La การหักเหของแสง เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อแสงตกกระทบบนพื้นผิวที่แยกจากกันของสื่อทั้งสอง ดังนั้นแสงจึงเปลี่ยนทิศทางและความเร็ว มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านทัศนศาสตร์และฟิสิกส์รวมถึงดาราศาสตร์
ดังนั้น เราจะอุทิศบทความนี้เพื่อบอกทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้เกี่ยวกับการหักเหของแสง ลักษณะเฉพาะ และความสำคัญของมัน
การหักเหของแสงคืออะไร
การหักเหของแสงหมายถึงการถ่ายโอนคลื่นแสงจากตัวกลางวัสดุหนึ่งไปยังอีกวัสดุหนึ่งในระหว่างกระบวนการแพร่กระจาย จากนั้นทิศทางและความเร็วของแสงจะเปลี่ยนทันที เป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการสะท้อนของแสงและสามารถแสดงออกมาพร้อมกันได้
แสงสามารถเดินทางในตัวกลางวัสดุเช่น สูญญากาศ, น้ำ, อากาศ, เพชร, แก้ว, ควอตซ์, กลีเซอรีน, และวัสดุโปร่งใสหรือโปร่งแสงต่างๆ ในตัวกลางแต่ละชนิด แสงเดินทางด้วยความเร็วต่างกัน
ตัวอย่างเช่น แสงหักเหเมื่อเดินทางจากอากาศสู่น้ำ ซึ่งมุมและความเร็วของการเดินทางเปลี่ยนไป องค์ประกอบต่อไปนี้มีส่วนร่วมในปรากฏการณ์การหักเหของแสง:
- เหตุการณ์ฟ้าผ่า: รังสีที่มาถึงพื้นผิวระหว่างสื่อทั้งสอง
- รังสีหักเห: ลำแสงที่โค้งงอเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิว
- ปกติ: เส้นสมมุติตั้งฉากกับพื้นผิว สร้างจากจุดที่รังสีสองเส้นมาบรรจบกัน
- มุมตกกระทบ: มุมระหว่างรังสีตกกระทบกับเส้นปกติ
- มุมหักเห: มุมระหว่างรังสีหักเหกับเส้นปกติ
ปรากฏการณ์การหักเหของแสง
เมื่อแสงตกกระทบกับพื้นผิวที่กั้นระหว่างตัวกลางสองตัว เช่น อากาศและน้ำ ส่วนหนึ่งของแสงที่ตกกระทบจะสะท้อนออกมา ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งหักเหและผ่านตัวกลางที่สอง
ในขณะที่ปรากฏการณ์การหักเหของแสงใช้กับคลื่นแสงเป็นหลัก แนวคิดนี้ใช้กับคลื่นใดๆ ก็ได้ รวมทั้งเสียงและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
กฎหมายที่ Huygens อนุมานขึ้นซึ่งควบคุมการเคลื่อนที่ของคลื่นทั้งหมดเป็นจริง:
- รังสีตกกระทบและรังสีหักเหอยู่ในระนาบเดียวกัน
- มุมตกกระทบและมุมสะท้อนเท่ากัน, ทำความเข้าใจโดยมุมดังกล่าวที่เกิดจากรังสีตกกระทบและรังสีสะท้อน, ตามลำดับ, ตั้งฉากกับพื้นผิวแยกที่วาด ณ จุดตกกระทบ.
ความเร็วของแสงขึ้นอยู่กับตัวกลางที่แสงเดินทางผ่าน ดังนั้นยิ่งวัตถุมีความหนาแน่นมากเท่าใด ความเร็วของแสงก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น และในทางกลับกัน ดังนั้นเมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า (อากาศ) ไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า (แก้ว) รังสีของแสงจะหักเหใกล้เคียงกับปกติ ดังนั้นมุมหักเหจะน้อยกว่ามุมตกกระทบ
ในทำนองเดียวกัน ถ้าลำแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า จะหักเหไปจากปกติเพื่อให้มุมตกกระทบน้อยกว่ามุมหักเห
ความสำคัญ
เราได้กล่าวไปแล้วว่าการหักเหของแสงเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เกิดขึ้นเมื่อแสงผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน ปรากฏการณ์นี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในชีวิตประจำวันของเราและในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ
หนึ่งในตัวอย่างทั่วไปของการหักเหของแสงคือการก่อตัวของรุ้ง เมื่อแสงแดดส่องผ่านละอองน้ำในชั้นบรรยากาศ แสงจะหักเหและกระจายไปตามความยาวคลื่นต่างๆ กัน จึงสร้างสเปกตรัมของสีที่เราเห็นเป็นสีรุ้ง ปรากฏการณ์นี้ยังใช้ในระบบออปติกของเลนส์และในการผลิตอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา เช่น เลนส์กล้องถ่ายรูป กล้องจุลทรรศน์ และกล้องโทรทรรศน์
นอกจากนี้ การหักเหของแสงเป็นพื้นฐานในการแก้ไขการมองเห็นของมนุษย์. เมื่อแสงเข้าตา แสงจะหักเหผ่านกระจกตาและเลนส์เพื่อสร้างภาพที่เรตินา หากดวงตาหักเหแสงไม่ถูกต้อง อาจทำให้เกิดปัญหาในการมองเห็น เช่น สายตาสั้น สายตายาว และสายตาเอียง คอนแทคเลนส์ช่วยแก้ปัญหาการหักเหของแสงเหล่านี้และทำให้แสงหักเหเข้าสู่ดวงตาอย่างเหมาะสม
ในอุตสาหกรรม การหักเหของแสงใช้ในการผลิตวัสดุโปร่งใสและการวัดความเข้มข้นของสารละลาย ในทางการแพทย์ การหักเหของแสงใช้ในการวัดความหนาแน่นและการหักเหของเนื้อเยื่อชีวภาพ ทำให้สามารถตรวจพบโรคได้ตั้งแต่เนิ่นๆ
หากปราศจากการหักเหของแสง การสร้างภาพ การแก้ไขการมองเห็น การผลิตเลนส์และอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาอื่นๆ การตรวจจับโรค และความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอื่นๆ อีกมากมายที่ปรับปรุงคุณภาพชีวิตของเราคงจะเป็นไปไม่ได้
ตัวอย่างของการหักเหของแสง
ตัวอย่างทั่วไปของการหักเหของแสงสามารถพบได้ในปรากฏการณ์ต่อไปนี้:
- ช้อนชาในถ้วยชา: เมื่อเราใส่ช้อนชาลงในถ้วยชา เราจะเห็นว่ามันแตกได้อย่างไร เป็นผลของการหักเหของแสงที่สร้างภาพลวงตานี้ ปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อเราใส่ดินสอหรือหลอดลงในน้ำ ภาพลวงตาโค้งเหล่านี้สร้างขึ้นเนื่องจากการหักเหของแสง
- รุ้ง: สายรุ้งเกิดจากการหักเหของแสงเมื่อผ่านละอองน้ำเล็กๆ ที่ลอยอยู่ในชั้นบรรยากาศ เมื่อแสงเข้ามาในพื้นที่นี้ แสงจะแตกตัวและสร้างเอฟเฟ็กต์ที่มีสีสัน
- พระอาทิตย์ทรงกลด: นี่คือปรากฏการณ์คล้ายสีรุ้งที่เกิดขึ้นในบางส่วนของโลกหรือภายใต้สภาวะบรรยากาศที่เฉพาะเจาะจงมาก สิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นเมื่ออนุภาคน้ำแข็งสะสมตัวในโทรโพสเฟียร์ หักเหแสงและแตกออก ทำให้สามารถแยกแยะวงแหวนสีรอบๆ แหล่งกำเนิดแสงได้
- แสงหักเหในเพชร: เพชรยังหักเหแสง แบ่งเป็นหลายสี
- แว่นตาและแว่นขยาย: แว่นขยายและเลนส์ที่เราใช้นั้นอาศัยหลักการหักเหของแสง เพราะต้องจับแสงและทำให้ภาพบิดเบี้ยวเพื่อให้สามารถตีความได้ด้วยตาเปล่า
- ดวงอาทิตย์ในทะเล: เราสามารถเห็นแสงอาทิตย์เปลี่ยนมุมและความเร็ว และกระเจิงเมื่อผ่านผิวน้ำออกสู่ทะเล
- แสงผ่านกระจกสี: การหักเหของแสงยังเกิดขึ้นผ่านกระจกหรือคริสตัล ซึ่งจะกรองแสงและกระจายแสงออกสู่สิ่งแวดล้อม
ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการถอยกลับด้วยแสงและคุณลักษณะต่างๆ ของมัน