Page 46 - การจัดประสบการณ์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์
P. 46
11-38 การจัดประสบการณ์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์
เรื่องท ่ี 11.2.2 การห กั เหของแ สง
เมื่อแสงเคลื่อนที่จากต ัวกลางห นึ่งเข้าส ู่ตัวกลางใหม่ที่มีค วามหนาแน่นต ่างก ัน เช่น จากอากาศเข้าสู่
แก้ว หรือจ ากน้ำอ อกสู่อ ากาศ แสงส่วนห นึ่งจ ะส ะท้อนก ลับไปย ังตัวกลางเดิม แสงอีกส ่วนหนึ่งจะเคลื่อนผ ่าน
เข้าไปในต ัวกลางใหม่ด ้วยอ ัตราเร็วท ี่ต ่างไปจากอ ัตราเร็วเดิมในตัวกลางแรก และทิศก ารเคลื่อนที่จ ะเปลี่ยน
ไปด ้วย ถ้าแ สงต กกระท บในแ นวท ี่ไม่ต ั้งฉ ากก ับร อยต ่อร ะหว่างต ัวกลางท ั้งส อง ซึ่งเรียกว ่า การห กั เหข องแ สง
ซึ่งจะปรากฏให้เห็นเมื่อพลังงานของแสงที่เคลื่อนผ่านเข้าไปในตัวกลางใหม่มีค่ามากกว่าพลังงานของแสงที่
สะท้อนกลับไปยังต ัวกลางเดิม
ดัชนีห ักเหของตวั กลาง (n) หมายถึง อัตราส่วนร ะหว่างอ ัตราเร็วข องแสงในสุญญากาศ (c = 3×108
m/s) กับอัตราเร็วข องแสงในตัวกลางน ั้น (v) จึงเขียนเป็นส มการได้เป็น
n = vc ..........(11.2)
ดัชนีห ักเหเป็นตัวเลขไร้ห น่วย เพราะเป็นอ ัตราส่วนระหว่างอัตราเร็วกับอ ัตราเร็ว หน่วยจ ึงตัดทอน
กันไป เนื่องจากอัตราเร็วข องแ สงในส ุญญากาศมีค ่าส ูงสุด หรือ c > v เสมอ ดัชนีห ักเหข องตัวกลางจ ึงม ีค ่า
มากกว่า 1 เสมอ ขณะท ี่อ ัตราเร็วข องแ สงในอ ากาศม ีค ่าใกล้เคียงก ับอ ัตราเร็วข องแ สงในส ุญญากาศม าก ดชั นี
หกั เหข องอากาศจ งึ ม คี ่าเทา่ กบั 1
ในตัวกลางหนึ่งๆ แสงสีต่างกันจะมีอัตราเร็วต่างกัน ค่าดัชนีหักเหของตัวกลางจึงขึ้นอยู่กับสีของ
แสงหรือค วามยาวคลื่นด้วย โดยท ั่วไปค่าดัชนีหักเหข องตัวกลางจะหาโดยใช้แ สงสีเหลืองท ี่ม ีค วามยาวคลื่น
589 นาโนเมตร ที่อ ุณหภูมิ 20๐C ความด ัน 1 บรรยากาศ ดัชนีหักเหของต ัวกลางบางชนิดพ ิจารณาได้จาก
ตารางที่ 11.1
ตารางท่ี 11.1 ดัชนหี ักเหข องตวั กลางบ างชนิด
ตัวกลาง ดชั นหี ักเห ตวั กลาง ดชั นีห ักเห
น้ำแข็ง 1.309 กลีเซอรีน 1.473
น้ำ 1.333 เบนซ ีน 1.501
เอทิลอัลกอฮอล์ 1.362 หินค วอตซ์ 1.544
เมทิลอัลกอฮอล์ 1.329 แก้ว
คาร์บอนไดซ ัลไฟด์ 1.628 เพชร 1.514–1.900
2.417
