แสงเชิงกายภาพ

1

บทที่ 12 แสงเชงิ ฟิ สกิ ส์
12.1 การแทรกสอดของแสง

เม่ือฉายแสงอาพนั ธผ์ า่ นแผน่ ทบึ แสงทม่ี ีช่องแคบคู่อยู่ ( สลิตคู่ ) แสงท่ลี อดผา่ นช่องแคบ
คู่ไปน้นั จะสรา้ งคลื่นแสงใหม่ข้นึ มา 2 แสง แลว้ คลื่นแสงท้งั สองน้นั จะเกิดการแทรกสอดกนั
หลงั แผน่ ทบึ แสงน้นั โดยจะมีแนวบางแนวแสงท้งั สองจะเขา้ มาเสริมกนั ทาํ ใหม้ ีความสวา่ ง
มากกวา่ ปกติ เรียกแนวน้ีวา่ แนวปฏิบัพ (Antinode,A) หรือแถบสว่าง ซ่ึงจะมีอยหู่ ลายแนว
กระจายออกไปท้งั ทางดา้ นซา้ ยและดา้ นขวาอยา่ งสมมาตรกนั แถบสวา่ งที่อยตู่ รงกลางเราจะเรียก
เป็นแถบสวา่ งที่ 0 ( A0) หรือแถบสวา่ งกลาง ถดั ออกไปจะเรียกแถบสวา่ งที่ 1 ( A1) , 2 ( A2) ,
3 ( A3) , .... ไปเร่ือยๆ ท้งั ทางดา้ นซา้ ยและดา้ นขวาดงั รูป

ระหวา่ งกลางแถบสวา่ ง คล่ืนแสงจะเกิดการหกั ลา้ งกนั ทาํ ใหม้ ีความสวา่ งนอ้ ยปกติ เรียก
แนวน้ีวา่ เป็ นแนวบัพ ( Node , N ) หรือแถบมืด แถบมืดแรกทอี่ ยถู่ ดั จากแถบสวา่ งกลาง ( A0 )
จะเรียกแถบมืดที่ 1 ( N1) ถดั ออกไปจะเรียกแถบมืดท่ี 2 ( N2) , 3 (N3) , ….. ไปเรื่อยๆ ท้งั
ทางดา้ นซา้ ยและดา้ นขวาดงั รูป

หากนาํ ฉากรบั แสงไปรองรับแสงบริเวณหลงั สลิต เม่ือแสงท่เี กิดการแทรกสอดแลว้ มาตก
กระทบบนฉากจะทาํ ใหเ้ กิดเป็นแถบสวา่ งและแถบมืดสลบั กนั ไปบนฉากรับแสงน้นั ดงั รูป

2

สมการทีใ่ ช้คาํ นวณเกยี่ วกบั การแทรกสอดแสง
สําหรับแนวปฏบิ ัพ (An) (แถบสว่าง)
S1P – S2P = n λ
d sin θ = n λ
λ = ndDx
สําหรับแนวบพั (Nn) (แถบมืด)
S1P – S2P = (n – 121212x)))Dλλ
d sin θ = (n –
λ= d
(n
−

เม่ือ P คือจุดซ่ึงอยบู่ นแถบสว่างหรือแถบมืดลาํ ดบั ที่ n

S1 คือจุดเกิดคล่ืนลกู ท่ี 1 (ช่องแคบท่ี 1 ) S2 คือจุดเกิดคลื่นลูกที่ 2 (ช่องแคบท่ี 2 )
S1P คือระยะจาก S1 ถึง P ( เมตร ) S2P คือระยะจาก S2 ถงึ P ( เมตร )
λ คือความยาวคลื่น ( เมตร ) d คอื ระยะห่างจาก S1 ถึง S2 ( เมตร )
D คือระยะจากสลิตถึงฉากรับแสง ( เมตร )
θ คือมมุ ท่ีวดั จากแถบสวา่ งกลางถึงแถบสวา่ งหรือแถบมืดท่ี n
x คือระยะจากแถบสวา่ งกลางถึงแถบสวา่ งหรือแถบมืดท่ี n บนฉากรบั แสง ( เมตร )
n คอื ลาํ ดบั ที่ของแถบสว่างหรือแถบมืดซ่ึงจุด P อยบู่ นน้นั หรือทว่ี ดั มมุ θ ไปถึง
หรือที่วดั ความยาว x ไปถึง

1. เมื่อฉายแสงท่มี ีความยาวคลื่น 700 นาโนเมตร ตกต้งั ฉากบนช่องแคบคู่หน่ึงซ่ึงห่างกนั 0.2
มิลลิเมตร จงหาวา่ แถบสวา่ งลาํ ดบั ท่ี 10 ท้งั สองดา้ นจะทาํ มุมกนั ก่ีองศา (sin 2o = 0.035)
1. 2 องศา 2. 3 องศา 3. 4 องศา 4. 8 องศา

3

2. สลิตคูห่ ่างกนั 0.03 มิลลิเมตร วางห่างจากฉาก 2 เมตร เมื่อฉายแสงผา่ นสลิต ปรากฏวา่
แถบสวา่ งลาํ ดบั ท่ี 5 อยหู่ ่างจากแถบกลาง 14 เซนติเมตร ความยาวคลื่นของแสงเป็ นก่ี
นาโนเมตร
1. 320 2. 380 3. 420 4. 480

3. ช่องแคบคู่หน่ึงห่างกนั 0.1 มิลลิเมตร เม่ือฉายแสงความยาวคลื่น 600 นาโนเมตร ตกต้งั
ฉากบนช่องแคบ แถบสวา่ งลาํ ดบั ที่ 4 บนฉากทีห่ ่างออกไป 80 เซนตเิ มตร จะอยหู่ ่างจาก
แนวกลางก่ีเซนติเมตร
1. 0.80 2. 1.92 3. 4.68 4. 6.59

4(แนว En) เมื่อใชแ้ สงท่ีมีความยาวคลื่น 5.0 x 10–7 เมตร ตกต้งั ฉากกบั สลิตคู่เกิดภาพการแทรก
สอดบนฉากที่อยหู่ ่างออกไป 1 เมตร ถา้ ระยะห่างระหวา่ งสลิตคูเ่ ทา่ กบั 0.1 มิลลิเมตร
แถบสวา่ ง 2 แถบท่ตี ดิ กนั อยหู่ ่างกนั กี่มิลลิเมตร

1. 1 2. 3 3. 5 4. 10

4

5. สลิตคู่ที่มีระยะระหวา่ งสลิตเป็ น 0.10 เซนติเมตร ฉากอยหู่ ่างจากสลิตเป็ นระยะทาง 1.0
เมตร ระยะระหวา่ งแถบมืดที่อยตู่ ดิ กนั มีค่าเป็ น 0.5 มิลลิเมตร ความยาวคล่ืนแสงท่ใี ชเ้ ป็ น
เทา่ ใดในหน่วยนาโนเมตร
1. 300 2. 400 3. 500 4. 600

6. แสงสีเหลืองความยาวคล่ืน 630 นาโนเมตร ตกต้งั 6 mm
ฉากผา่ นสลิตคูอ่ นั หน่ึง พบวา่ บนฉากท่หี ่างออกไป A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
1.5 เมตร แถบสวา่ งลาํ ดบั ที่ 3 และลาํ ดบั ที่ 7 อยู่
ห่างกนั 6 มิลลิเมตร ช่องท้งั สองของสลิตคูน่ ้ีอยู่
ห่างกนั กี่ไมโครเมตร
1. 330 2. 450 3. 580 4. 630

7. เมื่อใชแ้ สงสีแดงความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร ตกต้งั ฉากกบั สลิตคู่ เกิดภาพแทรกสอด
บนฉากโดยแถบสวา่ ง 2 แถบติดกนั อยหู่ ่างกนั 0.25 มิลลิเมตร แต่ถา้ ใชแ้ สงสีม่วงความ
ยาวคลื่น 400 นาโนเมตร ตกต้งั ฉากกบั สลิตคู่ดงั กล่าวแถบสวา่ ง 2 แถบติดกนั จะห่างกนั
ก่ีมิลลิเมตร
1. 0.10 2. 0.15 3. 0.20 4. 0.22

5

8. เมื่อใหล้ าํ แสงขนานแสงสีเดียว ความยาวคลื่น λ ตกต้งั ฉากกบั สลิตคู่ซ่ึงมีระยะห่างระหวา่ ง
ช่องสลิตเป็ น d แล้วจะเกิดภาพการแทรกสอดข้ึนบนฉากที่อยหู่ ่างจากสลิตเป็ นระยะ D
จงหาระยะระหวา่ งแถบสวา่ งแถบแรกกบั แถบมืดท่สี าม
1. λdD 2. 23 λdD 3. 2 λdD 4. 25 λdD

12.2 การเลยี้ วเบนของแสง

เมื่อฉายแสงผา่ นแผน่ ทึบแสงซ่ึง
มี 1 ช่องแคบ ( สลิตเด่ียว ) เมื่อแสง
ลอดผา่ นช่องแคบไปแลว้ จะเกิดการ
เล้ียวเบนโดยแถบสวา่ งกลางจะมีความ
กวา้ งมากและถดั ออกไป จะมีแถบมืด
กบั แถบสวา่ งสลบั กนั ไป แถบมืดแรก
ทีอ่ ยถู่ ดั จากแถบสวา่ งกลาง จะเรียก
แถบมืดที่ 1 ( N1 ) ถดั ไปจะเป็นแถบ
มืดท่ี 2 ( N2 ) , 3 ( N3 ) ไปเร่ือยๆ

สมการทใ่ี ช้คาํ นวณเก่ียวกับแนวบัพของการเลยี้ วเบน
d sin θ = n λ

และ λ = nd Dx
เม่ือ d คอื ความกวา้ งของช่องสลิตเด่ียว ( เมตร )

λ คอื ความยาวคล่ืน ( เมตร )
θ คือมุมที่วดั จากแถบสวา่ งกลางถึงแถบมืดที่ n
D คือระยะจากสลิตถึงฉากรบั แสง ( เมตร )
x คือระยะจากแถบสวา่ งกลางถึงแถบมืดที่ n บนฉากรับแสง ( เมตร )
n คือลาํ ดบั ท่ีของแถบมืดซ่ึงวดั x ไปถึง หรือวดั θ ไปถึง

6

9. ฉายแสงผา่ นสลิตเดี่ยวทาํ ให้เกิดแนวมืดแถบแรกเบนไปจากแนวกลางเป็ นมุม 30o กาํ หนด
ความยาวคลื่น 650 นาโนเมตร จงหาความกวา้ งของช่องสลิตในหน่วยไมโครเมตร
1. 0.65 2. 1.3 3. 650 4. 1300

10(แนว En) ใชแ้ สงมีความยาวคล่ืน 600 นาโนเมตร N1 x = 6 mm
ตกต้งั ฉากผา่ นสลิตเดี่ยวท่ีมีความกวา้ งของช่องเท่า N1
กบั 50 ไมโครเมตร จากการสงั เกตภาพเล้ียวเบน
บนฉาก พบวา่ แถบมืดแถบแรกอยหู่ ่างจากก่ึงกลาง d
แถบสวา่ งกลาง 6.0 มิลลิเมตร ระยะระหวา่ ง
สลิตเดี่ยวกบั ฉากเป็นเทา่ ใดในหน่วยเซนติเมตร
1. 20 2. 30
3. 40 4. 50

11. แสงความยาวคลื่น 550 นาโนเมตร ตกต้งั ฉากบนสลิตเด่ียวกวา้ ง 50 ไมโครเมตร เกิด
ภาพการแทรกสอดบนฉากห่าง 0.6 เมตร แถบมืดท่สี องอยหู่ ่างจากแถบมืดท่ีส่ีก่ีเมตร
1. 0.66 x 10–2 2. 1.32 x 10–2 3. 0.66 x 10–3 4. 1.32 x 10–3

7

12(แนว En) แสงสีเหลืองความยาวคล่ืน 590 นาโนเมตร เป็ นลาํ ขนาน
ฉายผา่ นสลิตเดี่ยว (single slit ) กวา้ ง 250 ไมโครเมตร แสงท่ีตก
บนฉากหลงั สลิตที่ระยะ 50 เซนตเิ มตร มีความเขม้ ดงั รูปในแนว
ต้งั ฉากกบั แนวของสลิตระยะ A จะเป็นเท่าใด
1. 1.18 มิลลิเมตร 2. 2.36 มิลลิเมตร A

3. 3.54 มิลลิเมตร 4. 4.92 มิลลิเมตร

13. ใชแ้ สงความยาวคลื่น 600 นาโนเมตร ฉายผา่ นสลิตเดี่ยวเกิดแถบมืด – สวา่ ง บนฉากห่าง
ออกไป 3 เมตร ระยะห่างระหวา่ งจดุ ทีม่ ืดทีส่ ุดสองขา้ งของแถบสว่างท่ีกวา้ งทีส่ ุดเป็ น 1.5
เซนติเมตร สลิตน้นั กวา้ งก่ีเมตร
1. 1.2 x 10–2 2. 2.4 x 10–2 3. 1.2 x 10–4 4. 2.4 x 10–4

12.3 เกรตตงิ

เกรตติงเป็ นแผ่นทึบแสงซ่ึงประกอบดว้ ยช่องขนาดเล็กจาํ นวนมากมายที่เล็กจนมอง
ดว้ ยตาเปล่าไม่เห็น จาํ นวนช่องของเกรตตงิ อาจมีต้งั แต่ 1000 ถึง 10000 ช่องในช่วงความยาว
1 เซนตเิ มตร โดยช่องมีขนาดแคบมากและอยหู่ ่างเทา่ ๆ กนั

ปกติแลว้ เม่ือแสงผ่านเกรตติงออกไป จะทาํ ใหเ้ กิดท้งั การแทรกสอดและเล้ียวเบนข้ึน
ควบคู่กนั ไป โดยแถบสวา่ งของการเล้ียวเบนจะมีความกวา้ งมาก ส่วนแถบสวา่ งและแถบมืดของ
การแทรกสอดจะมีขนาดเลก็ แทรกอยภู่ ายในแถบสวา่ งของการเล้ียวเบนน้นั

8

ความสว่างทเี่ กดิ จากการ ความสว่างทเ่ี กดิ จากการ
เลยี้ วเบนโดยสลติ เด่ียว แทรกสอดโดยสลติ คู่

การคาํ นวณเกี่ยวกบั แถบสวา่ ง ( An ) ของการแทรกสอด ยงั คงใชส้ มการเดิมคอื
d sin θ = n λ
λ = nd Dx

เมื่อ λ คือความยาวคล่ืน ( เมตร )
d คือระยะห่างจาก S1 ถงึ S2 ( เมตร )
เราหาคา่ d ไดจ้ าก
d = จาํ นวคนวชา่อมงยใานวเคกวราตมตยิงาวนนั
D คือระยะจากสลิตถึงฉากรบั แสง ( เมตร )
θ คอื มมุ ท่ีวดั จากแถบสว่างกลางถึงแถบสวา่ งท่ี n
x คอื ระยะจากแถบสวา่ งกลางถึงแถบสวา่ งที่ n บนฉากรับแสง ( เมตร )
n คือลาํ ดบั ที่ของแถบสวา่ งที่วดั มุม θ ไปถึง หรือที่วดั ความยาว x ไปถึง

การคาํ นวณเก่ียวกบั แถบมืด ( Nn ) ของการเล้ียวเบนใชส้ มการ
d sin θ = n λ
λ = nd Dx

เมื่อ d คอื ความกวา้ งของช่องสลิตเด่ียว ( เมตร )
λ คือความยาวคลื่น ( เมตร )
θ คือมุมท่ีวดั จากแถบสวา่ งกลางถึงแถบมืดท่ี n
D คือระยะจากสลิตถึงฉากรบั แสง ( เมตร )
x คอื ระยะจากแถบสวา่ งกลางถึงแถบมืดท่ี n บนฉากรบั แสง ( เมตร )
n คือลาํ ดบั ที่ของแถบมืดซ่ึงวดั x ไปถึง หรือวดั θ ไปถึง

9

14(แนว มช) เกรตติงมี 2000 ช่องต่อเซนติเมตร ถา้ ฉายแสงความยาวคลื่นขนาดหน่ึงไปยงั เกรต
ติงน้ี แถบสวา่ งท่ีเกิดข้นึ แถบแรกบนจอจะอยหู่ ่างจากแนวกลางเป็ นมุม 30 องศา แสงน้นั มี
ความยาวคลื่นเท่าใดในหน่วยนาโนเมตร
1. 1.5x10–6 2. 2.5x10–6 3. 1500 4. 2500

15(แนว En) จากการทดลองเพอื่ ศึกษาสเปกตรมั ของก๊าซ x

ไฮโดรเจน โดยใชเ้ กรตติงซ่ึงมีจาํ นวนช่อง/เซนตเิ มตร O

เท่ากบั 3000 ดงั รูป พบวา่ เม่ือระยะ D เท่ากบั 1 D
เมตร จะมีแถบสวา่ งสีเดียวกนั บนไมเ้ มตรห่างจาก
จดุ O ท้งั ทางดา้ นซา้ ยและขวาเท่ากนั คือ 0.3 เมตร
จงหาวา่ แถบสวา่ งน้นั มีความยาวคลื่นประมาณ เกรตติง

1. 464 นาโนเมตร 2. 565 นาโนเมตร
3. 632 นาโนเมตร 4. 1000 นาโนเมตร

10

16(แนว มช) แสงความยาวคล่ืน 500 นาโนเมตร พงุ่ ผา่ นเกรตติงพบวา่ แนวแถบสวา่ งแถบท่ี 4
ทาํ มุมกบั แนวแถบสวา่ งตรงกลางเท่ากบั 30 องศา จงหาจาํ นวนช่องสลิตต่อเซนติเมตรของ
เกรตตงิ น้ี
1. 2000 2. 200 3. 3333 4. 2500

17(แนว En) แสงขาวตกต้งั ฉากกบั เกรตตงิ สเปกตรัมลาํ ดบั ที่ 3 ของแสงสีม่วงตรงกบั สเปกตรมั
ลาํ ดบั ที่ 2 ของแสงสีแดง ถา้ ความยาวคล่ืนของแสงสีม่วงเป็ น 400 นาโนเมตร ความยาว
คลื่นของแสงสีแดงเป็ นก่ีนาโนเมตร
1. 100 2. 300 3. 600 4. 900

11

18. เม่ือใหแ้ สงความยาวคลื่น λ1 และ λ2 ผา่ นสลิตคูซ่ ่ึงห่างกนั d พบวา่ แถบมืดที่ 4 ของ
แสงความยาวคลื่น λ1 เกิดข้นึ ทเี่ ดียวกบั แถบมืดท่ี 5 ของแสงความยาวคลื่น λ2 อตั ราส่วน
ของ λ121 / λ2 มีคา่ เทา่ ใด
1. 2. 53 3. 35 4. 97

19(แนว En) ตอ้ งการให้ตาํ แหน่งริ้วมืดแรกของลวดลายจากการเล้ียวเบนของสลิตเด่ียวตรงกบั
ตาํ แหน่งมืดที่ 5 ของร้ิวลวดลายจากการแทรกสอดของสลิตคู่ระยะระหวา่ งสลิตคู่ตอ้ งเป็ น
ก่ีเทา่ ของความกวา้ งของสลิต
1. 5 2. 27 3. 29 4. 121

12.4 การกระเจงิ ของแสง

เม่ือแสงอาทติ ยผ์ า่ นเขา้ มาในบรรยากาศของโลก แสงจะกระทบโมเลกุลของอากาศหรือ
อนุภาคในบรรยากาศ อิเล็กตรอนในโมเลกุลจะดูดกลืนแสงทต่ี กกระทบน้นั และจะปลดปล่อย
แสงน้นั ออกมาอีกคร้ังหน่ึงในทุกทิศทาง ปรากฏการณ์น้ีเรียกวา่ การกระเจงิ ของแสง

ปกตแิ ลว้ แสงสีม่วง สีน้าํ เงนิ ในแสงอาทติ ยจ์ ะกระเจงิ ไดด้ ีกวา่ แสงสีแดง ดงั น้นั ในช่วง
เวลากลางวนั แสงสีม่วง สีน้าํ เงนิ จะกระเจิงเตม็ ทอ้ งฟ้า แตต่ าคนเรารบั แสงสีน้าํ เงินไดด้ ีกวา่ สี
ม่วงเราจึงมองเห็นทอ้ งฟ้าเป็นสีฟ้าในตอนกลางวนั ส่วนในตอนเชา้ ซ่ึงพระอาทติ ยเ์ ริ่มข้ึน หรือ
ตอนเยน็ พระอาทติ ยใ์ กลต้ ก สีม่วงและสีน้าํ เงินซ่ึงกระเจิงไดด้ ี จะกระเจิงหายไปทางอื่น ทาํ ให้
เหลือแต่สีแดงเราจึงเห็นทอ้ งฟ้าเป็นสีแดงในตอนเชา้ หรือเยน็

12