Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
แสงเชิงคลื่น - Coggle Diagram
แสงเชิงคลื่น
แนวคิดเกี่ยวกับแสงเชิงคลื่น
แสงที่ตามองเห็นได้เป็นช่วงหนึ่งในสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 400-700 นาโนเมตร มีอัตราเร็วเท่ากับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไป คือ 3×108 เมตรต่อวินาที
พ.ศ. 2344 ธอมัส ยัง ได้ทดลองส่องแสงผ่านช่องคู่เล็ก ๆ ที่เจาะไว้บนพื้นทึบ เขาสังเกตเห็นแถบมืดสลับกับแถบสว่างบริเวณฉากซึ่งอยู่ไกลออกไป จนเกิดแนวคิดว่า แสงเป็นคลื่นชนิดหนึ่ง
การแทรกสอดของแสงผ่านสลิดคู่
การแทรกสอดของแสง (Interference)
เกิดได้ต่อเมื่อคลื่นแสง 2 ขบวนเคลื่อนที่มาพบกัน จะเกิดการรวมตัวกันและแทรกสอดกันเกิดเป็นแถบมืดและแถบสว่างบนฉาก โดยแหล่งกำเนิดแสงจะต้องเป็นแหล่งกำเนิดอาพันธ์ (Coherent Source) คือ เป็นแหล่งกำเนิดที่ให้คลื่นแสงความถี่เดียวกัน และความยาวคลื่นเท่ากัน
เมื่อแสงผ่านสลิตคู่
จะมีเเหล่งกำเนิดอาพันธ์ 2 แหล่ง จะมีการแทรกสอดของแสงเกิดขึ้น เมื่อระยะระหว่างสลิตเปลี่ยนขนาดของแถบมืดและแถบสว่างจะเปลี่ยน และระยะระหว่างแถบมืดกับแถบสว่างก็เปลี่ยนด้วย
สมการที่เกี่ยวข้อง
เมื่อ n แทน ตำแหน่งปฏิบัพที่ n ( แถบสว่าง )
d แทน ระยะห่างระหว่างสลิต S1 และ S2
L แทน ระยะห่างจากสลิตถึงฉาก
x แทน ระยะห่างจากตำแหน่งที่สังเกตกับต่ำแหน่งแนวกลาง
แถบสว่าง(A1 , A2 , A3 , ... , An)
|S1P - S2P| = nλ
d sinθ = nλ
n =0,1,2,...
เมื่อ L >> d หรือ θ น้อยๆ
sin θ = tan θ
d x/L = nλ
แถบมืด(N1 , N2 , N3 , ... , Nn)
|S1P - S2P| = (n-1/2)λ
d sinθ = (n-1/2)λ
n =1,2,3,...
เมื่อ L >> d หรือ θ น้อยๆ
sin θ = tan θ
d x/L = (n-1/2)λ
การเลี้ยวเบนของแสงผ่านสลิดเดี่ยว
ในปี พ.ศ. 2203 กริมัลดิ (Francesco Maria Grimaldi) เป็นคนแรกที่เห็นสมบัติการเลี้ยวเบนของแสง โดยทดลองให้แสงผ่านสลิตแคบ (คือความยาวคลื่นมากกว่าความกว้างของสลิตมาก) จะเกิดปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน ทุกๆ จุดบนช่องเดี่ยวจะทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงใหม่ ตามหลักของฮอยเกนส์ แสงจากแหล่งกำเนิดแสงใหม่จะเกิดการซ้อนทับกันบนฉาก มีผลให้แถบสว่างกลางมีขนาดกว้างกว่าสลิต นอกจากนี้ถัดจากแถบสว่างกลางออกไปทั้งสองข้างยังมีแถบสว่างและแถบมืดสลับกันไป
ถ้าความกว้างของสลิตเพิ่ม ความกว้างของแถบสว่างกลางจะแคบลง
ถ้าความกว้างของสลิตแคบลง ความกว้างของแถบกลางก็จะเพิ่มขึ้น
สมการที่เกี่ยวข้อง
แถบมืด(N1 , N2 , N3 , ... , Nn)
a sinθ = nλ
n =1,2,3,...
เมื่อ L >> a หรือ θ น้อยๆ
sin θ = tan θ
a x/L = nλ
แถบสว่าง(A1 , A2 , A3 , ... , An)
a sinθ = (n+1/2)λ
n =0,1,2,...
เมื่อ L >> a หรือ θ น้อยๆ
sin θ = tan θ
a x/L = (n+1/2)λ
เมื่อ n แทน ตำแหน่งปฏิบัพที่ n ( แถบสว่าง )
a แทน ความกว้างของสลิตเดี่ยว
L แทน ระยะห่างจากสลิตถึงฉาก
x แทน ระยะห่างจากตำแหน่งที่สังเกตกับต่ำแหน่งแนวกลาง
การเลี้ยวเบนของแสง
แสงแสดงสมบัติการเลี้ยวเบนได้ เช่นเดียวกับคลื่นน้ำและคลื่นเสียง เมื่อให้แสงผ่านสลิตเดี่ยว แสงจะเลี้ยวเบน เกิดการแทรกสอดได้แถบมีด-สว่าง บนฉากโดยแถบสว่างกลางกว้างกว่าแถบสว่างอื่น ๆ และมีความเข้มแสงมากที่สุด
การเลี้ยวเบนของแสงผ่านเกรตติง
เกรตติง
เป็นอุปกรณ์ที่ใช้หาความยาวคลื่นแสง เช่นเดียวกับสลิตคู่
เกรตติงมีลักษณะเป็นแผ่นซึ่งประกอบด้วยช่องขนาดเล็กจำนวนมาก (1,000-10,000 ช่อง / 1 ซม.) แต่ละช่องมีขนาดแคบมากและอยู่ห่างเท่าๆ กันเมื่อแสงผ่านเกรตติงจะเกิดการแทรกสอดเช่นเดียวกับสลิตคู่ตำแหน่งแถบมืด-สว่างหาได้ทำนองเดียวกัน
แสงจากเลเซอร์
เป็นแสงที่มีความถี่เดี่ยว เมื่อให้แสงเลเซอร์ผ่านเกรตติง แสงเลเซอร์จะเกิดการเลี้ยวเบนและไปแทรกสอดแบบเสริมกันที่ตำแหน่งต่าง ๆ บนฉากเพียงสีเดียว
แสงขาว
เมื่อผ่านเกรตติงจะเกิดแถบสว่างของแสงสีต่างๆ ณ ตำแหน่งต่างกัน และสามารถนำมาหาความยาวคลื่นของแสงแต่ละสีได้
เมื่อมองแสงขาวผ่านเกรตติ้งจะเห็นเป็นแสงสีต่าง ๆ โดยแสงสีแดงจะเบนออกจากแนวกลางมากที่สุดและแสงสีม่วงเบนจากแนวกลางน้อยที่สุดแสงสีต่าง ๆ มีความยาวคลื่นเรียงจากสั้นที่สุดไปถึงความยาวคลื่นยาวที่สุดดังนี้ สีม่วง สีน้ำเงิน สีเขียว สีเหลือง สีแสดและสีแดง
สมการที่เกี่ยวข้อง
d = ระยะระหว่างช่องเกรตติง
L = ระยะระหว่างแหล่งกำเนิดคลื่นถึงฉากรับแสง
x = ตำแหน่งศูนย์กลางของแถบมืด หรือแถบสว่างที่พิจารณาจากจุดกึ่งกลางแถบสว่างกลาง
d = ความกว้างของเกรตติง/
จำนวนเส้นของเกรตติง
แถบสว่าง(A1 , A2 , A3 , ... , An)
d sinθ = nλ
n =0,1,2,...
เมื่อ L >> a หรือ θ น้อยๆ
sin θ = tan θ
d x/L = nλ
แถบมืด(N1 , N2 , N3 , ... , Nn)
d sinθ = (n-1/2)λ
n =1,2,3,...
เมื่อ L >> a หรือ θ น้อยๆ
sin θ = tan θ
a x/L = (n-1/2)λ