สมบัติของแสง

สมบัติของแสง

ภาพ (image) เกิดจากการตัดกันหรือเสมือนตัดกันของรังสีของแสงสะท้อนมาจากกระจกหรือหักเหผ่านเลนส์ แบ่งได้ 2 ประเภท คือ

1. ภาพจริง เกิดจากรังสีของแสงตัดกันจริง เกิดด้านหลังกระจกหรือเลนส์ ต้องมีฉากมารับจึงจะมองเห็นภาพ ลักษณะภาพหัวกลับกับวัตถุ มีทั้งขนาดใหญ่กว่าวัตถุ เท่ากับวัตถุ และเล็กกว่าวัตถุ ซึ่งขนาดกับระยะวัตถุ เช่น ภาพที่ปรากฏบนจอภาพยนตร์ เป็นต้น

ภาพที่ 12.14 แสดงการเกิดภาพจริง
(มานี จันวิมล : 2545, 103)

2. ภาพเสมือน เกิดจากรังสีของเสมือนตัดกันทำให้เกิดภาพด้านหน้ากระจกหรือเลนส์ มองเห็นภาพได้โดยไม่ต้องใช้ฉากรับภาพ ภาพมีลักษณะหัวตั้งเหมือนวัตถุ เช่น ภาพเกิดจากแว่นขยาย เป็นต้น

ภาพที่ 12.15 แสดงการเกิดภาพจากแว่นขยาย
(ชัยวัฒน์ การชื่นศรี : 2545, 39)

ภาพจากกระจกเงาเกิดจากการสะท้อนของแสงคือ เมื่อแสงจากวัตถุตกกระจกเงา แสงสะท้อนจากกระจกจะพบกัน ทำให้เกิดภาพของวัตถุขึ้น แบ่งออกได้ 2 ลักษณะ ดังนี้ 1. ภาพจากกระจกเงาราบ (plan mirror) เมื่อคนยืนหรือวางวัตถุไว้หน้ากระจกเงาราบ ภาพที่เกิดขึ้นในกระจกเงาราบจะเป็นภาพเสมือนหัวตั้งอยู่หลังกระจก มีระยะวัตถุเท่ากับระยะภาพ และขนาดของวัตถุเท่ากับขนาดของภาพ แต่มีลักษณะกลับด้านกันจากซ้ายเป็นขวาของวัตถุจริง (ภาพที่ 12.16)

ภาพที่ 12.16 แสดงการเกิดภาพจากกระจกเงา(เทเลอร์ บาร์บารา : 2546, 25)

2. ภาพจากกระจกเงาผิวโค้ง กระจกผิวโค้งซึ่งเป็นส่วนของวงกลมนั้นมี 2 ชนิด คือ กระจกนูน และกระจกเว้า มีลักษณะการเดินภาพดังภาพที่ 12.17 และ 12.18

กระจกนูน
1. กระจายแสง

2. ส่วนสะท้อนแสงอยู่ที่ผิวด้านนอกของทรงกลม

3. ทำหน้าที่กระจายแสง

4. เกิดภาพเสมือนหัวตั้ง ขนากเล็กกว่าวัตถุ และภาพกลับข้างจากข้างซ้ายเป็นข้างขวา

5. ถูกนำมาใช้ทำกระจกมองข้างและมองหลัง ของรถยนต์

กระจกเว้า
1. รวมแสง

2. ส่วนสะท้อนแสงอยู่ที่ผิวด้านในของทรงกลม

3. ทำหน้าที่รวมแสง

4. เกิดภาพได้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน มีทั้งขนาดย่อและขยายขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างวัตถุกับกระจก

5. ถูนำมาประดิษฐ์เป็นอุปกรณ์ให้หมอฟันใช้ส่องดูฟันในปากคนไข้

ภาพที่ 12.17 แสดงการเกิดภาพจากกระจกนูนและกระจกเว้า(บุญถึง แน่นหนา : 2544, 54)







ภาพที่ 12.18 แสดงภาพที่เกิดจากกระจกเลนส์นูนและกระจกเว้า (บุญถึง แน่นหนา) : 2544, 54)

เลนส์ (lens) คือ วัตถุโปร่งใสผิวโค้งด้านหนึ่งหรือโค้งทั้งสองด้าน เมื่อแสงจากวัตถุหักเหผ่านเลนส์ก็จะได้ทำให้เกิดภาพ จำแนกตามลักษณะได้ 2 ชนิด คือ เลนส์นูนและเลนส์เว้า (ภาพที่ 12.19)

เลนส์นูน
- มีลักษณะตรงขอบเลนส์บางกว่าตรงกลางเลนส์
- มีผิวด้านโค้งนูนรับแสง
- มีหน้าที่รวมแสง
- ให้ภาพได้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน
- ประโยชน์ใช้ทำแว่นตาสำหรับคนสายตายาว ใช้ทำแว่นขยาย เป็นส่วนประกอบของกล้อง


เลนส์เว้า
- มีลักษณะตรงกลางเลนส์บางตรงขอบของเลนส์นอก
- มีผิวด้านโค้งเว้ารับแสง
- มีหน้าที่กระจายแสง
- ให้ภาพเสมือนเท่านั้น
- ประโยชน์ใช้ทำแว่นตาสำหรับคนสายตาสั้น

ภาพที่ 12.19 แสดงคุณสมบัติของเลนส์นูนรวมแสงและเลนส์เว้ากระจายแสง(บุญถึง แน่นหนา, 2544 : 57)
เมื่อนำเลนส์นูนไปรับแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นแสงขนานแบบหนึ่ง จะเกิดเป็นจุดสว่างด่านหลังเลนส์เรียกว่า “จุดรวมแสงหรือจุดโฟกัส” โดยระยะห่างจากจุดรวมแสงถึงเลนส์เรียกว่า “ความยาวโฟกัส” เมื่อวางวัตถุไว้ที่ระยะสั้นกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์นูน จะเกิดภาพเสมือนขนาดขยาย ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการทำทัศนูปกรณ์ต่าง ๆ ในกรณีของเลนส์เว้าซึ่งเป็นเลนส์กระจายแสงเมื่อนำเลนส์เว้าไปรับแสงขนาน จะพบว่าแสงขานนั้นจะกระจายออกจากจุดจุดหนึ่ง โดยถ้าลากเส้นต่อแนวรังสีที่กระจายออกนั้นให้ยาวขึ้น แนวรังสีนี้จะตัดกันที่จุดดังกล่าวและเรียกจุดนี้ว่า “จุดโฟกัสของเลนส์เว้า”

กล้องจุลทรรศน์

ทัศนอุปกรณ์

1.แว่นขยาย

การที่ตามองเห็น วัตถุมีขนาดใหญ่หรือเล็กขึ้นอยู่กับขนาดของภาพที่ตกบนเรตินา ซึ่งขึ้นอยู่ กับมุม ที่วัตถุรองรับลูกตา ถ้ามุมที่รองรับวัตถุมาก ภาพที่เกิดบนเรตินา จะมีขนาดใหญ่ ดังรูป

รูปที่ 1 แสดงภาพบนเรตินา

ถ้าเลื่อนวัตถุใกล้เข้ามาภาพที่เกิดบนเรตินาก็จะโตขึ้น แต่ก็จะถูกจำกัดด้วยระยะใกล้ตา เพราะใกล้กว่านี้ถึงแม้ภาพบนเรตินาจะใหญ่แต่ภาพไม่ชัด เพื่อจะให้ภาพที่เกิดมี ความชัดเราต้องใช้เลนส์นูนมาช่วยในการขยายภาพ เลนส์นูนที่ใช้ในลักษณะนี้เรียกว่า “แว่นขยาย” ซึ่งแว่นขยายเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้เห็นภาพขยายใหญ่ขึ้นที่ระยะ 25 เซนติเมตร โดยภาพที่เกิดจากแว่นขยายเป็นภาพเสมือนหัวตั้ง ดังรูป


รูปที่ 2 แสดงการทำงานของแว่นขยาย

2. กล้องจุลทรรศน์ (Microscope)

กล้องจุลทรรศน์เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้เรามองเห็นวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก ประกอบด้วยเลนส์นูนความยาวโฟกัสสั้น ๆ 2 อัน โดยเลนส์อันหนึ่งอยู่ใกล้วัตถุเรียกว่าเลนส์ใกล้วัตถุ (Objective Lens) และเลนส์อันหนึ่งอยู่ใกล้ตาเรียกว่าเลนส์ใกล้ตา(Eyepiece Lens) โดยความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุน้อยกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้ตามาก
วางวัตถุไว้ในระหว่าง ของเลนส์ใกล้วัตถุ จะได้ภาพจริงขนาดขยายอยู่หน้าเลนส์ใกล้ตาโดยจะเป็นวัตถุเสมือนของเลนส์ใกล้ตา โดยวัตถุเสมือนนี้ จะต้องอยู่ระหว่างความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุกับเลนส์ เกิดภาพเสมือนขนาดขยายที่ระยะที่เห็นชัดปกติของตา คือประมาณ 25 เซนติเมตร โดยในทาง ปฏิบัติวิธีทำให้เห็นภาพชัดเรียกว่าการโฟกัสภาพทำได้โดยเลื่อนเลนส์ใกล้ตาเพื่อปรับระยะวัตถุให้เหมาะสม
ที่จะเกิดภาพที่ระยะเห็นได้ชัดเจน

รูปที่ 3 แสดงทางเดินแสงของกล้องจุลทรรศน์

ความยาวของตัวกล้องจุลทรรศน์ (Length 0f Microscope , L) คือระยะระหว่างเลนส์วัตถุถึงเลนส์ตา
(กำลังขยายของกล้องจะมีค่าขึ้นกับผลคูณของกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ใกล้วัตถุ)


3. กล้องโทรทรรศน์ (Telescope)

กล้องโทรทัศน์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ดูวัตถุที่อยู่ไกลประกอบด้วยเลนส์ 2 เลนส์ มี 2 ประเภท คือ
ก. กล้องโทรทรรศน์หักเห (Refracting telescope) ใช้เลนส์นูนเป็นเลนส์ใกล้วัตถุมีความยาวโฟกัสมากอาจจะถึงหลาย ๆ เมตร เนื่องจากวัตถุที่ต้องการดูอยู่ไกล มากดังนั้นภาพที่เกิดจึงตกที่จุดโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุเป็นวัตถุเสมือนของเลนส์ใกล้ตาโดยใช้เลนส์เว้าหรือเลนส์นูนเป็นเลนส์ใกล้ตาก็ได้ วัตถุเสมือนนี้จะอยู่ระหว่างจุดโฟกัส ของเลนส์ใกล้ตากับเลนส์ ดังนั้นภาพสุดท้ายที่เกิดขึ้นจะได้ภาพเสมือนขนาดขยาย
ข. กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง (Reflecting telescope) ใช้กระจกเว้ารูปพาราโบลาที่ไม่มีความคลาดเป็นตัวสะท้อนแสงใกล้วัตถุ ภาพที่ได้เกิดขึ้นที่ จุดโฟกัสใช้กระจกนูนเป็นตัวสะท้อนครั้งที่สอง เกิดภาพเสมือนขนาดขยาย
กล้องดาราศาสตร์เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ประกอบด้วยเลนส์นูน 2 อัน เลนส์ใกล้วัตถุจะรับแสงสะท้อนจากวัตถุที่ระยะอนันต์ เกิดภาพจริงหัวกลับที่จุดโฟกัสของเลนส์ ใกล้วัตถุแต่อยู่ในระยะที่น้อยกว่าโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา ได้ภาพเสมือนขนาดขยาย ความยาวของกล้องเท่ากับความยาวโฟกัสของเลนส์ทั้งสอง

4. เครื่องตรวจในลูกตา

เครื่องตรวจในลูกตาใช้หลักการให้แสงตกกระทบกระจกเงาราบแล้วสะท้อนไปยังตาผู้ป่วย แล้วตกกระทบบนเรตินาแล้วสะท้อนออกมา จักษุแพทย์สามารถมองเห็นเรตินา และภายในลูกตาผู้ป่วยได้

5.กล้องสองตา(Binocular)

กล้องสองตาจัดว่าเป็นอุปกรณ์ดูดาวที่ควรมีไว้เริ่มต้นกับใช้งานก่อนจะคิดซื้อกล้องดูดาวราคาแพง นักดูดาวหลายคนที่มีกล้องดูดาวอยู่แล้วแต่ก็ต้องมีกล้องสองตาไว้คู่กายเสมอ กล้องสองตาเป็นกล้องส่องทางไกลแบบหักเหแสงที่ปรับปรุงให้เกิดภาพจริงหัวตั้งและสามารถมองได้พร้อมกันทั้งสองตา โดยทั่วไปจะมีกำลังขยายน้อยเพราะข้อจำกัดในเรื่องของขนาดเลนซ ์
กล้องสองตาใช้ปริซึมเป็นตัวปรับปรุงมุมของแสงทำให้เกิดภาพหัวตั้ง นอกจากนี้ปริซึมยังช่วยให้ความยาวของตัวกล้องลดลงด้วย เพราะทำให้แสงจากเลนซ์วัตถุมีการสะท้อนอยู่ภายในปริซึมทำให้ความยาวของตัวกล้องสั้นลงได้
เนื่องจากกล้องสองตามีกำลังขยายต่ำและน้ำหนักเบา จึงเป็นที่นิยมของนักดูดาวทั่วไปที่ใช้กล้องสองตาเป็นอุปกรณ์เริ่มต้นในการค้นหาวัตถุบนท้องฟ้าก่อน ดังนั้นกล้องสองตาจึงนับว่าเป็นอุปกรณ์ที่มีประโยชน์ในการดูดาวเป็นอย่างมาก
โครงสร้างโดยทั่วไปของกล้องสองตา
โครงสร้างของกล้องสองตาแบบ porro prisms ประกอบด้วย 1. Objective lenses เป็นเลนซ์วัตถุ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ตั้งแต่ 30 มม. ถึง 70 มม. 2. Prisms เป็นอุปกรณ์ที่ใช้หักเหแสงให้สะท้อนไปมาภายใน ตัวกล้อง เพื่อประโยชน์ในการ ลดความยาวของตัวกล้อง เบี่ยงทิศทาง ของช่องตามอง และที่สำคัญคือ กลับภาพจากเลนซ์วัตถุให้เป็นหัวตั้ง และซ้ายขวา ปริซึมมักทำมาจากเนื้อแก้วคุณภาพสูงเพื่อให้ภาพคมชัด และการสะท้อนได้ดี โดยทั่วไปจะมีเนื้อแก้วสองแบบคือ BK-7 (borosilicate) glass หรือ BAK-4 (barium crown) แต่ BAK-4 จะมีคุณภาพสูงกว่า ทำให้มีราคาแพง 3. Eyepieces หรือ เลนซ์ตา โดยทั่วไปจะมีหลายชิ้นทำจาก เนื้อแก้วคนละประเภท เพื่อให้ลดการคลาดสี (สีรุ้งที่ขอบภาพ) 4. Focussing knob ตัวปรับระยะความคมชัด การใช้กล้องสองตา อาจจะใช้ประโยชน์หลายอย่าง เช่นดูนก ดูวิว หรือ ดูดาว ซึ่งระยะวัตถุอาจมีความแตกต่างกัน ทำให้ภาพไม่ได้เกิดที่โฟกัส ของเลนซ์วัตถุเสมอไป ตัวปรับโฟกัสจะช่วยให้การมองภาพทุกระยะมี ความคมชัดเสมอ 5. Eyepieces Focus โดยทั่วไปในกล้องสองตาราคาแพงๆ ที่ eyepieces ข้างขวาจะมีการปรับโฟกัสได้อีกครั้ง เพราะตาของ คนเราบางคนสองข้างจะมีความยาวสั้นของสายตาไม่เท่ากัน ตัว eyepieces focus จะเป็นตัวช่วยปรับอีกระยะหนึ่ง โดยการ หลับตามองกล้องทีละข้าง ครั้งแรกให้หลับตาขวา มองกล้องแล้วปรับ Focussing knob ให้ได้ภาพคมชัดก่อน จากนั้นหลับตาซ้าย มองภาพด้วยตาขวาถ้าภาพไม่ชัดให้ปรับ eyepieces focus ให้ภาพชัดที่สุดเป็นอันเสร็จ การปรับ eyepieces focus จะทำเพียงครั้งเดียวสำหรับคนๆหนึ่ง เมื่อมองภาพในระยะอื่นอีก ก็เพียงปรับ Focussing knob อย่างเดียวเท่านั้น แต่หากเปลี่ยนคนมองก็ต้องปรับ eyepieces focus เฉพาะบุคคลนั้นๆอีกทีหนึ่ง



6.กล้องถ่ายรูป

กล้องถ่ายรูแต่ละแบบ แต่ละยี่ห้อมีลีกษณะภายนอกและระบบกลไกภายในกล้องต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับจุดประสงค์ของการนำมาใช้ และคุณภาพของกล้อง กล้องยี่ห้อเดียวกันแต่ต่างรุ่นกันก็มีระบบต่างๆแตกต่างกันไปปัจจุบันนี้บริษัทต่างๆได้พยายามคิดค้นผลิตกล้องให้มีเครื่องอำนวยความสะดวกแก่ผู้ถ่ายภาพให้มากยิ่งขึ้นดังนั้นกล้องในระบบอัตโนมัติและระบบกึ่งอัตโนมัติจึงมีอยู่มากมาย

อ้างอิงจากเว็บไซด์
นายวัชรินทร์ คงเสน . กล้องจุลทรรศน์. [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก : http://www.pccnst.ac.th/wacharin/light_29.html
แว่นขยาย. [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก :
http://travel-gear.tarad.com/shop/t/travel-gear/img-lib/spd_20070811215452_b.jpg
กล้องสองตา. [ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก :
http://www.darasart.com/technic/binocular/main.html
การทำงานของกล้องถ่ายรูป.[ออนไลน์]. เข้าถึงได้จาก :
http://regelearning.payap.ac.th/docu/ca205/Leson2.htm