การเข้าเรียน ครั้งที่ 3

วันที่ 26  มิถุนายน  2556

กิจกรรมการเรียนการสอน

องค์ความรู้ที่ได้รับ   

      -  ให้นักศึกษาดู VCD   เรื่อง..... ความลับของแสง รุ้งกินน้ำ   และสรุปองค์ความรู้หลักๆ

ปรากฏการณ์รุ้งกินน้ำ


ภาพรุ้งกินน้ำ

             รุ้งกินน้ำ (Rainbow) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติซึ่งเกิดจากละอองน้ำในอากาศหักเหแสงอาทิตย์ทำให้เกิดแถบสเปกตรัมเป็นเส้นอาร์ควงกลมเหนือพื้นผิวโลก  แสงอาทิตย์หรือรังสีที่ตามมองเห็น (Visible light) มีความยาวคลื่น 400 - 800 นาโนเมตร  โดยที่แสงสีม่วงมีความยาวคลื่นสั้นที่สุดคือ 400 นาโนเมตร และแสงสีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด  ภายหลังฝนตกมักจะมีละอองน้ำหรือหยดน้ำเล็กๆ ลอยอยู่ในอากาศ จะทำหน้าที่เสมือนปริซึมหักเหแสงอาทิตย์ (White light) ให้แยกออกเป็นสเปกตรัม 7 สี ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง  โดยถ้าแสงอาทิตย์ทำมุมกับหยดน้ำแล้วหักเหเป็นมุม 40° เข้าสู่แนวสายตา ก็จะมองเห็นเป็นแสงสีม่วง  แต่ถ้าแสงอาทิตย์ทำมุมกับหยดน้ำแล้วหักเหเป็นมุม 42° เข้าสู่แนวสายตา ก็จะมองเห็นเป็นแสงสีแดง ดังภาพที่ 1 

                                                            ภาพที่ 1 การทำมุมกับหยดน้ำ

         เนื่องจากในบรรยากาศหลังฝนตกมีละอองน้ำเล็กๆ ที่มองไม่เห็นแขวนลอยอยู่เป็นจำนวนมาก ละอองน้ำเล็กๆ เหล่านี้หักเหแสงอาทิตย์มาเข้าตาของเราเป็นมุมที่แตกต่างกัน  ลำแสงจากดวงอาทิตย์ที่ถูกหักเหเข้าสู่แนวสายตาเป็นมุม 40° - 42° จะปรากฏเห็นเส้นโค้งซึ่งเรียกว่า "รุ้งกินน้ำ" โดยจะมีสีจากล่างขึ้นบนเรียงลำดับ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง ดังภาพที่ 2 

ภาพที่ 2  แสงที่สายตาเรามองเห็น

            ในบางครั้งเราสามารถมองเห็นรุ้งกินน้ำสองตัวได้พร้อมๆ กัน รุ้งกินน้ำตัวแรกอยู่ด้านล่างคือ รุ้งปฐมภูมิที่รู้จักกันทั่วไปคือแถบสีแดงอยู่บนสุด แถบสีม่วงอยู่ล่างสุด   รุ้งกินน้ำตัวที่สองจะอยู่ด้านบน เรียงลำดับสีกลับกัน สีแดงไปยังสีม่วงจากข้างล่างขึ้นข้างบน ดังภาพที่ 3 

ภาพที่ 3 ภาพสีเรียงลำดับ

          รุ้งทุติยภูมิเกิดจากการหักเหแสงภายในหยดน้ำสองครั้ง โดยถ้าแสงอาทิตย์ทำมุมกับหยดน้ำแล้วหักเหเป็นมุม 52° เข้าสู่แนวสายตา ก็จะมองเห็นเป็นแสงสีม่วง  แต่ถ้าแสงอาทิตย์ทำมุมกับหยดน้ำแล้วหักเหเป็นมุม 50° เข้าสู่แนวสายตา ก็จะมองเห็นเป็นแสงสีแดง ด้วยเหตุนี้รุ้งทุติยภูมิจึงปรากฏอยู่ทางด้านบน และมีสีสลับกันกับรุ้งปฐมภูมิ ดังแผนผังที่แสดงในภาพที่ 4  

ภาพที่ 4 แผนผังแสดงการหักเหแสงของรุ้งทั้งสองชนิด

การเกิดเงา

เมื่อแสงตกกระทบวัตถุทึบแสง แสงไม่สามารถผ่านทะลุวัตถุ จึงทำให้เกิดเงาของวัตถุบนฉากทางด้านที่แสงไม่ได้ตกกระทบ เช่น คนเป็นวัตถุทึบแสง ดังนั้นเมื่อยืนอยู่กลางแสงแดดจะเกิดเงาบนพื้นของคนที่ยืนเพราะคนกั้นทาง เดินของแสง ทำให้แสงส่องไปไม่ถึงพื้น 
เงา คือ บริเวณมืดหลังวัตถุที่เกิดจากวัตถุที่เป็นตัวกลางทึบแสงมาขวางกั้นทางเดิน ของแสง แบ่งได้ 2 ชนิด คือ

1. เงามืด คือ เงาในบริเวณที่ไม่มีแสงผ่านไปถึง ทำให้บริเวณนั้นมืดสนิท
2. เงามัว คือ เงาบริเวณที่มีแสงบางส่วนผ่านไปถึง และทำให้บริเวณนั้นมืดไม่สนิท

ลักษณะการเกิดเงามืดและเงามัว
ขนาดของเงามืดและเงามัวจะขึ้นอยู่กับระยะใกล้ - ไกลของฉาก ถ้าฉากอยู่ใกล้วัตถุเงามืดจะมีขนาดใหญ่ แต่เงามัวจะมีขนาดเล็กลง ถ้าฉากอยู่ไกลจากวัตถุมากขึ้น เงามืดจะมีขนาดเล็กลงและเงามัวจะมีขนาดโตขึ้น ยกเว้นเฉพาะดวงไฟที่มีขนาดโตเท่ากับวัตถุ ซึ่งจะให้เงามืดมีขนาดโตเท่ากับขนาดของวัตถุเสมอ

เพื่อ ศึกษาการเกิดเงา ทำให้ทราบว่าเงาเกิดขึ้นได้อย่างไร โดยลองเลื่อนวัตถุทึบแสงไปมาระหว่างแหล่งกำเนิดแสงกับฉาก จะเห็นว่าเกิดเงาบนฉาก และเงาของวัตถุจะเปลี่ยนแปลงคือ เมื่อวัตถุอยู่ใกล้ฉาก เงาจะมีสีดำเข้ม เห็นขอบเงาชัดเจน แต่ถ้าวัตถุอยู่ห่างฉาก ความเข้มเงาจะลดลง เห็นขอบเงาไม่ชัดเจน ส่วนตรงกลางของเงาจะมืดกว่าส่วนขอบเราจึงสรุปเกี่ยวกับการเกิดเงาได้ว่า

- เมื่อแสงตกกระทบกับวัตถุทึบแสง แสงไม่สามารถผ่านทะลุวัตถุ จึงทำให้เกิดเงาของวัตถุ
- บริเวณที่แสงส่องไปไม่ถึง เนื่องจากวัตถุทึบแสงกั้นทางเดินของแสง ทำให้เกิดเงาขึ้น 2 แบบ

1. เงามืด = บริเวณที่แสงส่องไปไม่ถึงเลย 2. เงามัว = บริเวณที่แสงส่องไปถึงแค่บางส่วน หรือปริมาณของแสงไม่เพียงพอ

- เงาจะเกิดขึ้นตรงข้ามกับแหล่งกำเนิดแสงเสมอ
- รูปร่างของเงาขึ้นอยู่กับวัตถุที่ทำให้เกิดเงา เช่น ถ้าวัตถุเป็นรูปทรงกลม เงาก็จะเป็นวงกลม
- วัตถุที่โปร่งแสงจะเกิดเงาที่จางกว่า วัตถุทึบแสง เช่น กระจกฝ้า หรือกระดาษลอกลายมาแทนวัตถุ ทึบแสง โดยนำวัตถุโปร่งแสงดังกล่าวมากั้นแสง เงาที่เกิดขึ้นจะจางกว่าเงาที่เกิดจากวัตถุทึบแสง
- พระอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออก เงาของวัตถุจะทอดไปทิศตะวันตก แสดงว่าเงาจะเกิดขึ้นตรงข้ามกับ แหล่งกำเนิดแสงเสมอ
การเกิดเงาของวัตถุ

เมื่อแสงตกกระทบวัตถุที่ทึบแสง จะเกิดเงาที่ด้านหลังวัตถุเสมอ โดยเงาที่เกิดขึ้นอาจจะมีทั้งเงามืดหรือเงามัว จะขึ้นอยู่กับ
1. ขนาดของแหล่งกำเนิดแสง
1.1 แหล่งกำเนิดแสงกว้างน้อยกว่าวัตถุ 

xxxx1.2 แหล่งกำเนิดแสงกว้างมากกว่าวัตถุ

2. ขนาดของวัตถุ

3. ระยะห่างระหว่างวัตถุกับแหล่งกำเนิดแสง
4. การเกิดเงาเมื่อแหล่งกำเนิดแสงเป็นจุด

ประโยชน์จากเงา เรานำประโยชน์จากเงามาใช้ในกิจกรรมต่างๆ

- ใช้ในแง่ให้ความบันเทิง เช่น หนังตะลุง
- ใช้ในแง่ของการให้ความร่มรื่น เช่น การปลูกต้นไม้เพื่อช่วยให้เกิดร่มเงา
- ใช้ประโยชน์อย่างอื่น เช่น การบอกเวลา โดยใช้นาฬิกาแดด
นอกจากนี้ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติบางอย่าง เช่น จันทรุปราคา สุริยุปราคา ก็ยังเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเนื่องจากเงาอีกด้วย