3.2 PP หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 เรื่องแสง

หนว่ ยการเรียนรู้
คล่นื และแสง
เร่ือง แสง

ส่อื การสอนประกอบในรายวชิ าวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี ชั้นมธั ยมศึกษาปีที่ 3

Timeline หน่วยการเรียนรู้
คลน่ื และแสง

บทท่ี 2 แสง
การสะทอ้ นของแสง
การหักเหของแสง
ความสว่าง

คาอธบิ ายของแสง (Light)

แสงเป็นคลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ ทีอ่ ยู่
ในชว่ งความถ่ที เ่ี ราสามารถมองเห็นได
และทาใหม้ องเห็นวตั ถไุ ด้เมอื่ มี
แสงจากวตั ถุนั้น ๆ เข้าตา

แสงเปน็ คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ จัดเป็น
คลืน่ ตามขวาง การเดินทางของแสง
ไม่ตอ้ งอาศัยตวั กลาง แตถ่ ้ามีตัวกลาง
แสงกส็ ามารถเดนิ ทางผ่านได้

อตั ราเรว็ ของแสง (Speed of light)

อัตราเร็วของแสง จะมีคา่ มากหรอื นอ้ ยข้นึ อยู่กบั ความหนาแน่นของ

ตัวกลาง คือ แสงจะว่ิงเร็วในตวั กลางท่มี คี วามหนานแนน่ น้อย และจะวง่ิ ช้า
ในตวั กลางท่ีมคี วามหนาแน่นมาก สาหรบั อตั ราเร็วของแสงในสญุ ญากาศ
คือ 3x108 เมตรตอ่ วนิ าที หรือ 186,000 ไมล์ต่อชว่ั โมง

วัตถหุ รอื ตวั กลางของแสง คือสง่ิ ที่แสงจะตอ้ งเดนิ ทางผา่ น อาจเป็น

ตวั กลางเนือ้ เดยี วกนั หรือตัวกลางเนื้อผสมกไ็ ด้ จาแนกโดยพิจารณาจาก
ความสามารถในการยอมใหแ้ สงเดนิ ทางผ่านได้ 3 ประเภท ไดแ้ ก่
วัตถุโปร่งใส วตั ถโุ ปร่งแสง และวัตถุทึบแสง

แหล่งกาเนดิ แสง (source of Light)

แหลง่ กาเนิดแสง จาแนกได้ 2 ประเภท

1. แหล่งกาเนดิ แสงในธรรมชาติ ไดแ้ ก่ ดวงอาทิตยแ์ ละดาวฤกษ์ตา่ ง ๆ
สตั วบ์ างชนดิ สามารถผลิตแสงได้ เชน่ หิ่งหอ้ ย
2. การเปล่ียนรูปพลงั งานอ่ืนๆ มาเปน็ พลังงานแสง ได้แก่ หลอดไฟ เทยี นไข

เราจะมองเห็นแหล่งกาเนดิ แสงได้ เนือ่ งจากมแี สงออกจากแหล่งกาเนิด
แสงเหลา่ นน้ั เขา้ สตู่ าเราโดยตรง

และเรายังสามารถมองเหน็ สงิ่ ต่างๆทไ่ี ม่ใช่แหล่งกาเนิดแสงได้
เนื่องจากมแี สงจากแหลง่ กาเนดิ แสงตกกระทบท่ีวัตถุนัน้
แลว้ สะท้อนออกจากผวิ วตั ถุนน้ั ๆ เข้าสตู่ า

สีของแสงอาทิตย์ (color of Solar)

เซอร์ ไอแซก นิวตนั นกั ฟสิ ิกส์ทีย่ ง่ิ ใหญ่ ชาวองั กฤษ ไดท้ ดลองให้ลาแสงอาทิตย์ (ในสมัยนั้น
เขา้ ใจวา่ แสงอาทิตยเ์ ป็นแสงสีขาวหรือไมม่ ีสี) ผา่ นเข้าไปในแท่งแก้วสามเหล่ียม (วตั ถุโปร่งแสง)
ท่ีเราเรียกวา่ ปรซิ ึม (prism) แลว้ ทาใหแ้ สงกระจายออกเป็นสตี า่ งๆ 7 สี ตามลาดับความยาวของ
คลืน่ จากน้อยไปมา คอื มว่ ง คราม นา้ เงิน เขียว เหลือง แสด และแดง ไปปรากฏเป็นแถบ
สเปกตรัม (spectrum)

ภาพแสดง การกระจายของแสงสตี า่ งๆในปรซึ ึม

การเคลอื่ นทขี่ องแสง (Light motion)

แสงเป็นพลังงานทก่ี ระจายออกจากแหลง่ กาเนิดอยา่ งตอ่ เน่อื ง ทุกทิศทาง แสงไม่มตี วั ตน ดังนั้น
การศึกษาเรื่องแสง ตอ้ งเขยี น รังสขี องแสง (ray of light) ซึง่ เป็นเส้นตรงแสดงแนวทางการเคล่ือนท่ีของแสง
รงั สขี องแสงจะชว่ ยบอกทศิ ทางทีแ่ สงเคลื่อนทีไ่ ป โดยใช้ลกู ศรกากับบนเส้นตรง รังสขี องแสงมี 3 ชนดิ คอื

1. รังสีขนาน เปน็ แนวรังสที ่เี กดิ จาก 2. รังสีลอู่ อก (รังสีถ่าง) เปน็ แนวรังสีที่ 3. รงั สลี ู่เข้า (รังสตี ีบ) เปน็ แนวทางเดนิ ของ
แหลง่ กาเนิดทอี่ ยไู่ กลมาก เชน่ แสงจาก ขยายออก เช่น แสงจากแหล่งกาเนดิ แสง รงั สีขนานที่ผา่ นตวั กลางชนิดหน่ึง เช่น เลนส์
ดวงอาทิตยม์ ายังโลก ลักษณะจะขนานกัน ต่างๆ และแนวทางเดนิ แสงทผี่ า่ นเลนส์เว้า นูนหรอื รังสขี นานท่ีสะท้อนจากกระจกเว้า

ปรากฏการณ์ท่เี กย่ี วข้องกบั แสง แLigสhงt

1. การสะท้อนของแสง
Reflection of light
2. การหักเหของแสง
Refraction of light

3. ความสว่าง
brightness

1. การสะท้อนของแสง
Reflection of light

“การท่เี รามองเห็นวตั ถหุ รือสงิ่ ต่าง ๆ รอบตัวเราได้ อธบิ ายได้ว่า เมื่อมีแสงจากแหล่งกาเนดิ

แสงเช่น แสงจากดวงอาทติ ย์ มาตกกระทบท่ีวัตถุนน้ั แล้วสะท้อนออกจากผวิ วัตถนุ น้ั ๆ เข้าสู่ตา”

Lightดงั น้ัน การสะทอ้ นของแสง จงึ เป็นคุณสมบตั ิของแสงอย่างหนง่ึ

อธบิ ายได้ดว้ ยกฎการสะทอ้ นของแสง (Law of Reflection)

1. รังสตี กกระทบ เสน้ แนวฉาก และรงั สสี ะท้อนอยใู่ นระนาบเดียวกัน
2. มมุ ตกกระทบ (θi) เทา่ กบั มมุ สะท้อน (θr) ณ ตาแหนง่ ท่แี สงตกกระทบ

1. การสะท้อนของแสง กาหนดให้
Reflection of light i แทน รังสตี กกระทบ (incident ray) ซ่ึงเป็นรงั สีของแสง

ภาพแสดงกฎการสะทอ้ นของแสง ที่ตกกระทบผิวสะทอ้ นแสง
r แทน รังสสี ะท้อน (reflected ray) ซง่ึ เป็นรังสขี องแสง

ท่ีสะท้อนออกจากผิวสะทอ้ นแสง
N แทน เสน้ แนวฉาก (normal line) ซึง่ เปน็ เสน้ สมมตทิ ี่

ลากตั้งฉากกับผิวสะทอ้ นแสง ณ จุดทแี่ สงตกกระทบ

θi แทน มุมตกกระทบ ซ่งึ เป็นมมุ ระหว่างรงั สตี กกระทบกบั
เสน้ แนวฉาก

θr แทน มมุ สะท้อน ซ่งึ เปน็ มมุ ระหว่างรังสสี ะทอ้ นกบั
เสน้ แนวฉาก

1. การสะทอ้ นของแสง
Reflection of light
แบบทดสอบระหว่างเรยี น

คาถาม: รงั สีหมายเลข 1 และ 2 คาถาม: จากภาพ มมุ สะท้อนคือหมายเลข
คอื รงั สีอะไร ทราบได้อย่างไร
ใด ทราบได้อย่างไร

1. การสะทอ้ นของแสง
Reflection of light
เฉลยแบบทดสอบระหว่างเรยี น

คาถาม: รงั สหี มายเลข 1 และ 2 คาถาม: จากภาพ มุมสะท้อนคือหมายเลขใด
คอื รังสีอะไร ทราบไดอ้ ย่างไร ทราบไดอ้ ย่างไร

(แนวคาตอบ รังสีหมายเลข 1 คอื รงั สีตกกระทบ รังสหี มายเลข 2 (แนวคาตอบ หมายเลข 1 คือ มมุ สะท้อน
คอื รังสสี ะท้อน ทราบไดจ้ ากหัวลกู ศร โดยรังสหี มายเลข 1 หวั ลูกศร เพราะเปน็ มมุ ทร่ี งั สสี ะท้อนทากบั เส้นแนวฉาก)
ชเี้ ขา้ หากระจกเงาราบแสดงวา่ เป็นรังสีตกกระทบ รงั สีหมายเลข 2

หวั ลูกศรช้ีออกจากกระจกเงาราบแสดงว่าเป็น รงั สสี ะทอ้ น)

1. การสะทอ้ นของแสง
Reflection of light
การสะท้อนของแสงบนวสั ดผุ วิ เรยี บและวัสดุผวิ ขรขุ ระมผี ลทาให้ลกั ษณะของรังสีสะท้อนต่างกัน โดยเมื่อแสง

ขนานตกกระทบวัตถผุ ิวเรยี บ การสะท้อนของแสงจะเป็นระเบียบ แตถ่ ้าแสงขนานตกกระทบวตั ถผุ วิ ขรุขระ มุมตกกระทบ
ของแต่ละรงั สีตกกระทบ ทีต่ าแหน่งตา่ ง ๆ จะไมเ่ ทา่ กัน ดงั นั้นมมุ สะท้อนของแตล่ ะรงั สีสะท้อนก็จะไม่เท่ากันด้วย ทาให้รังสี
สะทอ้ นสะท้อนไมเ่ ปน็ ระเบียบ แต่อย่างไรก็ตามการสะท้อนของแสงของทุกรังสีตกกระทบจะเป็นไปตามกฎการสะท้อน
ของแสงเสมอ ดงั ภาพ

ก. การสะทอ้ นของแสงบนวัตถุผิวเรียบ ข. การสะทอ้ นของแสงบนวัตถผุ วิ ขรขุ ระ
รังสีสะทอ้ นจะสะทอ้ นออกมาอย่างเป็นระเบยี บ รงั สสี ะทอ้ นจะสะทอ้ นออกมาอย่างไมเ่ ป็นระเบียบ

การเกิดภาพ (image)

ภาพ คือ สิง่ ที่ปรากฏแก่ตาผสู้ ังเกต เกดิ จากการสะทอ้ นหรือหักเหของแสงไปรวมกนั หรือเสมือนว่า
แสงไปรวมกัน แบง่ เปน็ 2 ชนดิ ได้แก่

1. ภาพเสมือน เปน็ ภาพทเี่ สมือนรงั สีของแสงจากวัตถุเปลี่ยนทางเดิน โดยการสะทอ้ นหรอื การหักเห
ไปตัดกนั ณ ตาแหน่งท่เี กดิ ภาพ ภาพชนดิ นจี้ ะเป็นภาพหัวตั้งเหมอื นวตั ถแุ ละมองเหน็ ด้วยตา ไม่สามารถใช้
ฉากรบั ภาพได้ เชน่ ภาพทีเ่ กดิ จากกระจกเงาราบ ภาพท่เี กดิ จากกระจกนูนและกระจกเว้า ภาพทเี่ กิด
จากเลนสเ์ ว้าและเลนสน์ นู

2. ภาพจริง เป็นภาพทเี่ กดิ จากรงั สขี องแสงจรงิ ที่ออกจากวตั ถเุ ปลยี่ นทางเดนิ โดยการสะท้อนหรอื
การหักเหไปตดั กนั ณ ตาแหนง่ ที่เกิดภาพ ภาพชนิดนเ้ี ป็นภาพหวั กลบั กับวตั ถุ อาจมขี นาดเลก็ กวา่ เท่ากบั
หรือใหญ่กว่าวตั ถกุ ไ็ ด้ การมองเห็นภาพจริงต้องใชฉ้ ากรับภาพ เช่น ภาพทีเ่ กดิ จากกระจกเว้า หรอื ภาพที่
เกิดจากเลนสน์ ูน

1. การสะท้อนของแสง ภาพที่เกดิ จากกระจกเงาราบ
Reflection of light

การสะท้อนแสงบนกระจกเงาราบ

กระจกเงาราบ (plane mirror) คือ กระจกแบน
ราบซง่ึ ดา้ นหลงั ฉาบด้วยเงนิ หรอื ปรอทสะท้อนแสง
เอาไว้
ภาพทเี่ กดิ ในกระจกเงาราบ ดงั นี้
1. เป็นภาพเสมอื น หัวตง้ั อยหู่ ลังกระจก
2. มีระยะวตั ถุ (s) เทา่ กบั ระยะภาพ (s’) และ
ขนาดของวตั ถุ (O) เทา่ กบั ขนาดของภาพ (I)
3. มลี ักษณะซา้ ยขวากลับกนั กบั วตั ถุ

การเขียนแผนภาพรงั สีของแสง 2 เสน้ บนกระจกเงาราบ
เพอ่ื หาตาแหน่งและลกั ษณะของภาพ

θr จะไดภ้ าพเสมอื น ทมี่ ีขนาดภาพ

และระยะภาพเทา่ กบั วตั ถุ

θi

รังสีสะท้อน รงั สีตกกระทบ จดุ ตดั X

*วัตถุ(เทยี นไข) กระจกเงาราบ *ภาพเสมือน

1. การสะทอ้ นของแสง
Reflection of light
ป้ายรถพยาบาล

การออกแบบปา้ ยทตี่ ิดหนา้ รถรถพยาบาล จะมลี ักษณะกลับ
ด้าน โดยถ้ามองตรงๆจะเห็นคาวา่

เพอ่ื ส่ือสารกบั คนขบั รถทข่ี บั รถอยู่ดา้ นหนา้ รถพยาบาล
โดยมองผา่ นกระจกมองหลังรถ จะเหน็ ปา้ ยทตี่ ดิ หนา้
รถพยาบาลกลับด้านและสามารถอ่านปา้ ยได้ถกู ต้อง

AMBULANCE

1. การสะท้อนของแสง
Reflection of light

การสะทอ้ นแสงบนกระจกเงาโค้ง

กระจกเงาโค้ง คอื กระจกท่ีมผี วิ สะท้อนแสงเปน็ ผวิ โคง้ ของทรงกลม
กระจกเงาโค้ง แบง่ เป็น 2 ชนิด คือ

1. กระจกเวา้ (concave mirror) มีด้านเว้าเปน็ พน้ื สะท้อนแสงอยู่ทางดา้ นหน้า และด้านนูนเปน็ ด้านหลงั
2. กระจกนนู (convex mirror) มดี า้ นนูนเป็นพ้นื สะทอ้ นแสงอยทู่ างด้านหนา้ และดา้ นเวา้ เป็นด้านหลงั

ก. กระจกเงาเวา้ ข. กระจกเงานูน

ภาพ สว่ นประกอบของกระจกเงาเวา้ และกระจกเงานนู ซึง่ เปน็ ส่วนหนง่ึ ของรปู ทรงกลม

1. การสะทอ้ นของแสง
Reflection of light

สว่ นประกอบของกระจกเงาโค้ง

จุดบนผิวโคง้ ของทรงกลม
1. จดุ C คอื จุดศนู ย์กลางความโคง้ (center of curvature) เปน็ จุดศูนย์กลางของทรงกลมในกระจกเวา้ และกระจกนูน

2. จดุ V คือ จุดยอด (vertex) เป็นจุดท่อี ยบู่ รเิ วณก่งึ กลางบนผวิ โคง้ ที่ตาแหน่ง v

3. R คอื รศั มีความโค้งของกระจก (radius) เปน็ เสน้ ตรงที่ลากผา่ นจดุ C และจุด V เปน็ แกนมุขสาคญั

จดุ โฟกสั มุขสาคัญของกระจกเงาโค้งมี 2 จดุ คือ
1. จดุ โฟกสั (focal point) คือ จุดทลี่ าแสงที่ขนานกับแกนมุขสาคญั ไปกระทบกระจกเงาโคง้ แล้วสะท้อนกลับมารวมกันท่ี

จุดโฟกัส (F) ของกระจกจริงๆ เป็นภาพจรงิ สามารถเอาฉากหรอื จอมารับภาพได้ เช่น จุด F ของกระจกเว้า

2. จุดโฟกัสเสมอื น (virtual focal point) คอื จดุ ที่ลาแสงทขี่ นานกับแกนมขุ สาคญั ไปกระทบกระจกเงาโคง้ แล้วสะทอ้ นกลบั

แตถ่ า้ ลากเส้นประตอ่ ไปยังดา้ นหลังของกระจกจะพบจดุ ตดั เป็นภาพเสมือน ไมส่ ามารถเอาฉากรบั ได้ เชน่ จุด F ของกระจกนนู

รปู ภาพแสดงส่วนประกอบของกระจกเวา้ และกระจกนนู

กระจกเวา้ (concave mirror) กระจกนูน (convex mirror)

การเขยี นแผนภาพรงั สีของแสง 2 เส้น บนกระจกเว้า
เพ่ือหาตาแหนง่ และลกั ษณะของภาพ

กระจกเว้า เม่ือวัตถุวางหนา้ จดุ C
ภาพท่ีเกิดขึ้นเกิดจากรังสีของ
รังสีตกกระทบ แสงสะทอ้ นตัดกนั จรงิ จงึ เปน็
ภาพจริง หัวกลับ ขนาดเล็กกว่าวตั ถุ
*ภาพ
*วตั ถุ C F แกนมขุ สาคญั
V
จดุ ตดั X

การเขยี นแผนภาพรงั สีของแสง 2 เส้น บนกระจกเวา้ เพื่อหาตาแหนง่ และลักษณะ
ของภาพ

การเขียนแผนภาพรงั สขี องแสง 2 เสน้ บนกระจกนูน
เพอื่ หาตาแหนง่ และลกั ษณะของภาพ

เมือ่ วตั ถวุ างหน้าจดุ V

กระจกนนู ภาพที่เกดิ ข้นึ เกดิ จากรงั สขี อง

จดุ ตดั X แสงสะท้อนไมไ่ ด้ตดั กนั จรงิ
*ภาพ F
รังสตี กกระทบ1 แตเ่ กดิ จากการต่อแนวรังสี
*วตั ถุ V
สะทอ้ นออกไปดา้ นหลัง

แกนมขุ สาคญั แลว้ ตดั กัน ภาพทเี่ กดิ ข้ึน
จงึ เปน็ ภาพเสมอื น
C หัวตัง้ ขนาดเลก็ กวา่ วัตถุ

การเขียนแผนภาพรงั สขี องแสง 2 เส้น บนกระจกนูน
เพอ่ื หาตาแหน่งและลกั ษณะของภาพ

หมายเหตุ : u คอื ระยะวตั ถุ และ v คอื ระยะภาพ

สรุปภาพท่ีเกดิ จากกระจกท้งั 3 ประเภท

ชนิดกระจก ลักษณะภาพท่ีเกิดขึน้ จากรังสขี องแสงสะท้อน
1.กระจกเงาราบ
2.กระจกเวา้ ภาพเสมือน ภาพจรงิ
3.กระจกนูน
ภาพเสมือน ท่ีมขี นาดภาพ -
และระยะภาพเทา่ กบั วตั ถุ

ภาพเสมอื น ขนาดใหญก่ ว่าวตั ถุ ภาพจรงิ มีท้ังขนาดเลก็ กวา่
อยูห่ ลังกระจก วัตถุ ขนาดเท่าวัตถุ และขนาด
ใหญก่ ว่าวตั ถุ อยู่หนา้ กระจก

ภาพเสมือน หัวต้งั ขนาดเล็กกว่า -
วัตถเุ สมอ

ประโยชนข์ องกระจกทง้ั 3 ประเภท

กระจกเงาราบ กระจกเว้า กระจกนนู

- ช่วยในแตง่ ตัว แต่งหน้า - ใชใ้ นกล้องจุลทรรศน์, - ใชต้ ิดกระจกข้างของ
- การมองวัตถจุ ากดา้ นหลัง กลอ้ งโทรทรรศน์ชนดิ สะท้อนแสง รถยนต์
- การตกแต่งรา้ นหรอื หอ้ งให้กวา้ งขนึ้ - กระจกตรวจฟัน และรถจกั รยายยนต์
- ใช้ในเครอ่ื งฉายภาพเหนอื ศรี ษะ - ใช้รวมพลังงานแสงอาทิตยท์ าให้ - ตดิ บรเิ วณทางแยก เพือ่ ให้
เกดิ ความร้อนและใช้ประโยชน์ได้ มองเหน็ รถสวนทางมาด้วย
- กระจกนูนในรา้ นค้า

2. การหักเหของแสง เมื่อแสงเดินทางจากตวั กลางทม่ี ี
Refraction of light ความหนาแนน่ ค่าหน่ึงไปสตู่ ัวกลางทีม่ ีความหนาแน่น
อีกค่าหนึ่ง รังสีของแสงจะเบนไปจากแนวเดิม
เรยี กว่า การหักเหของแสง (refraction) เชน่
เมอื่ แสงขาวผา่ นเข้าไปในแท่งปรซิ ึมจะเกดิ การ
หักเหจากแนวเดมิ เกิดเปน็ แถบสเปกตรัมสรี ้งุ ข้ึน

อตั ราเร็วของแสงในตวั กลางทม่ี ีความ
หนาแนน่ แตกตา่ งกัน จะมอี ัตราเรว็ ไม่เทา่ กนั ดว้ ย
โดยแสงจะเคลื่อนทใ่ี นตัวกลางโปรง่ กวา่ ได้เร็วกวา่
ตวั กลางท่ที บึ กวา่
เชน่ อตั ราเรว็ ของแสงในอากาศ > ในน้า > ในแกว้

2. การหักเหของแสง
Refraction of light

ตวั กลาง: ในอากาศ การหกั เหของแสงจะเกดิ ข้นึ เม่ือแสงเคล่อื นที่ผ่านตวั กลางหนงึ่
ตัวกลาง: ในน้า ไปยงั อีกตัวกลางหน่ึงโดยการหักเหของแสงจะเกดิ ขึน้ บริเวณรอยตอ่
ระหว่างตัวกลางทั้งสองนัน้ เรียกรงั สขี องแสงท่ตี กกระทบผวิ รอยต่อใน
ตัวกลางท่ี 1 วา่ รงั สีตกกระทบ (incident ray) และเรยี กรังสีของแสง
ท่ผี า่ นเข้าไปในตวั กลางที่ 2 วา่ รังสีหักเห (refracted ray) เมือ่
ลากเส้นต้ังฉากกับผิวรอยตอ่ ณ จุดทแี่ สงตกระทบ เรยี กเส้นนี้ว่า
เสน้ แนวฉาก (normal line) ซง่ึ เปน็ เสน้ สมมติทใี่ ช้เป็นเส้นอา้ งองิ
มมุ ท่รี งั สีตกกระทบทากับเสน้ แนวฉาก เรยี กวา่ มุมตกกระทบ
(angel of incidence) และมุมที่รังสหี ักเหทากบั เสน้ แนวฉาก
เรยี กว่า มุมหกั เห (angle of refraction)

2. การหักเหของแสง
Refraction of light

ในทางตรงกนั ขา้ ม เม่อื แสงเคลื่อนที่จากแท่งพลาสติกออก ภาพแสดง การหกั เหของแสง เมอ่ื แสงเคลือ่ นที่ผ่าน
สู่อากาศ แนวรังสีจะเบนออกจากเส้นปกติ ทาให้เกิดมุมหักเห จากตวั กลางท่ี 1 ไปยังตัวกลางท่ี 2
กางมากกว่ามุมตกกระทบ จึงสรุปได้ว่า “แสงที่เคล่ือนที่จาก
ตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปสู่ตัวกลางท่ีมีความ
หนาแน่นน้อยกว่า รังสีของแสงจะหักเหเบนออกจาก
เสน้ ปกติ”

2. การหกั เหของแสง
Refraction of light

ยกตวั อยา่ งสถานการณ์

การมองปลาที่อย่ใู นน้า เราจะมองเห็นปลาอยู่
ตน้ื กว่าความเปน็ จริง เนอ่ื งจากรังสีของแสงจากปลา
ตวั จริง ซ่ึงอยู่ใต้นา้ ตกกระทบผวิ น้าตรงจุดตดั ของเสน้
ปกตกิ บั ผวิ นา้ แลว้ หักเหเบนออกจากเสน้ ปกติเขา้ สู่
ตา มุมกระทบ 1 จงึ เล็กกวา่ มุมหักเห 2 เพราะรังสี
ของแสงผา่ นจากน้าซงึ่ มคี วามหนาแนน่ มากกว่าออก
สอู่ ากาศซง่ึ มีความหนาแน่นน้อยกว่าน่ันเอง

2. การหกั เหของแสง
Refraction of light

กฎการหักเหของแสง (The Law of Refraction)

กล่าวว่า เมื่อแสงเคลื่อนท่ีจากตัวกลางหน่ึงไปยังอีกตัวกลางหน่ึงด้วยมุม ๆ หน่ึงท่ี
ไม่ใช่มุมฉากแล้ว แสงจะเกิดการหักเหขึ้น โดยถ้าแสงเดินทางเคล่ือนที่จากตัวกลางที่มีความ
หนาแน่นน้อยกว่า (โปร่งกว่า) ไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า (ทึบกว่า) แสงจะหักเห
เข้าหาเส้นปกติ ในทางตรงข้าม ถ้าแสงเดินทางจากยังตัวกลางท่ีมีความหนาแน่นมากกว่า
(ทึบกวา่ ) ไปยังตวั กลางท่มี ีความหนาแน่นนอ้ ยกวา่ (โปรง่ กวา่ ) แสงจะหักเหออกจากเส้นปกติ

2. การหักเหของแสง
Refraction of light

การหักเหของแสง (refraction of light)
จะเกิดขึ้นเมอื่ แสงเดนิ ทางผ่านตัวกลางอยา่ งนอ้ ย
2 ชนดิ ทีม่ คี วามหนาแนน่ ไมเ่ ทา่ กนั โดยท่จี ะมแี สง
สว่ นหนึ่งสะทอ้ นกลบั สตู่ วั กลางเดิม และแสงอกี
สว่ นหนึง่ ผา่ นตัวกลางท่ีสอง แต่จะมีทศิ ทางเปลยี่ นไป
ซึ่งการหกั เหจะเกิดขึ้นตรงผวิ รอยตอ่ ตวั กลาง

การหกั เหของแสงมลี ักษณะดังนี้

2. การหกั เหของแสง
Refraction of light

⚫เมือ่ แสงเคลอ่ื นทจี่ ากตวั กลางทม่ี คี วามหนาแน่นน้อยไป ⚫เมื่อแสงเคล่อื นท่จี ากตัวกลางทีม่ ีความหนาแน่นมาก
สู่ตวั กลางทมี่ คี วามหนาแน่นมาก ลาแสงหักเหเขา้ หา ไปสตู่ วั กลางท่มี ีความหนาแนน่ นอ้ ย ลาแสงหักเหออก
เสน้ ปกติ ทาให้มุมตกกระทบโตกวา่ มุมหกั เห ดงั รปู จากเส้นปกติ ทาให้มมุ หกั เหโตกวา่ มุมตกกระทบ ดงั รปู

2. การหกั เหของแสง • เม่ือแสงเคลอ่ื นทผ่ี า่ นตวั กลางทัง้ 2 ท่ีเปน็
Refraction of light ชนดิ เดยี วกัน แสงจะไมเ่ กดิ การหักเห ดังรปู

• เมือ่ แสงเคลอ่ื นท่จี ากตวั กลางโปร่งใสท่ีมีความ
หนาแนน่ ไม่เทา่ กนั โดยรังสตี ง้ั ฉากกับตัวกลาง แสง
จะทะลุผ่านไปเลย จะไม่เกดิ การหกั เหของแสง ดังรปู

2. การหักเหของแสง
Refraction of light

การหกั เหของแสงเมื่อเคลือ่ นทผี่ ่านตวั กลาง 2 ชนิด แนวรังสหี ักเหจะเบนเขา้ หรอื ออกจากเส้นแนวฉากขึ้นอยกู่ ับอัตราเรว็ ของแสง
ในตวั กลางทั้ง 2 ชนดิ นนั้ โดยแสงเคลอ่ื นท่ีในอากาศดว้ ยอัตราเรว็ 2.997 x 108 เมตรต่อวินาที หรอื ประมาณ 3x 108 เมตรตอ่ วินาที
แตเ่ คลอื่ นท่ีในแทง่ พลาสติกดว้ ยอัตราเรว็ เพยี ง 2.00 x 108 เมตรตอ่ วนิ าที อัตราเร็วของแสงในตวั กลางต่าง ๆ แสดงดงั ตาราง

ตาราง อัตราเร็วของแสงในตัวกลางโปรง่ ใสชนิดต่าง ๆ

ตวั กลางโปร่งใส อัตราเร็วของแสง (m/s) ตัวกลางโปรง่ ใส อตั ราเรว็ ของแสง (m/s)
อากาศ 3.00 x 108
น้าแข็ง 2.29 x 108 พลาสติกใส 2.00 x 108
2.26 x 108
น้า (ของเหลว) 2.04 x 108 แกว้ 1.97 x 108
นา้ มันพืช
ทบั ทมิ 1.70 x 108

เพชร 1.24 x 108

2. การหักเหของแสง
Refraction of light
แสงเดินทางจากตัวกลางที่มคี วามหนาแน่นมากไปยังจากตัวกลางท่ีมคี วามหนาแน่นนอ้ ย ถา้ รังสีตกกระทบ
ทามุมกับเสน้ ปอกติมากขึ้นเร่อื ยๆ (มุมตกกระทบมคี า่ มากขน้ึ ) รังสีหักเหเบนออกจากเส้นปกตมิ ากขน้ึ เช่นกนั

**** มุมหกั เหเท่ากับ 90 องศา จะเรยี กมมุ ตกกระทบวา่ .ม...ุม..ว..ิก..ฤ..ต...(.c..r.i.t.i.c..a..l..a..n..g..l.e..)...

2. การหักเหของแสง
Refraction of light

• ในกรณมี มุ ตกกระทบมากกวา่ มุมวกิ ฤต จะไมเ่ กดิ การหกั เหของแสง เรยี กปรากฏการณ์นว้ี า่
...ก..า..ร..ส...ะ..ท...อ้ ..น...ก..ล...ับ..ห...ม...ด..ข...อ..ง..แ..ส...ง...(..t.o...t.a...l..i.n...t.e...r.n...a..l...r.e...f.l..e..c..t..i.o..n....o...f...l.i.g..h...t.)..................................
ซ่งึ ยังคงเป็นไปตามกฎ.....ก...า..ร..ส..ะ..ท...อ้..น...ข...อ..ง..แ..ส...ง...(..l.a..w....o...f...r.e...f.l..e..c..t..i.o..n....o...f...l.i.g..h...t.)............................
คือ.................ม..มุ...ต..ก..ก...ร..ะ..ท...บ..เ..ท..า่..ก...บั ...ม..มุ...ส..ะ..ท...อ้..น....(..θ...i..=....θ...r.).............................................................

ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติท่เี กี่ยวข้องกบั การสะท้อนกลับหมดของแสง

เพชร (Diamond)

เ พ ช ร ต า ม ธ ร ร ม ช า ติ ไ ม่ ไ ด้ มี ป ร ะ ก า ย
สวยงาม ต้องผ่านการเจียระไนให้มีมุมและ
เหล่ียม เพื่อให้แสงที่ตกกระทบเกิดการ
สะท้อนกลับหมด เน่ืองจากอัตราเร็วของ
แสงในเพชรมีค่าน้อยกว่าอัตราเร็วของแสง
ในอากาศมาก มุมวิกฤตของเพชรจึงน้อย
ทาให้แสงสะท้อนกลบั หมดได้ดีกว่า

การกระจายของแสง (Dispersion)

เม่ือฉายแสงให้ตกกระทบปริซึม แสงจะเกิดการหักเห
บริเวณรอยต่อระหว่างอากาศกับปริซึม แต่เน่ืองจากแสงแต่
ละสีเคล่ือนท่ีในปริซึมด้วยอัตราเร็วท่ีแตกต่างกัน ทาให้เมื่อ
แสงเกิดการหักเหจึงมีมุมหักเหที่ต่างกันทั้งเมื่อเข้าและออก
จากปริซึม จึงเห็นแสงแต่ละสีกระจายออกและปรากฏบน
ฉากท่ีตาแหน่งแตกต่างกัน เรียกปรากฏการณ์น้ีว่า
การกระจายของแสง (dispersion) และเรียกแสงสีต่าง ๆ
ทเี่ หน็ วา่ สเปกตรมั ของแสง (visible light spectrum)

การกระจายของแสง (Dispersion) ปรากฏการณ์ : รุง้ กินนา้ (rainbow)
เปน็ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาตทิ ่ีเกดิ ข้ึนหลังจากฝนตก
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาตทิ เ่ี กี่ยวข้องกบั โดยเกดิ ขึ้นจากแสงแดดส่องผา่ นละอองน้าในอากาศ
การกระจายของแสง ทาใหแ้ สงสีต่าง ๆ เกดิ การหักเหขนึ้

รุ้งเกดิ ขึ้นเม่อื แสงเคลอื่ นท่จี ากอากาศเข้าไปในหยดนา้
จะเกิดการหักเหของแสง ซ่ึงแสงแต่ละสี มมี มุ หักเหท่ี
แตกต่างกัน จากนนั้ แสงจะเกดิ การสะทอ้ นกลับหมด
ภายในหยดนา้ และเมอ่ื แสงเคลอ่ื นทจ่ี ากหยดนา้ ออก
สู่อากาศ แสงแต่ละสจี ะหักเหอกี คร้ังหน่งึ ก่อนจะ
เคล่อื นท่เี ขา้ สตู่ าคน ทาใหเ้ รามองเห็นแสงสีตา่ ง ๆ
เกิดเป็นแถบสีของรงุ้

การกระจายของแสง (Dispersion)

ชนิดของรุ้งกนิ นา้ 2 ชนดิ (Rainbow)

1. รงุ้ ปฐมภูมิ เกดิ จากแสงตกกระทบหยดน้าทางขอบบน 2. รุ้งทุตยิ ภูมิ เกิดจากแสงตกกระทบหยดน้าทางขอบลา่ ง
เกดิ การหักเห 2 ครง้ั สะท้อนกลับหมด 1 ครั้ง โดยจะเห็น เกิดการหักเห 2 ครง้ั สะท้อนกลับหมด 2 ครั้ง เกิดรุง้ ที่
เป็นสีตา่ ง ๆ กัน มสี ีแดงอยู่บนและมสี มี ว่ งอยู่ลา่ งสดุ ไลจ่ ากสีม่วงไปสีแดงจากบนลงล่างตามลาดับ
จะเกดิ เป็นรุ้งตวั ลา่ ง (มีสเี ข้มกวา่ ตัวลา่ ง)

การนาความรู้เก่ยี วกบั การหกั เหแสงไปใชป้ ระโยชนใ์ นการสรา้ งเลนส์

เลนส์ (Lens) เป็นวัตถุโปร่งใส
หรือตัวกลางโปร่งใสท่ีมีพ้ืนผิวหน้า
ทั้งสองข้างโค้งเป็นส่วนโค้งของ
วงกลม ทาด้วยแก้วหรือของแข็งใส
เราได้นาเลนส์มาใช้ประโยชน์ใน
การทาแว่นตา แว่นขยาย กล้อง
ถ่ายรูป เคร่ืองฉายภาพน่ิง กล้อง
จุลทรรศน์ กล้องส่องทางไกล
กล้องโทรทรรศน์ รวมท้ังทัศน
อุปกรณ์อ่นื ๆ

การนาความร้เู กี่ยวกบั การหกั เหแสงไปใชป้ ระโยชน์ในการสรา้ งเลนส์

ชนดิ ของเลนส์ (Lens) แบง่ ออกได้ 2 ชนดิ คือ
1. เลนส์นนู (convex lens) ทีม่ ีบริเวณส่วนกลางหนากว่าบรเิ วณขอบ
2. เลนสเ์ วา้ (concave lens) ทม่ี ีบริเวณส่วนกลางบางกว่าบริเวณขอบ

เลนสน์ นู (convex lens) เลนส์เวา้ (concave lens)

ส่วนประกอบของเลนส์

สญั ลักษณ์ ส่วนประกอบของเลนส์
จดุ O
จดุ C เลนสน์ ูน (convex lens) เลนสเ์ วา้ (concave lens)

จดุ โฟกัส (F) จุดกึ่งกลางเลนส์ อยู่ระหว่างผวิ โคง้ ทง้ั สอง จดุ กึ่งกลางเลนส์ อย่รู ะหว่างผิวโคง้ ทงั้ สอง

ความยาวโฟกัส (f) จุดศูนยก์ ลางความโค้งของผิวท้งั สองของเลนส์
(center of curvature)

จดุ โฟกัสของเลนสน์ นู (F) จุดโฟกสั ของเลนสเ์ ว้า (F)
จดุ ที่รังสีหักเหตดั กนั นี้ เกดิ จากรงั สขี องแสง จุดท่รี งั สหี กั เหตัดกันน้ี เกิดจากการต่อแนว
ของรงั สีหักเหของแสง เพ่อื ใหไ้ ปตดั กันท่ีจดุ จุด
จะหักเหไปตัดกันที่จุดจดุ หนง่ึ บน หน่งึ บนแกนมขุ สาคญั ทางดา้ นหน้าของเลนส์
แกนมขุ สาคญั

ระยะทางจากกึ่งกลางของเลนสถ์ ึงจดุ โฟกสั

ภาพแสดงส่วนประกอบของเลนส์

ก. เลนสน์ ูน แสงจะเกิดการหกั เหและเปลย่ี นแนว ข. เลนสเ์ วา้ แสงขนานทผ่ี า่ นเลนส์จะเกดิ การหกั เห
การเคลอื่ นท่ี โดยแสงขนานทผ่ี า่ นเลนส์จะหักเห และกระจายออก
ไปตัดกันทจ่ี ดุ จุดหน่ึง

ภาพแสดงการหักเหของแสงผ่านเลนส์

ก. เลนสน์ ูน สามารถรวมแสง ข. เลนสเ์ ว้า สามารถกระจายแสง

ภาพการหักเหของแสงผา่ นเลนส์นนู และเลนสเ์ ว้า

รงั สตี กกระทบ 1 การเขยี นแผนภาพรงั สีของแสง 2 เส้น บนเลนสน์ นู
*วัตถุ F O เพ่ือหาตาแหนง่ และลกั ษณะของภาพ

เมือ่ วตั ถุอยตู่ าแหนง่ นี้
ภาพทเี่ กิดข้นึ เกดิ จากรงั สหี กั เหของ

แสงตดั กนั จริง จะเปน็ ภาพจริง
หวั กลับ สามารถเกดิ บนฉากได้

*ภาพ แกนมุขสาคัญ

F จุดตัด X ลากรงั สอี กี เส้นผ่านจุด O

เลนสน์ นู รังสีหกั เหจะผา่ นจดุ F

การเขยี นแผนภาพรังสีของแสง 2 เสน้ บนเลนส์นูน เพื่อหาตาแหน่งและลกั ษณะของภาพ
หมายเหตุ : u คอื ระยะวตั ถุ และ v คอื ระยะภาพ

การเขยี นแผนภาพรังสขี องแสง 2 เส้น บนเลนส์นนู เพื่อหาตาแหน่งและลกั ษณะของภาพ
หมายเหตุ : u คอื ระยะวตั ถุ และ v คือ ระยะภาพ

รงั สหี กั เหจะกระจายออก การเขียนแผนภาพรังสีของแสง 2 เสน้ บนเลนส์เว้า
โดยแนวรังสหี กั เหจะผ่านจุด F เพอื่ หาตาแหนง่ และลักษณะของภาพ
เมื่อวัตถอุ ยู่ตาแหน่งน้ี
รังสีตกกระทบ 1 ภาพทเี่ กดิ ขึ้นเกิดจากการต่อรังสี
จดุ ตัด X หักเหไปด้านหน้าเลนสแ์ ล้วตัดกนั
จงึ เปน็ ภาพเสมอื น หวั ตงั้
F *ภาพ O F ขนาดเล็กกวา่ วตั ถุ
เลนสเ์ วา้
แกนมุขสาคญั

*วตั ถุ

ตอ่ แนวรังสีหกั เหไป
ด้านหลงั (รงั สเี สมอื น)