บทเรียนออนไลน์เรื่อง ปรากฏการณ์เกี่ยวกับแสง

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับแสง

รุ้งกินน้ำ (Rainbow)

รุ้งกินน้ำ เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ ที่เกิดขึ้นเมื่ออากาศมีละอองน้ำอยู่เป็นจำนวนมาก เมื่อแสงขาวจากดวงอาทิตย์ส่องผ่านละอองน้ำ จะเกิดการกระจาย ออกเป็นแสงสีต่างๆ และเกิดการสะท้อนกลับหมด จึงทำให้มองเห็นกลุ่มละอองน้ำเป็นแถบสีต่างๆ 7 สี คือ สีม่วง สีคราม สีน้ำเงิน สีเขียว สีเหลือง สีแสด และสีแดง ตามลำดับ รุ้งกินน้ำมักเกิดในช่วงเวลาหลังจากฝนตกใหม่ ๆ และเกิดในทิศตรงกันข้ามกับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ แบ่งเป็นรุ้งตัวล่างหรือรุ้งปฐมภูมิ และรุ่งตัวบนคือรุ้งทุติยภูมิ

รุ้งปฐมภูมิ เป็นรุ้งกินน้ำซึ่งแสงจะเกิดการสะท้อนกลับหมดภายในละอองนํ้า 1 ครั้ง รุ้งแบบนี้จะเกิดในระดับตํ่ากว่ารุ้งทุติยภูมิ แสงที่หักเหออกมาจากละอองนํ้าแต่ละละอองนั้น แสงสีม่วงจะหักเหอยู่ด้านบนสีแดง แต่สีที่มาเข้าตาเรากลับเป็นสีแดงอยู่บนสีม่วง

กล่าวคือ เมื่อแสงขาวเข้าสู่หยดน้ำที่ตำแหน่ง A ไปสะท้อนที่ผิวด้านในของหยดน้ำที่ตำแหน่ง B แล้วเกิดการหักเหออกจากหยดน้ำอีกครั้งไปที่ตำแหน่ง C และมาเข้าตาของผู้สังเกตที่มุมที่แตกต่างกัน เนื่องจากสมบัติการกระจายตัวของน้ำที่มีดัชนีหักเหสำหรับแสงสีที่ไม่เท่ากัน โดยดรรชนีหักเหของน้ำสำหรับแสงสีม่วงมีค่ามากกว่าแสงสีแดงทำให้แสงสีม่วงเบนจากแนวเดิมมากกว่าแสงสีแดง

รุ้งทุติยภูมิ เป็นรุ้งกินน้ำซึ่งแสงจะเกิดการสะท้อนกลับหมดภายในละอองนํ้า 2 ครั้ง รุ้งแบบนี้จะเกิดในระดับความสูงมากกว่ารุ้งชนิดปฐมภูมิเสมอ แสงที่หักเหออกมาจากละอองนํ้าแต่ละละอองนั้นแสงสีแดงจะหักเหอยู่ด้านบนสีม่วง แต่สีที่มาเข้าตาเรากลับเป็นสีม่วงอยู่บนสีแดง

มิราจ (Mirage)

เป็นปรากฏการณ์ซึ่งเกิดจากการหักเหของแสง เนื่องจากอากาศใกล้ๆ พื้นกับอากาศที่อยู่สูงกว่า มีอุณหภูมิแตกต่างกัน ทำให้ความหนาแน่นของอากาศแตกต่างกัน โดยอากาศที่มี อุณหูมิสูงจะมีความหนาแน่นน้อยและมีดรรชนีหักเหน้อย อากาศที่มีอุณหภูมิต่ำจะมีความหนาแน่นมากกว่าและมีดรรชนีหักเหมาก เมื่อแสงเดินทางจากท้องฟ้าผ่านมาที่บริเวณดังกล่าวจะเกิดการหักเหผ่านบริเวณรอยต่อระหว่างอากาศเย็นและร้อน โดยที่รังสีจะเบนออกจากเส้นแนวฉากทีละน้อย จนเมื่อมุมตกกระทบโตกว่ามุมวิกฤต เกิดการสะท้อนกลับหมดที่บริเวณใกล้พื้น แล้วสะท้อนเข้าตาผู้สังเกต ทำให้ผู้สังเกตคิดว่าแสงนี้มาจากส่วนที่เป็นพื้นถนนที่ดูคล้ายน้ำหรือน้ำมันบนถนน

การเกิดมิราจบนพื้นถนนที่มีอุณหภูมิร้อนจัด

การเกิดมิราจบนพื้นทะเลทรายที่มีอุณหภูมิร้อนจัด

สีของท้องฟ้า (Color of the sky)

สีของท้องฟ้าเปลี่ยนแปลงไปตามเวลา ตอนกลางวันท้องฟ้าเป็นสีฟ้า ส่วนตอนเช้าและตอนเย็นท้องฟ้าเป็นสีส้มแดง ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเพราะ “การกระเจิงของแสง” (Scattering of light) คลื่นแสงแต่ละสีมีขนาดความยาวคลื่นไม่เท่ากัน เมื่อตกกระทบโมเลกุลของอากาศ ก็จะเกิดการกระเจิงของแสงที่แตกต่างกันออกไป คล้ายกับการที่คลื่นของน้ำเมื่อกระแทกกับเขื่อน ถ้าขนาดของคลื่นเล็กกว่าเขื่อน (<d) คลื่นก็จะกระเจิงหรือสะท้อนกลับ แต่ถ้าขนาดของคลื่นใหญ่กว่าเขื่อน (>d) คลื่นก็จะเคลื่อนที่ข้ามเขื่อนไปได้

ปัจจัยของการกระเจิงของแสง

1.ขนาดความยาวคลื่น แสงสีม่วงและน้ำเงินมีคลื่นสั้น แสงสีแดงมีคลื่นยาว แสงคลื่นสั้นจะเกิดการกระเจิงได้ดีกว่าแสงคลื่นยาว

ดังนั้นแสงสีแดงจึงเกิดการกระเจิงได้น้อยที่สุด

2.ขนาดของอุปสรรค โมเลกุลของก๊าซในบรรยากาศมีขนาดเล็ก ส่วนโมเลกุลของไอน้ำ และฝุ่นที่แขวนลอยในบรรยากาศมีขนาดใหญ่

3.มุมที่แสงตกกระทบกับบรรยากาศ แสงอาทิตย์เวลาเที่ยงทำมุมชันกับพื้นโลก แสงเดินทางผ่านมวลอากาศเป็นระยะทางสั้น ทำให้แสงเดินทางผ่านอุปสรรคไม่มากนัก ส่วนในตอนเช้าและตอนเย็นแสงอาทิตย์ทำมุมลาดกับพื้นโลก แสงเดินทางผ่านมวลอากาศเป็นระยะทางยาว ทำให้อุปสรรคตามทางเดินของแสงมีมาก

4.ปริมาณสารแขวนลอยในอากาศ ในช่วงเวลาบ่ายและเย็น อากาศและพื้นผิวโลกมีอุณหภูมิสูง มีฝุ่นละอองลอยอยู่ในอากาศมาก เป็นอุปสรรคขวางกั้นทางเดินของแสง

ท้องฟ้าเวลากลางวัน

แสงอาทิตย์ทำมุมชันกับพื้นโลก แสงเดินทางผ่านบรรยากาศเป็นระยะทางสั้น อุปสรรคที่กีดขวางมีน้อย แสงสีม่วง คราม และน้ำเงิน มีความยาวคลื่นเล็กกว่าโมเลกุลของอากาศจึงกระเจิงไปบนท้องฟ้าในหลายทิศทาง ทำให้เรามองเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้า ในบริเวณที่มีมลภาวะทางอากาศน้อย เช่น ตามเกาะในทะเล เราจะเห็นท้องฟ้าเป็นสีน้ำเงิน ส่วนในบริเวณที่มีมลภาวะ มีสารแขวนลอยในอากาศมาก แสงสีเขียวและสีเหลืองจะเกิดการกระเจิงด้วย เราจึงมองเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้าอ่อน

ท้องฟ้าเวลากลางเช้าและเวลาเย็น

แสงอาทิตย์ทำมุมลาดกับพื้นโลก แสงเดินทางผ่านมวลอากาศเป็นระยะทางยาว อุปสรรคที่ขวางกั้นมีมาก แสงสีม่วง คราม และน้ำเงิน ไม่สามารถเดินทางผ่านอุปสรรคไปได้ จึงกระเจิงอยู่รอบนอก ส่วนแสงสีเหลือง ส้ม และแดง กระเจิงในแนวราบตามแนวลำแสง ทำให้เรามองเห็นดวงอาทิตย์และท้องฟ้าในบริเวณใกล้เคียงเป็นสีแดง

ท้องฟ้าเวลาเย็นมีสีแดงมากกว่าตอนรุ่งเช้า เนื่องจากอุณหภูมิสูงในตอนบ่าย ทำให้มีฝุ่นละอองในอากาศมากกว่าตอนเช้า ประกอบกับฝุ่นละอองในอากาศถูกชะล้างด้วยน้ำค้างในตอนเช้ามืด ดังนั้นตอนเย็นจึงมีการกระเจิงของแสงสีแดงมากกว่าตอนเช้า

สีของท้องฟ้าตอนเช้า

สีของท้องฟ้าตอนเย็น

Page updated

Report abuse