงสาบ ได้ผลการทดลองดังรูป

 

วัน ผลการทดลองที่ได้
วันที่ 1 เมื่อนำไปฉีดบริเวณต่างๆ หรือเห็นแมลงสาบแล้วฉีดใส่มัน ผลปรากฏว่าแมลงสาบหนีละอองของสเปรย์
วันที่ 2 เมื่อนำไปฉีดที่เดิมอีกรอบและทิ้งไว้ซักพักเราก็ไปสำรวจบริเวณต่างที่ไดฉีดไว้นั้น บริเวณกันดูสะอาดตาขึ้นเรื่อยๆ ไม่เหมือนวันแรกๆ
วันที่ 3 เมื่อไปสำรวจอีกครั้งหรือมองตามบริเวณต่างๆภายในบ้าน เรานั้นมองไม่เห็นแมลงสาบเลย และข้างของเครื่องใช้ก็ไม่เสียหาย
วันที่ 4  

ข้าวของเครื่องใช้ไม่เสียหายเหมือนแต่ก่อนและบริเวณบ้านดูสะอาดตาขึ้นต่างจากเดิมเพราะแมลงสาบเลยหายตัวไปจากบริเวณบ้านเรานั้นฉีดทุกวัน

วันที่ 5 เราไม่พบแมลงสาบเลย เพราะสเปรย์สามารถไล่แมลงสาบได้  บางระยะจึงทำให้ระยะแรกๆนั้นเราจะไม่พบแมลงสาบเลย

» Read more

การหักเหของแสงและการใช้ประโยนช์

เรื่อง การหักเหของแสงและการใช้ประโยนช์

การหักเหของแสง

แสงที่ผ่านตัวกลางโปร่งใส 2 ชนิดที่แตกต่างกัน และมีการเปลี่ยนแปลงแนวการเคลื่อนที่ของแสง เรียกว่า การหักเหของแสง

แสงเมื่อเดินทางจากตัวกลางชนิดหนึ่ง เช่น อากาศเข้าสู่ตัวกลางอีกชนิดหนึ่ง เช่น แท่งพลาสติก แนวทางการเคลื่อนที่ของแสงจะเปลี่ยนแปลงโดยเบนไปจากแนวเดิม เรียกว่า เกิดการหักเหของแสง และเมื่อแสงเดินทางจากเท่งพลาสติกออกสู่อากาศก็เกิดการหักเหของแสงเช่นเดียวกัน

การที่แสงมีการหักเหเมื่อเดินทางผ่านตัวกลาง 2 ชนิด ทำให้เรามองเห็นภาพวัตถุที่อยู่ในตัวกลางมีระยะผิดไปจากความเป็นจริง เช่น มองเห็นภาพวัตถุที่อยู่ในน้ำตื้นกว่าวัตถุจริง

การกระจายของแสง

รุ้งกินน้ำเกิดขึ้นเมื่อในอากาศมีละอองน้ำอยู่มาก เช่น หลังฝนตกใหม่ๆ โดยเกิดขึ้นในทิศทางตรงข้ามกับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ แสงขาวจากดวงอาทิตย์จะหักเหผ่านละอองน้ำแล้วกระจายออกเป็นแสงสีต่างๆ มาเข้าตาเรา ทำให้เรามองเห็นกลุ่มละอองน้ำเป็นแถบสีต่างๆ

สเปกตรัมของแสง

สเปกตรัมของแสง คือ แสงขาวจากแหล่งกำเนิดต่างๆ ที่แยกออกได้หลายแสงสี จัดเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ได้เป็น แสงสีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดด ตามลำดับ เรียกว่า สเปกตรัมของแสง

ประโยชน์การหักเหของแสง

1. ทำแว่นตา
2. ทำกล้องถ่ายรูปทุกชนิด เช่น กล้องวีดีทัศน์ กล้องส่องทางไกล กล้องโทรทัศน์ กล้องจุลทัศน์ เป็นต้น

» Read more

การสะท้อนของแสงและภาพที่เกิดจากการสะท้อน

เรื่อง การสะท้อนของแสงและภาพที่เกิดจากการสะท้อน

การสะท้อน (Reflection)

รูปที่ 1 การสะท้อนของแสงเมื่อตกกระทบผิวสะท้อนราบ

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ การสะท้อนของแสงและภาพที่เกิดจากการสะท้อน

การสะท้อนของแสงทำให้เกิดมุมตกกระทบคือมุมที่แสงตกกระทบทำกับเส้นตั้งฉากกับกระจก และมุมสะท้อนคือมุมที่แสงสะท้อนทำกับเส้นตั้งฉากกับกระจก

 

กฎของการสะท้อนกล่าวว่า “เมื่อเกิดการสะท้อนแสงทุกครั้งมุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ”

 

กระจกราบ (Plane Mirrors)

 

เมื่อวัตถุอยู่หน้ากระจก วัตถุจะสะท้อนลำแสงออกมานับล้านเส้นมายังกระจก แต่ขอเขียนลำแสงตัวแทนมาสัก 4 เส้น เมื่อเกิดการสะท้อนแสงที่กระจกมุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน ทำให้เกิดลำแสงเสมือนตัดกันจนเกิดภาพเสมือนที่หลังกระจก ภาพเสมือนที่หลังกระจกจะมีขนาดเท่ากับวัตถุและกลับซ้ายเป็นขวา

 

a.ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ การสะท้อนของแสงและภาพที่เกิดจากการสะท้อน

.

รูปที่ 2 a. การเกิดภาพในกระจกเงาราบ

  1. การเกิดภาพสะท้อนจำนวนมากเมื่อตั้งกระจกสองอันหันเข้าหากัน

 

การสะท้อนบนพื้นผิวขรุขระ (Diffuse Reflection)

 

เมื่อแสงสะท้อนที่ผิวขรุขระ แสงจะสะท้อนออกไปหลายทิศทาง

a.

รูปภาพที่เกี่ยวข้อง

รูปที่ 3 a. การสะท้อนคลื่นวิทยุบนจารรับสัญญาณดาวเทียมเป็นการสะท้อนบนผิวขรุขระ

 

  1. แผนภาพการสะท้อนบนผิวขรุขระ

 

พื้นผิวถนนที่แห้งอยู่มีการสะท้อนแสงบนพื้นผิวขรุขระจึงมีแสงสะท้อนมายังตาเรา แต่เมื่อถนนนองไปด้วยน้ำ ผิวน้ำทำให้เกิดการสะท้อนบนผิวเรียบทำให้แสงจากรถสะท้อนไปด้านหน้ารถอย่างเดียวมีเพียงแสงส่วนน้อยที่สะท้อนเข้าตาเราทำให้เรามองพื้นถนนหลังฝนตกไม่ชัดเจน

 

เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งตกกระทบกับผิวของอีกตัวกลางหนึ่ง แสงจะเกิดการสะท้อนขึ้นกลับมาในตัวกลางเดิม โดยแสงที่สะท้อนออกมาจะเปลี่ยนแปลงตามพื้นผิว โดยถ้าพื้นผิวเรียบแสงสะท้อนจะเป็นระเบียบ แต่ถ้าผิวขรุขระ แสงสะท้อนจะกระจัดกระจายไม่เป็นระเบียบ

 

รูปที่ 4 เปรียบเทียบการสะท้อนบนผิวเรียบและผิวขรุขระ

การสะท้อนของแสงเมื่อตกกระทบพื้นผิววัตถุที่เรียบ

เกิดขึ้นเมื่อลำแสงตกกระทบไปยังพื้นกระจกหรือพื้นผิวที่ขรุขระจะส่งผลให้แสงสะท้อนกลับไปคนละทิศละทาง

 

  •   รังสีตก กระทบ (Incident Ray) คือ รังสีของแสงที่พุ่งเข้าหาพื้นผิวของวัตถุ
  •   รังสีสะท้อน (Reflected Ray) คือ รังสีของแสงที่พุ่งออกจากพื้นผิวของวัตถุ
  •   เส้นปกติ (Normal) คือ เส้นที่ลากตั้งฉากกับพื้นผิวของวัตถุตรงจุดที่แสงกระทบ
  •   มุมตกกระทบ (Angle of Incidence) คือ มุมที่รังสีตกกระทบทำกับเส้นปกติ
  •   มุมสะท้อน (Angle of Reflection) คือ มุมที่รังสีสะท้อนทำกับเส้นปกติ

 

นัยน์ตากับการมองเห็น

เรื่อง นัยน์ตากับการมองเห็น

นัยน์ตาและการมองเห็น

ตาและการมองเห็น

นักเรียนอาจสงสัยว่าสมองสามารถแปลความรู้สึกได้อย่างไรกระแสประสาทมาจากอวัยวะรับความรู้สึกชนิดใดก็ตามเป็นสัญญาณทางไฟฟ้าทางเคมีทั้งสิ้น ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบแน่ชัดว่าสมองแปลสัญญาณเหล่านี้อย่างไร แต่ที่สมองแปลความรู้สึกได้แตกต่างกันนั้น เกิดจากสมองมีบริเวณจำเพราะหน้าที่รับกระแสประสาทจากอวัยวะรับความรู้สึกชนิดต่างๆกัน  นักเรียนทราบไหมว่าอวัยวะรับความรู้สึกรับความรู้สึกได้อย่างไร

การมองเห็นวัตถุ เกิดจากการที่แสงไปตกกระทบสิ่งต่างๆ แล้วเกิดการสะท้อนเข้าสู่ตาเรา และผ่านเข้ามาในลูกตา ไปทำให้เกิดภาพบนจอ (Retina) ที่อยู่ด้านหลังของลูก ข้อมูลของวัตถุที่มองเห็นจะส่งขึ้นไปสู่สมองตามเส้นประสาท (optic nerve) สมองจะแปลข้อมูลเป็นภาพของวัตถุนั้น  


ภาพจาก : http://physic-krusom.blogspot.com/p/physic_8981.html

นัยน์ตาของคนมีรูปร่างค่อนข้างกลม อยู่ภายในเบ้าตามีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2.5 เซนติเมตร ผนังลูกตาเรียงจากด้านนอกเข้าไปด้านในตามลำดับ คือสเคลอรา (sclera) โครอยด์ (choroid) และเรตินา (retina)

          สเคลอรา เป็นชั้นที่เหนียวแต่ไม่ยืดหยุ่น ตอนหน้าสุดของเยื่อนี้จะโปร่งใสและนูนออกมา เรียกว่า กระจกตา (cornea)กระจกตามีความสำคัญมากเพราะถ้าเป็นอันตรายหรือพิการ เช่นเป็นฝ่าทึบจะมีผลกระทบติอการมองเห็น

          โครอยด์ เป็นชั้นที่มีหลอดเลือดมาเลี้ยง และมีสารสีแผ่กระจายอยู่เป็นจำนวนมาก เพื่อป้องกันไม่ให้แสงสว่างทะลุผ่านชั้นเรตินาไปยังด้านหลังของนัยน์ตาโดยตรง ถ้านักเรียนดูภาพที่ 8-30ซึ่งแสดงรูปด้านข้างของนัยน์ตา จะเห็นว่าด้านหลังของเลนส์ตามี ม่านตา (iris) ยื่นลงมาจากด้านบนและด้านล่างของผนังโครอยด์คล้ายเป็นกับผนังกั้นบางส่วนของเลนส์ ส่วนช่องกลางที่เหลือให้แสงผ่านเข้านั้นมีลักษณะกลม เรียก รูม่านตา  (pupil) ถ้านักเรียนส่องกระจกดูนัยน์ตาของตนเองหรือจ่องนัยน์ตาเพื่อนใกล้ๆ จะเห็นส่วนที่เป็นสีดำอยู่ตรงตาส่วนนี้ คือ รูม่านตา ขนาดของรูม่านตาจะแคบหรือกว้างขึ้นอยู่กับม่านตา ซึ่งประกอบด้วยกล้ามเนื้อวงและกล้ามเนื้อที่เรียงตัวตามรัศมี ม่านตาควบคุมปริมาณแสงที่ผ่านเข้าสู่นัยน์ตา นักเรียนคิดว่าม่านตาเทียบได้กับส่วนใดของกล้องถ่ายรูปหรือกล้องจุลทรรศน์

            เรตินา เป็นบริเวณที่มีเซลล์รับแสง แบ่งได้เป็น 2 ชนิด ตามรูปร่างลักษณะของเซลล์ คือ เซลล์รูปแท่ง (rod cell) ซึ่งไวต่อการรับแสงสว่าง แม้ในที่มีแสงสว่างน้อย เซลล์ชนิดนี้ไม่สามารถแยกความแตกต่างของสีได้ ส่วนเซลล์อีกประเภทหนึ่งเป็นเซลล์รูปกรวย  (cone cell) เป็นเซลล์ที่แยกความแตกต่างของสีต่างๆได้แต่ต้องการแสงสว่างมากจึงจะบอกสีของวัตถุได้ถูกต้อง เรตินาในนัยน์ตาข้างหนึ่งจะมีเซลล์รูปแท่งประมาณ 125 ล้านเซลล์และเซลล์รูปกรวย 7 ล้านเซลล์ นอกจากนี้ชั้นเรตินาจะมีเซลล์ที่ไวต่อแสงแล้วยังมีเซลล์ประสาทอื่นอีกที่รับกระแสประสาท ส่งไปยังใยประสาทของเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 ซึ่งอยู่รวมกันเป็นมัด ดังนั้นเมื่อกระตุ้นเซลล์รับแสงจะเกิดกระแสประสาทและถ่ายทอดสัญญาณดังกล่าวไปยังเส้นประสาทคู่ที่ 2 แล้วยังส่งไปยังสมองส่วนเซรีบรัมเพื่อแปลเป็นภาพตามที่ตามองเห็น

 

ภาพโครงสร้างและตำแหน่งของเซลล์ในชั้นเรตินา

 

โดยปกติแล้วชั้นเรตินาจะมีเซลล์รูปแท่ง หนาแน่นกว่าเซลล์รูปกรวยแต่บริเวณตรงกลางของเรตินาที่ เรียกว่า โฟเวีย (fovea) นั้นจะมีเซลล์รูปกรวยหนาแน่นกว่าบริเวณอื่น 

ดังนั้นแสงที่ตกบริเวณนี้จึงเกิดเป็นภาพได้ชัดเจน ส่วนบริเวณเรตินาที่มีแต่แอกซอนออกจากนัยน์ตา เพื่อเข้าสู่เส้นประสาทตาจะไม่มีเซลล์รูปแท่งและเซลล์รูปกรวยอยู่เลย ดังนั้นแสงที่ตกบริเวณนี้จึงไม่เกิดเป็นภาพเรียกบริเวณนี้ว่า จุดบอด (blind spot)

         เลนส์ตา (lens) เป็นเลนส์นูนอยู่ค่อนมาทางด้านหน้าของนัยน์ตา ถัดจากกระจกตาเข้าไปเล็กน้อย เลนส์ตามีลักษณะใส และกั้นนัยน์ตาเป็น 2 ส่วน คือช่วงหน้าเลนส์และช่องหลังเลนส์ภายในช่องทั้งสองมีของเหลวบรรจุอยู่ ของเหลวดังกล่าวช่วยทำให้ลูกตาเต่งคงสภาพได้ และช่วยในการหักเหของแสงที่ผ่านเข้ามา

-ถ้าของเหลวนี้มีความดันมากกว่าปกติจะกระทบกระเทือนต่อการเกิดภาพอย่างไร ?

การเกิดภาพ แสงจากวัตถุเข้าสู่กระจกตา โดยมีเลนส์ตาทำหน้าที่รวมแสง                

            ดังนั้น การหักเหของแสงจึงขึ้นอยู่กับความโค้งของกระจกตาและเลนส์ตา ปกติความโค้งของกระจกตาคงที่เสมอ ส่วนความโค้งของเลนส์ตาอาจเปลี่ยนแปลงได้ด้วยสาเหตุใด นักเรียนสามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงส่วนโค้งของเลนส์ตาได้จากภาพ
 


ภาพ ก. การเปลี่ยนแปลงของเลนส์ตา ขณะมองวัตถุขณะใกล้ ข.การเปลี่ยนแปลงของเลนส์ตา ขณะมองวัตถุขณะไกล

        เลนส์ตา ถูกยึดด้วยเอ็นยึดเลนส์ (suspensory ligament)โดยเส้นเอ็นดังกล่าวจะอยู่ติดกับกล้ามเนื้อยึดเลนส์ (ciliary muscle)ดังนั้นการหดตัวและคลายตัวของกล้ามเนื้อยึดเลนส์จึงมีผลทำให้เอ็นที่ยึดอยู่หย่อนหรือตึงได้ หากกล้ามเนื้อยึดเลนส์หดตัวเอ็นยึดเลนส์หย่อนลงทำให้เลนส์โป่งออก ผิวของเลนส์จึงโค้งนูนมากขึ้น

    ทำให้จุดโฟกัสใกล้เลนส์มากขึ้น จึงเหมาะสำหรับการมองภาพในระยะใกล้ ขณะเดียวกันถ้าวัตถุนั้นอยู่ไกล เลนส์ตาจะต้องมีความนูนลดลงซึ่งเกิดจากการคลายตัวของกล้ามเนื้อยึดเลนส์นั่นเอง จากหลักการนักเรียนสามารถตอบได้ว่า ทำไมเวลาอ่านหนังสือนานๆจึงรู้สึกเมื่อยตา แต่ถ้าหากมองภาพวิวจะมองได้นาน

          บางคนมองภาพที่ไกลหรือใกล้ไม่ชัดเจน เนื่องจากเลนส์ตาไม่สามารถปรับรูปร่างได้เป็นปกติ ทำให้เกิดสายตาสั้นหรือสายตายาว ปัจจุบันสามารถแก้ไขได้ โดยการใส่แว่นตาที่ประกอบด้วยเลนส์เว้าสำหรับคนสายตาสั้น และเลนส์นูนสำหรับคนที่สายตายาว

ภาพ : การแก้ไขสายตาสั้นโดยเลนส์เว้า (ก.) และแก้ไขสายตายาวด้วยเลนส์นูน (ข.)

            ในกรณีของคนสายตาเอียงที่เกิดจากความโค้งของกระจกตาในแนวต่างๆไม่เท่ากัน ทำให้เห็นเส้นในแนวหนึ่งแนวใดไม่ชัดเจนดังภาพที่ 8-34 แก้ไขได้โดยใช้เลนส์ทรงกระบอก (cylindrical lens)ซึ่งมีด้านหน้าเว้าด้านหลังนูน ดังภาพ

ภาพ : การแก้ไขสายตาเอียงโดยใช้เลนส์ทรงกระบอก

กลไกการมองเห็น

 

เยื่อหุ้มเซลล์รูปแท่งจะมีสารสีม่วงแดงชื่อ โรดอปซิน (rhodopsin) ฝังตัวอยู่ สารชนิดนี้ประกอบด้วยโปรตีนออปซิน (opsin) รวมกับสารเรตินอล  (retinol) ซึ่งไวต่อแสงจะมีการเปลี่ยนแปลง ดังแผนภาพ

ภาพ : การเปลี่ยนแปลงโรดอปซินในเซลล์รูปแท่ง

เมื่อแสงมากระตุ่นเซลล์รูปแท่ง โมเรกุลของเรตินอลจะเปลี่ยนแปลงไปจนเกาะกับโมเลกุลของออปซินไม่ได้ ขณะนี้เองจะเกิดกระแสประสาทเดินทางไปยังเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 เพื่อส่งไปยังสมองให้แปลเป็นภาพ ถ้าไม่มีแสงออปซินและเรตินอลจะรวมตัวเป็นโรดอปซินใหม่

      สำหรับเรตินอลเป็นสารที่ร่างกายสังเคราะห์ขึ้นได้จากวิตามินเอ ถ้าร่างกายขาดวิตามินเอจะทำให้เกิดโรคตาฟางในช่วงเวลาที่มีแสงสว่างน้อย เช่น ตอนพลบค่ำเมื่อเรามองภาพหรืออ่านหนังสือ ในขณะที่มีแสงสว่างจ้าหรือใช้สายตามากจะรู้สึกตาพร่ามัวที่เป็นเพราะเช่นนั้นเพราะเหตุใด

เซลล์รูปกรวยแบ่งตามความไวต่อช่วงความยาวคลื่นของแสงได้ ชนิด คือ เซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีน้ำเงิน เซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีแดง และเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีเขียว

     การที่สมองสามารถแยกสีต่างๆ ได้ มากกว่า3 สี เพราะมีการกระตุ้นเซลล์รูปกรวยแต่ละชนิดพร้อมๆ กันด้วยความเข้มของแสงสีต่างกัน จึงเกิดการผสมของแสงสีต่างๆ ขึ้น เช่น ขณะมองวัตถุสีม่วงเกิดจากเซลล์รูปกรวยที่มีความไวต่อแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินถูกกระตุ้นพร้อมกัน ทำให้เห็นวัตถุนั้นเป็นสีม่วง เป็นต้น ดังภาพ

ภาพ : การมองเห็นแสงสีต่างๆ

ความบกพร่องของเซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีใดก็ตามย่อมทำให้เกิดอาการตาบอดสีขึ้น ดังนั้นตาบอดสีจึงเป็นลักษณะที่เกี่ยวกับการบกพร่องในการแยกแยะความแตกต่างของสี ตาบอดสีที่พบมากที่สุด คือ ตาบอดสีแดงและสีเขียว อย่างไรก็ตามตาบอดสียังไม่จัดเป็นความปกติร้ายแรง แต่เป็นลักษณะที่ถ่ายทอดได้ทางพันธุกรรม และพบในเพศชายมากกว่าเพศหญิง

ข้อมูลจาก : http://www.vcharkarn.com/lesson/view.php?id=1282

                                                                                                                ค้นเมื่อ : 29 กรกฎาคม 2556

การมองเห็นสี

เมื่อให้แสงสีขาวตกกระทบวัตถุต่าง ๆ เราจะเห็นวัตถุมีสีแตกต่างกัน การมองเห็นสีต่าง ๆ นอกจากจะขึ้นอยู่กับ เซลล์รูปกรวยในเรตินาของตา แล้วยังมีสิ่งอื่นอีกที่มีอิทธิพลต่อการเห็นสีของวัตถุ คือ การที่จากนั้นผ่านสีต่าง ๆ ของตัวกลาง ก่อนเข้าสู่ตาเรา เช่น แสงขาวของดวงอาทิตย์ เมื่อผ่านปริซึม จะมองเห็นแสงสีถึง 7 สี เป็นต้น หรือ แสงสีต่าง ๆ ผ่านแผ่นกรองแสงสี เพื่อต้องการให้ได้แสงสีที่ต้องการ  ในกรณีที่แสงขาวตกกระทบวัตถุทึบแสง วัตถุนั้นจะดูดกลืนแสงแต่ละสีที่ประกอบเป็นแสงขาวนั้นไว้ในปริมาณต่าง ๆ กัน แสงส่วนที่เหลือจากการดูดกลืนจะสะท้อนกลับเข้าตา ทำให้เราเห็นวัตถุเป็นสีเดียวกับแสงที่สะท้อนมาเข้าตามากที่สุด ตามปกติวัตถุมีสารที่เรียกว่า สารสีทำหน้าที่ดูดกลืนแสง วัตถุที่มีสีต่างกันจะมีสารสีต่างกัน การเห็นใบไม้เป็นสีเขียว เป็นเพราะใบไม้มีคลอโรฟิลเป็นสารดูดกลืนแสงสีม่วงและสีแดง แล้วปล่อยแสงสีเขียวและสีใกล้เคียงให้สะท้อนกลับเข้าตามากที่สุด ส่วนดอกไม้ที่มีสีแดงเพราะดอกมีสารสีแดงซึ่งดูดกลืนแสงสีม่วง สีน้ำเงิน และสีเขียวส่วนใหญ่ไว้ แล้วปล่อยให้แสงสีแดงปนสีส้มและสีเหลืองให้สะท้อนกลับมาเข้าตามากที่สุด ส่วนสารที่มีสีดำนั้นจะดูดกลืนแสงทุกสีที่ตกกระทบทำให้ไม่มีแสงสีใดสะท้อน กลับเข้าสู่ตาเลย เราจึงเห็นวัตถุเป็นสีดำ แต่สารสีขาวนั้นจะสะท้อนแสงทุกสีที่ตกกระทบ  

 


 


รูปที่ 4 วัตถุสะท้อนแสงสีเขียวเข้าสู่นัยน์ตา ทำให้มองเห็นวัตถุเป็นสีเขียว

ภาพจาก : http://kruphysics-satri5.blogspot.com/p/blog-page_760.html

        การมองวัตถุสีหนึ่งที่มีความสว่างมากเป็นเวลานาน เช่นมองวัตถุสีเขียวนานๆ แล้วหันไปมองฉากสีขาวทันที จะมองเห็นฉากไม่เป็นสีขาวแต่จะเห็นเป็นสีม่วงแทน เพราะการมองสีเขียวนานจะทำให้เซลล์รูปกรวยที่ไวแสงสีเขียวล้า หยุดทำงานชั่วครู่ จึงทำให้เซลล์ไวแสงสีแดงกับน้ำเงินเท่านั้นที่ทำงาน จึงทำให้มองฉากขาวเป็นสีแดงม่วงแทน
 
แผ่นกรองแสงสี คือแผ่นวัตถุสีซึ่งยอมให้แสงเพียงสีเดียวทะลุผ่านได้ 
 

ภาพจาก : http://kruphysics-satri5.blogspot.com/p/blog-page_760.html

เมื่อนำแผ่นกรองแสงสีมาห่อหุ้มโคมไฟ หรือใส่หน้าเลนส์กล้องถ่ายรูป จะเปลี่ยนสีของแสงที่ทะลุผ่าน โดยจะยอมให้เฉพาะแสงที่มีสีเดียวกับแผ่นกรองแสงสีนั้นผ่านเท่านั้น และดูดกลืนแสงความยาวคลื่นอื่นทั้งหมดที่อยู่ในแสงขาวไว้

ตาบอดสี

ตาบอดสี หรือที่เรียกว่า colour blindness เกิดขึ้นจากเซลล์ประสาทชนิดหนึ่ง ในม่านตาซึ่งมีความไวต่อสีต่าง ๆ มีความบกพร่องหรือพิการ ทำให้ดวงตาไม่สามารถที่จะมองเห็นสีบางสีได้ ตาบอดสี มีหลายชนิด ชนิดที่ทุกคนรู้จักโดยทั่วไปได้แก่ ตาบอดสีที่มองสีเขียว กับสีแดงไม่เห็น (Red – Green blindness) ซึ่งจะทำให้ไม่สามารถแยกสีแดงกับสีเขียวจากสีอื่น ๆ ได้ ดังนั้นคนตาบอดสีชนิดนี้จะมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ในโลกเป็นสีน้ำเงิน สีเหลือง สีขาว สีดำ สีเทา และส่วนผสมของสีเหล่านั้นทั้งหมด คนที่ตาบอดสีจะมีปัญหาในการมองสีผิดเพี้ยนไปจากสีจริง เช่นสีของไฟจราจร เป็นต้น 

สีของวัติถุ

เรื่อง สีของวัตถุ

การมองเห็นสีของวัตถุ  
การมองเห็นสีของวัตถุเนื่องจากปัจจัย 3 ประการ ได้แก่ แสงตกกระทบวัตถุ แสงจากวัตถุสะท้อนเข้าสู่นัยน์ตาหรือแสงทะลุผ่านวัตถุ และตัวสีที่อยู่ในวัตถุนั้น ซึ่งเกิดจากการดูดกลืนสีบางสีและขณะคายสีบางสีออกมากระทบนัยน์ตาเราแถบสเปคตรัมของแสงขาวประกอบด้วย แถบสีทั้งหมด 7 คือ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดงแสงขาว หมายถึงแสงที่ฉายลงบนกระดาษสีขาว หรือวัตถุสีขาว แล้วยังคงเห็นวัตถุเป็นสีขาวดังเดิม แสงขาวประกอบด้วยสีทุกสีในสเปกตรัม ดังนั้นแสงขาวเมื่อผ่านอุปกรณ์ที่เหมาะสม เช่นปริซึม เกรตติง จะสามารถแยกได้เป็นแถบแสงสีม่วง น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม และแดง เป็นแถบต่อเนื่องกันตามลำดับแหล่งกำเนิดแสงที่ให้แสงขาว เช่น แสงอาทิตย์ แสงจากหลอดไฟฟ้า เป็นต้น

การมองเห็นสีของวัตถุทึบแสง

เมื่อมีแสงขาวมาตกกระทบ วัตถุทึบแสงสีต่างๆ แสงบางสีในแสงขาวจะถูก ตัวสีในวัตถุดูดกลืน ไว้ แสงสีที่เหลือจะสะท้อน มาเข้าในตาเราทำให้เห็นสีของวัตถุ แสงที่สะท้อนออกมามีแสงเดียวหรือหลายสีแต่แสงที่ให้สีของวัตถุมีปริมาณมากที่สุด จะทำให้เราเห็นวัตถุเป็นสีนั้น หรือเห็นเป็นสีผสมของแสงหลายสีนั้น เช่นตัวอย่างการมองเห็นวัตถุสีต่าง ๆ

ตัวสีในใบไม้

ตัวสีในใบไม้ ได้แก่ คลอโรฟีลล์ (Chlorophyll) เป็นตัวสีเขียวซึ่งเป็นสีที่มีมากในใบไม้ มีคุณสมบัติดูดกลืนสีบางสีไว้ และปล่อยสีเขียวออกมามากที่สุด เราจึงเห็นใบไม้เป็นสีเขียว ตัวสีที่มีปริมาณน้อย ได้แก่เคโรทีน (Carotene) เป็นตัวสีส้มแกมสีแดง และ เซนโทฟิล (Xanthophyll) เป็นตัวสีเหลืองน้ำตาล ซึ่งปริมาณความเข้มของสารทั้งสองนี้แตกต่างกันไปตามชนิดของพืช เช่น ใบฤาษีผสม ใบโกสน เพราะใบพืชเหล่านี้จะดูดกลืนแสงสีได้ต่างกัน จึงทำให้เห็นสีของใบไม้ต่างกันไปการผสมสารสี

ตัวสี (สารสี) คือ สารที่มีคุณสมบัติดูดกลืนสีบางสีไว้ แสงที่สะท้อนออกจากตัวสีเป็นสีเดียวกับ ตัวสีถ้ามีแสงขาวซึ่งประกอบด้วยสีต่าง ๆ มาตกกระทบวัตถุที่มีสีดำ ตัวสีดำในวัตถุจะดูดกลืนสีทุกสีไว้ จึงไม่มีสีสะท้อนออกมาเข้าตาเราเลย ดังนั้นเราจึงมองเห็นวัตถุนั้นเป็นสีดำ ในขณะเดียวกัน ตัวสีที่มีสีขาว ซึ่งสามารถสะท้อนทุกสีที่มาตกกระทบ เช่นเมื่อมีแสงขาวมาตกกระทบวัตถุที่มีสีขาวจะเห็นกระดาษเป็นสีขาว แต่ถ้ามีสีแดงกระทบกระดาษที่มีสีขาว ก็จะเห็นกระดาษเป็นสีแดง ดังนั้นแสงขาวคือแสงที่ไม่สามารถมองเห็นได้ ส่วนตัวสีขาวจะมองเห็นได้ เช่นสีของกระดาษขาวเป็นต้น

» Read more

การมองเห็น

เรื่อง การมองเห็น

แสงกับการมองเห็นของดวงตา

การมองเห็นวัตถุ เกิดจากการที่แสงตกกระทบสิ่งต่างๆ แล้วเกิดการสะท้อนเข้าสู่ตาเราทางเลนส์ตา(Lens) ผ่านเข้ามาในลูกตา ทำให้เกิดภาพบนเรตินา (Retina) ที่อยู่ด้านหลังของลูกตา แล้วส่งข้อมูลของวัตถุที่มองเห็นผ่านเส้นประสาท (Optic nerve) ไปสู่สมอง สมองจะทำการแปลข้อมูลเป็นภาพของวัตถุนั้นๆ

การมองเห็นวัตถุ

ดวงตาของมนุษย์สามารถรับแสงที่มีความเข้มน้อยมากๆ เช่น แสงริบหรี่ในห้องมืด ๆ ไปถึงแสงสว่างจ้าของแสงแดดตอนเที่ยงวัน ซึ่งมีความเข้มแสงมากกว่าถึง 10 เท่า นอกจากนี้ดวงตายังสามารถปรับให้มองเห็นได้แม้ตัวอักษรที่เป็นตัวพิมพ์เล็กๆ สามารถบอกรูปร่างและทรวดทรงที่แตกต่างกันในที่ที่มีความเข้มของแสงแตกต่างกันมากๆได้ โดยการปรับของรูม่านตา(Pupil)

เนื่องจากดวงตาเป็นอวัยวะที่มีความไวต่อแสงมาก สามารถรับรู้ได้เมื่อมีแสงสว่างเพียงเล็กน้อย เช่น แสงจากดวงดาวที่อยู่ไกลในคืนเดือนมืดจนถึงแสงสว่างที่มีปริมาณมาก ทั้งนี้เนื่องจากเรตินาจะมีเซลล์รับแสง 2 ชนิด คือ

  1. เซลล์รูปแท่ง(Rod Cell) ทำหน้าที่รับแสงสว่าง (สลัว) ที่ไวมาก สามารถมองเห็นภาพขาวดำ เซลล์ รูปแท่งจะไวเฉพาะต่อแสงที่มีความเข้มน้อย โดยจะไม่สามารถจำแนกสีของแสงนั้นได้
  2. เซลล์รูปกรวย(Cone Cell) จะไวเฉพาะต่อแสงที่มีความเข้มสูงถัดจากความไวของเซลล์รูปแท่ง และสามารถจำแนกแสงแต่ละสีได้ด้วย เซลล์รูปกรวยมี 3 ชนิด แต่ละชนิดจะมีความไวต่อแสงสีปฐมภูมิต่างกัน ชนิดที่หนึ่งมีความไวสูงสุดต่อแสงสีน้ำเงิน ชนิดที่สองมีความไวสูงสุดต่อแสงสีเขียว และชนิดที่สามมีความไวสูงสุดต่อแสงสีแดง เมื่อมีแสงสีต่างๆ ผ่านเข้าตามากระทบเรตินา เซลล์รับแสงรูปกรวยจะถูกกระตุ้น และสัญญาณกระตุ้นนี้จะถูกส่งผ่านประสาทตาไปยังสมอง เพื่อแปรความหมายออกมาเป็นความรู้สึกเห็นเป็นสีของแสงนั้นๆ

แสงกระจาย

แสงกระจาย เป็นลักษณะของแสงที่เกิดการกระจายของจุดกำเนิดแสง แยกเป็นแฉกๆ หรือเป็นวงรอบ โดยมักจะเกิดในสภาพแวดล้อมที่ค่อนข้างมืด แสงกระจายจะไม่เกิดเมื่อแสงสว่างรอบตัวมีมาก แสงกระจายมักเกิดในตอนกลางคืน สำหรับผู้ที่เกิดภาวะแสงกระจาย จนรบกวนการมองเห็นในสภาพแวดล้อมมืด อาจรู้สึกไม่ปลอดภัยเมื่อต้องขับรถในยามค่ำคืน ดังนั้นควรหลีกเลี่ยงการขับรถในเวลากลางคืน

** การมองเห็นแสงกระจายในที่สว่างจ้า และมีอาการตามัว อาจเป็นจากภาวะต้อกระจกได้ ควรรีบเข้าปรึกษาจักษุแพทย์เพื่อค้นหาสาเหตุที่แท้จริง

 

» Read more

การสะท้อนของแสงและภาพที่เกิดจากการสะท้อน

เมื่อแสงเดินทางมากระทบวัตถุแสงจะสะท้อนกลับไปยังตัวกลางเรียกว่าการสะท้อน หรือหักเหเมื่อเดินทางผ่านตัวกลางเรียกว่าการหักเห ในบทนี้เรามาเรียนรู้ธรรมชาติของแสงเมื่อมันเดินทางมากระทบวัตถุกัน

การสะท้อน (Reflection)

รูปที่ 1 การสะท้อนของแสงเมื่อตกกระทบผิวสะท้อนราบ

การสะท้อนของแสงทำให้เกิดมุมตกกระทบคือมุมที่แสงตกกระทบทำกับเส้นตั้งฉากกับกระจก และมุมสะท้อนคือมุมที่แสงสะท้อนทำกับเส้นตั้งฉากกับกระจก

 

กฎของการสะท้อนกล่าวว่า “เมื่อเกิดการสะท้อนแสงทุกครั้งมุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ”

 

กระจกราบ (Plane Mirrors)

เมื่อวัตถุอยู่หน้ากระจก วัตถุจะสะท้อนลำแสงออกมานับล้านเส้นมายังกระจก แต่ขอเขียนลำแสงตัวแทนมาสัก 4 เส้น เมื่อเกิดการสะท้อนแสงที่กระจกมุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน ทำให้เกิดลำแสงเสมือนตัดกันจนเกิดภาพเสมือนที่หลังกระจก ภาพเสมือนที่หลังกระจกจะมีขนาดเท่ากับวัตถุและกลับซ้ายเป็นขวา

 

a.

b.

รูปที่ 2 a. การเกิดภาพในกระจกเงาราบ

  1. การเกิดภาพสะท้อนจำนวนมากเมื่อตั้งกระจกสองอันหันเข้าหากัน

 

การสะท้อนบนพื้นผิวขรุขระ (Diffuse Reflection)

 

เมื่อแสงสะท้อนที่ผิวขรุขระ แสงจะสะท้อนออกไปหลายทิศทาง

a.

b.

รูปที่ 3 a. การสะท้อนคลื่นวิทยุบนจารรับสัญญาณดาวเทียมเป็นการสะท้อนบนผิวขรุขระ

 

  1. แผนภาพการสะท้อนบนผิวขรุขระ

 

พื้นผิวถนนที่แห้งอยู่มีการสะท้อนแสงบนพื้นผิวขรุขระจึงมีแสงสะท้อนมายังตาเรา แต่เมื่อถนนนองไปด้วยน้ำ ผิวน้ำทำให้เกิดการสะท้อนบนผิวเรียบทำให้แสงจากรถสะท้อนไปด้านหน้ารถอย่างเดียวมีเพียงแสงส่วนน้อยที่สะท้อนเข้าตาเราทำให้เรามองพื้นถนนหลังฝนตกไม่ชัดเจน

 

เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางหนึ่งตกกระทบกับผิวของอีกตัวกลางหนึ่ง แสงจะเกิดการสะท้อนขึ้นกลับมาในตัวกลางเดิม โดยแสงที่สะท้อนออกมาจะเปลี่ยนแปลงตามพื้นผิว โดยถ้าพื้นผิวเรียบแสงสะท้อนจะเป็นระเบียบ แต่ถ้าผิวขรุขระ แสงสะท้อนจะกระจัดกระจายไม่เป็นระเบียบ

 

รูปที่ 4 เปรียบเทียบการสะท้อนบนผิวเรียบและผิวขรุขระ

 

กฎการสะท้อนของแสง (Law of Reflection)

มุมตกกระทบคือมุมที่รังสีตกกระทบ (Incident ray) ทำกับเส้นปกติ (Normal)ของผิวสะท้อน และ มุมสะท้อน (Reflected ray) คือมุมที่รังสีสะท้อนทำกับเส้นปกติ

» Read more

1 2 3 4 5 98