คุณสมบัติของแสง

แสงจะมีคุณสมบัติที่สำคัญ 4 ข้อ ได้แก่ การเดินทางเป็นเส้นตรง (Rectilinear propagation) , การหักเห (Refraction) , การสะท้อน (Reflection) และการกระจาย (Dispersion)

การเดินทางแสงเป็นเส้นตรง

ในตัวกลางที่มีค่าดัชนีการหักเห (refractive index ; n) ของแสงเท่ากัน แสงจะเดินทางเป็นเส้นตรงโดยค่า n สามารถหาได้จาก

โดยที่

คือ ความเร็วของแสงในสูญญากาศ
คือ ความเร็วของแสงในตัวกลาง

การสะท้อน
การสะท้อนของแสงสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ คือ

++การสะท้อนแบบปกติ (Regular reflection) จะเกิดขึ้นเมื่อแสงตกกระทบกับวัตถุที่มีผิวเรียบมันวาวดัง

++ การสะท้อนแบบกระจาย (Diffuse reflection) จะเกิดขึ้นเมื่อแสงตกกระทบวัตถุที่มีผิวขรุขระดังรูป

โดยการสะท้อนของแสงไม่ว่าจะเป็นแบบใดก็ตามจะต้องเป็นไปตามกฎการสะท้อนของแสงที่ว่า "มุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ"

การหักเห

การหักเหของแสงจะเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางที่มีค่าดัชนีการหักเหไม่เท่ากัน โดยลำแสงที่ตกกระทบจะต้องไม่ทำมุมฉากกับรอยต่อระหว่างตัวกลางทั้งสอง และมุมตกกระทบต้องมีค่าไม่เกินมุมวิกฤต โดยการหักเหของแสงสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 กรณี คือ

--แสงจะหักเหเข้าหาเส้นปกติ

--แสงจะหักเหออกจากเส้นปกติ

การสะท้อนกลับหมด (Total Internal Reflection)

การเกิดการสะท้อนกลับหมดของแสงจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อค่าดัชนีการหักเหของตัวกลางที่ 1 มีค่ามากกว่าดัชนีการหักเหของตัว

การกระจาย

ในการพิจารณาการเดินทางของแสงที่ผ่านๆ มา เราสมมติให้แสงที่เดินทางมีความยาวคลื่นเพียงความยาวคลื่นเดียวซึ่งเราเรียกแสงชนิดนี้ว่า "Monochromatic" แต่โดยธรรมชาติของแสงแล้วจะประกอบด้วยความยาวคลื่นหลายความยาวคลื่นผสมกัน ซึ่งเราเรียกว่า "Polychromatic" ดังแสดงในรูปที่ 2.9 จะเห็นว่าแสงสีขาวจะสามารถแยกออกเป็นแสงสีต่างๆ (ความยาวคลื่นต่างๆ) ได้ถึง 6 ความยาวคลื่นโดยใช้แท่งแก้วปริซึม ซึ่งกระบวนการที่เกิดการแยกแสงออกแสงออกมานี้ เราเรียกว่า "การกระจาย (Dispersion)"

การกระจายของแสงนี้จะตั้งอยู่บนความจริงที่ว่า "แสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะเดินทางด้วยความเร็วที่ต่างกันในตัวกลางเดียวกัน" นอกจากคุณสมบัติดังกล่าวทั้ง 4 ข้อแล้ว แสงยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีกคือ

1. แสงจัดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic wave) ชนิดหนึ่ง

2. คลื่นแสงเป็นคลื่นมี่มีการเปลี่ยนแปลงตามขวาง (Transverse wave) ซึ่งทั้ง 2 กรณีนี้ ทำให้เราสามารถสรุปได้ว่าคลื่นแสงเป็นคลื่น TEM โดยลักษณะการเดินทางของแสงแสดง

แว่นขยาย

การที่ตามองเห็นวัตถุมีขนาดใหญ่หรือเล็กขึ้นอยู่กับขนาดของภาพที่ตกบนเรตินา ซึ่งขึ้นอยู่ กับมุม ที่วัตถุรองรับลูกตา ถ้ามุมที่รองรับวัตถุมาก ภาพที่เกิดบนเรตินา จะมีขนาดใหญ่ ดังรูป

แสดงภาพบนเรตินา

ถ้าเลื่อนวัตถุใกล้เข้ามาภาพที่เกิดบนเรตินาก็จะโตขึ้น แต่ก็จะถูกจำกัดด้วยระยะใกล้ตา เพราะใกล้กว่านี้ถึงแม้ภาพบนเรตินาจะใหญ่แต่ภาพไม่ชัด เพื่อจะให้ภาพที่เกิดมี ความชัดเราต้องใช้เลนส์นูนมาช่วยในการขยายภาพ เลนส์นูนที่ใช้ในลักษณะนี้เรียกว่า “แว่นขยาย” ซึ่งแว่นขยายเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยให้เห็นภาพขยายใหญ่ขึ้นที่ระยะ 25 เซนติเมตร โดยภาพที่เกิดจากแว่นขยายเป็นภาพเสมือนหัวตั้ง ดังรูป

แสดงการทำงานของแว่นขยาย