กิจกรรม เรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 10 คะแนน ค าชี้แจง ให้นักเรียนเข้ากลุ่ม จับฉลากเนื้อหา สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยมี หัวข้อ เป็น 1.คลื่นวิทยุ,2คลื่นไมโครเวฟ 3.รังสีอินฟาเรด , 4.แสง , 5.อัตราไวโอเลต , 6.รังสีเอกซ์ และ 7.รังสีแกมมา
ประเด็นต่อไปนี้ เป็น PPT 10 Slides, ป้ายนิเทศ 1 แผ่น, เล่มรายงาน 10 หน้า 1.ความถี่ ความยาวคลื่น 2.แหล่งก าเนิด 3.คุณสมบัติ 4.ประโยชน์ 5.โทษ การน าเสนอ สามารถน าเสนอได้หลากหลาย ตามความถนัด และ ความน่าสนใจ (กลุ่ม ละไม่เกิน 5 นาที)
คล ื่นแม ่ เหลก ็ไฟฟ้ าเก ิ ดจากการรบกวน ทางแม ่ เหลก ็ไฟฟ้ า (Electromagnetic disturbance) โดยการท าให้ สนามไฟฟ้ า หร ื อ สนามแม ่ เหลก ็ ม ี การเปล ี่ยนแปลง เม ื่อสนามไฟฟ้ าม ี การเปล ี่ยนแปลง จะเหน ี่ยวนา ใหเ ้ ก ิ ด สนามแม ่ เหลก ็ หร ื อถา ้ สนามแม ่ เหลก ็ ม ี การเปล ี่ยนแปลงกจ ็ ะเหน ี่ยวนา ใหเ ้ ก ิ ด สนามไฟฟ้ า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า ความยาวคลื่น สนามแม่เหล็ก ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น
สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถี่ต่อเนื่องกันเป็นช่วงกว้าง เราเรียกช่วงความถี่เหล่านี้ว่า "สเปกตรัมคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า" และมีชื่อเรียกช่วง ต่าง ๆ ของความถี่ต่างกันตามแหล่งก าเนิดและวิธีการตรวจวัดคลื่น
สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่ อต ั ราเร ็ วของคลน ื ่ แม ่ เหลก ็ไฟฟ้ า ท ุ กชน ิ ด ในส ุญญากาศ เท่ากับ 3x108 m/s ซึ่งเท่ากับ อัตราเร็วของแสง เป็ นคลื่นตามขวาง ถ่ายเทพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง ไม ่ ม ีประจ ุ ไฟฟ้ า
ประเภทของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ ในสเปกตรัมมีสมบัติส าคัญ เคลื่อนที่ไปด้วยความเร็วเท่ากับแสง และมีพลังงานส่งผ่านไปพร้อมกับคลื่น
1. รังสีแกมมา (-rays) คลื่น วิทยุ คลื่นโทรทัศน์ และไมโครเวฟ รังสีอินฟาเรด (infrared rays) แสง (light)
1. รังสีแกมมา (-rays) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและที่มนุษย์ สร้างขึ้น (ต่อ) รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays) รังสีแกมมา (-rays) รังสีเอกซ์ (X-rays)
Heinrich Rudoff Hertz ผู้ค้นพบคลนื่วทิ ยุ คลื่นวิทยุ ( RADIO FREQUENCY ) ได้มีการค้นพบทางทฤษฎีโดย JAMES CLERK MAXWELL ใน ค.ศ. 1864
คลื่นวิทยุมีความถี่ช่วง 104 - 109 Hz( เฮิรตซ์ ) ซึ่งใช้ในการสื่อสาร คลื่นวิทยุแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ 1. คลื่นดิน (GROUND WAVE ) คือคลื่นที่เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงขนานกับผิวโลก แสดงการแพร่กระจายคลื่นพื้นผิว ( Surface wave ) คลน ื ่ วท ิ ย ุ
2. คลื่นฟ้ า (SKY WAVE ) ค ื อคล ื่นท ี่เด ิ นทางจากพ ้ ื นโลกพ ุ ง ่ ไปยงับรรยากาศจนถ ึ งช ้ นั เพดานฟ้ าและ สะท้อนกลับลงมายังโลก คลนื่ ดนิ และคลนื่ ฟ้า
คลนื่ วทิ ยุมกี ารส่ งสัญญาณ 2 ระบบคือ 1. ระบบเอเอ็ม (A.M. = amplitude modulation) ระบบเอเอ็ม มีช่วงความถี่ 530 - 1600 kHz( กิโลเฮิรตซ์ ) สื่อสารโดยใช้คลื่น เสียงผสมเข้าไปกับคลื่นวิทยุเรียกว่า "คลื่นพาหะ" โดยแอมพลิจูดของคลื่นพาหะจะ เปลี่ยนแปลงตามสัญญาณคลื่นเสียง คลน ื่วท ิ ย ุ
2. ระบบเอฟเอ็ม (F.M. = frequency modulation) ระบบเอฟเอม ็ ม ี ช ่ วงความถ ี่88 -108 MHz (เมกะเฮิรตซ์) สื่อสาร โดยใชค ้ ล ื่นเส ี ยงผสมเขา ้ กบัคล ื่นพาหะ โดยความถ ี่ของคล ื่นพาหะจะ เปลี่ยนแปลงตามสัญญาณคลื่นเสียง สถาน ี วท ิ ยุกระจายเส ี ยงแห ่ งประเทศไทย จังหวัดเชียงราย สถาน ี วท ิ ยุกองพลท ี่๑ รักษาพระองค์
การส่งสัญญาณ คลื่นไมโครเวฟ การส่งสัญญาณ คลื่นโทรทัศน์
การค้นพบแหล่งก าเนิดคลื่นไมโครเวฟ ภาพถ่ายของเพนเซียสและวิล สัน ซึ่งได้ค้นพบแหล่งก าเนิด คลน ื ่ ไมโครเวฟจากทว ั ่ ท ุ กทศ ิ
คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟ คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟมีความถี่ช่วง 108 - 1012 Hz มี ประโยชน์ในการสื่อสาร แต่จะไม่สะท้อนที่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ แต่จะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศไปนอกโลก คลน ื่โทรทศ ั น ์ ถ ู กส ่ ง ไปยังดาวเทียม
คุณสมบัติของคลื่นไมโครเวฟ 1. การสะท้อนกลับ (Reflection) คลื่นไมโครเวฟเมื่อไปกระทบกับภาชนะที่เป็นโลหะ หรือมีส่วนผสมของโลหะ คลื่นไมโครเวฟ ไม่สามารถทะลุผ่านภาชนะดังกล่าวได้ จะสะท้อนกลับหมด ภาชนะที่คลื่นไมโครเวฟ ไม ่ สามารถทะล ุ ผ ่ านได ้
คุณสมบัติของคลื่นไมโครเวฟ 2. การส่งผ่าน (Transmission) คลื่นไมโครเวฟสามารถทะลุผ่านภาชนะที่ท าด้วยแก้ว กระดาษ ไม้ เซรามิก และพลาสติก ได้ เพราะภาชนะดังกล่าวไม่มีส่วนผสมของโลหะ จึงเป็นภาชนะที่ใช้ ได้ดีในเตาไมโครเวฟ ภาชนะที่คลื่นไมโครเวฟ สามารถทะล ุ ผ ่ านได ้
3. การดูดซึม (Absorption) ปกติอาหารโดยทั่วๆไป จะประกอบด้วยโมเลกุลของน ้าในอาหาร ซึ่งจะดูดซึมคลื่นไมโครเวฟ ท าให้อาหารร้อนอย่างรวดเร็ว และอีกนัยหนึ่ง เมื่อโมเลกุลของน ้าดูดซึมคลื่นไมโครเวฟแล้วจะสลายตัวในทันที ไม่สะสม ในอาหาร เตาอบไมโครเวฟ
เฮอเชล ผ ้ ู ค ้ นพบร ั งส ี อน ิฟราเรด รังสีอินฟาเรด (infrared rays) ไดม้ กี ารค้นพบโดย เฮอเชล ใน ปี ค.ศ.๑๘๐๐
รังสีอินฟราเรด ค ื อคล ื่นแม ่ เหลก ็ไฟฟ้ าท ี่ม ี ความถ ี่อยใ่ ู นช ่ วง 1011 –1014 เฮ ิ รตซ ์ หร ื อช ่ วงความยาวคล ื่น ประมาณ 700 nm-1 mm การค้นพบ รังสีอินฟาเรด
กล้องถ่ายภาพอินฟาเรด กล้องถ่ายภาพสามารถถ่าย รังสีอินฟาเรดในช่วงใกล้และกลาง (near– and mid- infrared) ได้ซี่งนักดารา ศาสตร ์ สามารถใช ้ ถ ่ ายภาพวต ั ถ ุ ท ้ องฟ้ าได ้ หลายชนิด
หมายถึง อินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นใกล้กับไมโครเวฟ อินฟราเรดไกล (far infrared) อินฟราเรดใกล้ (near infrared) หมายถึงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นอยู่ใกล้แสงที่ตามองเห็น
ดวงอาทิตย์ :แหล ่ งกา เน ิ ดแสงทย ี่ง ิ่ใหญ ่ ทส ีุ่ด
แสง (light) แสงมีช่วงความถี่ 1014Hz หรือความยาวคลื่น 4x10-7 - 7x10-7 เมตร เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ประสาทตา ของมนุษย์รับได้ เครื่องวัดแสง
คือ เมื่อมีวัตถุที่มาขวางการ เคลื่อนที่ของแสง ท าให้แสง เปลี่ยนทิศทาง การหักเหของแสง วต ั ถ ุ โปร ่ งใส คือวัตถุที่ยอมให้ แสงผ่านได้ง่าย
คอ ื วต ั ถ ุ ทย ี ่ อมให ้ แสง ผ่านไปได้เพียงบางส่วน วัตถุโปร่งแสง วต ั ถ ุ ทบ ึ แสง คือวต ั ถ ุ ทไี ่ ม ่ ยอมให ้ แสงผ่านไปได้เลย
สเปคตรัมของแสง สเปกตรัม หมายถึง อนุกรมของแถบสีหรือ หรือ เส้นที่ได้จากการผ่านพลังงานรังสีเข้าไปในสเปกโตรส โคป ซึ่งท าให้พลังงานรังสีแยกออกเป็นแถบหรือเป็นเส้น ที่มีความยาวคลื่นต่างๆ เรียงล าดับกันไป
ภาพถ่ายแสงออโรราจากดาวพฤหัสบดีในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต ถ่ายโดย องค์การนาซา โยฮันน์ วิลเฮล์ม ริตเตอร์ (Johann Wilhelm Ritter) เป็นผู้ค้นพบรังสีอุลตราไวโอเลต บทที่ 6 รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays)
รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays) รงัสีอลั ตราไวโอเลต มาจากค าว่ า อลั ตรา (ultra) แปลว่ า อย ู ่ เหนือ กบั ค าว่ า ไวโอเลต (violet) แปลว่ าสีม่วง เมอื่ น ามาประสมกนั ก็จะได้ อลั ตราไวโอเลต หรือ เหนือม่วง น ่ันคือ รงัสี ชนิดนี้ มคี วามยาวคลนื่ ส ้ันกว่ าสีมว่ ง
รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays) อัลตราไวโอเลต ( ultraviolet ) หรือรังสีเหนือม่วง หรือที่นิยมเรียกชื่อแบบย่อว่า ยูวี (UV) เป็นคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นในช่วงประมาณ 380 nm - 60 nm และมีความถี่อยู่ในช่วง 1015 - 1018 Hz ปรากฏการณ์เรือนกระจก รังสีคือแสงสว่างธรรมชาติ
ยูวีเอ (UVA) ความยาวคลื่น 380-315 nm ยูวีบี (UVB) ความยาวคลื่น 315-280 nm ยูวีซี (UVC) ความยาวคลื่น < 280 nm ประเภทของร ั งส ี ย ู ว ี
อันตรายจากรังสียูวี รังส ี ยูว ี ยูวี - เอ ท าให้ผิวคล้ าขึ้น ท าให้ผิวหนังเหี่ยวย่น
อันตรายจากรังสียูวี ภาพประกอบ มะเร็งผิวหนัง ยูวี - บี ท าให้มีอาการปวดแสบ ปวดร้อนผิวหนัง ผิวหนังแดง พอง และไหม้กร้านด า ก่อให้เกิดมะเร็งผิวหนัง
มีการค้นพบรังสีเอกซ์ เมื่อ วันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2438 โดย ศาสตราจารย์วิลเฮล์ม คอนรัด เรินต์ เกน (Wilhelm Konrad Roenigen)
รังสีเอกซ์(X-rays) รังสีเอกซ์มีความถี่ช่วง 1016 - 1022 Hz มีความยาวคลื่น ระหว่าง 10-8 - 10-13 เมตร ซึ่งสามารถทะลุสิ่งกีดขวางหนา ๆ ได้ แสงหลอด ผลิต รังสีเอกซ์
กระบวนการเกิดรังสีเอ็กซ์ 1. เป็นวิธีผลิตรังสีเอ็กซ์โดยการยิงล าอนุภาคอิเล็กตรอนใส่แผ่นโลหะ เครื่องฉายรังสีเอ็กซ์ที่ใช้งานกันทั่วไปในโรงพยาบาลและในโรงงาน อุตสาหกรรม ล้วนเป็นเครื่องผลิต รังสีเอ็กซ์จากวิธีการนี้ การเกิดรังสีเอกซ์แบบ bremstralung
2. เป็นวิธีผลิต หรือ ก าเนิดรังสีเอ็กซ์จากการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มี ประจุไฟฟ้า การก าเนิดรังสีเอ็กซ์วิธีนี้เป็นวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ที่นิยมใช้ในการ ผลิตรังสีเอ็กซ์ในห้องทดลองวิทยาศาสตร์ การเรืองแสง รังสีเอกซ์บน ดาวพฤหัสบดี
ประโยชน์ของรังสีเอกซ์ น ามาใช้ในการตรวจหาสภาพทางพยาธิวิทยาของกระดูก การวิเคราะห์ลักษณะของอะตอมและการผลิตโดยอาศัยการ เบี่ยงเบนของรังสีเอกซ์ (x-ray crystallography) การถ่ายภาพและผลิตภาพในขนาดเล็ก (x-ray microscopic analysis)
การสลายตัวของสารแล้วให้รังสีแกมมา
รังสีแกมมา (Gamma Ray) รังสีแกมมาคือคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีช่วง ความยาวคลื่นสั้นกว่ารังสีเอกซ์ (X-Ray) ที่มีความยาวคลื่นอยู่ ในช่วง 10-13 ถึง 10-7 หรือก็คือ คลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 10-13 นั่นเอง รังสีแกมมา
รังสีแกมมา เกิดขึ้นได้ทั้งโดยวิธีการทางธรรมชาติและโดยวิธีการทาง วิทยาศาสตร์ แหล่งก าเนิดของรังสีแกมมา คือ นิวเคลียสของธาตุที่หนัก ซึ่งมี การเปลี่ยนแปลง ท าให้นิวเคลียสของธาตุชนิดหนึ่งเปลี่ยนไปเป็นธาตุอีก ชนิดหนึ่ง และรังสีแกมมาถูกปล่อยออกมา ภาพการสลายตัว ให้รังสีแกมมา
หน่วยงานฉายรังสีแกมมา คุณสมบัติเฉพาะตัวของรังสีแกมมา มีพลังงานสูง มีความถึ่สูง ไม่มีประจุไฟฟ้า ไม่เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า มีอ านาจทะลุทะลวงสูง