แสง คือการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นที่สายตามนุษย์มองเห็น หรือบางครั้งอาจรวมถึงการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่รังสีอินฟราเรดถึงรังสีอัลตราไวโอเลตด้วย สมบัติพื้นฐานของแสง (และของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกช่วงคลื่น)

เรื่องการเกิดภาพจากกระจกและเลนส์

ภาพ (image) เกิดจากการตัดกันหรือเสมือนตัดกันของรังสีของแสงสะท้อนมาจากกระจกหรือหักเหผ่านเลนส์ แบ่งได้ 2 ประเภท คือ
1. ภาพจริง เกิดจากรังสีของแสงตัดกันจริง เกิดด้านหลังกระจกหรือเลนส์ ต้องมีฉากมารับจึงจะมองเห็นภาพ ลักษณะภาพหัวกลับกับวัตถุ มีทั้งขนาดใหญ่กว่าวัตถุ เท่ากับวัตถุ และเล็กกว่าวัตถุ ซึ่งขนาดภาพจะสัมพันธ์กับระยะวัตถุ เช่น ภาพที่ปรากฏบนจอภาพยนตร์ เป็นต้น
2. ภาพเสมือน เกิดจากรังสีของเสมือนตัดกันทำให้เกิดภาพด้านหน้ากระจกหรือเลนส์ มองเห็นภาพได้โดยไม่ต้องใช้ฉากรับภาพ ภาพมีลักษณะหัวตั้งเหมือนวัตถุ เช่น ภาพเกิดจากแว่นขยาย เป็นต้น

ภาพจากกระจกเงาเกิดจากการสะท้อนของแสงคือ เมื่อแสงจากวัตถุตกกระจกเงา แสงสะท้อนจากกระจกจะพบกัน ทำให้เกิดภาพของวัตถุขึ้น แบ่งออกได้ 2 ลักษณะ ดังนี้
1. ภาพจากกระจกเงาราบ (plan mirror) เมื่อคนยืนหรือวางวัตถุไว้หน้ากระจกเงาราบ ภาพที่เกิดขึ้นในกระจกเงาราบจะเป็นภาพเสมือนหัวตั้งอยู่หลังกระจก มีระยะวัตถุเท่ากับระยะภาพ และขนาดของวัตถุเท่ากับขนาดของภาพ แต่มีลักษณะกลับด้านกันจากซ้ายเป็นขวาของวัตถุจริง (ภาพที่ 12.16)

2. ภาพจากกระจกเงาผิวโค้ง กระจกผิวโค้งซึ่งเป็นส่วนของวงกลมนั้นมี 2 ชนิด คือ กระจกนูน และกระจกเว้า มีลักษณะการเดินภาพดังภาพที่ 12.17 และ 12.18

กระจกนูน
กระจกเว้า

1. กระจายแสง
2. ส่วนสะท้อนแสงอยู่ที่ผิวด้านนอกของทรงกลม
3. ทำหน้าที่กระจายแสง
4. เกิดภาพเสมือนหัวตั้ง ขนากเล็กกว่าวัตถุ
และภาพกลับข้างจากข้างซ้ายเป็นข้างขวา
5. ถูกนำมาใช้ทำกระจกมองข้างและมองหลัง
ของรถยนต์
1. รวมแสง
2. ส่วนสะท้อนแสงอยู่ที่ผิวด้านในของทรงกลม
3. ทำหน้าที่รวมแสง
4. เกิดภาพได้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน มีทั้งขนาดย่อและขยายขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างวัตถุกับกระจก
5. ถูนำมาประดิษฐ์เป็นอุปกรณ์ให้หมอฟันใช้ส่องดูฟันในปากคนไข้

เลนส์ (lens) คือ วัตถุโปร่งใสผิวโค้งด้านหนึ่งหรือโค้งทั้งสองด้าน เมื่อแสงจากวัตถุหักเหผ่านเลนส์ก็จะได้ทำให้เกิดภาพ จำแนกตามลักษณะได้ 2 ชนิด คือ เลนส์นูนและเลนส์เว้า (ภาพที่ 12.19)

เลนส์นูน
เลนส์เว้า

- มีลักษณะตรงขอบเลนส์บางกว่าตรงกลางเลนส์
- มีผิวด้านโค้งนูนรับแสง
- มีหน้าที่รวมแสง
- ให้ภาพได้ทั้งภาพจริงและภาพเสมือน
- ประโยชน์ใช้ทำแว่นตาสำหรับคนสายตายาว
ใช้ทำแว่นขยาย เป็นส่วนประกอบของกล้อง
- มีลักษณะตรงกลางเลนส์บางตรงขอบ
ของเลนส์นอก
- มีผิวด้านโค้งเว้ารับแสง
- มีหน้าที่กระจายแสง
- ให้ภาพเสมือนเท่านั้น
- ประโยชน์ใช้ทำแว่นตาสำหรับคนสายตาสั้น

เมื่อนำเลนส์นูนไปรับแสงอาทิตย์ซึ่งเป็นแสงขนานแบบหนึ่ง จะเกิดเป็นจุดสว่างด่านหลังเลนส์เรียกว่า “จุดรวมแสงหรือจุดโฟกัส” โดยระยะห่างจากจุดรวมแสงถึงเลนส์เรียกว่า “ความยาวโฟกัส” เมื่อวางวัตถุไว้ที่ระยะสั้นกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์นูน จะเกิดภาพเสมือนขนาดขยาย ซึ่งสามารถนำไปใช้ประโยชน์ในการทำทัศนูปกรณ์ต่าง ๆ ในกรณีของเลนส์เว้าซึ่งเป็นเลนส์กระจายแสงเมื่อนำเลนส์เว้าไปรับแสงขนาน จะพบว่าแสงขานนั้นจะกระจายออกจากจุดจุดหนึ่ง โดยถ้าลากเส้นต่อแนวรังสีที่กระจายออกนั้นให้ยาวขึ้น แนวรังสีนี้จะตัดกันที่จุดดังกล่าวและเรียกจุดนี้ว่า “จุดโฟกัสของเลนส์เว้า”


1. แสงมีความเร็วไม่คงที่ ขึ้นอยู่กับลักษณะการเคลื่อนที่

2. แสงจะประพฤติตัวเป็นคลื่นเมื่อแสงมีความเร็วใกล้กับความเร็วสัมบูรณ์และจะประพฤติตัวเป็นอณุภาคเมื่อมีความเร็วต่ำหรือกระทบสิ่งกีดขวางที่มีความต้านทานการทะลุทะลวงสูงเช่นโลหะ

3. แสงในเอกภพมีความจำกัดในตัวมันเองทั้งพลังงานและความเร็ว

4. สมบัติทุกอย่างของแสงมีความสัมพันธ์กับเวลาเป็นสำคัญทั้งสิ้น

5. แสงมีความหน่วงในตัวมันเอง ดังนั้นแม้แสงเดินทางไปแล้วไม่กระทบสิ่งกีดขวางย่อมมีการสูญเสียพลังงานและส่งผลให้มีความเร็วต่ำลง

เนื้อหาสาระ
ดังที่ได้เรียนมาแล้วแสง เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถเคลื่อนที่ได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวลาง และมีการเคลื่อน
ที่แนวเส้นตรงในตัวกลางชนิดอื่น ๆ จะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางแต่ละชนิดด้วยความเร็วไม่เท่ากัน ตัวกลางใดมีความ
หนาแน่นมากแสงจะเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางนั้นด้วยความเร็วน้อย ถ้าแสงเคลื่อนที่ผ่านไม่ได้ก็เป็นเพราะวัตถุมี
การดูดกลืน สะท้อนแสง หรือการแทรกสอดของแสง นั้นคือ คุณสมบัติของแสงที่จะกล่าวในหน่วยนี้

การสะท้อนแสง (Reflection)
การสะท้อนแสง หมายถึง การที่แสงไปกระทบกับตัวกลางแล้วสะท้อนไปในทิศทางอื่นหรือสะท้อน
กลับมาทิศทางเดิมการสะท้อนของแสงนั้นขึ้นอยู่กับพื้นผิวของวัตถุด้วยว่าเรียบหรือหยาบโดย
ทั่วไปพื้นผิวที่เรียบและมันจะทำให้มุมของแสงที่ตกกระทบมีค่าเท่ากับมุมสะท้อนตำแหน่งที่แสงตก
กระทบกับแสงสะท้อนบนพื้นผิวจะเป็นตำแหน่งเดียวกันดังรูปที่ 4.1 ก. ลักษณะของวัตถุดังกล่าว
เช่น อลูมิเนียมขัดเงาเหล็กชุบโครเมียม ทอง เงินและกระจกเงา เป็นต้น แต่ถ้าหากวัตถุมีผิวหยาบ
แสงสะท้อนก็จะมีลักษณะกระจายกันดังรูปที่ 4.1 ข. เช่น ผนังฉาบปูนกระดาษขาว โดยทั่วไปวัตถุส่วนใหญ่จะเป็นแบบผสมขึ้นอยู่กับผิวนั้นมีความมันหรือหยาบมากกว่า
จะเห็นการสะท้อนแสงได้จากรูป 4.1 ก. และรูปที่ 4.1 ข.

กฎการสะท้อนแสง
1. รังสีตกกระทบ เส้นปกติและรังสีสะท้อนย่อมอยู่บนพื้นระนาบเดียวกัน
2. มุมในการตกกระทบย่อมโตเท่ากับมุมสะท้อน


แสดงกฎของการสะท้อนแสง

การหักเหของแสง (Refraction)

การหักเห หมายถึง การที่แสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งทำให้แนวลำแสงเกิดการเบี่ยงเบน
ไปจากแนวเดิม เช่น แสงผ่านจากอากาศไปยังน้ำ ดังแสดงในรูป


รูปแสดงลักษณะการเกิดหักเหของแสง


สิ่งที่ควรทราบเกี่ยวกับการหักเหของแสง
- ความถี่ของแสงยังคงเท่าเดิม ส่วนความยาวคลื่น และความเร็วของแสงจะไม่เท่าเดิม
- ทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงจะอยู่ในแนวเดิมถ้าแสงตำตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลางจะไม่อยู่ใน
แนวเดิม ถ้าแสงไม่ตกตั้งฉากกับผิวรอยต่อของตัวกลาง
ตัวอย่างการใช้ประโยชน์ของการหักเหของแสงเช่น แผ่นปิดหน้าโคมไฟ ซึ่งเป็นกระจกหรือพลาสติก เพื่อบังคับทิศทางของแสงไฟที่ออกจากโคมไปในทิศทางที่ต้องการ จะเห็นว่าแสงจากหลอดไฟจะกระจายไปยังทุกทิศทางรอบหลอดไฟแต่เมื่อผ่านแผ่นปิดหน้าโคมไฟแล้ว แสงจะมีทิศทางเดียวกัน เช่นไฟหน้ารถยนต์ รถมอเตอร์ไซด์ ดังรูปที่


แสงที่ผ่านโคมไฟฟ้าหน้ารถยนต์มีทิศทางเดียวกัน

การกระจายแสง (Diffusion)



การกระจายแสง หมายถึง แสงขาวซึ่งประกอบด้วยแสงหลายความถี่ตกกระทบปริซึมแล้วทำให้เกิดการหักเห
ของแสง 2 ครั้ง (ที่ผิวรอยต่อของปริซึม ทั้งขาเข้า และขาออก) ทำให้แสงสีต่าง ๆ แยกออกจากกันอย่างเป็น
ระเบียบเรียงตามความยาวคลื่นและความถี่ ที่เราเรียกว่า สเปกตรัม (Spectrum)
รุ้งกินน้ำ เป็นการกระจายของแสง เกิดจากแสงขาวหักเหผ่านผิวของละองน้ำ ทำให้แสงสีต่าง ๆ กระจายออกจากกันแล้วเกิดการสะท้อนกลับหมดที่ผิวด้านหลังของละอองน้ำแล้วหักเหออกสู่อากาศ ทำให้แสงขาว
กระจายออกเป็นแสงสีต่าง ๆ กัน แสงจะกระจายตัวออกเมื่อกระทบถูกผิวของตัวกลาง
เราใช้ประโยชน์จากการกระจายตัวของลำแสง เมื่อกระทบตัวกลางนี้ เช่น ใช้แผ่นพลาสติกใสปิดดวงโคมพื่อลด
ความจ้าจากหลอดไฟหรือ โคมไฟชนิดปิดแบบต่าง ๆ



ภาพรุ้งกินน้ำ

การทะลุผ่าน (Transmission)
การทะลุผ่าน หมายถึงการที่แสงพุ่งชนตัวกลางแล้วทะลุผ่านมันออกไปอีกด้านหนึ่ง โดยที่ความถี่ไม่เปลี่ยนแปลง
วัตถุที่มีคุณสมบัติการทะลุผ่านได้ เช่น กระจก ผลึกคริสตัล พลาสติกใส น้ำและของเหลวต่าง ๆ

การดูดกลืน (Absorbtion)
การดูดกลืน หมายถึง การที่แสงถูกดูดกลืนหายเข้าไปในตัวกลางดยทั่วไปเมื่อมีพลังงานแสงถูกดูดกลืนหายเข้าไป
ในวัตถุใด ๆเช่น เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องต้มน้ำพลังงานแสง และยังนำคุณสมบัติของการดูดกลืนแสงมาใช้ใน
ชีวิตประจำวัน เช่น การเลือกสวมใส่เสื้อผ้าสีขาวจะดูดแสงน้อยกว่าสีดำ จะเห็นได้ว่าเวลาใส่เสื้อผ้าสีดำ อยู่กลางแดด
จะทำให้ร้อนมากกว่าสีขาว

การแทรกสอด (Interference)
การแทรกสอด หมายถึง การที่แนวแสงจำนวน 2 เส้นรวมตัวกันในทิศทางเดียวกัน หรือหักล้างกัน หากเป็นการ
รวมกัน ของแสงที่มีทิศทางเดียวกัน ก็จะทำให้แสงมีความสว่างมากขึ้น แต่ในทางตรงกันข้ามถ้าหักล้างกัน แสงก็จะ
สว่างน้อยลด การใช้ประโยชน์จากการสอดแทรกของแสง เช่น กล้องถ่ายรูปเครื่องฉายภาพต่าง ๆ และการลดแสง
จากการสะท้อน ส่วนในงานการส่องสว่าง จะใช้ในการสะท้อนจากแผ่นสะท้อนแสง

สรุป
คุณสมบัติต่าง ๆ ของแสงแต่ละคุณสมบัตินั้น เราสามารถนำหลักการมาใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง เช่น
คุณสมบัติของการสะท้อนแสงของวัตถุ เรานำมาใช้ในการออกแบบแผ่นสะท้อนแสงของโคมไฟ การหักเหของแสง
นำ มาออกแบบแผ่นปิดหน้าโคมไฟ ซึ่งเป็นกระจก หรือพลาสติกเพื่อบังคับทิศทางของแสงไฟ ที่ออกจากโคมไป
ในทิศที่ต้องการ การกระจายตัวของลำแสงเมื่อกระทบตัวกลางเรานำมาใช้ประโยชน์ เช่นใช้แผ่นพลาสติกใสปิด
ดวงโคมเพื่อลดความจ้าจากหลอดไฟ ต่าง ๆ การดูดกลืนแสง เรานำมาทำ เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ครื่องต้ม
พลังงานแสง และการแทรกสอดของแสง นำมาใช้ประโยชน์ในกล้องถ่ายรูป เครื่องฉายภาพต่าง ๆ จะเห็นว่า
คุณสมบัติแสงดังกล่าวก็ได้นำมาใช้ในชีวิตประจำวันของมนุษย์เราทั้งนั้น