GET 100 ม.ปลาย ฟิสิกส์

ปญหาทาใหคิด! ยกที่ 22 : ถาตอนที่อยูห า งจากแหลงกาํ เนดิ เสียง 10.0 m วัดความเขมเสียงได 0.250 W/m2 เมื่อออก
หางจากแหลง กาํ เนิดเปน 100 m ความเขมจะเปน เทา ไร?

วเิ คราะหขอ มูลทรี่ ะยะหา งจากแหลงกําเนดิ เสยี ง 10.0 m
ระยะหา ง R = 10.0 m
ความเขม I = 0.250 W/m2

คาํ นวณกาํ ลังของเสียง
จากสมการ

วิเคราะหข อ มลู ที่ระยะหางจากแหลง กาํ เนดิ เสียง 100 m
ระยะหา ง R = 100 m
กําลัง P = 100 π W

คํานวณความเขม เสยี ง
จากสมการ

ดังน้ัน ทรี่ ะยะหาง 100 m จะมีความเขม เสียงเทากบั 2.50 x 10-3 W/m2

หรืออาจคาํ นวณไดจาก เมื่อ k คือ คา คงทขี่ องการแปรผัน

พจิ ารณาท่ี 10.0 m จะได

พิจารณาท่ี 100 m จะได

จะได

เสรมิ : ความเขมกบั รูปคลน่ื
จากสมการ

เมอื่ แทน เขาไปจะได

เห็นไดวาความเขมของเสียงน้ันขึ้นกับพลังงานของคล่ืนเสียงท่ีถูกสงผานตัวกลาง เม่ือความเขมเสียงมีคามาก แสดงวา
พลงั งานที่ทาํ ใหอ นุภาคตัวกลางเกิดการสน่ั มีคา มาก จงึ สง ผลใหแ อมพลจิ ูดของคล่ืนเสียงมคี ามากตามไปดว ย ดงั นน้ั ความเขม เสยี ง
จงึ สมั พนั ธก ับแอมพลิจูดของคลื่นเสียง โดยแอมพลิจูดมากเสยี งจะมคี วามเขมมาก ถาแอมพลจิ ูดนอยเสยี งจะมคี วามเขม นอย

50 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

2.4.2 ความดงั
ความดัง (loudness) นั้นจะข้ึนกับความเขมของเสยี งโดยเม่ือความเขม
ของเสยี งมากจะมีความดงั มาก ในการวดั ความดังเราจึงใชการวัดระดับความเขม
ของเสียง ซ่งึ มีหนวยเปน เดซเิ บล (decibel) และเคร่ืองมือที่ใชวดั ระดบั ความเขม
เสียง คอื decibel meter
ระดับความเขมเสยี ง 0 เดซิเบล ถกู กําหนดจากการเริม่ ไดยินเสียง Decibel meter
ทมี่ า : http://2.bp.blogspot.com/-81_YJVonwHc/
ความถ่ี 1000 Hz ซง่ึ มคี วามเขมเสยี ง เทากบั 10-12 W/m2 เรียกวา ขดี เริม่
ของการไดยิน (threshold of hearing) TTPePik8ktI/AAAAAAAACH0/cOA9Ml9ePtg/
s1600/Decibel_meter_diagonal.jpg

ระดับความเขม เสยี ง 120 เดซเิ บล ถกู กําหนดจากการไดยนิ เสยี งความถี่ 1000 Hz และมีความเขมเสียง เทากับ 1.0 W/m2
ซ่งึ เริม่ เปน อันตรายกบั หขู องเรา เรยี กวา ขีดเริ่มของการเจบ็ ปวด (threshold of pain)
เราสามารถคํานวณระดับความเขมเสียง หรอื ความดงั ไดจากสมการ 10 log
เมอ่ื คอื ระดับความเขม เสยี ง หรอื ความดงั มีหนว ยเปน เดซเิ บล (dB)
I คอื ความเขมเสียงทตี่ องการหาความดงั มีหนว ยเปน W/m2
I0 คอื ความเขมเสียงอา งองิ ซึง่ เปนความเขมเสียงท่ี 0 dB เทากบั 10-12 W/m2

เสรมิ : ความดังจากแหลงกาํ เนดิ เสยี งตา งๆ

แหลงกําเนดิ เสยี ง ระดับความเขม เสียง (dB) ผลการรับฟง

การหายใจปกติ 10 แทบไมไดย ิน

การกระซิบแผว เบา 30 เงยี บมาก

สํานักงานทเ่ี งียบ 50 เงยี บ

การพดู คยุ ธรรมดา 60 ปานกลาง

เครื่องดูดฝนุ 75 ดัง

ถนนท่ีมีการจราจรหนาแนน 80 ดัง

เครอ่ื งเจาะถนนแบบอัดลม 90 รบั ฟงบอ ยๆ การไดย นิ จะ
เครอ่ื งตัดหญา 100 เสอื่ มอยา งถาวร

ดสิ โกเ ธค การแสดงดนตรีประเภทรอ ค 120 ไมสบายหู
ฟาผา ระยะใกล 130

เคร่อื งบินไอพนกําลงั ข้ึนที่ระยะใกล 150 เจ็บปวดในหู

จรวดขนาดใหญก าํ ลงั ขึน้ ที่ระยะใกล 180 แกวหชู ํารุดทนั ที

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 51

เสรมิ : ความถ่ี ความดังกับการไดยนิ
ความสามารถในการไดย ินเสียงของมนุษยนน้ั ไมไ ดขึ้นกบั ความดังเพยี งอยา งเดียว แตย งั ขน้ึ อยกู บั ความถข่ี องเสยี งดว ย ดงั
กราฟดา นลา ง

ปญ หาทา ใหคดิ ! ยกท่ี 23 : เครือ่ งตัดหญา ทํางานอยหู างจากเรา 10.0 m วดั ระดบั ความเขม เสียงได 100 dB ถา มเี ครือ่ ง

ตดั หญา 3 เคร่ืองเหมอื นกันและอยูหา งจากเรา 10.0 m เทากนั เราจะวัดระดบั ความเขมเสียงไดเ ทาไร
วิเคราะหข อมลู
เครือ่ งตดั หญามีระดบั ความเขมเสยี ง = 100 dB
อยหู า งจากเรา R = 10.0 m
I0 = 10-12 W/m2
สงิ่ ทตี่ อ งระวงั ! การทมี่ แี หลง กาํ เนดิ เสยี งเพมิ่ บอกถงึ พลงั งานหรอื กาํ ลงั จะเพมิ่ ขน้ึ โดยนาํ กาํ ลงั ของแตล ะแหลง กาํ เนดิ เสยี ง
มารวมกัน ไมใ ชนาํ ระดบั ความเขมมารวมกนั
คาํ นวณกาํ ลังของเครื่องตัดหญา 1 เคร่อื ง

จากสมการ

จะได

จากสมการ

นํา (2) แทนใน (1) จะได

52 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

คาํ นวณกาํ ลงั ของเครื่องตดั หญา 3 เครอ่ื ง
จากเครอ่ื งตัดหญา 1 เครื่องมกี ําลัง 4 πW
ดงั นนั้ เครือ่ งตัดหญา 3 เครอื่ ง จึงมกี าํ ลัง P3 = 3 (4 πW) = (12 πW)

คํานวณความเขม เสยี งจากเคร่อื งตดั หญา 3 เครอ่ื ง
จากสมการ

คํานวณระดบั ความเขม เสียงจากเคร่ืองตัดหญา 3 เครือ่ ง
จากสมการ

ดังนนั้ เราจะวดั ระดับความเขมเสยี งได 105 dB
คดิ เพม่ิ : จากปญหาทา ใหคดิ ! ยกที่ 23 เห็นไดว าการเพม่ิ เครอื่ งตดั หญามาเปน 3 เครือ่ ง ระดบั ความเขมของเสยี งหรอื ความ
ดงั เพิ่มจาก 100 dB มาเปน 105 dB ซึ่งเพ่ิมมาแค 5 dB เทานน้ั ไมใชเพิ่มจาก 100 dB มาเปน 300 dB เนื่องจากวิธคี ดิ น้ัน เราจะคดิ
โดยการนํากาํ ลังของแตละแหลง กาํ เนดิ เสียงมาบวกกัน แลว จึงนาํ กาํ ลังทร่ี วมกนั แลวน้นั มาหาความเขมเสียง แลว คอยนาํ ความเขม
เสียงไปหาระดับความเขม เสียงหรือความดงั ไมใชคิดแบบนําระดบั ความเขม เสียงมาบวกกนั
2.4.3 มลพษิ ทางเสยี ง
มลพษิ ทางเสยี ง (noise pollution) คือ เสียงทก่ี อ ใหเกดิ อนั ตรายตอ หูและรบกวนสภาพจิตใจของผฟู ง ซ่ึงตามขอ กาํ หนด
ขององคก ารอนามยั โลก ระดับเสียงท่ีปลอดภัยตองไมเ กนิ 85 dB และไดย นิ ตดิ ตอกนั ไมเกิน 8 ช่ัวโมง
ในปจจบุ นั กฎหมายท่ีควบคุมเก่ียวกับมลพิษทางเสยี งและความสน่ั สะเทือน
ไดก าํ หนดมาตรฐานระดบั ความเขม เสียงโดยทัว่ ไปไวด งั นี้
กฎหมายเกย่ี วกับคุณภาพส่ิงแวดลอม
1. คาระดบั ความเขมเสียงสูงสดุ ไมเ กนิ 115 dB
2. คา ระดบั ความเขม เสียงเฉลย่ี 24 ชว่ั โมง ไมเกนิ 70 dB
กฎหมายเกี่ยวกบั ยานพาหนะ
1. คา ระดบั ความเขม เสียงของรถยนต ขณะทเี่ ดินเครอื่ งยนตอ ยกู บั ท่ี (ไมร วมเสียงแตร) จะตอ งไมเ กิน 85 dB (เม่ือวดั หา ง
จากรถยนต 7.5 m) หรอื ไมเกิน 100 dB (เมื่อวัดหา งจากรถยนต 0.5 m)
2. คาระดบั ความเขมเสยี งของจักรยานยนต ขณะทีเ่ ดินเคร่ืองยนตอยูกบั ที่ (ไมร วมเสยี งแตร) ตอ งไมเ กนิ 95 dB (เม่อื วดั หา ง
จากรถยนต 0.5 m)

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 53

กฎหมายเกย่ี วกบั โรงงาน สถานประกอบการ
1. คาระดับความเขม เสียงสูงสุดไมเกนิ 115 dB
2. คาระดับความเขม เสยี งเฉลยี่ 8 ชั่วโมง ไมเกนิ 75 dB
3. คา ระดับความเขม เสยี งเฉล่ีย 24 ชวั่ โมง ไมเ กนิ 70 dB
4. หามไมใ หบุคคลเขา ไปในบริเวณทีม่ ีคา ระดับความเขมเสียงเกินกวา 140 dB
กฎหมายเก่ยี วกับการควบคุมการกอสราง
1. คา ระดบั ความเขมเสยี งตอ งไมเกิน 75 dB เมื่อวัดหางจากบรเิ วณทีไ่ ดร บั อนุญาตใหก อ สราง 30 m
2. หา มกอสรา งหรือกระทําการใดๆ ในบรเิ วณท่ไี ดร ับอนุญาตใหก อสราง ในชว งเวลา 22:00 – 06:00 น. (เวน แตมีมาตรการ
ปอ งกนั เปนอยา งดแี ละไดร ับความเหน็ ชอบจากผวู า ราชการจงั หวัด)
การลดระดับเสียง
1. ใชเ คร่อื งอุดหู (ear plugs) สามารถลดระดบั เสียงได 6 – 25 dB หรอื ใชเครื่องครอบหู (ear muffs) สามารถลดระดับเสียง
ได 30 – 40 dB
2. ใชท ก่ี นั้ หรอื เบย่ี งเบนแนวการเคลอ่ื นทขี่ องคลน่ื เสยี ง เชน การใชแ นวกาํ แพงกนั้ เสยี งบนทางดว น เพอ่ื ไมใ หเ สยี งไปถงึ บา น
เรือนหรืออาคารที่อยูใกล เปน ตน
3. ใชว ัสดเุ กบ็ เสยี งหรือดดู กลนื เสยี ง เชน การใชผา มานหนาๆ การใชก ระดาษชานออยบผุ นัง หรือการปพู รมหนาๆ เปนตน
2.4.4 ระดบั เสยี ง
ระดบั เสียง (pitch) คอื ระดับความสงู ต่ําของเสียง เสยี งสงู (หรอื เสียงแหลม) คอื เสียงทีม่ คี วามถ่ีสงู และเสยี งตํ่า (หรือ
เสยี งทุม) คือ เสียงท่มี ีความถ่ตี ํ่า ในทางวทิ ยาศาตร ระดบั เสยี งถูกแบง เปน 7 โนต คอื C (โด) D (เร) E (มี) F (ฟา) G (ซอล) A (ลา)
และ B (ท)ี

ระดบั เสยี ง C4 (โด) D4 (เร) E4 (มี) F4 (ฟา) G4 (ซอล) A4 (ลา) B4 (ท)ี
ความถ่ี (Hz) 261.63 293.66 329.63 349.23 392.00 440.00 493.88
นอกจากโนต ท้ัง 7 ตัวแลว ยังมรี ะดับเสียงก่งึ กลางอกี 5 เสียง คอื C# (หรือ Db) Eb (หรอื D#) F# (หรือ Gb) Ab (หรอื G#)
และ Bb (หรอื A#) รวมท้งั หมดเปน 12 โนต และแตละโนตจะมีคูแ ปดอีก 10 คา หรอื 10 ฮารม อนกิ ดังนนั้ ระดบั เสียงท้งั หมดจึงมี
120 โนต ซง่ึ เสยี งต่าํ สุดคอื C0 มีความถีเ่ ทากบั 16.352 Hz และเสยี งสงู สุดคอื B10 มคี วามถีเ่ ทา กับ 31608.5 Hz

ท่ีมา http:/t/heenotreyr-acrheanrat.-bslcoigesnptiofict.-cpoimtc/h2.h0t1m2/l03/music-

54 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

โนต เดียวกันท่ีเปน ฮารมอนกิ ถัดไป จะมีความถเี่ ปนสองเทาของโนตนัน้
เชน ความถข่ี องโนต C1 จะเทากบั สองเทา ของความถี่ของโนต C0 เปน ตน ซ่งึ
เขียนเปน สมการไดวา fn+1 = 2 fn

เมอื่ f คือ ความถ่ี
n คือ จํานวนฮารมอนิก

ปญหาทา ใหคิด! ยกที่ 24 : โนต C0 มคี วามถ่ีเทากับ 16.352 Hz
จงหาความถ่ีของโนต C1, C2, C3, C4 และ C10?

วิเคราะหขอมลู
f0 = 16.352 Hz
คํานวณความถ่ขี อง C1
จากสมการ fn+1 = 2 fn
จะไดวา f1 = 2f0 = 2 (16.352 Hz) = 32.704 Hz ท่ีมา :รhูปtแtpบ:บ//โcนnตx.เoดrียgว/cกoนั nทteี่เnปtน /mฮา1ร1ม1อ18น/ิกlatest/
คํานวณความถี่ของ C2
จากสมการ f2 = 2f1 = 2 (32.704 Hz) = 65.408 Hz
คาํ นวณความถีข่ อง C3
จากสมการ f3 = 2f2 = 2 (65.408 Hz) = 130.82 Hz
คาํ นวณความถขี่ อง C4
จากสมการ f4 = 2f3 = 2 (130.82 Hz) = 261.63 Hz
คาํ นวณความถี่ของ C10
จากการหาความถขี่ อง C1 ถึง C4 เหน็ ไดว า fn = 2nf0
จะไดวา f10 = 210 = 2 (16.352 Hz) = 16744 Hz
ดงั นั้น C1 มีความถี่เทากบั 32.704 Hz
C2 มีความถี่เทา กบั 65.408 Hz
C3 มีความถี่เทากับ 130.82 Hz
C4 มีความถเ่ี ทากบั 261.63 Hz
และ C10 มีความถ่ีเทา กบั 16744 Hz
เสรมิ : จากปญ หาทา ใหคิด! ยกที่ 24 เหน็ ไดวา เราสามารถคาํ นวณความถี่ของโนตทฮี่ ารม อนกิ ตา งๆ ได เม่ือเรารูค วามถี่
มูลฐาน (f0) ของโนต นั้นๆ ตามสมการ fn = 2nf0
เมอ่ื fn คือ ความถีข่ องฮารมอนิกที่ n
f0 คือ ความถมี่ ูลฐานของโนตนนั้ ๆ

2.4.5 คณุ ภาพเสียง
เสยี งจากเคร่อื งดนตรนี ัน้ เกดิ จากการสน่ั ของตวั กลาง
ทม่ี ลี ักษณะเปนคล่นื นิ่ง เหมือนกับการเกดิ คลื่นนงิ่ ในทอ ปลายปด
(ปลายปดดานเดียว) ทอปลายเปด และทอ ปลายปด สองดา น
(หรือเชือกทถี่ กู ตรึงท้งั สองดาน)

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 55

บริเวณปลายปดของทอหรือปลายเชอื กที่ถูกตรึง จะเปน ตาํ แหนงบพั
เพราะเปน บริเวณท่ีโมเลกุลของตัวกลางมกี ารเคลอ่ื นท่ีไดน อ ยท่สี ดุ เนื่องจาก
ถูกตรงึ ใหอ ยกู บั ทีห่ รอื ถกู ชนใหตดิ กบั ปลายปดตลอด

บรเิ วณปลายเปด ของทอ จะเปน ตาํ แหนงปฏบิ พั เพราะเปน บรเิ วณที่โมเลกุล
ของตวั กลางสามารถเคลื่อนทเี่ ขาออกไดอ ยางอิสระท่สี ุด

จากสมการ บอกกบั เราวา น่ันคอื คล่ืนนิ่ง

ท่มี คี วามคล่ืนมากทส่ี ดุ จะเปนคลื่นนง่ิ ทม่ี ีความถต่ี ่ําทีส่ ุด เราเรยี ก
ความถ่ีที่ตา่ํ ท่ีสุดวา ความถม่ี ูลฐาน (fundamental frequency)

นอกจากความถ่ีมูลฐานแลว ในเคร่ืองดนตรียังสามารถเกิดคลื่นนิ่งความถ่ีอ่ืนๆ ที่สูงขึ้นได โดยมีคาเปนจํานวนเต็มเทากับ
ความถี่มูลฐาน เรียกวา ฮารมอนิก (harmonic) และ ฮารมอนิกท่ี 1 ก็คือความถ่ีมูลฐานน่ันเอง ความสัมพันธระหวางความถ่ีท่ี
ฮารม อนกิ ตางกบั ความถ่ีมูลฐาน สามารถเขยี นเปนสมการไดวา fn = nf1

เมื่อ fn คอื ความถข่ี องฮารมอนิกท่ี n
n คือ เลขฮารมอนกิ
f1 คือ ความถี่มลู ฐาน

เราเรียกรวมทกุ ๆ ความถฮ่ี ารมอนกิ น้วี า ความถ่ีธรรมชาติ
(natural frequencies) หรอื ความถสี่ ัน่ พอง (resonant frequencies)

ทีมา : คhวttาpม:/ถ/eขี่ nอ.wงฮikาipรeมdอiaน.ิกor(gh/awrmikio/Hniacr)monic

56 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

เมื่อพิจารณาจากรูปดานบน เม่ือใหทอ หรือเชือกมีความยาวเทา กับ L จะไดวา

ชนดิ ทอ ทอปลายปด ทอปลายเปด ทอปลายปด สองดา น หรอื
เชือกทถี่ ูกตรงึ สองดา น

วเิ คราะห

ความยาวคลน่ื

ความถ่ี n = 2N-1 n=N n=N
จาํ นวนบัพหรือปฏิบัพ จาํ นวนบัพ จาํ นวนปฏบิ ัพ
การนับเลขฮารม อนิก (n)
N คอื

ปญ หาทา ใหค ดิ ! ยกที่ 25 : คล่นื นง่ิ ในทอปลายปดทอหน่งึ มีความถ่มี ูลฐานเทา กบั 294 Hz จงหาความยาวของทอ ปลาย
ปด เม่อื อัตราเรว็ ของเสียงในทอปลายปดเทา กบั 360 m/s ?

วเิ คราะหขอมลู
f1 = 294 Hz
v = 360 m/s

คาํ นวณความยาวของทอปลายปด

จากสมการ

จะได

หรือ 30.6 cm
ดังนั้น ทอ ปลายปด นี้มีความยาวเทากับ 30.6 cm

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 57

เสียงเคร่ืองดนตรีแตละชนิดจะมีเอกลักษณของเสียง ทําใหเราสามารถแยกออกไดวาเปนเสียงของเครื่องดนตรีชนิดใดถึง
แมจ ะเลน โนต เดยี วกนั เพราะวา เครอ่ื งดนตรแี ตล ะชนดิ มคี วามเขม ของคลนื่ เสยี งแตล ะฮารม อนกิ ทเี่ กดิ จากเครอ่ื งดนตรตี า งชนดิ กนั มี
คาไมเ ทากัน และเม่ือนาํ คลน่ื เสยี งแตล ะฮารม อนิกมารวมกันทาํ ใหร ูปคลนื่ เสียงของแตล ะเครอ่ื งดนตรีมีความแตกตา งกนั ซง่ึ รูปคลื่น
เหลา น้บี อกถึงคณุ ภาพของเสียงน่ันเอง

ความถ่เี สยี งย่ิงสงู -> ความยาวคล่นื ย่งิ สัน้ -> เสยี งดนตรจี ะยิง่ เปน โทนเสยี งสงู
ที่มา : http://cnx.org/contents/5612e514-585d-4327-abdf-d1a6aad41d6c@20/

Harmonic_Series

2.5 การเกดิ บตี ส

เมอื่ คลน่ื เสยี งทม่ี คี วามถใี่ กลเ คยี งกนั 2 ขบวน มารวมกนั (ใชห ลกั การซอ นทบั ) จะทาํ ใหเ กดิ เสยี งดงั และเบาสลบั กนั เปน จงั หวะ
เราเรียกปรากฏการณน้วี า บตี ส (beats) ซึง่ ความถี่ในการดงั และเบา เรียกวา ความถี่บีตส (beats frequency) ซ่ึงความถี่บตี สบอก
เราวามีเสียงดังหรือเบากี่ครั้งในเวลา 1s และเราสามารถคํานวณความถี่บีตสและความถ่ีคาใหมที่เราไดยินไดจากสมการ

และ

เมอื่ fb คือ ความถีบ่ ตี ส
fav คอื ความถ่เี ฉลี่ย ซึ่งเปนความถี่ทไ่ี ดย นิ
f1 และ f2 คอื ความถ่ีจากแหลงกําเนดิ ท้งั สองแหลง

58 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

ปญหาทาใหค ดิ ! ยกท่ี 26 : เมอ่ื เคาะพรอมสอมเสียง 2 อันพรอมกนั วัดความถไี่ ด 442 Hz ซึ่งเสียงดังกลาวจะนนั้ มีการ
ดงั และเบาสลบั กัน โดยใน 1 วนิ าทจี ะมเี สียงดัง 4 ครัง้ ความถี่ของเสยี งจากสอ มเสยี งท้งั สองมีคา เทาไร

วิเคราะหข อ มลู
ความถท่ี ่วี ดั ได คือ ความถเี่ ฉล่ีย fav = 442 Hz
เสยี งดงั 4 คร้ังใน 1 วนิ าที บอกถงึ ความถี่บตี ส fb = 4 Hz

คํานวณความถที่ ง้ั สอง
จากสมการ
จะได f1 + f2 = 2fav = 2(442 Hz) = 884 Hz
884 = f1 + f2 ..........(1)
จากสมการ
ให f1>f2 จะได fb = f1 - f2 = (4Hz)
4 = f1 - f2 ..........(2)
(1) + (2) จะได 884 + 4 = 2f1
f1 = 444 Hz
และ (1) - (2) จะได 884 - 4 = 2f2
f2 = 440 Hz

ดงั นนั้ ความถขี่ องเสียงจากสอมเสียงท้งั สอง คอื 444 Hz และ 440 Hz

2.6 หแู ละการไดย ิน

หูของเราทาํ หนา ท่ีเปลย่ี นพลงั งานกลทถ่ี ูกถายโอนผานคลน่ื เสียงเปนพลังงานไฟฟา สัญญาณไฟฟาดังกลาวจะถกู สงไปยงั
สมอง เราแบง โครงสรางของหอู อกเปน 3 สว น คอื หชู นั้ นอก หชู นั้ กลาง และหูชัน้ ใน

ทม่ี า : http://www.hearforlife.ca/resources/article/understanding_hearing_loss

ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 59

หชู นั้ นอก (External ear) ประกอบดวย ท่มี า : http:P//HhoYm10e1p/aegaerdse.btawi.lse.dhutm/~lmpaniagu/
ใบหู (pinna) ชว ยลดความเขมของคลน่ื เสยี งในบางคาความถ่ี
และสะทอ นคลนื่ เสียงใหผานเขาไปในรหู ู
รหู ู (auditory canal) ในรหู จู ะมขี ห้ี ูไวด ักฝนุ ไมใ หเ ขาไปถงึ แกวหู
และหูช้ันกลาง
แกวหู (eardrum หรือ tympanic membrane) ทําหนา ที่เปน
ตัวรับแรงดันจากคล่ืนเสียง และสงตอ แรงดังกลา วไปยังหูชนั้ กลาง

หูชั้นกลาง (Middle ear) ประกอบดว ย ทีม่ า : http:P//HhoYm10e1p/aegaerdse.btawi.lse.dhutm/~lmpaniagu/
กระดูกรปู คอ น (malleus) กระดูกรูปทง่ั (incus) และกระดูก
รปู โกลน (stapes หรือ stirrup) กระดกู ทงั้ สามจะรับแรงตอจากแกว หู
เนอ่ื งจากแกวหมู พี น้ื ท่รี บั แรงใหญกวาแตไ ดร บั แรงเทากบั กระดกู ทั้งสาม
ซ่งึ มีพื้นรบั แรงนอยกวา กระดูกท้ังสามจึงไดร ับแรงตอหนวยพื้นที่มากกวา
เสยี งจงึ มแี อมพลิจูดมากกวา มีความเขมเสียงเพ่มิ ขนึ้ ดังนนั้ กระดูกทัง้ สาม
ชิ้นน้ีจึงทําหนา ทีเ่ พิม่ ความเขมเสยี งของคล่ืนเสยี งทีต่ กกระทบแกว หู ซึง่
เสยี งนจ้ี ะถกู สง ตอ ไปยงั ชอ งรปู ไข (oval window) และถกู สง ตอ ไปยงั หชู น้ั ใน

เสริม : การปรับความดันภายในหู
ภายในหูตอนกลางจะมที อยสู เทเชยี น (Eustachian tube)
มีลกั ษณะเปน ทอ กลวงขนาดเลก็ เช่ือมตดิ ระหวา งคอหอยและหชู น้ั กลาง
ชวยปรับความดนั ระหวา งภายในหูกบั ภายนอกหูใหม ีความดนั เทา กนั
ถาหากระดบั ความดนั ภายในหแู ละภายนอกหูไมเ ทา กนั จะมีผลทาํ ใหร สู กึ
หูอื้อ และถา เกิดความแตกตางมากจะทาํ ใหร ูสกึ ปวดหู

หชู ัน้ ใน (Inner ear) ประกอบดวย cทoี่มmา/:chlotgtpg:e//dw_wzeTuwRs.stlYamchohMkiadinn.dg_p-tufbabscet.sh-tamnld#-sftichtaiosnh..
อวยั วะรปู หอยโขง (cochlea) ทาํ หนา ที่เปลย่ี นพลงั งานกลจาก ที่มา : http://homepaegaerdse.btwai.lse.dhutm/~lmpaniagu/PHY101/
การส่ันเปนพลงั งานไฟฟา และสง สัญญาณไฟฟา น้ีเขาสูสมอง นอกจากนี้
อวัยวะรูปหอยโขง ยงั ชวยรักษาการทรงตวั ของรา งกาย ภายในอวัยวะรปู
หอยโขง มีโพรงกระดูก 3 โพรง โพรง สวนกลางเรียกวา ทออวยั วะรปู
หอยโขง (cochlea duct) ซึง่ ภายในมีของเหลวทีเ่ คลอื่ นทไ่ี ด เม่ือเกดิ
การสนั่ จากหสู ว นกลางทาํ ใหเ ซลลรูปขนเคล่อื นที่ และสวนบนของเซลล
ถูกเปด และปด ทําใหเกิดสัญญาณไฟฟาขนึ้ โดยการเปด และปด น้ี
จะตอบสนองกบั ความถ่ใี นชวงประมาณ 20 Hz – 20 kHz เราจงึ ไดยิน
เสยี งทีม่ คี วามถ่ใี นชว งดงั กลาวเทานัน้

60 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

3. คลืน่ แมเหลก็ ไฟฟา

3.1 ความสัมพนั ธระหวา งสนามไฟฟาและสนามแมเหลก็

ในป ค.ศ. 1819 ฮันส ครสิ เตียน เออรส เตด (Hans Christian Oersted)
กําลงั สอนหนงั สืออยู ดวยความชางสงั เกต เขาพบวาเมอ่ื เขม็ ทศิ วางอยูใ กลๆ กบั เสน
ลวดท่มี ีกระแสไฟฟา เข็มของเข็มทิศเบนออกจากแนวทศิ เหนอื -ใต เขาไดศ กึ ษาเพิ่ม
เติมและไดขอสรปุ ในป ค.ศ. 1820 วา เมอื่ มกี ระแสไฟฟา ผานเสน ลวดจะเกิดสนาม
แมเหล็กเปน วงรอบเสนลวด

หลังจากนัน้ อองเดร มารี แอมแปร (Andre-Marie Ampere) ไดอ ธบิ าย
ความสมั พันธร ะหวา งกระแสไฟฟาที่ผานเสน ลวดกบั สนามแมเหลก็ ทเี่ กดิ ข้ึนรอบๆ
เสน ลวด เรยี กวา กฎของแอมแปร (Ampere’s law) ซ่งึ สนามแมเ หล็กจะวนรอบเสน
ลวดตามกฎมอื ขวา โดย นิ้วโปง มอื ขวาเปนทศิ ของกระแสไฟฟา และอกี สนี่ ้ิวทเี่ หลือ
เปน ทิศของสนามแมเ หลก็

ในป ค.ศ. 1831 ไมเคิล ฟาราเดย (Michael Faraday) ไดท ําในสิ่งตรง
กนั ขามกบั เออรส เตด เขาใชแมเหลก็ เหน่ยี วนาํ ใหเ กดิ กระแสไฟฟา เขาไดขอสรุปวา
การเปลี่ยนแปลงของสนามแมเหล็กทาํ ใหเ กดิ สนามไฟฟา ซง่ึ สนามไฟฟาสมั พนั ธ
กับแรงเคลื่อนไฟฟา เรยี กวา กฎการเหนี่ยวนาํ ของฟาราเดย (Faraday’s law of
induction) ความรูดงั กลาวนําไปสกู ารสรางกระแสไฟฟา ซงึ่ สําคญั อยา งมาก
ในปจจบุ นั

นอกจากนก้ี ารเคลอื่ นแทง แมเหลก็ เขา และออกจากขดลวดสามารถสรา ง disทp่มี laาy:_hartttipc:l/e/w.pwhpw?.parhtiilciclea_.cido=m1/49
กระแสไฟฟา ในขดลวด เรียกกระแสไฟฟา ทเี่ กดิ ขนึ้ น้วี า กระแสไฟฟา เหนย่ี วนํา
(induced current) และในป ค.ศ. 1833 เฮนริช เลนซ (Heinrich Friedrich Emil
Lenz) ไดอ ธิบายทิศทางท่ีเกดิ ขน้ึ ของกระแสเหนย่ี วนําท่ีสมั พันธก บั การเปลี่ยนแปลง
ของสนามแมเหล็ก เรียกวา กฎของเลนซ (Lenz’s law)

กฎของเลนซอ ธิบายวา กระแสไฟฟาเหนย่ี วนาํ ในขดลวดจะสรา งสนาม
แมเหล็กในทิศตรงขา ม กบั การเปลยี่ นแปลงของสนามแมเหล็กที่ผานพืน้ ทห่ี นาตดั
ของขดลวดนั้น และทิศของกระแสไฟฟาเหนย่ี วนํา กบั ทศิ ของสนามแมเ หล็กที่กระแส
ไฟฟาเหนี่ยวนาํ สรางขึ้นจะสัมพันธต ามกฎมือขวา โดย น้วิ โปง มือขวาเปนทิศของสนาม
แมเหลก็ ท่ีกระแสไฟฟา เหน่ียวนาํ สรา งขนึ้ และอกี สีน่ ้วิ ทเี่ หลือเปน ทิศของกระแสไฟฟา
เหน่ยี วนํา

ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 61

เมื่อข้ัวแมเ หลก็ เหนือเคลอื่ นเขา หาขดลวด ทําใหส นามแมเหล็กท่ีผานพื้นที่หนาตดั ของ
ขดลวดซงึ่ มีทศิ จากแทง แมเ หล็กเขา หาขดลวดเพมิ่ ขึน้ นั่นคอื ทิศการเปลีย่ นแปลงของสนามแม
เหลก็ มที ิศจากแทง แมเ หลก็ เขา หาขดลวด ขดลวดจงึ สรางกระแสเหนยี่ วนาํ เพื่อท่ีจะสรางสนาม
แมเหล็กที่มีทิศตรงขามกับทิศของการเปล่ียนแปลงสนามแมเหล็ก นั่นคือ ทิศออกจากขดลวด
เขาหาแทง แมเ หล็ก จงึ ไดทิศของกระแสไฟฟาเหนีย่ วนําวนทวนเข็มนาฬกา

เมื่อข้ัวแมเหล็กเหนือเคล่ือนออกจากขดลวด ทําใหสนามแมเหล็กท่ีผานพื้นท่ีหนาตัด
ของขดลวดซึ่งมที ศิ จากแทง แมเ หลก็ เขา หาขดลวดลดลง น่ันคอื ทศิ การเปลย่ี นแปลงของสนาม
แมเ หลก็ มที ศิ ออกจากขดลวดเขา หาแทง แมเ หลก็ ขดลวดจงึ สรา งกระแสเหนยี่ วนาํ เพอ่ื ทจ่ี ะสรา ง
สนามแมเหล็กที่มีทิศตรงขามกับทิศของการเปลี่ยนแปลงสนามแมเหล็ก นั่นคือ ทิศจากแทง
แมเหลก็ เขาหาขดลวด จึงไดทศิ ของกระแสไฟฟา เหนี่ยวนาํ วนตามเขม็ นาฬกา

เม่ือข้ัวแมเหล็กใตเคล่ือนเขาหาขดลวด ทําใหสนามแมเหล็กที่ผานพื้นที่หนาตัดของ
ขดลวดซึ่งมีทิศจากขดลวดเขาหาแทงแมเหล็กเพิ่มขึ้น น่ันคือ ทิศการเปล่ียนแปลงของสนาม
แมเหล็กมีทิศออกจากขดลวดเขาแทงแมเหล็ก ขดลวดจึงสรางกระแสเหน่ียวนําเพ่ือท่ีจะสราง
สนามแมเหล็กที่มีทิศตรงขามกับทิศของการเปลี่ยนแปลงสนามแมเหล็ก น่ันคือ ทิศจากแทง
แมเ หล็กเขา หาขดลวด จึงไดท ศิ ของกระแสไฟฟา เหน่ยี วนาํ วนตามเข็มนาฬก า

เมื่อขั้วแมเหล็กใตเคลื่อนออกจากขดลวด ทําใหสนามแมเหล็กที่ผานพ้ืนที่หนาตัดของ
ขดลวดซ่ึงมีทิศจากขดลวดเขาหาแทงแมเหล็กลดลง น่ันคือทิศการเปล่ียนแปลงของสนาม
แมเ หลก็ มที ศิ ออกจากออกจากแทง แมเ หลก็ เขา หาขดลวด ขดลวดจงึ สรา งกระแสเหนย่ี วนาํ เพอ่ื
ท่ี จะสรางสนามแมเ หล็กทม่ี ที ิศตรงขา มกบั ทศิ ของการเปล่ยี นแปลงสนามแมเ หลก็ นนั่ คอื ทิศจาก
แทง ออกจากขดลวดเขา หาแทง แมเ หลก็ จงึ ไดท ศิ ของกระแสไฟฟา เหนยี่ วนาํ วนทวนเขม็ นาฬก า

3.2 การเกิดคล่ืนแมเ หลก็ ไฟฟา

ในหัวขอ ท่ีแลว เราไดท ราบแลว วา การเปลยี่ นแปลงของสนามไฟฟา ทาํ ใหเ กดิ สนามแมเหลก็ และการเปลี่ยนแปลงของสนาม
แมเหล็ก ทาํ ใหเ กิดสนามไฟฟา จากความรเู หลา นีน้ ําไปสกู ารเสนอ ทฤษฎีการเกิดคลนื่ แมเ หล็กไฟฟา โดย เจมส คลารก แมกซเวลล
(James Clerk Maxwell) ในป ค.ศ. 1864 และสมบูรณมากข้นึ ในตําราเรยี นท่ีเขาทาํ ขึน้ ในป ค.ศ. 1887 ความรนู ึ้ยังบอกกับเราอีกวา
คลน่ื แมเ หลก็ ไฟฟา จะมีอตั ราเร็วในสุญญากาศคงทปี่ ระมาณ ซ่ึงคงท่เี สมอไมว า ผวู ัดจะเคลื่อนที่แบบใดก็ตาม

หลงั จากนน้ั ในป ค.ศ. 1887 ไฮนร ชิ รดู อลฟ เฮรติ ซ (Heinrich Rudolf Hertz) สามารถสรา งและตรวจวดั คลนื่ แมเ หลก็ ไฟฟา
ไดเ ปน ครงั้ แรก โดยการตอ วงจรอนกุ รมระหวา งขดลวดเหนย่ี วนาํ และตวั เกบ็ ประจุ ทาํ ใหเ กดิ ไฟฟา กระแสสลบั ในวงจร และการเปลย่ี น
กลบั ไปกลบั มาของกระแสไฟฟา วงจร กค็ อื การทป่ี ระจไุ ฟฟา เคลอ่ื นทกี่ ลบั ไปกลบั มาในวงจร ทาํ ใหส นามไฟฟา รอบประจไุ ฟฟา เกดิ การ

62 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

เปลย่ี นแปลง สง ผลใหม เี ปลยี่ นแปลงของสนามแมเ หลก็ รอบๆ ประจไุ ฟฟา ดว ยนน่ั เอง และการเปลยี่ นแปลงดงั กลา วถกู แผอ อกไปเปน
คล่ืนโดยรอบ ซึง่ คลืน่ ดงั กลา วประกอบดว ยสนามแมเ หล็กและสนามไฟฟา เรยี กวา คล่นื แมเหล็กไฟฟา (electromagnetic wave)

สนามไฟฟา กบั สนามแมเหลก็ จะตั้งฉากซ่งึ กนั และกัน และตั้งฉากกับทิศการเคลอ่ื นทข่ี องคล่นื แมเ หลก็ ไฟฟา ซ่ึงเปนไปตาม
กฎมือขวา โดยนิ้วโปงมือขวาแทนทิศการเคลื่อนท่ีของคลื่น นิ้วช้ีมือขวาแทนทิศของสนามไฟฟา และน้ิวกลางมือขวาแทนทิศของ
สนามแมเหล็ก

3.3 สเปกตรัมของคลืน่ แมเ หล็กไฟฟา

สเปกตรมั ของคล่นื แมเ หล็กไฟฟา (electromagnetic spectrum) คือ ชว งความถ่ีตา งๆ ของคลน่ื แมเหลก็ ไฟฟา

คลนื่ วทิ ยุ (radio waves)
ชว งความถี่ : นอยกวา 3 GHz (3 x 109 Hz)
ชวงความยาวคลนื่ : มากกวา 10 cm (10-1 m)
ผคู น พบ : ไฮนร ชิ รดู อลฟ เฮริตซ (Heinrich Rudolf Hertz) ชาวเยอรมนั
ปท ค่ี น พบ : ค.ศ. 1887

เราใชค ลนื่ วทิ ยุในการ รบั -สง สัญญาณวิทยุและโทรทัศน แบงเปน ชว งความถ่ตี างๆ ดังนี้

ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 63

ไมโครเวฟ (microwave)
ชวงความถี่ : 3 GHz – 3 THz (3 x 109 HZ - 3 x 1012 Hz)
ชวงความยาวคล่ืน : 0.1 mm – 10 cm (10-4 m - 10-1 m)
ผูคน พบ : ไฮนริช รดู อลฟ เฮริตซ (Heinrich Rudolf Hertz) ชาวเยอรมนั
ปท ค่ี น พบ : ค.ศ. 1888

เราใชค ลน่ื ไมโครเวฟในโทรศัพทเ คล่อื นที่ รบั -สง สญั ญาณดาวเทยี ม ใชในเรดาร (radar) สําหรบั ตรวจจับวตั ถตุ า งๆ และยัง
ใชในการทําใหโ มเลกุลของน้ําเดอื ด ซึง่ เปน หลกั การของตไู มโครเวฟ

รังสอี ินฟราเรด (infrared หรือ IR)
ชวงความถ่ี : 3 THz – 430 THz (3 x 1012 HZ - 4.3 x 1014 Hz)
ชวงความยาวคล่นื : 698 nm – 0.1 mm (6.98 x 10-7 m - 10-4 m)
ผูคน พบ : วลิ เลียม เฮอรเชล (William Herschel) ชาวเยอรมันและอังกฤษ
ปท ีค่ นพบ : ค.ศ. 1800

คาํ วา infra- หมายถงึ ตํา่ กวา ดังน้ัน infrared จึงหมายความวา สเปกตรัมของคล่นื แมเหล็กไฟฟา ท่มี ีความถ่ีตาํ่ กวา แสงสี
แดง ซ่งึ วตั ถุท่มี คี วามรอนจะแผรงั สอี ินฟราเรดออกมา เชน รางกายของเรา เปนตน เราจึงนาํ ความรูน ี้ไปใชใ นการออกแบบกลองท่ี
มองในเวลากลางคืน

แสง (light)
ชวงความถ่ี : 400 THz – 789 THz (4 x 1010 HZ - 7.89 x 1014 Hz)
ชว งความยาวคลื่น : 380 nm – 750 nm (3.8 x 10-7 m - 7.5 x 10-7 m)
เราสามารถแบงชว งแสงสีตางๆ ตามความยาวคล่นื และความถใี่ นสญุ ญากาศ ไดด ังน้ี

สี มว ง นํ้าเงิน เขียว เหลอื ง สม แดง
ความยาวคล่นื (nm) 380-450 450-500 500-570 570-590 590-610 610-760
789-668 668-606 606-526 526-508 508-484 484-400
ความถี่ (THz)

แสงสขี าวน้นั เกดิ จากการรวมกันของแสงในทกุ ๆ สีดวยอัตราสวนทเี่ หมาะสม
รังสีอัลตราไวโอเลต (ultraviolet rays หรือ UV)

ชวงความถี่ : 750 THz – 30 PHz (7.50 x 1014 Hz - 3 x 1016 Hz)
ชวงความยาวคล่ืน : 10 nm – 400 nm (10-8 m - 4 x 10-7 m)
ผูคน พบ : โจฮันน วลิ เฮรม รติ เทอร (Johann Wilhelm Ritter) ชาวเยอรมัน
ปท่คี น พบ : ค.ศ. 1801
คาํ วา ultra- หมายถงึ เหนอื กวา หรอื มากกวา ดงั นน้ั ultraviolet จงึ หมายความวา สเปกตรมั ของคลน่ื แมเ หลก็ ไฟฟา ทม่ี คี วามถี่
มากกวาแสงสีมว ง รังสอี ัลตราไวโอเลตน้ันชวยในการสรา งวติ ามิน D ซงึ่ ชวยในการดูดซึมแคลเซียม ชว ยในการตรวจสอบการปลอม
แปลงเอกสาร ชว ยในการฆา เชอ้ื โรคบางชนดิ ชว ยในการตรวจหาสารบางชนดิ ทม่ี องไมเ หน็ ดว ยตาเปลา เชน คราบอสจุ ิ เลอื ด ปส สาวะ
เปนตน แตก ารไดร ับรังสีอลั ตราไวโอเลตมากเกินไปอาจกอ ใหเ กดิ มะเร็งในผิวหนงั และดีเอน็ เออาจถกู ทําลายได
รงั สีเอกซ (x-rays)
ชวงความถี่ : 30 PHz – 30 EHz (3 x 1016 Hz - 3 x 1019 Hz)
ชวงความยาวคล่ืน : 0.01 nm – 10 nm (10-11 m - 10-8 m)
ผูคนพบ : วิลเฮลม คอนราด เรินตเกน (Wilhelm Conrad Rontgen) ชาวเยอรมนั
ปทีค่ น พบ : ค.ศ. 1895

64 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

รังสเี อกซ เปนคลืน่ แมเ หล็กไฟฟา ที่เกิดจากกระบวนการภายในอะตอม รังสีเอกซถ กู นาํ มาใชประโยชนอ ยางเชน ชว ยในการ
วนิ ิจฉัยโรค ใชเ พื่อศกึ ษาการทาํ งานภายในรา งกาย ใชเ พ่ือศกึ ษาโครงสรา งของโมเลกุล เปน ตน

รงั สแี กมมา (gamma rays)
ชว งความถี่ : มากกวา 10 EHz (1019 HZ)
ชวงความยาวคลน่ื : นอ ยกวา 0.03 nm (3 x 10-11 m)
ผคู น พบ : ปอล วยี าร (Paul Villard) ชาวฝร่ังเศส
ปท ่คี น พบ : ค.ศ. 1900

รังสแี กมมา เปน คลน่ื แมเหล็กไฟฟา ท่ีเกิดจากกระบวนการภายในนิวเคลียส รังสีแกมมาถูกนาํ มาใชป ระโยชนอ ยา ง เชน ชว ย
ในการวินิจฉัยโรค ชวยในการศึกษาการทํางานของสารเคมีภายในรางกาย ชวยในการรักษาโรคมะเร็ง ชวยในการปรับปรุงพันธุพืช
เปน ตน

นอ งๆ สามารถศึกษาเพิม่ เติมไดท ่ี
Tag : สอนศาสตร, ฟส ิกส, คล่นื , คลืน่ กล, คลืน่ เสียง, เสียง, คลื่นแมเหล็กไฟฟา , ปรากฏการณค ล่ืน

• 10 : คล่นื กล 1
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-1

• 11 : คลื่นกล 2
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-2

• เสียง ตอนท่ี 1
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-3

• เสียง ตอนที่ 2
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-4

• เสียง ตอนท่ี 3
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-5

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 65

• ฟสิกส ม.ปลาย เร่อื ง คล่นื ปรากฏการณคลื่น ตอนท่ี 1
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-6

• ฟส ิกส ม.ปลาย เร่อื ง คลืน่ ปรากฏการณคลน่ื ตอนที่ 2
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-7

• ฟส กิ ส ม.5 เรื่อง คล่ืน
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-8

• แมเหลก็ ไฟฟาและคล่ืนแมเ หล็กไฟฟา ตอนที่ 1
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-9

• แมเ หล็กไฟฟาและคลืน่ แมเหลก็ ไฟฟา ตอนท่ี 2
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch4-10

บนั ทึกชว ยจํา

66 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

บทท่ี 5

กัมมันตภาพรังสี และพลังงานนิวเคลยี ร

1. การคน พบกัมมนั ตภาพรังสี

ในป ค.ศ. 1896 อองตวน อองรี แบก็ เกอเรล (Antoine Henri Becquerel) ดวยความบังเอญิ เขาไดวางกอนแรย ูเรเนียม
ไวใกลๆ แผนฟลมถายภาพที่ถูกเก็บไวอยางมิดชิด และดวยความชางสังเกต เขาเห็นภาพเงาสีดําบนฟลมถายภาพนั้นดวยความ
รอบคอบเขาไดล องนําวสั ดตุ างๆ มากัน้ ระหวา งฟล ม ถา ยภาพกับกอ นแรย เู รเนยี ม ปรากฏวา ยังคงเหน็ เงาสดี าํ บนฟลมถา ยภาพ

ท่มี า : http://en.wikipedia.org/wiki/Henri_Becquerel
ในป ค.ศ. 1989 ปแ อร ครู ี (Pierre Curie) และ มารี ครู ี (Marie Curie) ไดแ ยกธาตุทีส่ ามารถแผรงั สไี ดอ อกจากกอ นแร
เรยี กธาตุนี้วา ธาตกุ ัมมันตภาพรังสี (radioactive element) หรอื สารกมั มันตภาพรงั สี (radioactive substance) สารเหลานี้เกิด
จากการสลายตัวของนิวเคลยี สของอะตอมท่ไี มเ สถยี ร เราเรียกการสลายตัวนีว้ า กมั มันตภาพรงั สี (radioactivity) ดวยวธิ ีการแยก
ธาตดุ งั กลา วนาํ ไปสูการคบพบธาตใุ หม ไดแก ธาตุพอโลเนียม (Polonium) และตามดว ยธาตเุ รเดยี ม (Radium)

ท่มี า : http://scienceblogs.com/startswithabang/2010/03/17/why-is-helium-so-scarce/

ขอตกลงเชงิ สญั ลักษณ หรอื หรือ
เพื่อสะดวกในการกลาวถงึ ธาตตุ างๆ เราจะใชส ัญลักษณข องธาตุดงั นี้

เม่ือ X คอื สญั ลักษณข องธาตุ นิยมใชแ บบน้ี
Z คือ เลขอะตอม บอกถึงจาํ นวนโปรตอน
N คือ จํานวนนวิ ตรอน
A คอื เลขมวล บอกถงึ ผลรวมของจํานวนโปรตอนกบั จาํ นวนนิวตรอน (A = Z + N)

ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 67

2. ไอโซโทป

เลขอะตอมหรอื จาํ นวนโปรตอนเปน สง่ิ ทบี่ อกถงึ ชนดิ ของธาตุ นนั่ คอื ธาตชุ นดิ เดยี วกนั จะตอ งมจี าํ นวนโปรตอนเทา กนั จงึ เปน
ไปไดที่จะมธี าตุชนิดเดียวกนั (จํานวนโปรตอนเทากนั ) แตมีเลขมวลหรอื จาํ นวนนิวตรอนภายในนวิ เคลียสไมเทากัน การทธ่ี าตเุ ดียวกนั
มีจํานวนโปรตอนเทากัน แตมีจํานวนนิวตรอนหรือเลขมวลไมเทากัน เราเรียกวา ไอโซโทป (isotope) เชน คารบอน-11 ( )
คารบ อน-12 ( ) คารบอน-13 ( ) และ คารบอน-14 ( ) หรอื ไฮโดรเจน (hydrogen : ) ดวิ ทเี รียม (deuterium : )
ทรเิ ทยี ม (tritium : ) ควอดเรยี ม (quadrium : ) เปนตน

ทมี่ า :http://en.wikipedia.org/wiki/Isotope

3. กมั มันตภาพรงั สี ทมี่ า : http://www.artinaid.com/2013/04/carbon-3/
ทมี่ า c: ohmttp/2:/0/a1n0o_t1h1e_r0b1ri_cakrincwhiavlel..bhltomglspot.
ในกรณที ีน่ ิวเคลยี สของธาตุนั้นไมเสถยี ร ธาตนุ ัน้ จะเกิด
การสลายตวั เองเปล่ียนเปนธาตอุ ่นื หรือเกิดกัมมนั ตภาพรังสี ซงึ่
นิวเคลียสที่ไมเสถียรมกั เกิดจากภายในนิวเคลยี สมจี าํ นวนนวิ ตรอน
ไมเหมาะสมกบั จํานวนโปรตอน เราเรียกไอโซโทปของธาตทุ เี่ กิด
กัมมันตภาพรงั สวี า ไอโซโทปกัมมนั ตรังสี (radioactive isotope)

ในชวงแรกทมี่ กี ารศึกษาสารกมั มันตรงั สนี ั้น นกั วิทยาศาสตร
ยังไมแนใ จนกั วา รงั สเี หลานั้นคืออะไร ความสงสัยเหลานี้นาํ ไปสกู าร
ศึกษาสมบตั ิทางฟสิกสข องพวกมนั

ในป ค.ศ. 1899-1900 เออรเนสต รทั เทอรฟ อรด (Ernest
Rutherford) และ ปอล วียาร (Paul Villard) ไดจ ําแนกอนุภาคและ
รังสที ี่ไดจากการเกิดกมั มนั ตภาพรังสี ตามลักษณะการเบย่ี งเบนของ
อนุภาคและรงั สใี นสนามแมเ หล็ก ซงึ่ บอกถึงประจขุ องอนภุ าคและ
รังสนี ้นั โดยแบง ออกเปน 3 ชนดิ คือ อนภุ าคแอลฟา (alpha particle
: ) อนภุ าคบีตา (beta particle : ) และรังสแี กมมา (gamma
ray : )

68 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

จากการศกึ ษาการสลายใหอ นุภาครงั สที ้งั สามนัน้ จะเปน ไปตามกฎ 2 ขอ คอื
1. กฎการอนรุ กั ษจ าํ นวนโปรตอนและนวิ ตรอน คือ จาํ นวนรวมของโปรตอนและนวิ ตรอนกอ นสลาย จะตอ งเทา กับ จํานวน
รวมของโปรตอนและนวิ ตรอนหลงั สลาย
2. กฎการอนุรกั ษประจุ คือ ผลรวมของประจกุ อ นสลาย จะตองเทากบั ผลรวมของประจหุ ลังสลาย

ปญ หาทา ใหค ิด! ยกที่ 27 : นิวเคลียสของเรเดยี ม-226 ( ) สลายตัวใหอ นภุ าคแอลฟา ( ) 1 ตัวและธาตใุ หมอ กี
1 ตวั จงหาเลขอะตอมและเลขมวลของนิวเคลียสใหมต วั น้?ี

เขียนสมการการสลายตวั

หาเลขอะตอม
จากกฎการอนรุ กั ษป ระจุ จะได 88 = 2 + Z
Z = 88 – 2 = 86

หาเลขมวล
จากกฎการอนุรกั ษจาํ นวนโปรตอนและนิวตรอน จะได 226 = 4 + A
A = 226 – 4 = 222

ดงั นน้ั ธาตใุ หมจ ะมเี ลขอะตอม Z = 86 และ เลขมวล A = 222 นนั่ ธาตุ เรดอน-222 (Radon-222) ซงึ่ มสี ญั ลกั ษณเ ปน

3.1 การสลายใหอ นภุ าคแอลฟา

อนภุ าคแอลฟา คอื นิวเคลยี สของฮีเลียม ( ) ใชสัญลักษณเปน ประกอบดวยโปรตรอน 2 โปรตอน และ นิวตรอน
2 นวิ ตรอน ดังน้ันอนภุ าคแอลฟาจึงมีประจเุ ปนประจุบวก และมขี นาดประจุเปน 2 เทา ของประจอุ เิ ล็กตรอน โดยทว่ั ไปการสลายตัวให
อนุภาคแอลฟาจะเร่ิมจากนิวเคลียสตนกําเนิด แลวเปลี่ยนไปเปนนิวเคลียสใหมและปลอยอนุภาคแอลฟาออกมา เขียนเปนสมการ
ไดวา

เมอื่ X คือ นวิ เคลยี สตน กาํ เนดิ (parent nucleus)
Y คือ นิวเคลยี สใหม (daughter nucleus)
He คอื อนภุ าคแอลฟา

ท่ีมา : http://www.scienceminusdetails.com/2011/03/ ที่มา: http://outreach.atnf.csiro.au/education/senior/
where-did-helium-come-from-or-jupiter.html cosmicengine/sun_nuclear.html

เชน การสลายตวั ของยูเรเนยี ม -238 เปน ทอเรียม -234 ซ่ึงเขยี นสมการไดเปน

ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 69

เนื่องจากอนุภาคแอลฟามีประจมุ ากกวาอนุภาคอกี 2 ชนิด ทาํ ใหอนภุ าคแอลฟาแตกตัวเปนไอออนไดด ีกวา จึงเสียพลังงาน
อยางรวดเรว็ เมอื่ ผานตวั กลาง ดังนน้ั อนุภาคแอลฟาจงึ มีอาํ นาจการทะลผุ านนอยที่สดุ คอื ผา นอากาศไดป ระมาณ 3 – 5 cm และเรา
สามารถใชก ระดาษบางๆ ในการก้นั อนุภาคแอลฟาได

3.2 การสลายใหอนภุ าคบีตา

โดยทั่วไปอนภุ าคบตี า หมายถงึ อเิ ล็กตรอน ( ) ซ่ึงเกดิ จากนวิ ตรอน phpท?iม่ี mาg:=0h1tt0pj7p:/0g/w1&_wim6w8a.zgwzeizk_ziip1d7r=e71m075e70d0_.5cB0oemta/idmeacgaey._68.
เปล่ียนไปเปนโปรตอนตามกฎการอนุรักษประจุ จะเกิดในนิวเคลียสที่ไมเ สถยี ร
เพราะมีจํานวนนิวตรอนมากเกินไปเมอื่ เทียบกับจาํ นวนโปรตอน ใชส ัญลักษณ
เปน หรอื -

อนภุ าคบีตา อาจหมายถงึ โพซติ รอน ( ) ซ่งึ เกิดจากโปรตอนเปลีย่ น
เปนนวิ ตรอนตามกฎการอนรุ ักษประจุ จะเกิดในนวิ เคลยี สทไ่ี มเสถียร เพราะมี
จํานวนโปรตอนมากเกินไปเมอื่ เทียบกับจํานวนนิวตรอน ใชสัญลักษณเ ปน +

การสลายตัวใหอนุภาคบีตาเขียนเปน สมการไดวา ทม่ี า : http://www.hpwt.de/Kern2e.htm

เมอ่ื X คอื นวิ เคลียสตน กําเนดิ (parent nucleus)
Y คือ นวิ เคลียสใหม (daughter nucleus)
e คือ อนภุ าคบีตา
เชน การสลายตวั ของคารบอน-14 เปน ไนโตรเจน-14
ซง่ึ เขียนสมการไดเปน ทีม่ า : http:/n/uwcwlewa.rh_kp-hpyh0y2.o_reg.h/etmnelrgy/power/

อนุภาคบตี ามอี าํ นาจการทะลผุ านดกี วา อนุภาคแอลฟา แตไ มดีเทา รังสแี กมมา
สามารถผา นอากาศไดประมาณ 1 – 3 m สามารถทะลุผา นมือหรอื โลหะบางๆ ได เชน อะลมู ิเนยี มทห่ี นาไมเกนิ 5 mm เปนตน

เสริม : มวลของอนุภาคบตี าหายไปไหน?
การที่อนุภาคบีตามีเลขมวลเปน 0 น้ันไมใชมันไมมีมวล แตเปนเพราะมวลของอนุภาคบีตานอยกวามวลของโปรตอนและ
นวิ ตรอนมากๆ นอ ยจนสามารถตดั ทง้ิ ได เนอ่ื งจากไมส ง ผลตอ การคาํ นวณมากนกั ดงั นนั้ การสลายตวั ใหอ นภุ าคบตี าจงึ ไมส ง ผลใหเ ลข
มวลเปลยี่ น

3.3 การสลายใหรงั สแี กมมา

รงั สแี กมมา ( ) เปนคล่นื แมเ หลก็ ไฟฟาทม่ี ีความถ่ีและพลงั งานสงู มีประจุเปนศนู ยห รอื เปนกลางทางไฟฟา และไมม มี วล
รังสแี กมมาเกดิ จากการปลอยพลังงานของนิวเคลียสทอี่ ยใู นสถานะถูกกระตุนเพ่อื กลับมายังสถานะพื้น ใชสญั ลักษณเ ปน และการ
สลายตัวใหร งั สแี กมมาสามารถเขียนเปน สมการไดว า

70 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

เมื่อ X* คือ นวิ เคลยี สท่ีอยใู นสถานะถกู กระตนุ
X คือ นิวเคลยี สท่ีอยใู นสถานะพนื้
คอื รังสแี กมมา
เชน การสลายตัวของธาตุโบรอน เพื่อใหอ นภุ าคบีตาและ

ธาตุคารบ อนที่มนี ิวเคลยี สอยูใ นสถานะถกู กระตนุ ทาํ ใหธาตุคารบ อนปลอย
รังสแี กมมาออกมา เพ่อื ธาตคุ ารบ อนจะไดมนี ิวเคลยี สอยใู นสถานะพน้ื

ท่ีมา d: ehcRttapard:l/oi/o/wSawucrwtfiva2ict.iyegLPneoaswtsiuoesrn/.e.Phdatmug/efasc/ ulty/
รังสแี กมมามอี ํานาจการทะลุผานดีที่สดุ คือ ดกี วาอนภุ าคบตี าและอนภุ าคแอลฟา สามารถทะลุผานเน้อื เยื่อ โลหะบาง หรือ
คอนกรีตบางได แตสามารถถกู กน้ั ไดด ว ยคอนกรตี หนาหรือแผนตะกัว่ หนา

ที่มา : http://sciencecity.oupcอhาํ inนaา.จcกomาร.ทhkะ/ลnุผpาaนwข/sอtงuรdังeสntตี /gา งloๆssary/penetrating_power.htm

4. ครึ่งชวี ิต

จากการศึกษาการสลายตัว พบวา ความดัน อณุ หภูมิ และการเปลี่ยนแปลง
ทางเคมี ไมมผี ลตอ การสลายตวั นอกจากนยี้ งั ไมสามารถทาํ นายหรือบอกไดอยางแมน
ยาํ วา นิวเคลยี สใดจะสลายตัวเปนตัวตอไป หรอื อาจบอกไดวานิวเคลียสแตล ะตัวมี
โอกาสในการสลายตัวเทา ๆ กัน การสลายตวั ของไอโซโทปกัมมันตรังสเี ดยี วกนั จะมี
อัตราการสลายเทากัน และธาตตุ า งชนดิ กนั จะมอี ัตราการสลายตวั ที่ตา งกนั

การสลายตวั ของไอโซโทปกัมมันตรงั สี ทําใหเมอื่ เวลาผานไปปรมิ าณของ
ไอโซโทปกัมมนั ตรังสจี ะลดลงเร่อื ยๆ โดยชวงเวลาทป่ี รมิ าณของไอโซโทปกมั มนั ตรังสี
ลดลงเหลือครง่ึ หนึง่ จากปรมิ าณเดมิ เรียกวา ครง่ึ ชีวิต (half-life) แทนดว ย
สญั ลักษณ T1/2

เนอื่ งจากสลายตวั ของนวิ เคลยี สแตล ะตวั มโี อกาสในการสลายตวั เทา ๆ กนั มนั ไมต า งอะไรกบั การเลน ทอยลกู เตา เราอาจศกึ ษา
เกย่ี วกบั คาครึ่งชวี ิตไดจ าก ตวั อยางงายๆ เชน เรามลี ูกเตาอยทู ง้ั หมด 50 ลกู เราจะทอยลูกเตา ท้งั 50 ลูกพรอ มๆ กนั หลังจากนัน้ เรา
จะหยบิ ลูกเตาทม่ี ีแตม 1 ออกไป และนาํ ทเ่ี หลอื มาทอยใหม แลวเรากอหยบิ ลูกเตาทีม่ ีแตม 1 ออกไปอกี ทาํ ซาํ้ ไปเรือ่ ยๆ จนหมด

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 71

เนอ่ื งจากความนา จะเปน ในการทอยลกู เตา แลว มแี ตม เปน หนง่ึ นนั้ คอื บอกเราวา ในการทอยทกุ ครง้ั เราควรจะหยบิ ลกู เตา

ออกไป ของจํานวนลกู เตา ท่ีถกู ทอย นัน่ คือ จะตองเหลอื ลกู เตา ของจาํ นวนลกู เตาท่ีถกู ทอย ดงั นัน้ ควรมีขอมลู ในการทอยดัง
ตาราง

จาํ นวนคร้งั ทที่ อย จาํ นวนลกู เตา ท่ี เราสามารถนําขอมูลจากตารางทางซายมือมาวาดกราฟ โดยให
เหลือ (ลูก) แกนต้งั เปนจํานวนลกู เตา ทเี่ หลอื และแกนนอนเปนคร้งั ท่ที อยลูกเตา ดังนี้
เรม่ิ ตน
1 50 จากกราฟเหน็ ไดว า ในลูกเตา จะลดลงเหลือคร่ึงหนง่ึ จากเรมิ่ ตนหรอื
2 42 เหลือ 25 ลูกเมื่อทอยไดป ระมาณ 3.8 ครง้ั ดังน้นั คา คร่ึงชีวติ จึง ประมาณ
3 35 3.8 ครั้งน่ันเอง
4 29
5 24 เสรมิ : คดิ เลขหาคาครึ่งชวี ิต
6 20 จากตัวอยางการทอยลูกเตา เราสามารถคํานวณจํานวนลูกเตา
7 17 ทเี่ หลือในการทอยแตครง้ั ไดจ ากสมการ N = N0Pn
8 14 เม่อื N คอื จาํ นวนลกู เตา ที่เหลอื
9 12 N0 คอื จํานวนลูกเตา เริ่มตน
10 10
11 8
12 7
13 6
14 5
15 4
16 3
17 3
18 2
19 2
20 2
21 1
22 1
23 1
24 1
25 1
26 1
0

72 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

จากตัวอยา งการทอยลูกเตา มีจํานวนเรม่ิ ตน N = 50 ลกู มคี วามนา จะเปน ท่ลี กู เตา จะเหลือ ถาเราทอยลูกเตา n = 4 ครัง้
ลูก
จะเหลือลูกเตาเปน ลกู

หรอื ถาเปล่ียนเปนใชค า ครงึ่ ชีวิต คือ n = 3.8 ครัง้ จะเหลอื ลกู เตาเปน
ซงึ่ ก็คือเหลือคร่ึงหนึ่งจากตอนเรม่ิ ตน น่นั เอง

ปญหาทาใหค ดิ ! ยกท่ี 28 : ในการทอยลกู เตา จํานวนหลายๆ ลกู โดยเลือกเก็บไวแตล กู เตา ที่ทอยไดแตม คี่ จะตอ งทอย
ลกู เตาก่คี ร้ังจึงจะเหลือลูกเตา 1 ใน 8 ของจํานวนเริ่มตน

วเิ คราะหข อ มูล
สมมติใหเร่มิ ตน มลี ูกเตาอยู N0 ลกู
สดุ ทายลูกเตา เหลือ 1 ใน 8 ของจาํ นวนเรม่ิ ตน คือ

แตม ในลูกเตา มี 1, 2, 3, 4, 5 และ 6 การเลือกเกบ็ แตแ ตม คี่ คอื เกบ็ 1, 3 และ 5 คือไว 3 แบบจาก 6 แบบ
ดงั นน้ั ความนา จะเปน ที่จะเกบ็ ลกู เตา ในการทอยแตล ะคร้ัง คือ
คํานวณหาจํานวนคร้งั ท่ที อยลกู เตา
จากสมการ

จะได

ดงั น้ัน การทอยใหลูกเตา ใหเหลือ 1 ใน 8 จะตอ งทอยประมาณ 3 ครง้ั

ปญหาทาใหค ดิ ! ยกที่ 29 : ในการตรวจสอบซากส่งิ มชี ีวิต สามารถคาํ นวณอายุไดจ ากการวัดปรมิ าณคารบ อน-14 ใน
ซากสิ่งมชี ีวิตนัน้ เพราะวา ในขณะทสี่ งิ่ มีชวี ิตยงั คงมชี วี ิตอยู กระบวนการหายใจหรือการสงั เคราะหแ สงจะทําใหป ริมาณคารบ อน-14
ในส่ิงมีชีวิตเทากับปริมาณคารบอน-14 ในบรรยากาศ แตในการวัดคร้ังนี้ปรากฏวาคารบอน-14 ลดลงเหลือแค 25% เม่ือเทียบกับ
ปรมิ าณคารบ อน-14 ในบรรยากาศ ซากสง่ิ มีชวี ติ นีน้ า จะตายมาแลวประมาณกี่ป เมอื่ คา ครงึ่ ชวี ติ ของ คารบอน-14 เทา กบั 5,730 ป

คํานวณหาเวลาทส่ี ตั วดังกลา วตาย
จากคาครึง่ ชีวิตของ คารบอน-14 เทา กบั 5,730 ป
แสดงวา เมือ่ เวลาผานไป 5,730 ป
ปรมิ าณคารบอน-14 จะลดลงเหลอื ครงึ่ หน่ึง คอื เหลอื 50%
เมือ่ เวลาผานไป 2 เทา คือ (5,730)(2) = 11,460 ป
ปรมิ าณคารบอน-14 จะลดลงไปอีกครงึ่ หน่งึ คือ เหลอื 25%
ดังน้นั ซากสิง่ มีชีวติ นนี้ า จะตายมาแลว ประมาณ 11,460 ป

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 73

5. ปฏิกริ ยิ านิวเคลยี ร

ปฏกิ ิริยานวิ เคลยี ร (nuclear reaction) คอื ปฏิกริ ิยาที่ทําใหเ กิดการเปลยี่ นแปลงกบั นวิ เคลยี สของอะตอม ดังน้นั ปฏิกิรยิ า
นิวเคลียรจึงสามารถทําใหนิวเคลียสของธาตุตั้งตนเปลี่ยนชนิดได และการเปลี่ยนแปลงนี้ยังทําใหมวลรวมอะตอมของธาตุกอนและ
หลังเกิดปฏิกิริยานิวเคลียรมีการเปล่ียนแปลง ซ่ึงมวลรวมของธาตุหลังปฏิกิริยานิวเคลียรจะมีขนาดลดลง โดยมวลสวนที่หายไปจะ
กลายไปเปน พลังงาน ตามสมการความสมมูลของมวลและพลังงาน (mass-energy equivalence) ซ่ึงอยใู นทฤษฎสี มั พัทธภาพ
พิเศษ (theory of special relativity) ของอัลเบิรต ไอนสไตน (Albert Einstein) ซึ่งเขาไดตีพิมพมันในป ค.ศ. 1905 ดังน้ี

เมอื่ E คอื พลงั งานทไ่ี ดจ ากมวลทห่ี ายไปหลงั เกดิ ปฏกิ ริ ยิ านวิ เคลยี ร หรอื อาจเรยี กวา พลงั งานยดึ เหนย่ี ว (binding energy)
m คอื มวลท่เี ปลยี่ นไปในปฏิกิรยิ านิวเคลยี ร หรือ ผลตางของมวลรวมกอ นและหลังเกิดปฏกิ ริ ิยานวิ เคลียร

C คอื อตั ราเร็วของแสงในสญุ ญากาศ มคี าประมาณ 3 x 108 m/s
พลังงานที่ไดจากปฏิกริ ิยานวิ เคลียรน้ัน ไดจ าก พลังงานยดึ เหนี่ยว พลังงานจากอนุภาค และพลังงานจากรงั สตี า งๆ ทีถ่ ูก
ปลอยออกมาจากปฏิกิรยิ านวิ เคลียร เรยี กรวมวา พลงั งานนิวเคลยี ร ซึง่ ปฏกิ ริ ยิ านวิ เคลยี รน้นั แบง ออกเปน 2 ประเภท คือ นวิ เคลยี ร
ฟช ชนั และ นิวเคลยี รฟว ชน่ั

5.1 นิวเคลยี รฟช ชัน

นิวเคลยี รฟ ชชนั (nuclear fission) เปนปฏกิ ิริยาทน่ี วิ เคลยี สของธาตใุ หญแตกตวั ออกเปน 2 นวิ เคลยี ส ทําใหเ กิดอะตอม
ของธาตุท่ีเล็กกวา เชน

เมื่อ n คือ นิวตรอน
U คือ ยูเรเนียม
Ba คือ แบเรยี ม
Kr คือ ครปิ ทอน
ที่มาpr:inhcttipps:l2/e/4s2--0no1uf-2cgbleeoanorek-rcsah.ll-aecrmhdeibsmutrciysk.thertytm.-ovlr1g./0bmo/oks/

74 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

ปฎิกิริยาดังกลาวน้ันมีมวลรวมกอนเกิดปฏิกิริยาประมาณ และมีมวลรวมหลังเกิดปฏิกิริยาประมาณ
น่นั คอื มีมวลรวมลดลง ซึ่งมวลทห่ี าย

ไปจะกลายไปเปนพลังงาน สามารถคาํ นวณพลงั งานไดจ ากสมการ

แมวาพลงั งานท่ไี ดจ ากการเกดิ ปฏกิ ริ ิยานิวเคลยี ร 1 ครง้ั จะมีคานอ ยมาก แตวาปฏกิ ิริยานี้จะเกดิ ขึน้ แบบลูกโซอยางตอเนอ่ื ง
เพราะวา ในปฏกิ ริ ยิ านจ้ี ะไดน วิ ตรอนออกมา 3 ตวั และนวิ ตรอนเหลา นจ้ี ะไปชนนวิ เคลยี สของยเู รเนยี มอน่ื ๆ ตอ ไปเรอ่ื ยๆ ซง่ึ จะมจี าํ นวน
ปฏกิ ิริยาเกิดขึ้นอยางมากมายจนทําใหเกดิ พลงั งานท่ีสงู มากๆ ดวยหลักการเดยี วกันนใ้ี นอดีตนวิ เคลยี รฟชชันถกู นาํ ไปใชในการสรา ง
ระเบิดปรมาณู ในสงครามโลกครงั้ ที่ 2

ทีม่ า : http://www.atomicarchive.com/Fission/Fission7.shtml

5.2 นวิ เคลียรฟ วช่ัน

นวิ เคลยี รฟวชัน่ (nuclear fusion) เปน ปฏกิ ิริยาท่นี วิ เคลยี สของธาตุเบา
รวมตัวกันกลายเปนธาตหุ นัก เชน

เมือ่ คือ ดิวทเี รยี ม

คอื ทรเิ ทยี ม

คอื ฮเี ลยี ม-5 ทีม่ าpr:inhcttipps:l2/e/4s2--0no1uf-2cgbleeoanorek-rcsah.ll-aecrmhdeibsmutrciysk.thertytm.-ovlr1g./0bmo/oks/
คอื ฮีเลียม-4
คอื นิวตรอน และมีมวลรวมหลังเกิดปฏิกิริยาประมาณ
ปฎิกิริยาดังกลาวนั้นมีมวลรวมกอนเกิดปฏิกิริยาประมาณ ซงึ่ มวล
นนั่ คอื มีมวลรวมลดลง
ทีห่ ายไปจะกลายไปเปนพลังงาน สามารถคํานวณพลงั งานไดจากสมการ

ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 75

เหน็ ไดวาพลังงานจากปฏกิ ริ ยิ านวิ เคลยี รฟว ช่นั ใน 1 ปฏกิ ิริยา จะใหพลงั งานนอ ยกวา พลงั งานทไี่ ดจ ากปฏิกิรยิ านวิ เคลียร
ฟช ชนั แตเม่อื พิจารณาพลังงานตอมวลต้ังตน คอื

พลังงานตอมวลของนวิ เคลยี รฟช ชนั

พลงั งานตอมวลของนวิ เคลยี รฟ ว ชั่น
เหน็ ไดวาพลังงานตอมวลต้งั ตนของนิวเคลยี รฟว ชั่นมากกวา ของนิวเคลยี รฟ ชชันประมาณ 4 เทา ดงั นั้นนวิ เคลียรฟว ชน่ั จงึ
เปนแหลง พลังงานทนี่ าสนใจอยางมาก

6. การวัดปริมาณกัมมนั ตภาพรังสี

6.1 หนว ยทางรงั สี และ เครื่องวัดกมั มันตภาพรังสี

ในการวดั ปรมิ าณกมั มนั ตภาพรงั สนี นั้ สามารถวดั ไดโ ดยการพจิ ารณาจากการเกดิ กมั มนั ตภาพรงั สโี ดยตรง หรอื พจิ ารณาจาก
ผลของกมั มนั ตภาพรงั สี ดงั นี้

กัมมนั ตภาพ (activity) คอื การสลายของสารกมั มนั ตรังสีตอ หนวยเวลา
รังสที ําใหอ ากาศแตกตวั (exposure) คือ ปริมาณไอออนจากการแตกตวั ของอากาศเมอื่ ไดรบั รงั สี
รังสีที่ถูกดูดกลนื (absorbed dose) คือ ปรมิ าณพลงั งานทว่ี ัตถุดดู กลนื ไวเม่อื ไดร ับรังสี
รังสสี มมลู (dose equivalent) คอื ผลรวมของปริมาณรงั สดี ดู กลืนในเนอ้ื เยื่อหรืออวยั วะของมนษุ ย

ปริมาณ หนว ยเดมิ หนวย SI ความสมั พนั ธร ะหวา ง
หนวยเดิม และ หนวย SI
กัมมันตภาพ คูรี (Ci) เบคเคอเรล (Bq)
รังสีทําใหอ ากาศแตกตัว เรินเกนท (R) คูลอมบต อกิโลกรัม (C/kg) 1 Ci = 3.7 x 1010 Bq
แรด (rad)
รังสที ีถ่ ูกดูดกลนื เกรย (Gy) 1 R = 2.58 x 10-4 C/kg

100 rad = 1 Gy

รงั สีสมมูล เรม (rem) ซเี วิรต (Sv) 100 rem = 1 Sy

เนือ่ งจากเราไมสามารถมองเหน็ หรอื สัมผสั กับกัมมนั ตภาพรงั สไี ด coทu่มีntาe:r#hmttpe:d//ieanvi.ewwikeipr/eFdiliea:.Goergig/weri_kic/oGuenigteerr._jpg
เราจึงสรา งเครอื่ งมอื วัดกมั มันตภาพรงั สี โดยภายในบรรจุตวั กลางซึ่งสามารถ
แตกตวั เปนไอออนได เมือ่ อนภุ าคหรือรังสีท่ีเกดิ จากกัมมนั ตภาพรงั สีตกกระทบ
ตวั กลาง ไอออนจะแตกตวั แลว แปลงเปนสัญญาณไฟฟา จึงวดั กมั มันตภาพ
รงั สไี ดจากการอา นคา สัญญาณไฟฟา น้ี เชน เครอื่ งวัดกัมมนั ตภาพรงั สีแบบ
ไกเกอร-มูลเลอร (Geiger-Muller counter) ซึ่งเปน ทีน่ ยิ มมาก เนื่องจาก
สามารถตรวจวดั ไดท ัง้ อนุภาคแอลฟา อนุภาคบตี า และรงั สแี กมมา อกี ทั้ง
ยังมีขนาดเครือ่ งทส่ี ามารถพกพาได เปนตน

76 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

6.2 รงั สีกบั มนษุ ย

ผลกระทบของรงั สีทม่ี ีตอรา งกายน้ัน จะขน้ึ กบั ปริมาณและระยะเวลาท่ไี ดรับรังสี ดังนี้

ปริมาณรงั สี (มลิ ลซิ เี วริ ต) อาการ
2.2
5 เปนระดบั รังสีปกตใิ นธรรมชาตทิ มี่ นษุ ยแตละคนไดร ับใน 1 ป
50 เกณฑส ูงสดุ ทอี่ นญุ าตใหสาธารณชนไดร ับใน 1 ป
250
500 เกณฑส ูงสดุ ทอี่ นุญาตใหผปู ฏิบัตงิ านทางรงั สไี ดร ับใน 1 ป
1000 ไมปรากฏอาการผดิ ปกติใดๆ ท้ังในระยะสั้นและระยะยาว

3000 เม็ดเลือดขาวลดลงเลก็ นอ ย
มีอาการคลน่ื เหียน ออนเพลยี และเม็ดเลือดขาวลดลง
6000 ออนเพลีย อาเจยี น ทอ งเสยี เมด็ เลือดขาวลดลง ผมรวง เบ่อื อาหาร ตัวซดี

10000 คอแหง มไี ข อาจเสยี ชีวติ ภายใน 3-6 สัปดาห
ออนเพลยี อาเจยี น ทองรว งภายใน 1-2 ชว่ั โมง เม็ดเลือดลดลงอยางรวดเรว็

ผมรว ง มีไข อกั เสบบรเิ วณปากและลําคออยางรุนแรง
มีเลือดออก มโี อกาสเสยี ชีวติ ถึงรอยละ 50 ภายใน 2-6 สัปดาห มีอาการ
เหมอื นขางตน ผวิ หนังพองบวม ผมรว ง เสียชวี ิตภายใน 2-3 สัปดาห

7. การประยกุ ตใชพ ลงั งานนิวเคลียรแ ละกมั มนั ตภาพรงั สี

ในปจ จบุ ันความเขา ใจเกยี่ วกบั พลงั งานนิวเคลยี รและกัมมันตภาพรงั สีทมี่ ากขน้ึ ทําใหเราใชป ระโยชนจากสิ่งเหลานี้ไดอยา ง
มากมาย เชน

ดานเกษตรกรรม การฉายรังสีชวยกําจัดแมลง ความคุมการงอกและการสุกของผลิตผลทางการเกษตร ทําลายเชื้อโรค
ทาํ ลายพยาธิ และยังชวยในการปรบั ปรงุ พนั ธพชื ใหดขี ึน้

ดา นการแพทย ชวยในการวินจิ ฉัยโรค เชน การสรางภาพดวยโพซติ รอน (positron emission tomography scan : PET
scan) ใชในการศึกษาอวัยวะภายใน ชว ยในการรักษาโรค หรือทเี่ รียกวา รงั สรี ักษา (radiotherapy) เปน ตน

ท่มี า : http:e//menis.wsioiknip_etodmiao.ogrrga/pwhikyi/Positron_

ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 77

ดานโบราณคดี ชว ยในการหาอายุจากการสลายกัมมันตรงั สี (radioactive dating) ของวตั ถุโบราณ หรอื ซากพชื ซากสัตว
(เชน ปญหาทา ใหคดิ ! ยกท่ี 29 หนา 73)

ดานอุตสาหกรรม ใชในการพัฒนาปรับปรุงการผลิต เชน ใชเรงการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี ใชในการปรับปรุงสีของอัญมณี
เปนตน หรือ ใชในการควบคุมการผลิต เชน ใชวัดปริมาณความหนาแนนของของเหลว ใชวัดและควบคุมความหนาของแผนวัสดุ
เปน ตน

โรงไฟฟานิวเคลียร เปนโรงไฟฟาพลังงานความรอนท่ีไดรับพลังงานความรอนจากเครื่องปฏิกรณนิวเคลียร ซ่ึงทําหนาที่
เปล่ยี นพลังงานนวิ เคลยี รเปน พลงั งานความรอ น และนาํ ความรอ นเพ่ือไปผลติ กระแสไฟฟา เครอ่ื งปฏกิ รณนิวเคลยี รจะประกอบดวย
แทง เชอ้ื เพลงิ ยเู รเนยี ม แทง ควบคมุ ซงึ่ ทาํ หนา ทคี่ วบคมุ อตั ราการเกดิ ปฏกิ ริ ยิ าลกู โซ และตวั หนว งอตั ราเรว็ ของนวิ ตรอน (moderator)
ทาํ หนาที่ลดอัตราเร็วของนิวตรอน เพ่อื ชวยใหน ิวตรอนสามารถทาํ ปฏกิ ริ ิยากบั ยูเรเนยี มไดมากข้ึน

การออกแบบเครอื่ งปฏกิ รณน วิ เคลยี รน นั้ ตอ งคาํ นงึ ถงึ ความปลอดภยั เปน อยา งมาก ตอ งออกแบบมาเพอ่ื ปอ งกนั การรวั่ ไหล
ของกมั มนั ตภาพรังสี และสารกมั มนั ตรังสี โดยทว่ั ไปโครงสรางจะเปนคอนกรตี เสริมเหล็กหนามากกวา 1 เมตร และทีส่ ําคัญ ขนาด
ของเตาปฏกิ รณน วิ เคลียรทีม่ ีขนาดใหญ จะมีอัตราสวนระหวา งพนื้ ที่ผิวกบั ปริมาตรนอ ย สง ผลใหก ารรว่ั ไหลของนิวตรอนจะนอ ยกวา
เตาปฏกิ รณน ิวเคลียรที่มีขนาดเลก็

นองๆ สามารถศึกษาเพมิ่ เตมิ ไดท่ี
Tag : ฟสิกส, พลังงานนวิ เคลียร, กมั มนั ตภาพรงั สี

• ความรูข้ันพน้ื ฐานเกย่ี วกบั พลังงานนิวเคลยี ร (Basics of
Nuclear Energy)
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-1

• พลงั งานนิวเคลียรเกิดขนึ้ ไดอ ยางไร
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-2

78 ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya

• ฟสกิ สนิวเคลียร ตอนที่ 1
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-3

• ฟสกิ สนิวเคลียร ตอนที่ 2
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-4

• ฟสกิ สนิวเคลยี ร ตอนท่ี 3
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-5

• ฟสิกสน วิ เคลียร ตอนที่ 4
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-6

• ฟส ิกสน ิวเคลียร ตอนที่ 5
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-7

• สอื่ ความรดู านวทิ ยาศาสตรแ ละเทคโนโลยี
นิวเคลียร ตอน ถอดรหสั ...นิวเคลยี ร
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-8

• กมั มันตภาพรังสี
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-9

• ประโยชนของกัมมันตภาพรังสแี ละพลังงานนิวเคลยี ร
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch5-10

ติวเขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya 79

นอ งๆ สามารถศกึ ษาเพิ่มเตมิ ไดท ี่
Tag : สอนศาสตร, ฟส กิ ส, ตะลุยโจทย, สรุปเน้อื หาฟสิกส

• สอนศาสตร ฟสิกส ม. 6 : ตะลยุ โจทยขอสอบ
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch6-1

• spreadsheet excel physics1
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch6-2

• physics concept สรปุ เนอื้ หาฟส ิกส
http://www.trueplookpanya.com/book/m6/
onet-physics/ch6-3

80 ตวิ เขม O-NET Get 100 by TruePlookpanya