สรุปฟิสิกส์ ม.5

สรปุ ฟสกิ ส์

ชนั มธั ยมศกึ ษาปที 5

จดั ทาํ โดย

น.ส.นนั ทยิ า ชนิ แสง เลขที 15

น.ส.พรรณจนิ นั ท์ ภผู าดาว เลขที 20

น.ส.พทั ธธ์ รี า ทะนงศกั ดิศรกี ลุ เลขที 23

น.ส.วรศิ รา ทองเนอื สกุ เลขที 28

ชนั มธั ยมศกึ ษาปที 5/3

อาจารยผ์ สู้ อน

อาจารยพ์ รทวี บญุ มาก

โรงเรยี นสาธติ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม (ฝายมธั ยม)

คํานํา

หนงั สอื เรยี นอิเล็กทรอนกิ สเ์ ล่มนจี ดั ทาํ ขนึ เพอื สรปุ เนอื หาวิชาฟสกิ สช์ นั มธั ยมศกึ ษาป
ที 5 โดยมเี นอื หาเกียวกับเรอื งคลืน เสยี ง แสงเชงิ ฟสกิ ส์ และแสงกับทศั นอปุ กรณ์
ตัวอยา่ งโจทยแ์ ละขอ้ สอบของเนอื หาในแต่ละเรอื ง และเพอื ใชป้ ระโยชนใ์ นการศกึ ษา

คณะผจู้ ดั ทาํ หวังว่าหนงั สอื เรยี นอิเล็กทรอนกิ สเ์ ล่มนจี ะเปนประโยชนก์ ับผอู้ ่าน หรอื ผทู้ ี
กําลังศกึ ษาหาขอ้ มลู เรอื งนอี ยู่ หากมขี อ้ แนะนาํ หรอื ขอ้ ผดิ พลาดประการใด
ทางคณะผจู้ ดั ทาํ ขอนอ้ มรบั ไว้และขออภัยมา ณ ทนี ดี ้วย

คณะผจู้ ดั ทาํ

สารบัญ

บทที 1 คลืน 1
- ประเภทของคลืน 2
- ส่วนประกอบของคลืน 6
- เฟสของคลืน 7
- การหาความต่างเฟส 10
- การสะท้อนของคลืน 11
- การหักเหของคลืน 13
- การแทรกสอดของคลืน 16
- การเลียวเบนของคลืน
21
บทที 2 เสียง 21
- การเกิดคลืนเสียง 22
- อัตราเร็วเสียง 29
- สมบัติของเสียง 29
- การเกิดบีตส์ 31
- คลืนนิงและการสันฟองของเสียง 35
- ปรากฏการณ์ครอปเปลอร์และคลืนกระแทก
- เสียงกับการได้ยิน 40
41
บทที 3 แสงเชิงฟสิกส์ 41
- การแทรกสอดของแสง 42
- เกรตติง
- การกระเจงิ ของแสง 47
- โพลาไรเซชัน 47
52
บทที 4 แสงกับทัศนอุปกรณ์ 59
- การเคลือนทีและอัตราเร็วของแสง 61
- ภาพจากการสะท้อนของแสงบนกระจกเงาราบ 62
- ภาพจากการสะท้อนของแสงบนกระจกเงาโค้ง 63
- การหักเหของแสง 64
- การหักเหของแสงระหว่างตัวกลางทีเปนผิวเรียบ 67
- การหักเหของแสงทีผิวโค้ง
- ความสว่าง
- ทัศนอุปกรณ์ทางแสง
- ปรากฏการณ์ทางแสงทีน่าสนใจ

1

1.คลืน

ความหมายของคลืน

คลืนคือ ปรากฎการณท์ เี กิดขนึ จากการรบกวนแหล่งกําเนดิ หรอื การใหพ้ ลังงานไปกับตัวกลาง(โดย
การทวี ัตถตุ กกระทบผวิ นา) ตัวกลางเกิดการสนั สะเทอื น ทาํ ใหเ้ กิดการถ่ายโอนพลังงานไปยงั จดุ อืนๆ
โดยทแี หล่งกําเนดิ หรอื ตัวกลางไมจ่ าํ เปนต้องเคลือนทตี ามไปด้วย

ประเภทของคลืน

จาํ แนกตามลักษณะการใช้ตัวกลาง

1.คลืนกล (Mechanicle Wave) เปนคลืนทอี าศยั ตัวกลางในการเคลือนที เชน่ คลืนนา
คลืนในเสน้ เชอื ก คลืนเสยี ง

2.คลืนแมเ่ หล็กไฟฟา (Electromagnenic Wave) เปนคลืนทไี มต่ ้องอาศยั ตัวกลางในการ
เคลือนที มี 7 ชนดิ คือ คลืนวิทยุ คลืนไมโครเวฟ รงั สอี ินฟราเรด แสง รงั สอี ัลตราไวโอเลต
รงั สเี อกซ์ และรงั สแี กมมา

จาํ แนกตามช่วงเวลาการเกิดคลืน

1.คลืนดล (pulse Wave) เปนคลืนทเี กิดจากแหล่ง
กําเนดิ สนั เพยี งครงั เดียว

2.คลืนต่อเนอื ง (Continuous Wave) เปนคลืนทเี กิด
จากแหล่งกําเนดิ สนั อยา่ งต่อเนอื ง เกิดคลืนแผไ่ ปเปน
ขบวนอยา่ งต่อเนอื ง

จาํ แนกตามลักษณะการสันของแหล่งกําเนดิ

1.คลืนตามขวาง (Transverse Wave) เปนคลืนทมี ที ศิ การสนั
ของตัวกลางอยใู่ นแนวตังฉากกับทศิ การเคลือนทขี องแหล่ง
กําเนดิ (ตัวกลาง) เชน่ คลืนผวิ นา คลืนในเสน้ เชอื ก
คลืนแมเ่ หล็กไฟฟาทกุ ชนดิ

2.คลืนตามยาว (Longitudinal Wave) เปนคลืนทมี ที ศิ การสนั
ของตัวกลางอยใู่ นแนวขนานกับทศิ การเคลือนทขี องแหล่ง
กําเนดิ (ตัวกลาง) เชน่ คลืนเสยี ง คลืนในสปรงิ

สว่ นประกอบของคลืน 2

1.สนั คลืน (Crest) คือ จดุ บนสดุ ของคลืนแต่ละลกู
2.ทอ้ งคลืน (Trough) คือ จดุ ล่างสดุ ของคลืนแต่ละลกู
***สนั คลืนและทอ้ งคลืนเปนจดุ ทมี กี ารกระจดั มากทสี ดุ และความเรว็ เปนศนู ย*์ **
3.การกระจดั (Displacement) คือ ระยะทตี ัวกลางเคลือนทไี ด้ วัดจากแนวสมดลุ
4.แอมพลิจดู (Amplitude ; A) คือ ระยะกระจดั ทมี ขี นาดสงู สดุ จากแนวสมดลุ ไปยงั สนั คลืนหรอื ทอ้ งคลืน
5.ความยาวคลืน (Wave length ; แลมด้า) คือ ความยาวของคลืน 1 ลกู อาจวัดระยะระหว่างสนั คลืนถึงสนั คลืน
ทอี ยชู่ ดิ กัน หรอื ทอ้ งทชี ดิ กันก็ได้ คลืน 1 ลกู ยาวเทา่ กับ 1 แลมด้า
6.ความถึ(Frequency ; f) คือ จาํ นวนคลืนใน 1 หนว่ ยเวลา มหี นว่ ยเปนรอบ/วิ หรอื เฮริ ต์ (Hz)
7.คาบ(Period : T) คือ เวลาทคี ลืนเคลือนทคี รบ 1 รอบ

สตู รคํานวณ

เวลา จาํ นวนรอบ(ลูก) 1
T= f= = T

จาํ นวนรอบ(ลูก) เวลา

8.หนา้ คลืน (Wave front) คือ เสน้ ตรงทลี ากผา่ นจดุ ทมี เี ฟสเดียวกันบนคลืน
9.รงั สคี ลืน (Ray of wave) คือ เสน้ ตรงทแี ทนทศิ ทางการเคลือนทขี องคลืนซงึ จะตังฉากกับหนา้ คลืนเสมอ

10.อัตราเรว็ (Speed; v) คือ ระยะทางทคี ลืนเคลือนทไี ด้ในหนงึ หนว่ ยเวลา มหี นว่ ยเปนเมตร/วินาที
สตู รคํานวณ

อัตราเรว็ คลืนนา 3

สตู รคํานวณ

V = gH หมายถึง อัตราเรว็ ของคลืนนาจะเคลือนทเี รว็
หรอื ชา้ ขนึ อยกู่ ับความลึกของนา
H คือ ความลึกของผิวนา
g คือ ค่าความโน้มถ่วงของโลก มีค่า 10 m/s2

อัตราเรว็ คลืนในเสน้ เชอื ก

สตู รคํานวณ หมายถึง อัตราเรว็ คลืนในเสน้ เชอื กพบว่าจะ
เคลือนทเี รว็ หรอื ชา้ จะขนึ อยกู่ ับความตึงของเสน้
V= T เชอื ก และมวลของเสน้ เชอื ก
T คือ ความตึงในเส้นเชือก(N)

คือ มวลของเส้นเชือกในหนึงเมตร kg/m

ตัวอยา่ งโจทยเ์ รอื งองค์ประกอบคลืน

ตัวอยา่ งที 1 เอาปลายปากกาจมุ่ นาเปนจงั หวะ 60 ครงั ในเวลา 2 นาที คลืนลกู หนงึ วิง จากปลายปากกา
ไปบนผวิ นาถึงขอบภาชนะทหี า่ งออกมา 50 cm ในเวลา 10 วินาที คลืนนาลกู นมี คี วามยาวคลืนเทา่ ใด

ตัวอยา่ งที 2 คลืนลวดสปรงิ มคี าบการสนั 0.05 วินาที เคลือนทดี ้วยความเรว็ 2 cm/s จงหา
ความยาวคลืนสปรงิ

4

ตัวอยา่ งที 3 คลืนผวิ นาบรเิ วณชายฝง วัดตะแหนง่ สงู สดุ และตําแหนง่ ตาสดุ หา่ งกัน 1.50 คลืนนา
นมี แี อมพลิจดู เทา่ ใด

ขอ้ สอบเรอื งองค์ประกอบคลืน

1.คลืนทอี าศยั ตัวกลางในการเคลือนทขี ณะคลืนเคลือนที
ก.พลังงานและอนภุ าคตัวกลางเคลือนทพี รอ้ มกันในแนวเดียวกัน
ข.พลังงานและอนภุ าคตัวกลางเคลือนทพี รอ้ มกัน แต่อนภุ าคสนั กลับไปมา
ค.อนภุ าคเคลือนทกี ลับไปมา พลังงานจงึ จะเคลือนทไี ป
ง.พลังงานเคลือนทไี ป อนภุ าคจงึ เคลือนทกี ลับไปมา

ตอบ ข. การเคลือนทแี บบคลืนพลังงานจะถกู ถ่ายโอนไปพรอ้ มกับการสนั ของอนภุ าค
ตัวกลาง โดยความเรว็ ของคลืนคงที แต่ความเรว็ ของอนภุ าคตัวกลางเปลียนแปลง

2.ขอ้ ใดต่อไปนถี กู ต้อง
1.คลืนตามยาวทศิ ทางการสนั ของอนภุ าคตัวกลางอยใู่ นแนวเดียวกับทศิ การเคลือนทคี ลืน
2.คลืนตามขวางทศิ ทางการสนั ของอนภุ าคตัวกลางตังฉากกับการเคลือนทขี องคลืน
3.คลืนตามขวางและคลืนตามยาวจะมสี นั คลืนและทอ้ งคลืนเหมอื นกัน
4.พลังงานทถี ่ายโอนไปกับตัวกลางจะมอี ัตราเรว็ คงตัว
ก.1 และ 2 ข. 2 และ 3 ค. 1,2 และ 4 ง. ถกู ทกุ ขอ้

ตอบ ค. คลืนตามขวางทศิ ทางการสนั ของอนภุ าคจะตังฉากกับทศิ ทางการเคลือนที
สว่ นคลืนตามยาวทศิ ทางการสนั จะขนานหรอื ไปทางเดียวกันกับทศิ การเคลือนที ด้วย
อัตราเรว็ คงที

5

3.จากรปู เปนการเคลือนทขี องคลืนจากรปู A เปนรปู B ภายในเวลา 2 วินาที
จงหาความถีของคลืน

ก. 0.5 Hz
ข. 1 Hz
ค. 1.5 Hz
ง. 2 Hz

ตอบ ก.

4.คลืนต่อเนอื งชดุ หนงึ สนั คลืนลกู ที 2 อยหู่ า่ งจากแหล่งกาเนดิ คลืน 0.3 เมตร และ
สนั คลืนลกู ที 10 อยหู่ า่ งจากแหล่งกาเนดิ คลืน 2.7 เมตร ถ้าคลืนนมี คี วามถี 500 Hz
จงหาอัตราเรว็ คลืน

ก. 250 m/s
ข. 150 m/s
ค. 125 m/s
ง. 50 m/s

ตอบ ข.

5.คลืนขบวนหนงึ มคี วามถี 10 Hz มวลของเชอื กทจี ดุ ใดๆ จะสนั ได้กีรอบใน 1 นาที

ก. 500 รอบ
ข. 800 รอบ
ค. 600 รอบ
ง. 900 รอบ

ตอบ ค.

6

เฟสของคลืน(phase : Φ)

* 1 เรเดียน = 57.3 องศา 180 องศา = π เรเดียน *

เฟสของคลืนเปนการบอกตําแหนง่ ต่าง ๆ บนคลืน โดยบอกเปนมมุ ในหนว่ ยองศาหรอื
เรเดียน ลักษณะของคลืนสามารถนาํ มาเขยี นในรปู ของคลืนรปู ไซนไ์ ด้ ดังนนั ตําแหนง่ ต่าง ๆ
บนคลืนรปู ไซนจ์ งึ ระบตุ ําแหนง่ เปนมมุ ในหนว่ ยองศาหรอื เรเดียนได้

การเปรยี บเทยี บเฟส

เฟสตรงกัน (Inphase)

หมายถึง จดุ 2 จดุ บนคลืนทมี กี ารกระจดั เทา่ กัน และมี โดย 2 ตําแหนง่ นนั จะต่างกันเปนจาํ นวนเต็มรอบ
ลักษณะการสนั ไปในทางเดียวกัน ขณะทเี คลือนทผี า่ นตัวกลาง ผลต่างของเฟสเปน 2π, 4π, 6π, .... ,2nπ

* เฟสตรงกันอาจเรียกว่าอีกอย่างว่า เฟสเดียวกัน(คนละเวลา) หรือ ความต่างเฟสคงท่ี*

เฟสตรงข้ามกัน (Out of phase)

หมายถึง จดุ 2 จดุ บนคลืนทมี กี ารกระจดั เทา่ กัน และมี
ลักษณะการสนั ไปในทางตรงขา้ มกัน ขณะทเี คลือนทผี า่ นตัวกลาง

โดย 2 ตําแหนง่ นนั จะต่างกันเปนจาํ นวนเต็มรอบ
ผลต่างของเฟสเปน π, 3π, 5π, .... ,(2n-1)π

7

การหาความต่างเฟส

หมายถึง จดุ 2 จดุ บนคลืนขบวนเดียวกันหรอื
บนคลืนหลายขบวนทมี เี ฟสต่างกัน

การหาค่าความต่างเฟส

สตู รคํานวณ

ตัวอยา่ งโจทยเ์ รอื งเฟสของคลืน

ตัวอยา่ งที 1 คลืนผวิ นามอี ัตราเรว็ 20 cm/s
กระจายออกจากแหล่งกําเนดิ คลืนซงึ มคี วามถี
5 Hz การกระเพอื มของผวิ นาทอี ยหู่ า่ งจาก
แหล่งกําเนดิ 30 cm และ 48 cm จะมเี ฟสต่าง
กันกีองศา

ตัวอยา่ งที 2 คลืนต่อเนอื งขบวนหนงึ เกิดจาก
แหล่งกาเนดิ ทสี นั 360 รอบ/นาที วัดอัตราเรว็
คลืนได้ 12 m/s จดุ 2 จดุ บนคลืนทหี า่ งกัน 1.5
เมตร จะมเี ฟสต่างกันเทา่ ใด

8

ตัวอยา่ งที 3 คลืนขบวนหนงึ มคี วามถี 15 Hz มี
ระยะหา่ งระหว่างจดุ 2 จดุ ทมี เี ฟสต่างกัน 45 องศา
เปน 0.75 m จงหาความเรว็ ของคลืนขบวนนี

ขอ้ สอบเรอื งเฟสของคลืน

1.คลืนนามคี วามเรว็ 10 cm/s ดังรปู จดุ ใดทมี เี ฟสตรงกัน
ก. A , B
ข. B , H
ค. A , I
ง. C , G

ตอบ ค.

2.คลืนนามคี วามเรว็ 10 cm/s ดังรปู จดุ ใดทมี เี ฟสต่างกัน
ก. A , C
ข. E , I
ค. B , D
ง. B , H

ตอบ ข.

9

3.คลืนนามคี วามเรว็ 10 cm/s ดังรปู จดุ ใดบนคลืนมเี ฟสต่างกัน 45 องศา

ก. A , C
ข. C , E
ค. A , B
ง. D , F

ตอบ ค.

4.เคลืนมคี วามถี 300 เฮริ ตซ์ มอี ัตราเรว็ 150 เมตร/วินาที จดุ ทเี ฟสต่างกัน 108 องศา
อยหู่ า่ งกันเทา่ กับกีเมตร

ก. 0.05
ข. 0.10
ค. 0.15
ง. 0.20
ตอบ ค.

5.คลืนต่อเนอื งขบวนหนงึ มคี วามยาวคลืน 60 เซนติเมตร มอี ัตราเรว็ 30 เมตรต่อวินาที อยาก
ทราบว่า ณ จดุ หนงึ เมอื เวลาผา่ นไป 0.03 วินาที จะมเี ฟสเปลียนไปเทา่ ใด

ก. π
ข. 2π
ค. 3π
ง. 4π

ตอบ ค.

10

คณุ สมบตั ิของคลืน

เปนสงิ ทคี ลืนแสดงออกมาใหเ้ ราเหน็ โดยทวั ไปสมบตั ิของคลืน จะประกอบไปด้วย

1. การสะทอ้ นของคลืน 2. การหกั เหของคลืน สมบัติร่วม อนุภาค+คลืน

3. การแทรกสอดของคลืน 4. การเลียวเบนของคลืน สมบัติเฉพาะ คลืนเท่านัน

การสะทอ้ นของคลืน

* คลืนทกุ ชนดิ มสี มบตั ิการสะทอ้ น *

การสะทอ้ น คือการเปลียนแปลงทศิ ทางของ หนา้ คลืน ทรี อยต่อของตัวกลางสองชนดิ
และทาํ ใหห้ นา้ คลืนหนั กลับไปยงั ฝงของตัวกลางชนดิ แรก

กฏการสะทอ้ นคลืน
1. มมุ ตกกระทบเทา่ กับมมุ สะทอ้ นเสมอ
2. รงั สตี กกระทบ เสน้ ปกติ รงั สสี ะทอ้ น
อยใู่ นระนาบเดียวกัน

ผลของการสะทอ้ นของคลืนทคี วรทราบ

1. อัตราเรว็ คงท,ี ความถีคงท,ี ความยาวคงที เนอื งจากการสะทอ้ นคลืนเกิดในตัวกลางเดียวกัน

2. ความเรว็ เปลียนทศิ แต่ขนาดคงที ปลายอิสระ เฟสตรงกัน

3. เฟสอาจจะเปลียน หรอื ไมเ่ ปลียนก็ได้ ปลายตรึง เฟสตรงข้าม

4. แอมพลิจดู ของคลืนสะทอ้ นลดลง เนอื งจากการกระทบสงิ กีดขวางจะทาํ ใหเ้ กิดการสญู เสยี

พลังงานไปบา้ ง

การหกั เหของคลืน 11

* V เปลืยน ทศิ เปลียน *

การหกั เห คือการทคี ลืนเดินทางจากตัวกลางหนงึ ไปยงั อีกตัวกลางหนงึ ทมี คี ณุ สมบตั ิ
แตกต่างกัน

กฏการหกั เห

1. รงั สตี กกระทบ เสน้ ปกติ รงั สหี กั เห
อยใู่ นระนาบเดียวกัน
2.อัตราสว่ นของ sin มมุ ตกกระทบ กับ
sin มมุ หกั เห มคี ่าคงที

ผลของการหกั เหของคลืนทคี วรทราบ
1. ความถีของคลืนไมเ่ ปลียน ( f1 = f2 )
2. ปรมิ าณทมี คี ่าเปลียนไป คือ ความยาวคลืน และอัตราเรว็ คลืน
3. ทศิ ของคลืนจะเปลียนหรอื ไมเ่ ปลียนก็ได้

ค่าดัชนหี กั เห
ค่าดัชนหี กั เห คือ ค่าคงทคี ่าหนงึ ซงึ เปรยี บเทยี บความเรว็ ของคลืนในตัวกลางต่างชนดิ กัน
สามารถ คํานวณหาค่าดัชนหี กั เหได้จากกฎของสเนลล์

สตู รคํานวณ

12

เงอื นไขการหกั เหของคลืน 2. บรเิ วณ Vนอ้ ย Vมาก
รงั สหี กั เหเบนออกจากเสน้ ปกติ
1. บรเิ วณ Vมาก Vนอ้ ย มมุ หกั เห > มมุ ตกกระทบ
รงั สหี กั เหเบนเขา้ หาเสน้ ปกติ
มมุ หกั เห < มมุ ตกกระทบ ***อัตราเร็ว ความยาวคลืน มุม จะเพิมขึน
***ความถีคงที
***อัตราเร็ว ความยาวคลืน มุม จะลดลง
***ความถีคงที

ปรากฏการณข์ องคลืน สะทอ้ นกลับหมด

มมุ วิกฤต * Vน้อย Vมาก *

คือ มมุ ตกกระทบทที าํ ใหม้ มุ หกั เหเปน 90 องศา คือ มมุ ตกกระทบ > มมุ วิกฤต
อยใู่ นตัวกลางทคี ลืนทชี า้ กว่าหนา้ คลืนขนานกับ มมุ ตกกระทบจะเบน >90 องศา
ผวิ รอยต่อ จะทาํ ใหค้ ลืนจะสะทอ้ นกลับมา
ทตี ัวกลางเดิม

13

การแทรกสอดของคลืน

การแทรกสอด คือ การทคี ลืนตังแต่ 2 ขบวนขนึ ไปเคลือนทผี า่ นมาในตัวกลางและใน
เวลาเดียวกันแล้วเกิดการซอ้ นทบั หรอื รวมกันของคลืน

สกั ษณะการแทรกสอด

การแทรกสอดแบบเสรมิ
เปนการแทรกสอดทเี กิดจากคลืนทมี กี ารกระจดั ไปทางเดียวกัน เดินทางมาพบกัน เชน่
สนั คลืนเจอสนั คลืน ทอ้ งคลืนเจอทอ้ งคลืน จะมผี ลทาํ ใหแ้ อมพลิจดู รวมของคลืนรวมมคี ่า
มากกว่าเดิม เราเรยี กตําแหนง่ นวี ่า ปฏิบพั (Antinode)

การแทรกสอดแบบหกั ล้าง

เปนการแทรกสอดทเี กิดจากคลืนทมี กี ารกระจดั ทศิ ตรงขา้ มกัน เดินทางมาพบกัน เชน่
สนั คลืนเจอทอ้ งคลืน จะมผี ลทาํ ใหแ้ อมพลิจดู รวมของคลืนรวมมคี ่านอ้ ยกว่าเดิม เราเรยี ก
ตําแหนง่ นวี ่า บพั (Node)

แหล่งกําเนดิ อาพนั ธ์

คือแหล่งกําเนดิ คลืนทมี คี วามถีเทา่ กัน และความยาวคลืนเทา่ กัน ในลักษณะเฟสตรงกัน
หรอื เฟสต่างกันคงทเี สมอ

14

การแทรกสอดในเฟสต่างๆ

การแทรกสอดเฟสตรงกัน
เปนการแทรกสอดกันของคลืน 2 แหล่งทมี เี ฟสเรมิ ต้นของคลืนตรงกัน

เกิดตําแหนง่ สาํ คัญ 2 ตําแหนง่ คือ
1.ตําแหนง่ ปฎิบพั (Antinode) เปนตําแหนง่ ทคี ลืนเสรมิ กัน โดยมคี ่าการกระจดั มากทสี ดุ
เสน้ ทลี ากผา่ นตําแหนง่ ปฎิบพั เรยี กว่า แนวปฎิบพั คือ A0 , A1, A2 , ,........
1.ตําแหนง่ บพั (Node) เปนตําแหนง่ ทคี ลืนหกั ล้างกัน โดยมคี ่าการกระจดั เปนศนู ย์
เสน้ ทลี ากผา่ นตําแหนง่ บพั เรยี กว่า แนวบพั คือ N1, N2 , N3 , ..........

**แบบเฟสตรงกันจะทําให้เกิดแนวปฎิบัพ A0 ทีตําแหน่งกึงกลางและตังฉากกับแนวแหล่งกําเนิดคลืนทัง 2
ถ้าจดุ P อยู่บนแนวปฎิบัพหรือแนวบัพใดๆ ผลต่างของระยะห่างจากแหล้งกําเนิด S1 และ S2 ไปยังจดุ P

การแทรกสอดเฟสตรงขา้ มกัน
ถ้าแหล่งกําเนดิ คลืน S1, S2 มเี ฟสตรงขา้ มกัน (เฟสต่างกัน 180 องศา) ความถีเทา่ กัน
จะเกิดการแทรกสอดทมี แี นวบพั แนวปฎิบพั เรยี งสลับกัน เหมอื นกับกรณแี หล่งกําเนดิ
คลืนมเี ฟสตรงกันแต่แนวบพั กับปฎิบพั สลับกัน โดยแนวบพั จะอยตู่ รงกลาง

15

path difference

คือ การทจี ดุ P อยบู่ นแนวปฎิบพั หรอื แนวบพั ใดๆ ผลต่างของระยะหา่ งจากแหล่งกําเนดิ
S1 และ S2 ไปยงั จดุ P

สตู รคํานวณ

การแทรกสอดเฟสตรงกัน

จาํ นวนแนวปฏิบพั

บนแนวปฏิบพั บนแนวบพั

จาํ นวนแนวบพั

***เมือคํานวณหาจาํ นวนแนวปฎิบัพ หรือจาํ นวนแนวบัพทีเกิดขึน
ทังหมด ให้พิจารณาจากมุมของแนวต่างๆซึงเบนไปจากแนวกลาง
แต่ละข้างไม่เกิน 90 องศา

การแทรกสอดเฟสตรงขา้ มกัน

จาํ นวนแนวปฏิบพั

บนแนวบพั บนแนวปฎิบพั

จาํ นวนแนวบพั

16

การเลียวเบนของคลืน

การเลียวเบน คือ การทเี มอื คลืนเดินทางไปพบสงิ กีดขวางทคี ลืนทนี นั ไมส่ ามารถทะลุ
ผา่ นไปได้ คลืนจะสะทอ้ นกลับมา และขณะเดียวกันเรายงั พบว่ามคี ลืนตกกระทบบางสว่ นที
แผจ่ ากขอบของสงิ กีดขวางอ้อมไปทางด้านหลังของสงิ กีดขวางนนั คล้ายกับว่าคลืนเลียว
อ้อมไป

หลักการฮอยเกนส์

หลักของฮอยเกนส์ ได้กล่าวไว้ว่า “ทกุ ๆ จดุ
บนหนา้ คลืนอาจถือได้ว่าเปนจดุ กําเนดิ คลืนใหมท่ ี
ใหค้ ลืนความยาวคลืนเดิมและเฟสเดียวกัน”

การเลียวเบนผา่ นชอ่ งเดียว

เมอื คลืนหนา้ ตรงตกกระทบสงิ ขดี ขวางทเี ปนชอ่ งเดียวกว้าง d จะเกิดการเลียวเบนขนึ
หนา้ คลืนทผี า่ นชอ่ งเดียวไปได้นนั ทกุ ๆจดุ กําเนดิ คลืนกระจายคลืนไปเสรมิ กันหรอื หกั ล้างกัน
เกิดเปนแนวบพั และแนวปฎิบพั ขนึ

( d>>λ ) ( d>λ ) ( d<λ ) ( d=λ )

แสดงการเลียวเบนเมอื ชอ่ งขนาด แสดงการเลียวเบนเมอื ชอ่ ง แสดงการเลียวเบนเมอื ชอ่ ง แสดงการเลียวเบนเมอื ชอ่ ง
ใหญม่ ากเมอื เทยี บกับความยาวคลืน ขนาดใหญก่ ว่าความยาวคลืน ขนาดเล็กกว่าความยาวคลืน ขนาดใกล้เคียงกับความยาวคลืน

17

การเลียวเบนผา่ นชอ่ งคู่

เมอื คลืนเคลือนทผี า่ นชอ่ งแคบคู่ ซงึ มขี นาดชอ่ งเล็กๆ พบว่าชอ่ งเล็กๆ นนั ทาํ หนา้ ทเี ปน
แหล่งกําเนดิ คลืนอันใหม่ ทกี ระจายคลืนวงกลมออกมา เกิดการแทรกสอดกันเปนไปตาม
กฎการแทรกสอด ของแหล่งกําเนดิ คลืนสองแหล่งจรงิ ๆ ปรากฏเปนแนวปฏิบพั และบพั

สตู รคํานวณ

ตัวอยา่ งโจทยเ์ รอื งสมบตั ิของคลืน

ตัวอยา่ งที 1 คลืนขบวนหนงึ เกิดจากแหล่งกําเนดิ 20 Hz เคลือนทจี ากนาลึกด้วยความเรว็ 6 m/s เขา้ สู่
นาตืน โดยมที ศิ ทางตังฉากกับผวิ รอยต่อ ถ้าความเรว็ ในนาตืนเปน 4 m/s จงหาความยาวคลืนในนาตืน

18

ตัวอยา่ งที 2 คลืนนาหนา้ ตรงเคลือนทจี ากบรเิ วณ A ไปสบู่ รเิ วณ B ในถาดคลืนทาํ ใหเ้ กิดการ
หกั เหของคลืนปรากฏดังรปู ถ้าคลืนนเี กิดจากแหล่งกําเนดิ ซงึ มคี วามถี 10 Hz อัตราเรว็ คลืนนา
บรเิ วณ B จะมคี ่าเทา่ ใด

ตัวอยา่ งที 3 คลืนนาสองคลืนเกิดจากแหล่งกําเนดิ อาพนั ธม์ เี ฟสตรงกัน คลืนทงั สองมคี วามยาวคลืน
4.0 เซนติเมตร ถ้าระยะหา่ งระหว่างแหล่งกําเนดิ ทงั สองเทา่ กับ 8.0 เซนติเมตร ระหว่างแหล่งกําเนดิ
ทงั สองจะเกิดจดุ บพั กีจดุ

ขอ้ สอบเรอื งสมบตั ิของคลืน

1.คลืนเคลือนทจี ากตัวกลางหนงึ ไปยงั อีกตัวกลางหนงึ ปรมิ าณใดต่อไปนไี มเ่ ปลียนแปลง
ก. ความถี
ข. ความยาวคลืน
ค. อัตราเรว็ ของคลืน
ง. ทศิ ทางการเคลือนทขี องคลืน

ตอบ ก. เนอื งจากความถีขนึ อยกู่ ับแหล่งกําเนดิ

19

2.คลืนนาเคลือนทเี ขา้ ชนสงิ กีดขวางแล้วสะทอ้ นกลับ ขอ้ ใดต่อไปนถี กู ต้อง

1. จะมเี ฟสของคลืนสะทอ้ นเหมอื นคลืนเสน้ เชอื กปลายตรงึ แนน่
2. จะมเี ฟสของคลืนสะทอ้ นเหมอื นคลืนเสน้ เชอื กปลายอิสระ
3. จะมเี ฟสคงเดิม
4. จะมเี ฟสเปลียนไปเปนเฟสตรงขา้ ม

ก.1 และ 2 ข. 1 และ 3 ค. 2 และ 3 ง. 2 และ 4

ตอบ ค. เนอื งจากความถีขนึ อยกู่ ับแหล่งกําเนดิ

3.ขอ้ ใดแสดงการเลียวเบนเมอื คลืนผวิ นาผา่ นสลิตกว้าง d และความยาวคลืน ได้ถกุ ต้อง
ก. ข.

ค. ง.

ตอบ ก.

4. การแทรกสอดแบบเสรมิ กันของคลืน 2 ลกู ทกี ําลังวิงสวนกัน ดังรปู

ก.1 และ 2
ข. 2 และ 3
ค. 1 และ 3
ง. 3 และ 4

ตอบ ข. เปนการแทรกสอดแบบเสรมิ กัน

20

5.แหล่งกําเนดิ คลืนนาอาพนั ธใ์ หห้ นา้ คลืนวงกลมสองแหล่งหา่ งกัน 10 เซนติเมตร มี
ความยาวคลืน 2 เซนติเมตร ทตี ําแหล่งหนงึ หา่ งจากแหล่งกําเนดิ คลืนทงั สองเปนระยะ
10 เซนติเมตร ตามลําดับจะอยบู่ นแนวบพั หรอื ปฎิบพั ทเี ทา่ ใด นบั จากแนวกลาง

ก. ปฎิบพั ที 4
ข. บพั ที 4
ค. ปฎิบพั ที 5
ง. บพั ที 5

ตอบ ง.

21

2.คลืนเสียง

คลืนเสยี ง (Sound wave)

เมอื วัตถเุ กิดการเคลือนทหี รอื ถกู กระทาํ ด้วยแรงจากภายนอก ก่อใหเ้ กิดการสนั สะเทอื นของโมเลกลุ
ภายในวัตถนุ นั ซงึ สง่ ผลไปยงั อนภุ าคของอากาศหรอื ตัวกลางทอี ยบู่ รเิ วณโดยรอบ ก่อใหเ้ กิดการรบกวนหรอื
การถ่ายโอนพลังงาน ผา่ นการสนั และการกระทบกันเปนวงกว้างทาํ ใหอ้ นภุ าคของอากาศเกิด “การบบี อัด”
(Compression) เมอื เคลือนทกี ระทบกัน และ “การยดื ขยาย” (Rarefaction) เมอื เคลือนทกี ลับตําแหนง่ เดิม

อัตราเรว็ เสยี งในอากาศ

หมายถึง ระยะทางทเี สยี งเคลือนทไี ด้ในเวลา 1 วินาที อัตราเรว็ ของเสยี งขนึ อยกู่ ับ ความ
หนาแนน่ ความหนาแนน่ มาก อัตราเรว็ มาก ความยดื หยนุ่ ความยดื หยนุ่ มาก อัตราเรว็ มาก
และอณุ หภมู ิ อณุ หภมู สิ งู อัตราเรว็ มาก

สตู รคํานวณ

การเกิดเสยี งก้อง (Echo)

เมอื เราตะโกนออกไป เราจะได้ยนิ เสยี งแรกเปนเสยี งทตี ะโกนต่อมาเราได้ยนิ เสยี งเดิม
อีกเปนครงั ทสี องจากการทเี สยี งเดินทางไปตกกระทบวัตถแุ ล้วสะทอ้ นกลับมาเขา้ หูเรา
เรยี กว่า "ได้ยนิ เสยี งก้อง" เงอื นไขของการได้ยนิ เสยี งก้องคือ หลังจากได้ยนิ เสยี งครงั แรก
แล้ว เสยี งครงั ทสี องทสี ะทอ้ นมาเขา้ หูเราจะต้องใชเ้ วลาต่างจากได้ยนิ ครงั แรกไมน่ อ้ ยกว่า
0.1 วินาที เพราะถ้าเสยี งทสี องสะทอ้ นมาถึงหูใชเ้ วลานอ้ ยกว่า 0.1 วินาที หูจะไมส่ ามารถ
แยกออกว่าเปนการได้ยนิ เสยี งสองครงั

22

คณุ สมบตั ิของคลืนเสยี ง

เนอื งจากเสยี งเปนคลืน ดังนนั จงึ มคี ณุ สมบตั ิเหมอื นคลืนทวั ๆไป คือสมบตั ิ การสะทอ้ น การหกั เห การ
แทรกสอด และการเลียวเบน

การสะทอ้ นของคลืนเสยี ง

เสยี งมคี ณุ สมบตั ิเปนคลืนดังนนั เมอื เสยี งเคลือนทจี ากตัวกลางหนงึ ไปกระทบอีกตัวกลาง
หนงึ ซงึ มคี วามหนาแนน่ มากกว่า เสยี งจะสะทอ้ นกลับหมด เชน่ เสยี งตะโกนไปกระทบผนงั หอ้ ง
ทาํ ใหเ้ กิดการสะทอ้ นกลับมายงั ผจู้ ะโกน และ ได้ยนิ เสยี งอีกครงั หนงึ

กฏการสะทอ้ นคลืน
1. มมุ ตกกระทบเทา่ กับมมุ สะทอ้ นเสมอ
2. รงั สตี กกระทบ เสน้ ปกติ รงั สสี ะทอ้ น อยู่
ในระนาบเดียวกัน

ผลของการสะทอ้ นของคลืนทคี วรทราบ

1. ความถีของคลืนสะทอ้ นมคี ่าเทา่ กับความถีของคลืนตกกระทบ
2. อัตราเรว็ และความยาวคลืนของคลืนสะทอ้ นมคี ่าเทา่ กับอัตราเรว็ และความยาวคลืนของคลืน
ตกกระทบ
3. ถ้าการสะทอ้ นไมส่ ญู เสยี พลังงาน จะได้แอมพลิจดู ของคลืนสะทอ้ นมคี ่าเทา่ กับแอมพลิจดู
ของคลืนตกกระทบ

สมบตั ิการสะทอ้ นของเสยี ง

1. การสะทอ้ นของเสยี ง จะเกิดขนึ ได้เมอื “ตัวสะทอ้ นมขี นาดใหญก่ ว่า หรอื เทา่ กับ
ความยาวคลืนเสยี ง”
2. สาํ หรบั มนษุ ยส์ ามารถได้ยนิ เสยี งสะทอ้ นได้ ก็ต่อเมอื “ เวลาทเี สยี งออกจากแหล่งกําเนดิ กับ
เวลาทเี สยี งสะทอ้ นกลับมายงั แหล่งกําเนดิ เสยี งหรอื ผฟู้ งต่างกันอยา่ งนอ้ ย 1/10 วินาที หรอื คิด
เปนระยะทางประมาณ 17 เมตร”

การใชป้ ระโยชนจ์ ากสมบตั ิการสะทอ้ น

การสะทอ้ นของเสยี งถกู นาํ มาใชป้ ระโยชนอ์ ยา่ งมากมาย ดังตัวอยา่ งทนี าํ เสนอต่อไปนี
การหาความลึกของทะเล การหาฝงู ปลา การตรวจจบั เรอื ดํานาหรอื วัตถทุ จี มอยใู่ ต้นา โดยสง่
สญั ญาณเสยี งโซนารอ์ อกไป แล้วจบั เวลาทสี ญั ญาณเสยี งสะทอ้ นกลับมา แล้วจงึ นาํ มาคํานวณ
หาความลึกของทะเล

23

การหกั เหของคลืนเสยี ง

การหกั เหของเสยี งนนั จะเกิดขนึ เมอื เสยี งเคลือนทผี า่ นตัวกลางต่างชนดิ กันซงึ ทาํ ให้
อัตราเรว็ ของเสยี งเปลียนแปลง และอณุ หภมู ทิ เี ปลียนไปก็ทาํ ใหอ้ ัตราเรว็ ของเสยี ง
เปลียนแปลงไปด้วย ซงึ เปนสมบตั ิการหกั เหของคลืน ในการหกั เหของคลืนเสยี งทศิ ทางการ
เคลือนทขี องคลืนเสยี งเปลียนไปด้วย ยกเว้นเมอื คลืนเสยี งตกตังฉากกับผวิ รอยต่อของ
ตัวกลางทศิ ทางจะไมเ่ ปลียน นอกจากนลี มยงั มผี ลต่ออัตราเรว็ ของเสยี งในอากาศแสดงว่าลม
ทาํ ใหเ้ สยี งเกิดการหกั เหได้

การหกั เหของคลืนเสยี งเมอื เดินทางผา่ นตัวกลางต่างชนดิ กัน หรอื อณุ หภมู ติ ่างกัน จะเปน
ไปตามกฎการหกั เหของสเนลล์ (Snell's law) คือ

สตู รคํานวณ

การหกั เหของเสยี งเมอื คลืนเสยี งเดินทางในอากาศจากบรเิ วณทมี อี ณุ หภมู ติ าไปสบู่ รเิ วณที
มอี ณุ หภมู สิ งู คลืนเสยี งจะเบนออกจากเสน้ ปกติ (θ1 < θ2) และเมอื เสยี งเดินทางจากในอากาศ
จากบรเิ วณทมี อี ณุ หภมู สิ งู ไปสบู่ รเิ วณทมี อี ณุ หภมู ติ า คลืนเสยี งจะเบนเขา้ หาเสน้ ปกติ (θ1 >
θ2)

ปรากฏการณก์ ารหกั เหของเสยี ง

ฟาแลบแต่ไมไ่ ด้ยนิ เสยี งฟารอ้ ง มมุ
หกั เหมากกว่า 90 องศา ทศิ ทางการ
เคลือนทจี ะหกั เหกลับเขา้ สตู่ ัวกลางเดิม นนั
คือเกิดการสะทอ้ นกลับหมดของคลืนเสยี ง

การหกั เหของเสยี งในตอนกลางวันและตอนกลางคืน

24

การแทรกสอดของคลืนเสยี ง

เปนปรากฏการณท์ คี ลืนเสยี งจากแหล่งกําเนดิ สองแหล่งทมี คี วามถีเทา่ กัน และมเี ฟสตรง
กัน (แหล่งกําเนดิ อาพนั ธ)์ เคลือนที มาซอ้ นทบั กัน ทาํ ใหเ้ กิดเสยี งดังและเสยี งค่อยตาม
ตําแหนง่ ต่างๆ กัน

ตําแหนง่ ทเี สยี งดังเปนตําแหนง่ ทคี ลืนเสยี งซอ้ นทบั กันแบบเสรมิ กัน(เกิดเสยี งดัง) เรยี ก
ว่า ปฏิบพั (Antinode) ได้แก่ A0 , A1 , A2 ,… ในรปู

ตําแหนง่ ทมี เี สยี งค่อย เปนตําแหนง่ ทคี ลืนเสยี งซอ้ นทบั กันแบบหกั ล้าง(เกิดเสยี งค่อย)
เรยี กว่า บพั (Node) ได้แก่ N1 , N2 , N3,…ในรปู

สตู รคํานวณ

การเลียวเบนของคลืนเสยี ง

เสยี งเปนคลืนจงึ แสดงสมบตั ิการเลียวเบน การเลียวเบนของเสยี งคือปรากฏการณท์ เี สยี ง
อ้อมสงิ กีดขวาง หรอื ลอดผา่ นชอ่ งเปดเดียวเลียวเบนผา่ นแยกบนทอ้ งถนน หรอื ผา่ นชอ่ ง
หนา้ ต่าง ชอ่ งประตู เสยี งจะเลียวเบนได้ดีเมอื ความกว้างของชอ่ งเปดเทา่ กับความยาวคลืน
เสยี งนนั ดังนนั ในชวี ิตประจาํ วันพบว่าเสยี งทมี คี วามถีตา(ความยาวคลืนมาก) จะเลียวเบนผา่ น
ชอ่ งเปดต่างๆได้ดีกว่าเสยี งความถีสงู (ความยาวคลืนนอ้ ย)

25

ตัวอยา่ งโจทยเ์ รอื งสมบตั ิของคลืนเสยี ง

ตัวอยา่ งที 1 ชายคนหนงึ ตะโกนในหุบเขาทมี หี นา้ ผาได้ยนิ เสยี งสะทอ้ นกลับมาในเวลา 4 วินาที
ขณะนนั อณุ หภมู ขิ องอากาศ 15 องศาเซลเซยี สชายคนนยี นื หา่ งจากหนา้ ผากีเมตร

ตัวอยา่ งที 2 ถ้าอัตราเรว็ ของเสยี งในนาและในอากาศ เทา่ กับ 1400 และ 350 เมตร/วินาที ตาม
ลําดับเสยี งระเบดิ จากใต้นาเดินทางมากระทบผวิ นาด้วยมมุ ตกกระทบ 30 องศา จงหา sin ของมมุ
หกั เห

26

ตัวอยา่ งที 3 S1 และ S2 เปนลําโพงสองตัว วางหา่ งกัน 3 เมตร ในทโี ล่ง Q เปนผฟู้ งอยหู่ า่ งจาก S1
5 เมตร และหา่ งจาก S2 4 เมตร เสยี งความถีตาสดุ ทหี กั ล้างกันทาํ ให้ Q ได้ยนิ เสยี งเบาทสี ดุ จะเปน
เทา่ ใด ถ้าอัตราเรว็ เสยี งในอากาศเปน 340 เมตร/วินาที

เมอื λ มคี ่ามากทสี ดุ n ต้องมคี ่านอ้ ยทสี ดุ ซงึ เทา่ กับ 1
จะได้ว่า

จาก v = λf
340 = 2f
f = 170 Hz

ดังนนั เสยี งมคี วามถีตาสดุ 170 Hz

ขอ้ สอบเรอื งการสมบตั ิของคลืนเสยี ง

1.เครอื งโซนารบ์ นเรอื ลําหนงึ สง่ คลืนดลของเสยี งลงไปใต้ทอ้ งทะเล และรบั ฟงสะทอ้ นได้ในเวลา 5
วินาที ถ้าอัตราเรว็ ของเสยี งในนาทะเลเทา่ กับ 1,450 เมตร/วินาที ทอ้ งทะเลนนั ลึกเทา่ ใด

ก. 3,625 m.
ข. 3,725 m.
ค. 2,625 m.
ง. 2,725 m.

ตอบ ก. 3,625 m.

2.ขอ้ ใดไมใ่ ชก่ ฎการสะทอ้ นของคลืน
ก. รงั สตี กกระทบ เสน้ ปกติ รงั สสี ะทอ้ น อยใู่ นระนาบเดียวกัน
ข. มมุ ตกกระทบมขี นาดเทา่ กับมมุ สะทอ้ นเสมอ
ค. รงั สตี กกระทบมที ศิ ทางตรงขา้ มกับรงั สสี ะทอ้ นเสมอ
ง. ไมม่ ขี อ้ ถกู

ตอบ ค. เนอื งจากกฎการสะทอ้ นมสี องขอ้ คือ
1.รงั สตี กกระทบ เสน้ ปกติ รงั สสี ะทอ้ น อยใู่ นระนาบเดียวกัน
2.มมุ ตกกระทบมขี นาดเทา่ กับมมุ สะทอ้ นเสมอ

27

3.ถ้ายงิ ปนระหว่างหนา้ ผาสองแหง่ ปรากฏว่าได้ยนิ เสยี งสะทอ้ น 2 ครงั หลังจากยงิ ปนเปนเวลา 2
วินาที และ 3 วินาที ตามลําดับ จงหาระยะระหว่างหนา้ ผาทงั สอง
กําหนดอณุ หภมู ขิ องอากาศขณะนนั เปน 40 องศาเซลเซยี ส

ก. 787 m. ตอบ ค.
ข. 878 m.
ค. 887.5 m.
ง. 788.5 m.

4.เสยี งเคลือนทจี ากบรเิ วณทมี อี ณุ หภมู ิ 27 °C ไปสบู่ รเิ วณทมี อี ณุ หภมู เิ ทา่ ใด จงึ ทาํ ใหค้ วามยาวคลืน
เปน 2/3 เทา่ ของความยาวคลืนเดิม

ก. 300 Cํ จากโจทย์ T2 = 27 °C หรอื 300 K
ข. 302 Cํ
ค. 400 ํC
ง. 402 ํC

ตอบ ง.

5.การหกั เหของเสยี งเมอื คลืนเสยี งเดินทางในอากาศจากบรเิ วณทมี อี ณุ หภมู ติ าไปสบู่ รเิ วณทมี ี
อณุ หภมู สิ งู จะมลี ักษณะอยา่ งไร

ก. คลืนเสยี งจะเบนออกจากเสน้ ปกติ
ข. คลืนเสยี งจะเบนเขา้ หาเสน้ ปกติ
ค. เกิดการสะทอ้ นกลับหมด
ง. มมุ หกั เหจะมขี นาด 90 ํ

ตอบ ก. เนอื งจากการทเี สยี งเดินทางจากบรเิ วณทอี ณุ หภมู ติ าไปสบู่ รเิ วณทมี อี ณุ ภมู สิ งู คลืนเสยี ง
จะเบนออกจากเสน้ ปกติ(θ1 < θ2)

6.กรณใี ดต่อไปนที ที าํ ใหเ้ สยี งเลียวเบนได้ดีทสี ดุ

ก. เมอื ความกว้างของชอ่ งเปดมากกว่าความยาวคลืนเสยี ง
ข. เมอื ความกว้างของชอ่ งเปดนอ้ ยกว่าความยาวคลืนเสยี ง
ค. เมอื ความกว้างของชอ่ งเปดเทา่ กับความยาวคลืนเสยี ง
ง. เมอื ความกว้างของชอ่ งเปดมากกว่าเปนสองเทา่ ของความยาวคลืนเสยี ง

ตอบ ค. เนอื งจากเสยี งจะเลียวเบนได้ดีทสี ดุ เมอื ความกว้างของชอ่ งเปดเทา่ กับความยาวคลืน

28

7. จากรปู เปนทอ่ ซงึ ตรงกลางมที างแยกเปนสว่ นโค้งรปู ครงึ วงกลมรศั มี r เทา่ กับ 14 เซนติเมตร
ถ้าอัตราเรว็ ของเสยี งในทอ่ เทา่ กับ 344 เมตรต่อวินาที ให้ คลืนเสยี งเขา้ ไปในทอ่ ทางด้านSความถี
ของเสยี งทที าํ ใหผ้ ฟู้ งทปี ลายด้านDได้ยนิ เสยี งค่อยทสี ดุ มคี ่าเทา่ ใด

ก. 1070 Hz
ข. 1075 Hz
ค. 1080 Hz
ง. 1085 Hz

ตอบ ข. 1075 Hz

29

ปรากฏการณท์ างเสยี ง
การเกิดบตี ส(์ Beats)

เปนปรากฎการณจ์ ากการแทรกสอดของคลืนเสยี ง 2 ขบวน ทมี คี วามถีแตกต่างกันเล็ก
นอ้ ย และเคลือนทอี ยใู่ นแนวเดียวกันเกิดการรวมคลืนเปนคลืนเดียวกัน ทาํ ใหแ้ อมพลิจดู
เปลียนไป เปนผลทาํ ใหเ้ กิดเสยี งดังเสยี งค่อยสลับกันไปด้วยความถีค่าหนงึ

ความถีของบตี สห์ มายถึง เสยี งดังเสยี งค่อยทเี กิดขนึ สลับกันในหนงึ หนว่ ยเวลา เชน่ ความถี
ของบตี สเ์ ทา่ กับ 7 รอบ/วินาที หมายความว่าใน 1 วินาที จะมเี สยี งดัง 7 ครงั และเสยี งค่อย 7
ครงั

สตู รคํานวณ

คลืนนงิ และการสนั พอ้ งของเสยี ง

คลืนนงิ
คือการแทรกสอดของคลืนต่อเนอื ง 2 ขบวนทมี ลี ักษณะเหมอื นกัน เคลือนทเี ขา้ หากันใน
ตัวกลางเดียวกัน ทาํ ใหเ้ ราเหน็ ตําแหนง่ บพั และปฏิบพั ทเี กิดขนึ มตี ําแหนง่ ทอี ยคู่ งทแี นน่ อน
ไมม่ กี ารยา้ ยตําแหนง่ จะเหน็ ว่าบางตําแหนง่ ไมม่ กี ารสนั เลย เราเรยี กจดุ นวี ่าจดุ บพั (Node)
และมบี างตําแหนง่ ทสี นั ได้มากทสี ดุ เราเรยี กจดุ นวี ่าปฏิบพั (Antinode)

30

การสนั พอ้ ง

หมายถึงการทที าํ ใหอ้ ากาศทอี ยใู่ นกล่องหรอื ในทอ่ สนั ด้วยความถีธรรมชาติ อากาศก็จะสนั
ด้วยแอมปลิจดู มากขนึ เรอื ยๆ ทาํ ใหเ้ กิดเสยี งดังมากขนึ กว่าปกติ เราเรยี กปรากฎการณน์ วี ่า
“การสนั พอ้ งของเสยี ง” หรอื การทเี ราใหค้ วามถีเสยี งทมี คี ่าเทา่ กับความถีธรรมชาติของวัตถุ
ในชว่ งเวลาหนงึ ก็สามารถทาํ ใหว้ ัตถสุ นั ด้วยแอมปลิจดู มากขนึ เรอื ยๆ จนอาจทาํ ใหว้ ัตถเุ สยี หาย
ได้

ความถีของคลืนทที าํ ใหเ้ กิดการสนั พอ้ งของเสยี งในหลอด

1.ความถีมลู ฐาน (Fundamental) คือความถีตาสดุ ของคลืนนงิ ในหลอดทดลอง หรอื ในเสน้
เชอื ก,เครอื งดนตรี ซงึ จะทาํ ใหค้ ลืนทไี ด้มคี วามยาวมากทสี ดุ

2.โอเวอรโ์ ทน (Overtone) คือความถีของคลืนนงิ ทถี ัดจากความถีมลู ฐาน กรณขี องคลืนนงิ ใน
หลอด โอเวอรโ์ ทนมคี ่าขนึ อยกู่ ับจาํ นวน loop

3.ฮารโ์ มนคิ (Harmonic) คือตัวเลขทบี อกว่าค่าขณะนนั เปนกีเทา่ ของความถีมลู ฐาน

คลืนนงิ ในทอ่ ปลายปด

ทอ่ ปลายปดขา้ งหนงึ เมอื อากาศในทอ่ สนั ตามยาว โดยอิสระจะเกิดคลืนนงิ ขนึ ในทอ่ ปลาย
ปดจะเปนตําแหนง่ บพั (ของการกระจดั ) ปลายเปดจะเปนตําแหนง่ ปฎิบพั (ของการกระจดั ) ดัง
นนั ถ้าทอ่ ยาว L

สตู รคํานวณ

คลืนนงิ ในทอ่ ปลายเปด
เมอื อากาศในทอ่ สนั ตามยาว โดยอิสระจะเกิดคลืนนงิ ขนึ ในทอ่ ปลายเปดทงั สองขา้ งจะเปน
ตําแหนง่ ปฎิบพั (ของการกระจดั ) ดังนนั ถ้าทอ่ ยาว L

สตู รคํานวณ

31

ปรากฏการณด์ อปเปลอร์

เปนปรากฏการณท์ างวิทยาศาสตรอ์ ยา่ งหนงึ ทตี ังชอื ตาม ครสิ เตียน ดอปเพลอร์ เกียวกับ
การเปลียนแปลงความถีของคลืนและความยาวคลืนในมมุ มองของผสู้ งั เกตเมอื มกี ารเคลือนที
ทสี มั พนั ธก์ ับแหล่งกําเนดิ คลืนนนั พบเหน็ ได้ทวั ไปในชวี ิตประจาํ วันเชน่ เมอื มรี ถพยาบาลสง่
สญั ญาณไซเรนเคลือนเขา้ ใกล้ ผา่ นตัวเรา และวิงหา่ งออกไป คลืนเสยี งทเี ราได้ยนิ จะมคี วามถี
สงู ขนึ (กว่าคลืนทสี ง่ ออกมาตามปกติ) ขณะทรี ถเคลือนเขา้ มาหา คลืนเสยี งมลี ักษณะปกติขณะ
ทรี ถผา่ นตัว และจะมคี วามถีลดลงเมอื รถวิงหา่ งออกไป

สตู รคํานวณ

คลืนกระแทก

ปรากฏการณท์ หี นา้ คลืนเคลือนทมี าเสรมิ กันในลักษณะทเี ปนหนา้ คลืนวงกลมซอ้ นเรยี ง
กันไป โดยทมี แี นวหนา้ คลืนทมี าเสรมิ กันมลี ักษณะเปนรปู ตัว V อันเนอื งมาจากแหล่งกําเนดิ
คลืนเคลือนทดี ้วยความเรว็ ทมี ากกว่าความเรว็ ของคลืนในตัวกลาง ( Vs>V ) เชน่ คลืนกระแทก
ของคลืนทผี วิ นาขณะทเี รอื กําลังวิง หรอื คลืนเสยี งก็เกิดขนึ เมอื เครอื งบนิ บนิ เรว็ กว่าอัตราเรว็
ของเสยี งในอากาศ

ถ้าอัตราเรว็ ของเครอื งบนิ มากกว่ามากกว่าอัตราเรว็ เสยี งในอากาศมากๆ จนกระทงั ทาํ ให้
รปู กรวยยงิ เล็กลงมากๆ แล้วทาํ ใหเ้ กิดการเปลียนแปลงความดันอยา่ งมาก และรวดเรว็ เปนผล
ทาํ ใหเ้ กิดเสยี งดังคล้ายเสยี งระเบดิ บรเิ วณคลืนกระแทกนเี คลือนทผี า่ น อาจทาํ ใหก้ ระจก
หนา้ ต่างแตกได้ เสยี งทเี กิดขนึ นเี รยี กว่า“ซอนกิ บมู ( Sonic Boom )”

สตู รคํานวณ

เลขมคั คือ ตัวเลขทบี อกใหเ้ ราทราบว่า
อัตราเรว็ ของแหล่งกําเนดิ คลืน มคี ่าเปนกีเทา่
ของอัตราเรว็ ของคลืนในตัวกลาง เลขมคั ถกู
เขยี นแทนด้วยสญั ลักษณ์ ” M ” พจิ ารณาได้ดังนี

32

ตัวอยา่ งโจทยเ์ รอื งปรากฏการณท์ างเสยี ง

ตัวอยา่ งที 1 ถ้าต้องการใหเ้ กิดเสยี งดังเปนจงั หวะ ๆ หา่ งกันทกุ ครงึ วินาที จะต้องเคาะสอ้ มเสยี งซงึ
มคี วามถี 500 Hz พรอ้ มกับสอ้ มเสยี งทมี คี วามถีเทา่ ไร

ตัวอยา่ งที 2 ในการทดลองการสนั พอ้ งของอากาศ ขณะเกิดการสนั พอ้ งครงั แรก ลกู สบู หา่ งจาก
ปากหลอดเรโซแนนซ1์ 8 เซนติเมตร และเมอื เกิดการสนั พอ้ งครงั ถัดไปจะต้องดึงลกู สบู หา่ งจาก
ปากหลอดเรโซแนนซก์ ีเซนติเมตร

ตัวอยา่ งที 3 แหล่งกําเนดิ เสยี งเคลือนทเี ปนเสน้ ตรงด้วยอัตราเรว็ 1/11เทา่ ของความเรว็ เสยี ง ผฟู้ ง
ทยี นื อยดู่ ้านหนา้ จะได้ยนิ เสยี งมคี วามถีกีเทา่ ของความถีผฟู้ งทยี นื อยดู่ ้านหลังได้ยนิ นนั

33

ตัวอยา่ งที 4 เครอื งบนิ แล่นด้วยอัตรา 510 เมตร/วินาที ในแนวระดับเหนอื พนื ดิน 6กิโลเมตร ใน
ขณะทเี สยี งมอี ัตราเรว็ ในอากาศ 340 เมตร/วินาที จงหาว่าเมอื คนทมี องพนื ดินได้ยนิ เสยี งนนั เครอื ง
บนิ อยหู่ า่ งจากคนนนั เทา่ ใด

ขอ้ สอบเรอื งปรากฏการณท์ างเสยี ง

1.ตีสอ้ มเสยี งทไี มท่ ราบค่าความถีตัวหนงึ เหนอื ไซเรน ปรบั ความถีของไซเรนจนได้เสยี งมคี วามถี
440 Hz พรอ้ มกับเคาะสอ้ มเสยี งไปด้วยปรากฎว่า ได้ยนิ เสยี งบตี ส์ ดังเปนจงั หวะหา่ งกัน 0.25
วินาที จงหาความถีของสอ้ มเสยี งทไี มท่ ราบค่านี

ก. 420 Hz
ข. 426 Hz
ค. 430 Hz
ง. 436 Hz

ตอบ ง.

2.คลืนนงิ ในเสน้ เชอื กทยี าว 60 cm มจี าํ นวน 3 loop อัตราเรว็ คลืน 20 m/s จงหาว่าความถีคลืนเปน
กี เฮริ ตซ์

ก. 50 Hz
ข. 55 Hz
ค. 60 Hz
ง. 65 Hz

ตอบ ก.

34

3.คลืนเสยี งขบวนหนงึ ทาํ ใหเ้ กิดการสนั พอ้ งลําดับที 1 ในกล่องไมก้ ลวงทเี ปดทกุ ด้านมคี วามยาว 0.5
เมตร ความถีธรรมชาติของกล่องไมน้ เี ทา่ กับกีเฮริ ตซ์ (กําหนดใหอ้ ัตราเรว็ เสยี งในอากาศเทา่ กับ
330 m/s)

ก. 230 Hz
ข. 300 Hz
ค. 330 Hz
ง. 400 Hz

ตอบ ค. 330 Hz

4.รถไฟขบวนหนงึ จอดอยกู่ ับทแี ละเปดหวดู ด้วยความถี 1000 Hz ถ้าอัตราเรว็ ของเสยี งในอากาศ
เทา่ กัน 330 m/s คนทอี ยใู่ นรถไฟอีกขบวน ซงึ วิงเขา้ หารถไฟขบวนแรกด้วยความเรว็ 60 km/hr จะ
ได้ยนิ เสยี งหวดู ทมี คี วามถีกีเฮริ ตซ์

ก. 1050.51 Hz
ข. 1150.51 Hz
ค. 1250.51 Hz
ง. 1350.51 Hz

ตอบ ก.

5.เรอื ยนต์แล่นด้วยความเรว็ 72 km/hr แล่นขนานฝงทะเลสาบในแนวหา่ งฝง 45 เมตร คนทยี นื อยู่
รมิ นาจะสงั เกตเหน็ คลืนจากเรอื นกี ระทบฝง เมอื เรอื แล่นผา่ นไปแล้ว3วินาที จงหาอัตราเรว็ ของ
คลืนนา

ก. 10 m/s
ข. 12 m/s
ค. 15 m/s
ง. 22 m/s

ตอบ ข.

35

เสยี งกับการได้ยนิ

การได้ยนิ มอี งค์ประกอบหลัก 3 ประการ คือ แหล่งกําเนดิ ตัวกลาง และอปุ กรณร์ บั เสยี ง
และองค์ประกอบยอ่ ย 2 ประการ คือ ความถีของเสยี งและความเขม้ เสยี ง โดย

ความถีเสยี งทคี นปกติได้ยนิ คือ 20-20,000 Hz
ความเขม้ เสยี งทคี นปกติได้ยนิ คือ

หูคนและกลไกการได้ยนิ

หูเปนอวัยวะสาํ คัญในการรบั เสยี งแบง่ ออกเปน 3 สว่ นคือ
1. หูสว่ นนอก ( external ear ) ประกอบด้วยใบหู รหู ูหรอื ชอ่ งหู จนถึงแก้วหูทาํ หนา้ ทรี บั เสยี งจาก
ภายนอก คลืนเสยี งเดินทางไปทาง รหู ูโดยมชี อ่ งหูทาํ หนา้ ทรี วมเสยี งไปสแู่ ก้วหู
2. หูสว่ นกลาง ( middle ear ) อยถู่ ัดจากแก้วหูเขา้ ไปมลี ักษณะเปนโพรงอากาศภายในมกี ระดกู
3 ชนิ ได้แก่ กระดกู ค้อนอยชู่ ดิ แนบกับแก้วหู กระดกู โกลนมฐี านวางปดชอ่ งทตี ่อไปยงั หูชนั ใน
และกระดกู ทงั ทาํ หนา้ ทสี ง่ ต่อแรงสนั สะเทอื นของเสยี งไปยงั หูสว่ นใน และหูสว่ นกลาง
นอกจากนยี งั ทาํ หนา้ ทปี รบั ความดันอากาศภายในใหเ้ ทา่ กับความดันอากาศภายนอก โดยอาศยั
ทอ่ ทตี ิดต่อกับโพรงอากาศ หากความดันไมเ่ ทา่ กันจะทาใหห้ ูอือได้ยนิ เสยี งไมช่ ดั เจน
3. หูสว่ นใน ( inner ear ) ประกอบด้วยสว่ นสๆคัญ 2 สว่ น

สว่ นแรก คือคอเคลีย(cochlea) เปนทอ่ ขดคล้ายรปู หอยโขง่ ภายในมขี องเหลวมเี ซลล์รบั
ความสนั สะเทอื นของของเหลวภายในคอเคลีย ทาํ หนา้ ทรี บั คลืนเสยี งและแปลงเปนคลืน
ไฟฟา ไปตามประสาทได้ยนิ ไป ยงั สมองเพอื รบั รกู้ ารได้ยนิ และแปลความหมายโดยสมอง

สว่ นทสี อง คือ ทอ่ ครงึ วงกลม 3 ทอ่ ตังฉากซงึ กันและกันทาํ หนา้ ทรี บั การทรงตัวของ
รา่ งกายและการเคลือนไหวของศรี ษะ

ความเขม้ และระดับความเขม้ ของเสยี ง
กําลังเสยี งทแี หล่งกําเนดิ เสยี งสง่ ออกไปต่อหนงึ หนว่ ยพนื ทผี วิ ทรงกลม เรยี กว่า ความเขม้

เสยี ง ( intensity of a soundwave) ถ้าใหก้ ําลังเสยี งทสี ง่ ออกจาก
แหล่งกําเนเิ สยี งมคี ่าคงตัว จะได้ความสมั พนั ธว์ ่า

สตู รคํานวณ

36

ความเขม้ และระดับความเขม้ ของเสยี ง

จากสมการความเขม้ เสยี ง สรปุ ได้ว่า ความเขม้ เสยี ง ณ ตําแหนง่ ต่างๆจะลดลงเมอื
ตําแหนง่ นนั อยหู่ า่ งจากแหล่งกําเนดิ มากขนึ อาจเขยี นเปนความสมั พนั ธไ์ ด้ว่า

ระดับความเขม้ เสยี ง คือ สเกลทนี กั วิทยาศาสตรส์ รา้ งขนึ มาเพอื บอกความดังของเสยี งให้
ใกล้เคียงกับความรสู้ กึ ของคนมากขนึ เนอื งความเขม้ เสยี งทมี นษุ ยไ์ ด้ยนิ อยใู่ นชว่ งกว้างมาก
เพอื ความสะดวกจงึ จดั ลําดับใหมเ่ ปนระดับความเขม้ เสยี ง ระดับความเขม้ เสยี งเปนการเปรยี บ
เทยี บความเขม้ เสยี งนนั กับความเขม้ 10^-12 วัตต์/เมตร^2 (I0) และพจิ ารณาเปนค่า log จาก
สมการ

สตู รคํานวณ

37

ตัวอยา่ งโจทยเ์ รอื งเสยี งกับการได้ยนิ

ตัวอยา่ งที 1 นาย ก เหน็ พลแุ ตกกลางอากาศเหนอื ศรี ษะเขาขนึ ไป 80 เมตร ขณะเดียวกันนาย ข ซงึ
อยหู่ า่ งจากนาย ก ตามแนวราบ เปนระยะทาง 60 เมตร ก็เหน็ พลแุ ตกเชน่ กัน ความเขม้ ของเสยี ง
พลทุ นี าย ข ได้รบั เปนกีเทา่ ของความเขม้ ของเสยี งพลทุ นี าย ก ได้รบั

ตัวอยา่ งที 2 ในสนามบนิ แหง่ หนงึ วัดระดับความเขม้ เสยี งได้ 110 db ผคู้ วบคมุ ใชเ้ ครอื งปองกัน
เสยี งซงึ ลดความเขม้ เสยี งได้ 96% ผคู้ วบคมุ จะได้ยนิ เสยี งระดับความเขม้ เสยี งเทา่ ใด (กําหนด log5
= 0.69)

ตัวอยา่ งที 3 ถังบรรจกุ ๊าซหุงต้มไมไ่ ด้มาตรฐานเกิดเหตรุ ะเบดิ ดังสนนั วัดกําลังอัดอากาศได้10วัตต์
จงหาความเขม้ เสยี งทรี ะยะ 100 เมตร

38

ขอ้ สอบเรอื งเสยี งกับการได้ยนิ

1.ชายคนหนงึ เดินอยใู่ นทโี ล่ง ขณะทเี ขาอยหู่ า่ งจากแหล่งกําเนดิ เสยี งอันหนงึ เขาจะได้ยนิ เสยี งที มี
ความเขม้ 10^-10 วัตต์ต่อเมตร^2 เขาจะต้องเดินออกไปจากจดุ นนั เปนระยะกีเทา่ จากระยะเดิม
จาก แหล่งกําเนดิ จงึ จะไมไ่ ด้ยนิ เสยี ง

ก. 5 เทา่
ข. 6 เทา่
ค. 8 เทา่
ง. 9 เทา่

ตอบ ง. 9 เทา่

2.คลืนนงิ ในเสน้ เชอื กทยี าว 60 cm มจี าํ นวน 3 loop อัตราเรว็ คลืน 20 m/s จงหาว่าความถีคลืนเปน
กี เฮริ ตซ์

ก. 50 Hz
ข. 55 Hz
ค. 60 Hz
ง. 65 Hz

ตอบ ก.

3.ชาวนากําลังเกียวขา้ วกลางทงุ่ นาได้ยนิ เสยี งเพลงจากวิทยทุ เี ปดไว้หา่ งจากเขาไป 10 เมตร ทาง
ทศิ ตะวันตกด้วยขนาดความเขม้ เสยี ง10^-6วัตต์ต่อเมตร^2ถ้าเขาก้มหนา้ ก้มตาเกียวขา้ วไปทางทศิ
เหนอื โดยไมห่ นั หลังกลับถามว่าหา่ งจากจดุ เกียวขา้ วเดิมอีกประมาณกีเมตร เขาจงึ จะไมไ่ ด้ยนิ เสยี ง
วิทยุ

ก. 10,000 m.
ข. 15,000 m.
ค. 20,000 m.
ง. 25,000 m.

ตอบ ก. 10,000 m.

39

4.อารรี ตั นย์ นื หา่ งจากลําโพงระยะหนงึ ได้ยนิ เสยี งทมี คี วามเขม้ เสยี ง 0.003 วัตต์/ตารางเมตร เมอื
เขาเดินออกจากลําโพงไประยะหนงึ พบว่าได้ยนิ เสยี งทมี คี วามเขม้ เสยี ง 0.001 วัตต์/ตารางเมตร
อยากทราบว่าทงั สองตําแหนง่ มรี ะดับความเขม้ เสยี งต่างกันกีเดซเิ บล

ก. 37.7 dB
ข. 47.7 dB
ค. 57.7 dB
ง. 67.7 dB

ตอบ ข. 47.7 dB

5.ลําโพง 1 ตัว ใหเ้ สยี งทรี ะดับความเขม้ ของเสยี ง 60 เดซเิ บล ถ้าใชล้ ําโพงชนดิ เดียวกัน 10 ตัว จะ
ใหค้ วามเขม้ ของเสยี งกีเดซเิ บล

ก. 50 dB
ข. 60 dB
ค. 70 dB
ง. 80 dB

ตอบ ค. 70 dB

40

3.แสงเชงิ ฟสกิ ส์

การแทรกสอดของแสง (Interference)

เกิดเมอื คลืนแสง 2 ขบวนเคลือนทมี าพบกัน จะเกิดการรวมตัวกันและแทรกสอดกันเกิดเปน
แถบมดื และแถบสว่างบนฉาก โดยแหล่งกําเนดิ แสงจะต้องเปนแหล่งกําเนดิ อาพนั ธ์ คือเปน
แหล่งกําเนดิ ทใี หค้ ลืนแสงความถีเดียวกัน และความยาวคลืนเทา่ กัน

การแทรกสอดผา่ นชอ่ งแคบคู่ (สลิตค่)ู

เมอื ฉายแสงซงึ มคี วามถีเดียวตกกระทบตังฉากกับชอ่ งแคบค่ทู มี คี วามกว้างของชอ่ งแต่ละอัน
นอ้ ยมาก เมอื แสงผา่ นชอ่ งแคบจะเกิดการแทรกสอดกัน เมอื นาํ ฉากมารบั จะปรากฏแถบสว่าง
และแถบมดื สลับกันไป โดยตรงกลางจะปรากฏแถบสว่าง แต่ละแถบมคี วามกว้างเทา่ กัน

สูตรคํานวณ

แถบสว่างใดๆ (ปฏิบพั )

แถบมดื ใดๆ (บพั )

การแทรกสอดผา่ นชอ่ งแคบเดียว(สลิตเดียว)

เมอื ฉายแสงซงึ มคี วามถีเดียวตกกระทบตังฉากกับชอ่ งแคบเดียว ทมี คี วามกว้างของชอ่ ง
มากกว่าความคลืนของแสง เมอื แสงผา่ นชอ่ งแคบเดียวจะเกิดการเลียวเบนและแทรกสอดกัน
ด้านหลังชอ่ งแถบมดื -แถบสว่างสลับกัน โดยแถบสว่างกลางจะกว้างและสว่างมากทสี ดุ และจะลด
ลงในแถบถัดไป และถ้าความกว้างของสลิตเพมิ ความกว้างของแถบสว่างกลางจะลดลง

สตู รคํานวณ
การเกิดแถบมดื

41

เกรตติง (Grating)

เกรตติง คือ อปุ กรณท์ ใี ชใ้ นการตรวจสอบสเปรคของแสงและหาความยาวคลืนแสง โดยอาศยั
คณุ สมบตั ิการแทรกสอดของคลืนลักษณะของเกรตติง จะเปนแผน่ วัสดบุ างทถี กู แบง่ ออกเปนชอ่ งขนานซงึ
อยชู่ ดิ กันมาก โดยทวั ไปใน 1 เซนติเมตร แบง่ ออกเปน 10,000 ชอ่ ง ในการทดลอง ถ้าเราใหแ้ สงจากดวง
อาทติ ยห์ รอื แสงขาวจากหลอดไฟสอ่ งผา่ นเกรตติง เราจะเหน็ สเปคตรมั ของแสงอาทติ ยห์ รอื แสงขาวออก
เปน 6 สี
เกรตติงถกู พฒั นามาจากสลิตค่โู ดยการเพมิ จาํ นวนชว่ งทงั สองใหม้ ากขนึ มผี ลทาํ ใหร้ ะยะหา่ งระหว่างชอ่ ง
อยใู่ กล้กันมากขนึ ทาํ ใหก้ ารเลียวเบนของแสงมากขนึ

แสงสแี ดง ความยาวคลืนมาก เลียวเบนได้ดี อยรู่ มิ นอก
แสงสมี ว่ ง ความยาวคลืนนอ้ ย เลียวเบนได้นอ้ ย อยรู่ มิ ใน

สูตรคํานวณ

การกระเจงิ ของแสง (Scattering)

คือ ปรากฏการณท์ แี สงกระจดั กระจายไปโดยรอบ เมอื แสงเดินผา่ นโมเลกลุ ต่าง ๆ โดยแสงทมี ี
ความยาวคลืนนอ้ ยจะสามารถกระเจงิ แสงได้ดีกว่าแสงทมี คี วามยาวคลืนสงู

แสงทมี คี วามยาวคลืนนอ้ ย เมอื กระทบโมเลกลุ ของอากาศจะกระเจงิ ได้ดีมาก จงึ เปนเหตผุ ลว่า ใน
เวลากลางวันเราจงึ เหน็ ทอ้ งฟาเปนสนี าเงนิ ทงั ทแี สงสนี าเงนิ กระเจงิ ได้ดีนอ้ ยกว่าสมี ว่ ง ทงั นเี ปนเพราะ
ประสาทตาของเรารบั แสงสนี าเงนิ ได้ดีกว่าแสงสมี ว่ ง ถ้าไมม่ โี มเลกลุ ของอากาศหรอื ฝนุ ละออง ทอ้ งฟาจะ
มดื สนทิ

ในตอนเชา้ หรอื ตอนเยน็ ขณะทดี วงอาทติ ยก์ ําลังจะขนึ หรอื จวนจะตก ถ้าเรามองดทู อ้ งฟาสว่ นทอี ยใู่ กล้
ดวงอาทติ ยจ์ ะเหน็ เปนสแี ดง ทงั นเี นอื งจากขณะนนั แสงอาทติ ยต์ ้องผา่ นชนั บรรยากาศเปนระยะทางไกล
จงึ จะถึงตาเรา แสงสนี าเงนิ ซงึ กระเจงิ ได้ดีจงึ กระจดั กระจายหายไป ทาํ ใหม้ เี ฉพาะแต่แสงในชว่ ง
ความยาวคลืนสแี ดงเทา่ นนั ทมี าถึงตาเรา และถ้าแสงสแี ดงตกกระทบบนก้อนเมฆ สะทอ้ นกลับมาสตู่ าเรา
ทาํ ใหเ้ หน็ ทอ้ งฟาเปนสแี ดง

42

โพลาไรเซชนั (Polarization)

โพลาไรเซชนั เปนปรากฏการณข์ องคลืน ซงึ เกิดจากการสนั ในระนาบเดียวเกิดขนึ ในคลืนตามขวาง
เทา่ นนั เชน่ คลืนเชอื กทสี นั ในระนาบเดียว เปนตัน

จากทฤษฎีคลืนแมเ่ หล็กไฟฟาทาํ ใหเ้ ราทราบว่า แสงเปนคลืนแมเ่ หล็กไฟฟาชนดิ หนงึ ซงึ ประกอบด้วย
สนามแมเ่ หล็กและสนามไฟฟาทวี างตัวตังฉากกัน และระนาบของสนามทงั สองจะตังฉากกับทศิ การ
เคลือนทขี องคลืน สาํ หรบั การศกึ ษาเกียวกับโพลาไรเชชนั ของแสงเราจะพจิ ารณาเฉพาะสนามไฟฟา
เทา่ นนั

โพลาไรเซชนั ของแสง เปนปรากฏการณท์ สี นามไฟฟาของแสงมกี ารเปลียนแปลงในระนาบเดียว วิธกี าร
ทาํ ใหแ้ สงไมโ่ พลาไรซเ์ ปนแสงโพลาไรซไ์ ด้ มวี ิธดี ังนี

1. โพลาไรซโ์ ดยใชแ้ ผน่ โพลารอยด์

หลักการคือ สนามไฟฟาทสี นั ขนานกับแกนของแผน่ โพลารอยด์จะผา่ นไปได้ สว่ นสนามไฟฟาทสี นั ตัง
ฉากกับแกนของแผน่ โพลารอยด์จะถกู แผน่ โพลารอยด์ดดู กลืนไว้หมด

แสดงการโพลาไรเชชันของแสงเมือใช่แผ่นโพลารอยค์ 1 แผ่น

ถ้ามองผ่านแผ่นโพลารอยด์ 2 แผ่น โดยหมุนแผ่นหนึงไป จะ
พบว่าความสว่างของแสงทีผ่านออกมาจะ
เปลียนไปด้วย ดังนี

1) ถ้าแกนทงั สองของโพลารอยด์ทาํ มมุ 0 หรอื 180 องศา
ต่อกัน(ขนานกัน) แสงทอี อกมาจะสว่างมากทสี ดุ ดังรปู

2) ถ้าแกนทงั สองของโพลารอยด์ทาํ มมุ 90 องศาต่อกัน(ตัง
ฉากกัน) แสงทอี อกมาจะสว่างนอ้ ยทสี ดุ ดังรปู

3) ถ้าแกนทงั สองของโพลารอยด์ทาํ มมุ ใดๆต่อกัน ความสว่างของแสงทอี อกมาสามารถหาได้
จากสตู ร

ให้ E = แอมพลิจดู ของสนามไฟฟา
I = ความเขม้ แสง
θ = มมุ ทรี ะนาบคลืนทาํ กับแนวของโพลารอยด์แผน่ ที 2

43

2. โพลาไรซโ์ ดยการสะทอ้ น

เมอื ใหแ้ สงไมโ่ พลาไรสต์ กกระทบผวิ วัตถุ เชน่ แก้ว นา หรอื กระเบอื ง แสงสะทอ้ นจะเปนแสงโพลา
ไรซ์ เมอื แสงทาํ มมุ ตกกระทบเปนค่าเฉพาะค่าหนงึ

1) มมุ ระหว่างรงั สสี ะทอ้ นกับรงั สหี กั เหต้องเปนมมุ 90 องศา

2)เปนไปตามกฎของบรวิ สเตอร์

3. โพลาไรซโ์ ดยการเกิดการกระเจงิ

การกระเจงิ จะเกิดขนึ เมอื ความยาวคลืนแสงทมี าชนกับอนภุ าคมขี นาดเทา่ กับขนาดของอนภุ าคนนั
จะเหน็ แสงโพลาไรซเ์ มอื มองตังฉากกับรงั สแี สงทมี าตกกระทบ

แสงจากดวงอาทติ ยเ์ ปนแสงทไี มโ่ พลาไรซ์ เมอื ตกกระทบกับโมเลกลุ ในอากาศจะทาํ ให้
อิเล็กตรอนในโมเลกลุ สนั โดยทสี นามไฟฟาในแนวราบจะทาํ ใหอ้ ิเล็กตรอนสนั ในแนวราบ และสนาม
ไฟฟาในแนวดิง จะทาํ ใหอ้ ิเล็กตรอนสนั ในแนวดิง ดังนนั แสงทกี ระเจงิ ออกมานอกจากการสนั ในแนว
ราบจะเปนแสงโพลาไรซท์ มี ที ศิ โพลาไรเซชนั ในแนวราบและแสงทกี ระเจงิ ออกมาในแนวดิงจะ
เปนแสงโพลาไรซท์ มี ที ศิ ของการโพลาไรเซชนั ในแนวดิง

44

ตัวอยา่ งโจทยเ์ รอื งแสงเชงิ ฟสกิ ส์

ตัวอยา่ งที 1 ฉายแสงสแี ดงตังฉากกับเกรตติงอันหนงึ ปรากฏแถบสว่างที 1 จะเบนออกจากแนว
กลางเปนมมุ 45 องศา ถ้านาํ เกรตติงอีกอันหนงึ ระยะระหว่างชอ่ งเปน 3 เทา่ ของอันแรก มาวาง
แทนแถบสว่างที 3 จะเบนออกจากแนวกลางเปนมมุ กีองศา

ตัวอยา่ งที 2 แสงจากหลอดบรรจแุ ก๊สไฮโดรเจนผา่ นตังฉากกับเกรตติงอันหนงึ ปรากฏว่าเสน้ สเปกตรมั
แถบทสี อง เนอื งจากแสงสแี ดงซงึ มคี วามยาวคลืน 684 nm ซอ้ นอยทู่ เี ดียวกับเสน้ สเปกตรมั แถบที 3 ของ
แสงสอี ืนอีกสหี นงึ แสงนมี คี วามยาวคลืนเทา่ ใด

45

ตัวอยา่ งที 3 สลิตเดียวอันหนงึ กว้าง 0.05 mm ใหแ้ สงความยาวคลืนเดียวตกตังฉาก เกิดการเลียวเบนไป
บนฉากหา่ งออกไป 90 เซนติเมตร แถบสว่างกลางกว้าง 1.8 เซนติเมตร จงหาความยาวคลืนแสงนี

ขอ้ สอบเรอื งแสงเชงิ ฟสกิ ส์

1.เมอื ใชแ้ สงทมี คี วามขาวคลืน 5.0 X 10^-7เมตร ตกตังฉากกับสลิตคู่ เกิดภาพการแทรกสอดบน
ฉากทอี ยหู่ า่ งออกไป 1.2 เมตร ถ้าระยะหา่ งระหว่างสถิตค่เู ทา่ กับ 0.1 มลิ ลิเมตร แถบสว่าง 2 แถบที
ติดกันอยหู่ า่ งกันกีมลิ ลิเมตร
ก. 6.0 x 10^-3
ข. 6.0 x 10^3
ค. 3.0 x 10^-6
ง. 3.0 x 10^6
ตอบ ก.

2.แสงจากดวงอาทติ ยซ์ งึ เปนแสงไมโ่ พลาไรซ์ เมอื เดินทางกระทบโมเลกลุ ของอากาศในทอ้ งฟา จะ
เกิดการกระเจงิ ออกรอบทศิ ทางคังรปู แสงกระเจงิ ทศิ ใดทเี ปนแสงที โพลาไรซม์ ากทสี ดุ

ก. 0 องศา
ข. 45 องศา
ค. 90 องศา
ง. 135 องศา

ตอบ ค. แสงทกี ระเจงิ ในทศิ ตังฉากกับแนวแสงเดิม จะเปนแสงที โพลาไรซม์ ากทสี ดุ (ทคลองได้โดย
การมองผา่ นแผน่ โพลารอยด์โดยหมนุ แผน่ โพลารอยด์ไปด้วย ความเขม้ แสงทผี า่ นแผน่ โพลารอยด์
จะเปลียนแปลงอยา่ งชดั เจน)

46

3. ใชแ้ สงมคี วามยาวคลืน 400 nm ตกตังฉากผา่ นสลิตเดียว ทมี คี วามกว้างของชอ่ งเทา่ กับ 50
ไมโครเมตร จากการสงั เกตภาพเลียวเบนบนฉากพบว่าแถบมดื แถบแรกอยหู่ า่ งจากกึงกลางแถบสว่าง
กลาง 6.0 mmระยะหา่ งระหว่างสลิตเดียวกับฉากเปนเทา่ ใดในหนว่ ยเซนติเมตร

ก. 0.75 เซนติเมตร
ข. 0.77 เซนติเมตร
ค. 75 เซนติเมตร
ง. 77 เซนติเมตร

ตอบ ค.

4.ขอบของแถบสว่างกลางอยเู่ หนอื แนวกลางเปนค่ามมุ ไซนเ์ ทา่ กับ 0.0012 แสงทตี กตังฉากผา่ น
สลิตเดียวกว้าง 500 ไมโครเมตร จะมคี วามยาวคลืนกีนาโนเมตร

ก. 300 นาโนเมตร
ข. 400 นาโนเมตร
ค. 500 นาโนเมตร
ง. 600 นาโนเมตร

ตอบ ง.

5. ฉายแสงสขี าวผา่ นเกรตติงขนาด 120 ชอ่ งต่อเซนติเมตร ถ้าต้องการใหแ้ สงสเี ขยี วเลียวเบนหา่ ง
จากแถบสขี าวแนวกลาง 0.6 เซนติเมตรต้องวางฉากหา่ งจากเกรตติงอยา่ งนอ้ ย 100 เซนติเมตร แสงสี
เขยี วทไี ด้นจี ะมคี วามยาวคลืนกีนาโนเมตร

ก. 400 นาโนเมตร
ข. 500 นาโนเมตร
ค. 600 นาโนเมตร
ง. 700 นาโนเมตร

ตอบ ข.

47

4.แสงกับทศั นอปุ กรณ์

การเคลือนทแี ละอัตราเรว็ ของแสง

ตัวกลางทเี ปนเนอื เดียวกันแสงจะเคลือนทปี นเสน้ ตรง เราใชป้ ระโยชนจ์ ากการทแี สงเคลือนที
เปนเสน้ ตรงนาํ ไปเขยี นแผนภาพต่งๆ โดยใชร้ งั สขี องแสงซงึ เปนเสน้ ตรงเพอื แสดงเสน้ ทางการ
เคลือนทขี องแสงและใชล้ กู ศรกํากับเพอื แสดงทศิ ทาง

การศกึ ษาแสงทตี ามองเหน็ มสี มบตั ิเปนคลืนแมเ่ หล็กไฟฟา เชน่ เดียวกับ ไมโครเวฟ อลุ ตรา
ไวโอเลต ฯลฯ ในสญุ ญากาศแสงจะเคลือนทเี ปนเสน้ ตรงด้วยอัตราเรว็ ประมาณ 3x10^8 เมตรต่อ
วินาที เมอื แสงเคลือนทไี ด้เรว็ มาก การเรยี กระยะทางทแี สงเคลือนทไี ด้ในสญุ ญากาศในเวลา 1 ป จะ
เรยี กว่า ระยะทาง 1 ปแสง สาํ หรบั อัตราเรว็ ของแสงในตัวกลางต่าง ๆ จะมคี ่าไมเ่ ทา่ กัน และทกุ
อัตราเรว็ จะมคี ่านอ้ ยกว่าอัตราเรว็ แสงในสญุ ญากาศ

การสะทอ้ นของแสง

การสะทอ้ นของแสงเกิดจากรงั สขี องแสงตกกระทบบนวัตถุ และมรี งั สขี องแสงสะทอ้ นออกมา ถ้า
วัตถมุ คี วามมนั วาว ก็จะสะทอ้ นแสงได้ดี แสงสะทอ้ นเกือบหมด ถ้าวัตถมุ คี วามเรยี บก็จะสะทอ้ นเปน
ระเบยี บ รงั สอี อกมาในแนวเดียวกัน

กฎการสะทอ้ น
1. รงั สตี กกระทบ รงั สสี ะทอ้ น และเสน้ ปกติ ต้องอยใู่ นระนาบเดียวกัน
2. มมุ ตกกระทบต้องมขี นาดเทา่ กับมมุ สะทอ้ น