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

การสะท้อนของแสงที่มีระเบียบจะได้

  1. มุมตกกระทบมีค่าเท่ากับมุมสะท้อน
  1. รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อนและเส้นปกติ จะอยู่ในระนาบเดียวกัน

วีดีโอ

http://www.youtube.com/watch?v=ay_M1jZ41xE&feature=youtu.be

ภาพที่เกิดจากกระจกเว้าและกระจกนูนจากวัตถุที่ห่างจากกระจกในระยะต่างๆ

การสะท้อน (อังกฤษ: reflection) หมายการเปลี่ยนแปลงทิศทางของหน้าคลื่นที่รอยต่อของตัวกลางสองชนิดและทำให้หน้าคลื่นหันกลับไปยังฝั่งของตัวกลางชนิดแรก ตัวอย่างเช่น การสะท้อนของแสง คลื่นน้ำ คลื่นเสียง โดยอยู่ภายใต้ กฎการสะท้อน ที่กล่าวว่า ที่พื้นผิวใดๆ มุมตกกระทบ (θi) จะมีค่าเท่ากับมุมสะท้อน (θr) ณ จุดที่เกิดการสะท้อนนั้น กระจกเงาเป็นตัวอย่างหนึ่งของการสะท้อนที่เป็นระเบียบของแสง

สำหรับการสะท้อนของคลื่นเสียงทำให้เกิดการกังวkนของเสียง ซึ่งเป็นหลักการสำคัญที่ใช้ในระบบวิเคราะห์ตำแหน่งของวัตถุในลักษณะเดียวกับค้างคาว ในทางธรณีวิทยา การสะท้อนของคลื่นมีส่วนสำคัญในการศึกษาคลื่นไหวสะเทือน การสะท้อนของคลื่นยังสามารถพบเห็นได้ในคลื่นน้ำ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การสะท้อนมีความสำคัญในระบบโทรคมนาคม ติดต่อ สื่อสารผ่านคลื่นวิทยุ และสำหรับการสำรวจด้วยเรดาร์

2.2ภาพที่เกิดจากการสะท้อนของแสงบนกระจกผิวโค้งทรงกลม
 

   กระจกเงาโค้งทรงกลมเป็นส่วนหนึ่งของผิวโค้งทรงกลม  ถ้าใช้ผิวโค้งเว้าของกระจกเป็นผิวสะท้อนแสง เรียกว่า กระจกเว้า ดังรูป 2.2.1 ก. และถ้าใช้ผิวโค้งนูนของกระจกเป็นผิวสะท้อนแสง เรียกว่า กระจกนูน ดังรูป 2.2.1 ข. พิจารณารูปกระจกเว้าและกระจกนูน ในรูป 2.2.2 C เป็นศูนย์กลางความโค้งของกระจก และของทรงกลม R เป็นรัศมีความโค้งของกระจก และรัศมีของทรงกลม เส้นตรงที่ลากผ่านจุด C ไปหาตำแหน่ง V ที่เป็นจุดกึ่งกลางบนผิวโค้งของกระจกเรียกว่า เส้นแกนมุขสำคัญ MM/  เป็นความกว้างของกระจกโค้ง ซึ่งมีค่าน้อย เมื่อเทียบกับรัศมีความโค้ง

         สำหรับรังสีตกกระทบทั้งหลายที่ขนานกับเส้นแกนมุขสำคัญ
ของกระจกเว้า  และมีแนวไม่ห่างจากแกนมุขสำคัญมาก  รังสีสะท้อนจะตัดแกนมุขสำคัญที่จุดๆหนึ่ง ซึ่งอยู่หน้ากระจกห่างจากจุดยอดของกระจกเท่ากับ ครึ่งหนึ่งของรัศมีความโค้งของกระจก จุดนี้รัยกว่า โฟกัส ดังรูป 14.10 จุด F เป็นโฟกัสและระยะทางจากโฟกัสถึงจุดยอดของกระจก
เรียกว่า ความยาวโฟกัส

 ถ้า f แทนความยาวโฟกัส และ R แทนรัศมีความโค้งของกระจกเว้า

   

    

     ในกรณีของกระจกนูน รังสีตกกระทบของแสง
ที่มีแนวขนานกับแกนมุขสำคัญจะสะท้อน
ที่กระจกนูนตามกฎการสะท้อนของแสงดังรูป2.2.3
ถ้าต่อแนวของรังสีสะท้อนให้ย้อนกลับไปพบกัน
จะได้จุดตัดของรังสีสะท้อนหรือโฟกัสของกระจก
ความยาวโฟกัสของกระจกนูนเป็นครึ่งหนึ่ง
ของรัศมีความโค้งเช่นเดียวกับกระจกเว้าดังสมการ
สำหรับรังสีทั้งหลายที่ขนานกันแต่
ไม่ขนานกับแกนมุขสำคัญ  เมื่อสะท้อนกับกระจกโค้ง
จะไปตัดกันที่จุดบนราบโฟกัส  รูป 2.2.4
แสดงการสะท้อนแสงที่กระจกเว้าในกรณีที่รังสีตกกระทบ
ไม่ขนานเส้นแกนมุขสำคัญ  อย่างไรก็ตาม
หลักเกณฑ์นี้ใช้ได้เฉพาะรังสีตกกระทบที่ทำมุมเล็ก
กับแกนมุขสำคัญ และตกกระทบกระจกบริเวณใกล้
กึ่งกลางกระจกเท่านั้น

 

Comments

comments

ใส่ความเห็น