คู่มือครู - science.wu.ac.th · 2 คู่มือครู ปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ เรื่อง แสง...

1

2

คมอคร ปฏบตการวทยาศาสตร เรอง แสง

คมอนจดท าขนส าหรบผสอน ประกอบดวยบทปฏบตการวทยาศาสตรเกยวกบแสงจ านวน 6

การทดลอง ไดแก การทดลองท 1 การศกษาปรากฏการณการสะทอนของแสง

การทดลองท 2 การหาคาดชนหกเหแสงของอะครลคจากกฎของสเนลล

การทดลองท 3 การศกษาการโพลาไรเซชนของแสงขาวจากกฎของมาลส

การทดลองท 4 การหาคาความยาวคลนของแสงเลเซอรจากการเลยวเบนแบบฟราวโฮเฟอร

การประยกต

การทดลองท 5 การหาขนาดเสนผม

การทดลองท 6 การหาขนาดรองของแผนซด

บทปฏบตการ 1 – 4 จะมรายละเอยดความรพนฐานและขนตอนการทดลอง เพอเปนแนวทางให

ผสอนสามารถด าเนนกจกรรมการทดลองไดอยางมประสทธภาพ สวนบทปฏบตการท 5 และ 6 นน

เปนสวนทจะแนะน าใหผสอนไดลองท า โดยประยกตความรจากการทดลองกอนหนา

ค าเตอน ในการทดลองเรองแสงนน มอปกรณประกอบส าคญคอเลเซอร แสงเลเซอรเปนอนตรายตอตา ใหระมดระวงในการทดลองและหลกเลยงการมองแสงเลเซอรโดยตรง และผสอนควรจะแจงนกเรยนใหระมดระวงอยางเครงครดเพอความปลอดภยในการทดลอง

3

การทดลองท 1 การศกษาปรากฏการณการสะทอนของแสง

1. วตถประสงค เพอศกษากฎการสะทอนของแสง 2. อปกรณ ชดทดลอง LightWU01 ประกอบดวย

1) แหลงก าเนดแสงแบบหลอดไส 2) รางแสงแบบมสเกลบอกระยะทาง 3) ตวเลอนเชงมมหรอแผนจานหมนมสเกลบอกมม และตวยดชนสวนชนดทใชไดกบตวเลอน

เชงมม 4) แผนสลตขนาดเดยวกนหลายชอง (Slit Plate) และหนากากสลต (Slit Mask) ใชเพอบงแสง

ทไมตองการออก 5) ตวสะทอนแสง (ท าดวยพลาสตกคลายกระจกเงา) 6) อปกรณจบยดสายใยแกวน าแสง (Optical Fiber) และ โฟโตมเตอร (Photometer) พรอม

สายใยแกวน าแสง 3. ความรพนฐานเกยวกบการสะทอนของแสง แสงเปนคลนแมเหลกไฟฟามการเคลอนทออกจากแหลงก าเนดทกทศทางและเดนทางเปนเสนตรง โดยแสงสามารถเกดการสะทอน หกเห แทรกสอด และเลยวเบนได ในการศกษาปรากฏการณทางฟสกสทกลาวมานน วธการทงายทสดคอการใชเทคนคเสนแสง (Ray Optics) ซงจะพจารณาการเคลอนทของแสงจากเสนรงส (เสนทลากตงฉากกบหนาคลน) และในบทปฏบตการนนกศกษาจะไดใชเทคนคดงกลาว ในการศกษาสมบตเชงคลนของแสง

สมบตการสะทอนของแสง: เมอฉายแสงลงบนวสดทมผวเรยบและสะทอนแสงได เชน กระจกเงา แสงทสะทอนออกมาจะเปนไปตามกฎการสะทอนของแสง (Law of Reflection) ดงรปท 1.1 หรอเขยนเปนสมการไดวา

1 = 2 และอยในระนาบเดยวกน (1.1)

โดยท 1 คอมมตกกระทบ และ 2 คอมมสะทอน

4

รปท 1.1 แสดงการสะทอนแสงเมอฉายแสงลงบนวสดทมผวราบเรยบและสะทอนแสงได

เมอฉายแสงใหแสงเคลอนทผานตวกลางผวเรยบตางชนดกน (ตวกลางเปนชนดทแสงผานได) หากตวกลางยอมใหแสงผานไดเพยงบางสวน แสงสวนหนงจะถกสะทอนกลบตรงรอยตอของตวกลางทงสองโดยคณสมบตจะเปนไปตามกฎการสะทอน ในทางกลบกนแสงสวนทผานเขาไปในตวกลางไดจะเกดการหกเห (Refraction) ซงการทดลองเกยวกบการหกเหของแสงนนจะไดกลาวไวในบทปฏบตการถดไป 4. วธการทดลอง

1) จดอปกรณบนรางแสงตามล าดบดงน แหลงก าเนดแสงแบบหลอดไส แผนสลต วางแผนบงสลตไวดานหนาแผนสลต และวางแผนสะทอนแสง (เปนพลาสตกฉาบดวยอะลมเนยม) บนฐานซงมแผนหมนแบบมสเกลองศา โดยใหผวเรยบตงฉากกบเสนปกตบนสเกล ดงรปท 1.2

รปท 1.2 การจดอปกรณเพอทดลองสมบตการสะทอนของแสง

แหลงก าเนดแสง

ชนดหลอดไส

รางแสงแบบมสเกล

วดระยะ แผนหมนแบบม

สเกลองศา

แผนสะทอนแสง

แนวเสนปกต

5

2) ปรบแผนสลต แผนกน หรอลกบดบนแหลงก าเนดแสง จนแสงเปนเสนแสงเสนเดยวสองไป

ทบสนทกบแนวเสนปกตบนจานหมน 3) หาความสมพนธของมมตกกระทบ (ตวแปรอสระ) และมมสะทอน (ตวแปรตาม) โดยการ

บนทกผลการทดลองและเขยนกราฟระหวางมมตกกระทบ (x) และมมสะทอน (y) 4) วเคราะหและสรปผลจากคาความชนของกราฟวาเปนไปตามกฎการสะทอนหรอไม

5. บนทกค าแนะน าเกยวกบการทดลองเพมเตม ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………

6

การทดลองท 2 การหกเหแสง

1. วตถประสงค เพอหาคาดชนหกเหแสงของอะครลคจากกฎของสเนลล 2. อปกรณ ชดทดลอง LightWU01 ประกอบดวย

1) แหลงก าเนดแสงแบบหลอดไส 2) รางแสงแบบมสเกลบอกระยะทาง 3) ตวเลอนเชงมมหรอแผนจานหมนมสเกลบอกมม และตวยดชนสวนชนดทใชไดกบตวเลอน

เชงมม 4) แผนสลตขนาดเดยวกนหลายชอง (Slit Plate) และหนากากสลต (Slit Mask) ใชเพอบงแสง

ทไมตองการออก 5) แผนอะครลคหนารปทรงครงวงกลม 6) อปกรณจบยดสายใยแกวน าแสง (Optical Fiber) และ โฟโตมเตอร (Photometer) พรอม

สายใยแกวน าแสง 3. ความรพนฐานเกยวกบการหกเหแสง การหกเหของแสงเกดจากการทแสงเคลอนทผานตวกลางทมความหนาแนนตางกน เปนผลท าใหความเรวของแสงเปลยนไป ทศทางการเคลอนทของแสงจงเปลยนแปลงไปจากแนวเดมซงมมทแสงหกเหไปนนจะขนอยกบคา

รปท 2.1 แสดงเสนรงสของแสงทเดนทางผานตวกลางทมความหนาแนนตางกนแตกตางกน

ดชนหกเหแสง (Refractive index) ของตวกลางแตละชนด ตวอยางเชน จากรปท 2.1 เมอแสงเดนทางผานอากาศ (ตวกลางท1) มคาดชนหกเห n1 ไปยงน าหรอแกว (ตวกลางท2) มคาดชนหกเห n2 จะเหนไดวาเสนแสงหรอรงสของแสงทเขาไปในตวกลางท 2 มแนวทางเปลยนไปจากแนวรงสตก

กระทบเดม ถาก าหนดให 1 คอมมทรงสตกกระทบท ากบเสนปกต และ 2 คอมมทรงสหกเหท ากบ

7

เสนปกต (Normal) หรอเรยกวามมหกเห (Angle of Refraction) จะไดความสมพนธระหวางมมตก

กระทบ (1) และมมหกเห (2) และคาดชนหกเหในตวกลางทงสอง n1 และ n2 ตามล าดบ เปนไปตามกฎของสเนลล (Snell’s law) ดงน

n1 sin 1 = n2 sin 2 (2.1)

ตารางท1 แสดงคาดชนหกเหแสงของวสดบางชนดส าหรบแสงความยาวคลน 589 นาโนเมตร

4. วธการทดลอง

1) จดอปกรณคลายกบการทดลองในบทปฏบตการท 1 วธการทดลองขอท 1 แตวางแผนอะครลกหนารปครงวงกลมทมคาดชนหกเหเทากบ n2 แทนแผนสะทอนแสง ใหดานเรยบตงฉากกบเสนปกตและตองวางใหแนวเสนปกตเขาสจดศนยกลางของแผนอะครลก ดงรปท 2.2

รปท 2.2 การจดอปกรณเพอทดลองสมบตการหกเหของแสง

8

2) ปรบแผนสลต แผนกน หรอลกบดบนแหลงก าเนดแสง จนแสงเปนเสนแสงเสนเดยวสองไปทบสนทกบแนวเสนปกตบนจานหมน

3) หาความสมพนธของมมตกกระทบ (ตวแปรอสระ) และมมหกเห (ตวแปรตาม) โดยการทดลองและเขยนกราฟระหวางคาไซนของมมหกเห เปนแกน x และคาไซนของมมตกกระทบ เปนแกน y

4) ใหหาคาดชนหกเหแสงของอะครลก จากกราฟผลการทดลอง 5) วเคราะหและสรปผลการทดลองวาการหกเหแสงเปนไปตามกฎของสเนลลหรอไม โดยใช

คาดชนหกเหแสงของอะครลกจากทฤษฎเทากบ 1.5 เปรยบเทยบกบผลจากขอ 4) 5. บนทกค าแนะน าเกยวกบการทดลองเพมเตม ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………

9

การทดลองท 3 การศกษาการโพลาไรเซชนของแสงขาวจากกฏของมาลส

1. วตถประสงค เพอศกษาการโพลาไรเซชนของแสงขาวจากกฎของมาลส 2. อปกรณ ชดทดลอง LightWU01 ประกอบดวย

1) แหลงก าเนดแสงแบบหลอดไส 2) รางแสงแบบมสเกลบอกระยะทาง 3) ตวเลอนเชงมมหรอแผนจานหมนมสเกลบอกมม และตวยดชนสวนชนดทใชไดกบตวเลอน

เชงมม 4) แผนสลตขนาดเดยวกนหลายชอง (Slit Plate) และหนากากสลต (Slit Mask) ใชเพอบงแสง

ทไมตองการออก 5) แผนโพลาไรเซอร 2 แผน ส าหรบใชศกษากฎของมาลส 6) อปกรณจบยดสายใยแกวน าแสง (Optical Fiber) และ โฟโตมเตอร (Photometer) พรอม

สายใยแกวน าแสง 3. ความรพนฐานเกยวกบการโพลาไรเซชน แสงเปนคลนแมเหลกไฟฟาตามขวาง ขณะทแสงเคลอนทผานตวกลาง (ในทนจะศกษาตวกลางเปนอากาศ) สนามไฟฟาและสนามแมเหลกเปนเวกเตอรตงฉากซงกนและกนและจะมการสนในทศทางตงฉากกบเวกเตอรของการเคลอนท n ดวยดงรปท 3.1a หากทศทางการสนของสนามแมเหลกไฟฟาของแสงสนไปในทศทางเดยวตลอดเวลา ดงแสดงในรปท 3.1b หรอ 3.1c พฤตกรรมดงกลาวเรยกวา แสงโพลาไรซ แตทวาแสงทถกปลอยออกจากแหลงก าเนดสวนใหญจะมเวกเตอรทศทางการสนของสนามแมเหลกไฟฟาทกทศทาง ดงในรปท 3.1d เรยกพฤตกรรมดงกลาววา แสงไมโพลาไรซ เชน แสงจากหลอดไฟชนดหลอดไสและหลอดฟลออเรสเซนท เปนตน

รปท 3.1 (a) แสดงสนามไฟฟาและสนามแมเหลกในคลนแสง (b) และ (c) การโพลาไรซของเวคเตอร

สนามไฟฟา สวน (d) แสดงแสงไมโพลาไรซ

10

สมบตไดโครอซม (Dichroism) ของธาตบางชนดสามารถท าใหแสงทไมโพลาไรซเปนแสงทโพลาไรซ ได คณสมบตดงกลาวจะใชในการกนแสงทโพลาไรซไปในทศทางทไมตองการออก โดยธาตดงกลาวจะยอมใหสนามไฟฟาของแสงเฉพาะทมการสนไปในทศทขนานกบแกนอางองผานออกมา หรอท าใหแสงเปนแสงทโพลาไรซนนเอง เรยกวา โพลาไรเซอร วสดทมคณสมบตดงกลาว เชน วสดโพลารอยด เบอร HN-32 ของแผนโพลาไรซ แผนโพลาไรซนตรงกบแผนอะครลกวงกลมทมสเกลองศา และหมนไดเมอเกาะตดกบตวยดตดชนสวน (Component Holder)

รปท 3.2 การสงเกตความเขมแสงผานโพลาไรเซอร 2 แผนทวางแกนเปนมมตางกน อนง ถาน าแผนโพลาไรเซอร 2 แผนมาขวางล าแสง โดยใหแกนอางองหรอแนวทศ 0 - 1800

ของทงสองแผนอยในแนวเดยวกน แลววดความเขมแสงทสงผานแผนทสอง เมอหมนแผนโพลาไรซตวทสองเปนมมตาง ๆ (ก าหนดใหแกน 0 - 1800 ของโพลาไรเซอรแผนแรกเปนแกนอางองศนยองศา) เปรยบเทยบกบแผนโพลาไรซอนแรก ดงรปท 3.2 ความเขมแสงทวดไดจะมคาเปลยนไปตามสมการของมาลส (Malus’ law) ดงแสดงในสมการท 3.1 และ 3.2

2 2 | | cosI E

2 cosmI I

(3.1) (3.2)

เมอ E คอคาสนามไฟฟา มหนวยเปนนวตนตอคลอมบ I คอความเขมแสงทผานโพลาไรเซอรแผนทสองทมมตางๆ มหนวยเปน วตตตอตาราง

เมตร

11

mI คอความเขมแสงสงสด หรอ เมอแกนของทงคขนานกน หรอ = 0

คอมมทแกนของโพลาไรเซอรตวทสองท ามมแนวแกน 0 - 180o กบแผนแรก 4. วธการทดลอง

1) น าแผนสลตและแผนบงสลตออกจากรางแสง 2) น าแผนโพลาไรเซอร 2 แผน มาวางแทนทแผนเลอนเชงมม โดยจดวางใหแนวแกนอางอง 0-

180 ของทงสองแผนอยในแนวดงทงคหรอจดใหมม ในรปท 3.3 เปนศนยกอนในเบองตน

รปท 3.3 การจดอปกรณเพอทดลองการโพลาไรเซชนของแสง

3) น าสายใยแกวน าแสง (Optical Fiber) ของเครองวดความเขมแสง ตดตงเขากบตวยดแลว

น าไปรบแสงทผานโพลาไรเซอรตวท 2 4) ปรบปมตางๆ ของเครองวดความเขมแสงไปทต าแหนงต าสดทกปม กอนเปดเครอง 5) เปดเครอง (การเปดเครอง สวทซจะตองอยต าแหนงกลาง) ปรบปมตางๆ ของเครองวดแสง

เพมขนอยางชาๆ จนเขมของเครองเบนไปเตมสเกลพอด อานคาความเขมแสงขณะน โดย

บนทกใหเปนคา Im ในใบงานการทดลอง **หมายเหต เนองจากเครองวดความเขมแสงในการทดลองนแสดงหนวยของคาทวดไดเปนลกซ (LUX) ซงแทจรงแลวเปนหนวยของความเขมของการสองสวางตอพนท (luminous flux/area) สมมลกบหนวย lumen/m2 แต

ส าหรบการทดลองนเปนการศกษาคาของการเปลยนแปลงสมพทธ ดงนนคาของ I ทวดไดไมจ าเปนตองเปลยนเปนคาความเขมแสงหรอ วตตตอตารางเมตรแตอยางใด

6) หมนแผนโพลาไรเซอร #2 ไปจากต าแหนงเดมเปนมมคราวละ 15 องศาจนครบ 90 องศา โดยการหมนแตละคามมใหบนทกคาความเขมแสงลงในตารางบนทกผลการทดลอง

12

7) เขยนกราฟ (สมการท 3.2) ระหวาง 2cos เปนแกน x และ / mI I แกน y และวเคราะหผลการทดลองจากคาความชนของกราฟวาเปนไปตามสมการของมาลสหรอไม

5. ค าแนะน าเกยวกบการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………

13

การทดลองท 4 การหาคาความยาวคลนของแสงเลเซอรจากการเลยวเบนแบบฟราวโฮเฟอร

1. วตถประสงค เพอหาคาความยาวคลนของแสงเลเซอรจากการเลยวเบนแบบฟราวโฮเฟอร 2. อปกรณ ชดทดลอง LightWU01 ประกอบดวย

1) แหลงก าเนดแสงเลเซอรชนดกาซฮเลยม – นออน (He–Ne gas laser) ขนาดก าลง 0.5

มลลวตต

2) แผนสลตขนาดเลก 4 ขนาด (A, B, C, D)

3) ฉากรบภาพแบบมสเกลวดระยะ

4) ไมบรรทด

3. ความรพนฐานเกยวกบการเลยวเบน ถงแมวาแสงจะเดนทางเปนเสนตรง แตเมอเคลอนทผานขอบคมหรอลอดผานชองบนผนงทบพบวาแสงบางสวนสามารถเคลอนทออมสงกดขวางนนแลวไปแทรกสอดกนได ผลทเกดขนคอหากเอาฉากมารบแสงหลงวตถจะสงเกตเหนไดวาความเขมของแสงทตกกระทบฉากมลกษณะไมสม าเสมอ (จะสงเกตไดงายหากวตถหรอชองมขนาดเลกๆ) โดยเรยกแสงสวนทสามารถเคลอนทออมสงกดขวางไดนวาแสงเลยวเบน (Diffracted Light) และเรยกปรากฏการณนวาการเลยวเบนของแสง (Diffraction of Light) เนองจากแสงจะประกอบดวยเสนแสงจ านวนมาก ท าใหแสงทผานการเลยวเบนเกดการแทรกสอดกนทงแบบเสรมสรางและหกลาง ผลกคอจะเกดแถบมดสวางใกลเงาของวตถขน เชน เมอแสงผานขอบคมของวตถ หรอวตถทมขนาดเลกเทาเสนผม เปนตน ในทนจะศกษาการเลยวเบนของแสงผานชองๆเดยวโดยใชแสงเลเซอรซงเปนแหลงก าเนดแสงขนาน แสงเลเซอร (Laser) Laser ยอมาจาก Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation เปนแหลงก าเนดแสงทมความเขมสง ใหแสงเอกรงค (Monochromatic Light) ล าแสงขนาน (Low Divergence) คาโคฮเรนซ (Coherence) สง ส าหรบแสงเลเซอรฮเลยม-นออน ใหแสงสแดงหรอความยาวคลน 632.8 นาโนเมตร และโพลาไรซทกทศทาง โดยจะตองใชเวลาอนเครอง 15

นาท จงใหก าลงเตมท 0.5 มลลวตต และใหความเขมสม าเสมอสงโดยมการแกวงเพยงแค 2.5 %

14

การเลยวเบนของแสงผานชองเดยวแบงไดเปน 2 รปแบบคอ ก) การเลยวเบนแบบเฟรสเนล (Fresnel) เกดขนเมอแหลงก าเนดแสงหรอฉากหรอทงค อยทระยะใกลกบวตถขวางกน (Obstacle

Object) ดงนนล าแสงทพจารณาไมเปนล าแสงขนาน ผลทเกดขนคอ แสงทตกกระทบบนฉากจะมความเขมไมสม าเสมอและไมมแถบมด ดงรปท 4.1

รปท 4.1 การเลยวเบนแบบเฟรสเนล

ข) การเลยวเบนแบบฟราวนโฮเฟอร (Fraunhofer) เกดขนเมอแหลงก าเนดแสงและฉากอยทระยะอนนตจากวตถขวางกนหรออกนยหนงคอ

ล าแสงทพจารณานนเปนล าแสงขนาน เชนแสงเลเซอร เพอการสงเกตไดงายในทางปฏบตจะวางฉากรบภาพทระยะโฟกสของเลนสนนซงวางหลงวตถขวางกนในการสงเกตภาพเลยวเบน การเลยวเบนแบบฟราวนโฮเฟอรผานสลตเดยวจะมการกระจายและการแจกแจงความเขมแสงความเขมไมสม าเสมอเชนเดยวกบการเลยวเบนแบบเฟรสเนล แตจะเกดแถบมดและแถบสวางบนฉากรบภาพ ดงรปท 4.2

รปท 4.2 การกระจายความเขมแสงทเกดจากการเลยวเบนแบบฟราวนโฮเฟอรผานสลตเดยว

15

จากรปท 4.2 ส าหรบการแจกแจงความเขมแสง I จะเปนไปตามสมการท 4.1

I = I0 2

/sin

/sinsin

a

a (4.1)

เมอ oI คอความเขมแสงท = 0 มหนวยเปนวตตตอตารางเมตร

คอมมทแถบแสงกระท ากบแนวกงกลาง

เมอก าหนดให เปนมมทแถบมดแถบแรกกระท ากบแนวกงกลาง สงเกตไดจากรปท 4.2

ดงนนความกวางของแถบสวางตรงกลางจงมคาเทากบ 2/a สามารถเขยนเปนสมการไดวา

sina

(4.2)

จากรปท 4.2 คา sin สามารถหาคาไดจากกฎของสามเหลยมมมฉากคออตราสวน

ระหวางดานตรงขามมมตอดานตรงขามมมฉากดงจากสมการท 4.3

1

1

siny

a y L

(4.3)

ในกรณทเปนการเลยวเบนจากชองกลม sinq = 1.22l / Dเมอ D คอ เสนผาศนยกลางของชองกลม 4. วธการทดลอง

รปท 4.3 การจดอปกรณเพอทดลองการเลยวเบนแบบเฟรสเนลและแบบฟราวนโฮเฟอร ผานสลตเดยว

16

1) เปลยนแหลงก าเนดแสงเปนแสงเลเซอรเลเซอรชนดฮเลยม-นออน ใหแสงสแดงหรอความยาว

คลนประมาณ 632.8 นาโนเมตร โดยจดวางใหล าแสงอยในแนวแกนทศน (Optical Axis) ของรางแสง

2) วางแผนสลตเดยวขนาดเลก 4 ขนาด (A, B, C, D) บนตวยดชนสวน ทต าแหนงกงกลางรางแสง

3) วางฉากรบภาพแบบมสเกลวดระยะทางไวดานหลงสดเพอรบแสงทผานสลต 4) ปรบต าแหนงของสลตใหแสงเลเซอรตกกระทบรอง C ซงมขนาดความโตของชอง (ตวแปร a

ตามรปท 4.2) เทากบ 0.08 มลลเมตร 5) ปรบระยะ l หรอ L จนสงเกตเหนปรากฏการณการเลยวเบนเปนแบบแบบฟราวนโฮเฟอรได

อยางชดเจน และวดระยะจาก จดกงกลางของแถบสวางแถบกลาง ถง จดกงกลางของแถบมดแถบแรก หรอระยะ y1 ของรปท 4.2 แลวบนทกลงในตารางบนทกผลการทดลอง (สามารถปรบต าแหนง l หรอ L ไดเพอใหการวดถกตองยงขน) และบนทกคา l และ L ลงในตารางบนทกผลการทดลอง

6) เลอนแผนสลตเพอใหแสงเลเซอรสองผานชองสลตชองอนเพอเปลยนขนาดของสลตหรอตวแปร a ตามรปท 4.2 จนครบทงสขนาด (นกศกษาตองสงเกตเหนไดวาขนาดของ a ทงส หรอ A B C D มคาเทาใด)

7) เขยนกราฟแสดงความสมพนธระหวาง sin กบ 1/a (สมการท 4.1) ก าหนดให 1/a เปนแกนนอน แลวค านวณหาคาความยาวคลนของแสงเลเซอรจากความชนของกราฟ

8) วเคราะหและสรปผลการทดลองโดยเปรยบเทยบคาความยาวคลนของแสงเลเซอรทไดจากขอ 7 กบทฤษฎ

5. ค าแนะน าเกยวกบการทดลอง ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………….

17

การประยกต การทดลองท 5: หาขนาดของเสนผม

1. วตถประสงค เพอหาขนาดของเสนผมจากการเลยวเบนของแสง 2. อปกรณ ชดทดลอง LightWU01 ประกอบดวย

1) แหลงก าเนดแสงเลเซอรชนดกาซฮเลยม – นออน (He–Ne gas laser) ขนาดก าลง 0.5

มลลวตต

2) แผนสลตขนาดเลก 4 ขนาด (A, B, C, D)

3) ฉากรบภาพแบบมสเกลวดระยะ

4) ไมบรรทด

5) เสนผม

3. บนทกวธการทดลองและค าแนะน าเพมเตม ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………….

18

การทดลองท 6 การประยกต: หาขนาดของรองแผนซดและแผนดวด

1. วตถประสงค เพอหาขนาดของรองแผนซดและดวด 2. อปกรณ ชดทดลอง LightWU01 ประกอบดวย

1) แหลงก าเนดแสงเลเซอรชนดกาซฮเลยม – นออน (He–Ne gas laser) ขนาดก าลง 0.5

มลลวตต

2) แผนสลตขนาดเลก 4 ขนาด (A, B, C, D)

3) ฉากรบภาพแบบมสเกลวดระยะ

4) ไมบรรทด

5) แผนซดและแผนดวด

3. บนทกวธการทดลองและค าแนะน าเพมเตม ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………….

19

ภาคผนวก แนวการเขยนรายงานปฏบตการทดลอง เรอง แสง

ผท าการทดลอง

1)............................................................................. .....................................

2).......................................................................................... ........................

3)............................................................................................. .....................

วนททดลอง วน………….ท…..…...เดอน……………………………….พ.ศ...……….

บทปฏบตการท 1 การสะทอนของแสง

ตารางบนทกผลการทดลองตอนท 1

มมตกกระทบ มมสะทอน

20

วเคราะหและสรปผลการทดลองตอนท 1

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

บทปฏบตการท 2 การหกเหของแสง

ตารางบนทกผลการทดลองตอนท 2 : ดชนหกเหแสงของตวกลางท 1 (อากาศ) = 1

มมตกกระทบ

1 (องศา) 1sin

มมหกเห

2 (องศา) 2sin

21

วเคราะหและสรปการทดลองตอนท 2

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

บทปฏบตการท 3 การโพลาไรเซชนของแสง

บนทกผลการทดลองตอนท 3

(องศา)

I

(lux) mI

I cos 2cos

0 ____IIm 1 1 1

22

วเคราะหและสรปผลการทดลองตอนท 3

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

บทปฏบตการท 4 การเลยวเบนของแสง

ตารางบนทกผลการทดลองตอนท 4

หมายเหต: การบนทกผลการทดลองควรค านงถงเลขนยส าคญดวย

ขนาดชองสลต (a) a

1(m-1) L (m) 1y (m) 2

12 yLZ Z

ysin 1

A = ____x10-6 m

B = ____x10-6 m

C = ____x10-6 m

D = ____x10-6 m

วเคราะหและสรปการทดลองตอนท 4

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………