วันอังคารที่ 6 มีนาคม พ.ศ. 2555

ทำไมผ้าเปียกจึงมีสีเข้มกว่าผ้าแห้ง ?

ที่มา : http://www.oknation.net/blog/home/blog_data/239/239/images/rain.jpg
          เหตุผลที่ทำให้ผ้าเปียกมีสีเข้มกว่าผ้าแห้งเพราะผ้าเปียกนั้นมีการสะท้อนของสีที่น้อยกว่าผ้าแห้ง จึงเห็นว่าผ้าเปียกมีสีเข้มกว่าผ้าแห้ง เรามาซูมภาพผ้าเข้าไปดูใกล้ๆกันดีกว่า จะได้เห็นชัดๆว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้น

ที่มา : http://www.polo-otop.com/images/column_1290582409/DSC00127.JPG
          จากรูปจะเห็นได้ว่าที่เนื้อผ้านั้นมีรูพรุนอยู่มากมาย เพราะผ้าก็คือเส้นด้ายที่ถักทอกันอย่างเป็นระเบียบจนเป็นเนื้อผ้าอย่างที่เห็น
          ในกรณีผ้าแห้ง เมื่อแสงจากดวงอาทิตย์หรือหลอดไฟส่องมากระทบผ้า จะมีแสงส่วนหนึ่งถูกเนื้อผ้าดูดกลืนไว้และสะท้อนแสงออกมาสู่เรตินาในดวงตาของเรา แต่ในผ้าเปียก น้ำจะไปแทรกตัวอยู่ระหว่างรูพรุนในเนื้อผ้า เมื่อแสงตกกระทบมาที่เนื้อผ้าที่เปียก แสงจะเกิดการหักเหระหว่างตัวกลางคือจากน้ำไปอากาศ ทำให้ทิศทางการเดินทางแสงเบนออกไป ซึ่งเป็นไปตามกฎของสเนล (Snell's law) อีกทั้งแสงยังเกิดการสะท้อนระหว่างรอยต่อของผิวน้ำและอากาศอีกด้วย ดังรูป

ที่มา : http://media-1.web.britannica.com/eb-media/91/96591-004-959BC455.gif
          ดังนั้น เมื่อแสงตกกระทบที่ผ้าเปียก จะมีขั้นตอนดังนี้
  1. แสงเริ่มต้นวิ่งที่ไปกระทบน้ำ ที่รอยต่อระหว่างอากาศ-น้ำมีส่วนหนึ่งหักเหลงไป และมีบางส่วนสะท้อนขึ้นมาโดยแสงนี้ยังไม่ถึงเนื้อผ้า
  2. แสงที่หักเหลงไปจะวิ่งเข้าไปถึงเนื้อผ้าแล้วสะท้อนขึ้นมา
  3. ณ รอยต่อหว่างน้ำ-อากาศ จะเกิดการหักเหอีกครั้งเป็นไปตามกฎของสเนล และมีแสงบางส่วนสะท้อนกลับไปในผิวน้ำอีกครั้งโดยไม่ส่งผ่านขึ้นมาที่อากาศ
          จึงสรุปได้ว่า สาเหตุที่ผ้าเปียกมีการสะท้อนของสีผ้าที่น้อยกว่าผ้าแห้งเพราะ ก่อนแสงที่สะท้อนออกมาจากเนื้อผ้าจะมาเข้าตาเรา จะต้องสูญเสียความสว่างของแสงใน 2 ขั้นตอนขั้นต้นคือ 1. มีการสะท้อนระหว่างรอยต่อของอากาศ-น้ำ 2. มีการสะท้อนระหว่างรอยต่อของน้ำ-อากาศ จึงส่งผลให้ผ้าเปียกมีสีเข้มกว่าผ้าแห้งนั่นเอง

คิดสักนิด ?
          จากภาพข้างบนที่มีเด็กๆกลางสายฝนสองคน จะเห็นว่าเม็ดฝนในภาพนั้นเห็นเป็นหยดน้ำชัดเจนอยู่กลางอากาศ คำถามคือ "กล้องหยุดภาพหยดน้ำฝนกลางอากาศนี้ได้อย่างไร ทั้งๆที่น้ำฝนก็เคลื่อนที่ตลอดเวลา"
         >>> เดี๋ยวผมจะมาเฉลยในฉบับหน้านะครับ ^_^

วันจันทร์ที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2555

รู้หรือไม่ ? ทำไมรุ้งกินน้ำจึงมีสีแดงอยู่ข้างบนและมีสีม่วงอยู่ด้านล่าง

ที่มา : http://i.kapook.com/tripplep/1-9-53/rainbow5.jpg
          เพราะรุ้งกินน้ำเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดขึ้นหลังจากฝนตก โดยเกิดขึ้นจากแสงแดดส่องผ่านละอองน้ำในอากาศ ทำให้แสงสีต่าง ๆ เกิดการหักเหขึ้น จึงเห็นเป็นแถบสีต่าง ๆ ปรากฏขึ้นบนท้องฟ้า

         เราทราบว่าแสงขาวที่ออกมาจากดวงอาทิตย์นั้นประกอบด้วยสีหลายสี ดังรูป

 



ที่มา : http://www.promolux.com/thai/images/spectrum.jpg

         แสงแต่ละสีจะมีความยาวคลื่นไม่เท่ากัน ซึ่งในวัสดุหนึ่งๆ ค่าดัชนีหักเหจะมีค่าแปรผกผันกับความยาวคลื่น หากความยาวคลื่นน้อยดัชนีหักเหจะมาก และหากความยาวคลื่นมากดัชนีหักเหจะน้อย เป็นไปตาม Sellmeier equation ตัวอย่างดังรูป
ที่มา : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/4/4f/Sellmeier-equation.svg
          เมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน ซึ่งมีดัชนีหักเหต่างกัน จะเกิดการหักเหขึ้น ซึ่งเป็นไปตามกฎของสเนล Snell's law

ที่มา : http://static.ddmcdn.com/gif/rainbow-raindrop.jpg

          ดังนั้นเมื่อแสงขาวซึ่งประกอบด้วยแสงหลายสี (หลายความยาวคลื่น) เดินทางผ่านเข้าไปในละอองหยดน้ำ แสงขาวจะเกิดการหักเห แต่แสงแต่ละสีจะมีค่าดัชนีหักเหไม่เท่ากันจึงเกิดปรากฎการณ์การกระจายของแสง (Dispersion) ก่อให้เกิดเป็นรุ้งกินน้ำ
          จากความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นกับดัชนี้หักเห ส่งผลให้ดัชนีหักเหของแสงสีม่วงมีค่ามากกว่าสีแดง (ในหยดน้ำนี้แสงสีม่วง n=1.343, แสงสีแดง n=1.331) ทำให้สีม่วงมีมุมหักเหที่มากกว่าสีแดง ส่งผลให้มองเห็นสีแดงอยู่ด้านบนและเห็นสีม่วงอยู่ด้านล่างของรุ้งกินน้ำนั่นเอง

ที่มา : http://patarnott.com/atms749/pdf/MultipleRainbowsSingleDrops.pdf

ลองคิดสักนิด ?
         ในเมื่อทราบกันแล้วนะครับว่าแสงแต่ละสี (แต่ละความยาวคลื่น) จะมีค่าดัชนีหักเหที่แตกต่างกันในตัวกลางเดียวกัน คำถามคือ
         ถ้าแสงขาวนี้ผ่านเลนส์เดี่ยวในกล้องถ่ายรูป ภาพที่ถ่ายออกมาจะมีลักษณะอย่างไร ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น
>>> ติดตามผลเฉลยตอนต่อไปนะครับ