ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับแสง : แสง,สีและการมองเห็น

   
นิยาม
  แสงเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่เคลื่อนที่ได้ การเคลื่อนที่ของพลังงานแสงจะอยู่ในรูปของคลื่น ซึ่งมีช่วงความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 380-760 นาโนเมตร (nanometres) ช่วงความยาวคลื่นของพลังงานแสงดังกล่าวช่วยทำให้เกิดการเห็น ส่วนพลังงานรูปอื่นเช่นรังสีอัลตร้าไวโอเลต, รังสีเอ๊กซ์ ที่มีความยาวคลื่นสั้นกวา 380 นาโนเมตร หรือคลื่นวิทยุ,คลื่นโทรทัศน์และพลังงานไฟฟ้า ที่มีช่วงความยาวคลื่นยาวกว่า 760 นาโนเมตร พลังงานเหล่านี้มิได้ช่วยให้เกิดการเห็น
   
การกำเนิดแสง
  การกำเนิดแสงสามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 ลักษณะคือ
  1. แบบอินแคนเดสเซนต์ ( INCANDESCENCE) การกำเนิดแสงที่เกิดจากการเผาหรือการให้พลังงานความร้อน เช่นการเผาแท่งเหล็กที่ความร้อนสูงมากๆโดยการเพิ่มอุณหภูมิไปเรื่อยๆ แท่งเหล็กจะเปลี่ยนสีออกทางส้มและเหลืองจ้าสว่างในที่สุด
2. แบบลูมิเนสเซนต์ ( LUMINESCENCE ) การกำเนิดแสงที่ไม่ได้เกิดจากการเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานแสง เช่น แสงจากตัวแมลง,แสงที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี,แสงที่เกิดจากการเปลี่ยนวงโคจรของอิเลคตรอน รวมไปถึงแสงที่เกิดจากการปล่อยประจุของก๊าซ เช่นแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์
   
พฤติกรรมต่าง ๆ ของแสง
  1. การสะท้อน (Reflection) เป็นพฤติกรรมที่แสงตกกระทบบนตัวกลางและสะท้อนตัวออก ถ้าตัวกลางเป็นวัตถุผิวเรียบขัดมัน จะทำให้มุมของแสงที่ตกกระทบจะมีค่าเท่ากับมุมสะท้อน
2. การหักเห (Refraction) เป็นพฤติกรรมที่ลำแสงหักเหออกจากแนวทางเดินของมัน เมื่อพุ่งผ่านวัตถุโปร่งแสง
3. การกระจาย (Diffusion) เป็นพฤติกรรมที่แสงจะกระจายตัวออกเมื่อกระทบถูกผิวของตัวกลาง เราใช้ประโยชน์จากการกระจายตัวของลำแสง เมื่อกระทบตัวกลางนี้ เช่น ใช้แผ่นพลาสติกใสปิดดวงโคม เพื่อลดความจ้าจากหลอดไฟ
4. การดูดกลืน (Absorbtion) เป็นพฤติกรรมที่แสงถูกดูดกลืนหลายเข้าไปในตัวกลาง โดยทั่วไปเมื่อพลังงานแสงถูกดูดกลืนหายเข้าไปในวัตถุใด ๆ มันจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน
5. การทะลุผ่าน (Transmission) เป็นพฤติกรรมที่แสงพุ่งชนตัวกลางแล้วทะลุผ่านมันออกไปอีกด้านหนึ่ง
6. การส่องสว่าง (Illumination) ปริมาณแห่งการส่องสว่างบนพื้นผิวใด ๆ จะแปรตามโดยตรงกับความเข้มแห่งการส่องสว่าง (Illumination Intensity) ของแหล่งกำเนิดแสงและแปรตามอย่างผกผันกับค่าระยะทางยกกำลังส่องระหว่างพื้นผิวนั้นกับแหล่งกำเนิดแสง
7. ความจ้า (Brighten) ความจ้าเป็นผลซึ่งเกิดจากการที่แสงถูกสะท้อนออกจากผิววัตถุ หรือพุ่งออกจากแหล่งกำเนิดแสงเข้าสู่ตา
   
การวัดความสว่างของแสง
  การวัดค่าความสว่างของแสงสามารถทำการวัดค่าได้ใน 3 รูปแบบดังนี้
1) รูปของความเข้มแห่งการส่องสว่าง (Luminous Intensity) หรือบางทีเรียกว่ากำลังส่องสว่าง (Candle Power) ซึ่งมีหน่วยเป็นแคนเดลา (Candela) ความเข้มแห่งการส่องสว่างหรือกำลังส่องสว่าง 1 แคนเดลามีค่าเท่ากับความเข้มแห่งการส่องสว่าง ของวัตถุดำ (Black body) ที่อุณหภูมิเยือกแข็งของพลาตินัม (Platinum) โดยทั่วไป ความเข้มแห่งการส่องสว่างของแหล่งกำเนิดแสงมักจะมีค่าเท่ากัน และสมมาตรกันระหว่างแนวแกนของแหล่งกำเนิดแสงด้วย

 

  2) รูปของจำนวนเส้นแรงของปริมาณแสง (Luminous Flux) ที่ออกมาจากแหล่งกำเนิดแสง มี หน่วยเป็นลูเมน (Lumen)
  จากรูปเรานำแหล่งกำเนิดแสง ที่มีค่าความเข้มแห่งการส่องสว่างสม่ำเสมอรอบทุกทิศทุกทาง เท่ากัน 1 แคนเดลามาวางไว้ ที่จุดศูนย์กลางของทรงกลมที่มีรัศมี 1 หน่วย ปริมาณแสงที่พุ่งไปตกลงบนทุก ๆ หนึ่งตารางหน่วยพื้นที่บนพื้นผิวของทรงกลมนี้มีค่าเท่ากับ 12.57 ตารางหน่วยพื้นที่
  ดังนั้นความเข้มแห่งการส่องสว่าง 1 แคนเดลา จะมีปริมาณเส้นแรงของแสง = 12.57 ลูเมน
  3) รูปของปริมาณลูเมนต่อตารางหน่วยพื้นที่ จากรูปในข้อ 2 เมื่อเรานำแหล่งกำเนิดแสงที่มีค่าความเข้มการส่องสว่างเท่ากับ 1 แคนเดลา ไปวางไว้ที่จุดศูนย์กลางของทรงกลมที่มีรัศมี 1 ฟุต ปริมาณแสง 1 ลูเมนจะไปตกลงบนทุกๆหนึ่งตารางฟุตบนพื้นผิวของทรงกลม ปริมาณแห่งการส่องสว่างที่เกิดขึ้น = 1 ฟุตแคนเดิลหรือ 1 ลูเมนต่อตารางฟุต หรือ 1 ลูเมนต่อตารางฟุต ในทำนองเดียวกันถ้ารัศมีของทรงกลมดังกล่าวมีค่าเท่ากับ 1 เมตร ปริมาณแห่งการส่องสว่างที่เกิดขึ้นบนพื้นที่ตารางเมตรบนพื้นผิวของทรงกลมจะมีค่าเท่ากับ 1 ลักซ์ (Lux) หรือ 1 ลูเมนต่อตารางเมตร
 
1 ฟุตแคนเดิล (ft-cd) = 1 ลูเมน / ตารางฟุต = 10.76 lux
1 ลักซ์ (lux) = 1 ลูเมน / ตารางเมตร = 0.0929 ft-cd
   




ร่วมแสดงความคิดเห็น / ให้ความรู้เพิ่มเติม เกี่ยวกับบทความนี้ ได้ที่นี่
ชื่อ
E-mail
ข้อความ