แสงเชงเรขาคณต (Geometric optics)

การสะทอน (Reflection)- การสะทอน (Reflection)- การหกเห (Refraction)( )

1

คลนระนาบ (Plane wave)

คลนระนาบ --> หนาคลนจะตงฉากกบทศการแผของคลน

2

การเกดการสะทอน

เมอแสงตกกระทบบนรอยตอของตวกลาง แสงจะเปลยนทศทางการเคลอนทอยางไร

ตวกลางพนผวเรยบ ตวกลางพนผวขรขระตวกลางพนผวเรยบ ตวกลางพนผวขรขระ

3

กฎการสะทอน

มมตกกระทบ = มมสะทอนรงสตกกระทบ รงสสะทอน และเสนปกต อยบนระนาบเดยวกน

4

ตวอยางท 1

กระจกเงาราบ 2 บาน วางทามม 120 องศา ดงรป ถารงสตกกระทบบนกระจกเงา M1 ทามม 65 องศา กบเสนปกต จงหาทศทางของรงสสะทอนจากกระจกเงา M2 (ทามม 550 กบเสนปกตของ M2)( )

1200650 M2

M1 5

การหกเห

เมอแสงเดนทางจากตวกลางโปรงแสงชนดหนงไปสตวกลางโปรงแสงอกชนดหนง อตราเรวของแสงและทศทางของแสงจะเปลยนแปลงหรอไม อยางไร?

6

การหกเห, 2

จะเกดการหกเหอยางไร เมออตราเรวของแสงแตละตวกลางตางกน

7

การหกเห, 3

ดชนหกเห (Index of refraction, n)

cn =v

ส ใ ส ศ 3 108 /c = อตราเรวแสงในสญญากาศ = 3 x 108 m/s

v = อตราเรวแสงในตวกลางนนๆv = อตราเรวแสงในตวกลางนนๆ

8

ดชนหกเหของแสงในตวกลางบางชนด

9

การหกเห, 4

แสงเดนทางจากตวกลางหนงไปสอกตวกลางหนง --> ความถคงท

10

การหกเห, 5

กฏของสเนลล (Snell’s law)

11

ตวอยางท 2

ลาแสงเดนทางจากตวกลางท 1 (ดชนหกเห n1) ไปสตวกลางท 2 (ดชนหกเห n2) ดงรป จงแสดงวา ลาแสงทออกมาเปนลาแสงขนานกบแนวรงสตกกระทบ

12

หลกการของฮอยเกนส (Huygens’s Principle)

ป ค.ศ. 1678 ฮอยเกนสเสนอหลกการทใชในการอธบายการสะทอนและการหกเหของคลนโดยใชวธการทางเรขาคณต

“ ป โ“ทกจดบนหนาคลนเปนจดกาเนดของคลนทตยภมทรงกลม โดยแผออกไปจากตวกลางนน เมอผานเวลาไป ตาแหนงของหนาคลน

ใหม คอ เสนทลากสมผสหนาคลนทตยภมแตละขบวน ”

13

หลกการของฮอยเกนส, 2

14

การอธบายกฎการสะทอนโดยหลกของฮอยเกนส

15

การอธบายกฎการหกเหโดยหลกของฮอยเกนส

16

การสะทอนกลบหมด (Total Internal Reflection)

เมอแสงเดนทางจากตวกลางทมดชนหกเหมากไปสตวกลางทมดชนหกเหนอย --> แสงเกดการหกเหออกจากเสนปกต

17

การสะทอนกลบหมด, 2

เมอมมตกกระทบมากขน จนทาใหมมหกเหกลายเปนมมฉาก เรยกมมตกกระทบนวา “มมวกฤต” และเรยกการหกเหทเกดขนนวา “การสะทอนกลบหมด”

18

เสนใยนาแสง (Optical Fibers)

หลกการสะทอนกลบหมด นาไปใชในการสรางเสนใยนาแสง

19

เสนใยนาแสง, 2

ทาไมแสงจงสามารถเดนทางไปในเสนใยนาแสงได

20

การกระจายของแสง

เมอแสงขาวตกกระทบบนปรซม จะเกดการกระจายของแสง ปรากฏเปนแสงสตาง ๆ 7 ส --> เพราะเหตใด?

21

การเกดรง

เมอแสงอาทตยตกกระทบบนละอองนา เกดจากการหกเหและการสะทอนกลบหมด ทาใหเกดการกระจายของแสง ปรากฏเปนสรง

22

รงปฐมภมและรงทตยภม

รงปฐมภม เกดจากแสงแดดสองผานละอองนาดานบนเกดการหกเหภายในละอองนา และสะทอนกลบหมด 1 ครง แลวจงหกเหออกจากละอองนา ใหแสงสมวงอยดานบนและแสงสแดงอยดานลาง รงทตยภม เกดจากแสงแดดสองผานละอองนาดานลางเกดการหก

ใ เหภายในละอองนา และสะทอนกลบหมด 2 ครง แลวจงหกเหออกจากละอองนา ใหแสงสมวงอยดานลางและแสงสแดงอยดานบน

23

การเหนสของวตถ

วตถแตละชนดมความสามารถในการดดกลนแสงสแตกตางกนเมอแสงตกกระทบกบวตถ แสงบางสวนหรอทงหมดจะถกดดกลน อกสวนหนงเปนแสงสะทอน อกสวนหนงเปนแสงสะทอน วตถมสารททาหนาทดดกลนแสง เรยกวา สารส (pigment)วตถทมสตางกนจะมสารสตางกน วตถมสใดแสดงวา วตถสะทอนแสงสนนไดดทสด กรณวตถสดา วตถมสใดแสดงวา วตถสะทอนแสงสนนไดดทสด กรณวตถสดา แสดงวา สารสในวตถนนจะดดกลนทกแสงสทตกกระทบและไมม

ใ แสงสใดสะทอนสนยนตา24

การผสมสารส

สารสปฐมภม ม 3 ส คอ สแดงมวง สเหลอง และสนาเงนเขยว

25

การผสมแสงส

แสงสปฐมภม ม 3 ส คอ สแดง สเขยว และสนาเงน

26

สมบตของแผนกรองแสงส

แผนกรองแสงส ทาหนาทดดกลนแสงสทไมตองการไว เชน แผนกรองแสงสแดง จะดดกลนแสงสอน ๆ ยกเวนแสงสแดงทยอมใหสงผานไดดทสด

27

พลงงานแสงกบความสวาง

พลงงานแสงททาใหเกดความสวางบนพนทรบแสงหนงหนวย มความสมพนธ ดงน

ΦA

E Φ=

Φ เปน ฟลกซสองสวาง หรอ อตราการใหพลงงานแสง หนวยเปนลเมน (lumen, lm)หนวยเปนลเมน (lumen, lm)A เปน พนทรบแสง หนวยเปนตารางเมตร (m2)E เปน ความสวาง หนวยเปนลกซ (lux, lx)

28

พลงงานแสงกบความสวาง, 2

ฟลกซสองสวาง คอ พลงงานแสงสวางทออกมาจากแหลงกาเนดแสงในหนงหนวยเวลา หนวยเปนลเมน

( ) ความเขมของการสองสวาง (I) คอ ฟลกซสองสวาง (Φ) ตอมมตน (Ω) หนวยเปน แคนเดลลา Φ

ΩΦ

=I29

พลงงานแสงกบความสวาง, 3

30