การหักเหของแสง และการสะท้อนแสง

การหักเหของแสง (Refraction)

          
          การหักเหของแสง (Refraction) เกิดจากการที่แสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน เป็นผลทำให้ทิศทางของแสงเปลี่ยนแปลงไปด้วย ซึ่งในขณะที่แสงเกิดการหักเหก็จะเกิดการสะท้อนของแสงขึ้นพร้อมๆ กันด้วย

 แสดงรังสีตกกระทบ รังสีหักเห และรังสีสะท้อนของแสง เมื่อแสงเดินทางจากอากาศไปยังน้ำ

จากรูป เมื่อแสงเดินทางผ่านอากาศ(ตัวกลางที่1) มีค่าดัชนีหักเห n1 ไปยังน้ำ (ตัวกลางที่2) มีค่าดัชนีหักเห n2 จะเห็นได้ว่ารังสีของแสงที่เข้าไปในตัวกลางที่ 2 มีแนวทางเปลี่ยนไปจากแนวรังสีตกกระทบเดิม แสงจะเกิดการหักเห โดยถ้าให้  คือมุมที่รังสีตกกระทบทำกับเส้นปกติ และ คือมุมที่รังสีหักเหทำกับเส้นปกติ เรียกว่ามุมหักเห (angle of refraction) จากกฎของสเนลล์จะได้ความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบ (  ) และมุมหักเห () และค่าดัชนีหักเหในตัวกลางทั้งสอง และ  ดังนี้

=   (5)

โดย แสงเดินทางจากตัวกลางที่มีค่าดัชนีหักเหมากไปยังตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อย (จากตัวกลางที่ทึบกว่าไปยังตัวกลางที่โปร่งกว่า) จะทำให้มุมหักเหมีค่ามาก ( ?1<?2) หรืออาจกล่าวได้ว่าแสงหักเหจะเบนออกจากเส้นปกติ การสะท้อนของแสง สัญลักษณ์ของลำแสง  การเขียนแนวลำแสงหรือรังสีให้เขียนเป็นเส้นตรงที่มีหัวลูกสรกำกับแกนแนวลำแสง และเรียกสัญลักษณ์นี้ว่า รังสีแสง รังสีแสงมีหลายอย่าง เช่น รังสีขนาน รังสีลู่เข้า รังสีลู่ออ  รังสีขนาน รังสีลู่เข้า รังสีลู่ออก การสะท้อนแสงบนกระจกเงาระนาบสามารถเขียนรูปได้ดังนี้        รังสีตกกระทบ (Incident Ray) คือรังสีของแสงที่พุ่งเข้าหาพื้นผิวของวัตถุ   ิ    รังสีสะท้อน (Reflected Ray) คือรังสีของแสงที่พุ่งออกจากพื้นผิวของวัตถุ     เส้นปกติ (Normal) คือ เส้นที่ลากตั้งฉากกับพื้นผิวของวัตถุตรงจุดที่แสงกระทบ     มุมตกกระทบ (Angle of Incidence) คือมุมที่รังสีตกกระทบทำกับเส้นปกติ     มุมสะท้อน (Angle of Reflection) คือมุมที่รังสีสะท้อนทำกับเส้นปกติ     กฎ การสะท้อนของแสง (The Laws of Reflection) มี 2 ข้อ ดังนี้ 1. รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติจะอยู่ในระนาบเดียวกัน 2. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน การสะท้อนของแสงแบ่งได้เป็น 2 ลักษณะดังนี้            1.  การสะท้อนปกติ วัสดุที่มีผิวเรียบไม่ว่าจะเป็นวัตถุผิวราบหรือผิวโค้ง การสะท้อนของแสงจะให้ผลเช่นเดียวกัน คือรังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นปกติ (เส้นแนวฉาก) จะอยู่ในระนาบเดียวกัน นอกจากนี้มุมตกกระทบและมุมสะท้อนจะมีค่าเท่ากันเสมอ         2.   การสะท้อนกระจาย                 เราได้เห็นการสะท้อนปกติมาแล้วจากกระจกเงาและวัตถุเรียบมันอื่นๆ เช่น ผิวโลหะต่างๆ แต่วัตถุที่มีผิวขรุขระ เช่น กระดาษ ไม้ และวัตถุทึบแสงอื่นๆ ก็มีการสะท้อนแสงเช่นเดียวกัน  แต่เนื่องจากผิวของวัตถุหยาบ แสงจึงสะท้อนออกไปในหลายทิศทาง เรียกว่า   การสะท้อนกระจาย เมื่อพิจารณาบริเวณเล็กๆของผิวขรุขระ จะเห็นว่าประกอบด้วยผิวเรียบจำนวนมากโดยที่มุมระหว่างผิวเหล่านั้นจะมีค่า ต่างๆกัน และมุมตกกระทบจะเท่ากับมุมสะท้อน ณ ตำแหน่งที่แสงตกกระทบเสมอ               การสะท้อนกลับหมด                 แสงที่เดินทางจากตัวกลางที่โปร่งแสงไปสู่ตัวกลางที่โปร่ง ใส  เช่น จากแก้วไปสู่อากาศ  ถ้ามุมตกกระทบน้อยกว่า  42  องศา  แสงบางส่วนจะสะท้อนกลับและบางส่วนจะทะลุแก้วออกสู่อากาศ   แต่ถ้ามุมที่ตกกระทบแก้วเท่ากับ  42  องศา  แสงจะสะท้อนกลับคืนสู่แก้วหมดไม่มีแสงออกสู่อากาศเลย ลักษณะเช่นนี้เรียกว่า  การสะท้อนกลับหมดนั่นคือ   รอยต่อระหว่างแก้วกับอากาศทำหน้าที่เสมือนการตกกระทบที่จะทำให้แสงสะท้อน กลับหมด  ซึ่งจะมีค่าแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลาง                 การมองผ่านแผ่นกรองแสงสีต่าง ๆ ทำให้เราเห็นปรากฏการณ์ของแสงที่น่าสนใจ  เช่น แผ่นกรองแสงสีแดงจะสะท้อนและยอมให้แสงสีแดงทะลุผ่านออกไปได้ เราจึงเห็นแผ่นกรองแสงนั้นมีสีแดง แผ่นกรองแสงสีเหลืองจะสะท้อนและยอมให้แสงสีแดงและสีเขียวทะลุผ่านออกไปได้  เพราะว่าแสงสีเหลืองเป็นสีทุติยภูมิซึ่งเกิดจากแสงสีแดงและสีเขียวรวมกัน  ถ้าเรามองผ่านแผ่นกรองแสงสีต่าง ๆ  เพื่อดูวัตถุอย่างหนึ่ง  จะเห็นวัตถุนั้นมีสีต่างไปจากการมองดูวัตถุในแสงขาว แหล่งอ้างอิง http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/62/light1/ligh_6.htm http://article.konmun.com/know350.htm http://il.youtube.com/watch?v=Cngy5xIaeCo