แสง มีคุณสมบัติอย่างไร และสร้างปรากฏการณ์ที่สวยงามในธรรมชาติได้อย่างไร

แสง และสมบัติของแสง

แสง ในธรรมชาติมีแหล่งกำเนิดจากหลายแหล่ง ช่วยให้เรามองเห็นวัตถุต่างๆ ที่อยู่ตรงหน้าได้

แสง (Light) คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) ชนิดหนึ่ง ซึ่งมีความยาวคลื่น (Wavelength) อยู่ในช่วงที่มนุษย์สามารถรับรู้ได้ผ่านดวงตาหรือที่เรียกว่า “แสงที่ตามองเห็น” (Visible Light) โดยนับเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ในช่วงความยาวคลื่น 400 – 700 นาโนเมตร

แสงมีคุณสมบัติที่ค่อนข้างสลับซับซ้อน เนื่องจากมีลักษณะเป็นเหมือนทั้งคลื่นและอนุภาค ซึ่งในทางฟิสิกส์ แสง หมายถึง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation) ในทุกช่วงความยาวคลื่น แม้จะอยู่ในช่วงที่สายตาของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ แสงมีอนุภาคที่เรียกว่า “โฟตอน” (Photon) เป็นอนุภาคที่สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยอัตราเร็วคงที่ ซึ่งอยู่ที่ราว 300,000,000 เมตรต่อวินาที โดยไม่จำเป็นต้องมีสื่อหรืออาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ใด ๆ (Medium) อย่างเช่นแสงจากดวงอาทิตย์ที่เดินทางผ่านอวกาศหรือภาวะสุญญากาศเป็นระยะทาง 150 ล้านกิโลเมตร โดยใช้เวลาราว 499 วินาที หรือราว 8.3 นาทีในการเดินทางมายังโลก

แสง, แสงและสมบัติของแสง, แสงธรรมชาติ, คุณสมบัติของแสง, แสงแดด,

แหล่งกำเนิดของแสงบนโลก

แหล่งกำเนิดตามธรรมชาติ คือ ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ และปรากฏการณ์ฟ้าแลบฟ้าผ่า โดยแสงจากดวงอาทิตย์ถือเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่ใหญ่ที่สุดของโลก

แสง, แสงและสมบัติของแสง, แสงธรรมชาติ, คุณสมบัติของแสง, แสงแดด,

สงจากสิ่งมีชีวิต (Bioluminescence) เช่น การเรืองแสงของสัตว์บางชนิด เช่น การมีแสงสว่างในตัวเองของหิ่งห้อย ปลาน้ำลึกบางชนิด และแพลงก์ตอนในทะเล และแสงจากหิ่งห้อย

แสง, แสงและสมบัติของแสง, แสงธรรมชาติ, คุณสมบัติของแสง, แสงแดด,
แสงจากหิ่งห้อยเป็นแสงที่เกิดจากกระบวนการชีวเคมีในตัวหิ่งห้อย

แสงจากสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ เช่น หลอดไฟ ตะเกียง เทียนไข และแสงที่เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทต่าง ๆ เช่น ถ่าน ฟืน และน้ำมัน

สเปกตรัมและสีของแสง (Spectrum)

คลื่นหรือแสงที่ดวงตามมนุษย์สามารถมองเห็นและรับรู้ได้นั้น นับเป็นเพียงช่วงสั้น ๆ ของแถบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด ดังนั้น จึงมีคลื่นอีกมากมายที่มนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และถึงแม้จะมีบางช่วงความยาวคลื่นที่มนุษย์อาจรับรู้ด้วยประสาทสัมผัสอื่น ๆ อย่างเช่น การที่ผิวหนังรับรู้ได้ถึงความร้อน เมื่อสัมผัสกับรังสีอินฟราเรด (Infrared Radiation) หรือรังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet Radiation) เป็นต้น

แสงจากดวงอาทิตย์เป็นแสงขาว (White Light) ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์ สามารถใช้ปริซึม (Prism) แยกองค์ประกอบของแสงขาวออกจากกันได้ โดยสามารถแบ่งออกเป็นแถบสีต่าง ๆ ทั้งหมด 7 สี เรียงชิดติดกันหรือที่เรียกแถบสีเหล่านี้ว่า “สเปกตรัม” (Spectrum) โดยในธรรมชาติ สสารที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงปริซึม คือ หยดน้ำ เม็ดฝน ละออง และไอน้ำต่าง ๆ ซึ่งหลังฝนตกเมื่อแสงแดดส่องกระทบหยดน้ำฝนเหล่านี้ เราสามารถมองเห็นแสงแดดเป็นแถบสีทั้ง 7 สี ปรากฏขึ้นบนท้องฟ้าหรือที่เราเรียกกันว่า “รุ้งกินน้ำ” นั่นเอง

แสง, แสงและสมบัติของแสง, แสงธรรมชาติ, คุณสมบัติของแสง, แสงแดด,

นอกจากนี้ การที่มนุษย์เรามองเห็นสีต่าง ๆ บนวัตถุนั้น เป็นผลที่เกิดจากการผสมของแสงสีต่าง ๆ เช่น แสงขาวอาจเกิดจากการรวมกันของแสงเพียง 3 สี ได้แก่ แสงสีเขียว (Green: 1) แสงสีน้ำเงิน (Blue: 2) และแสงสีแดง (Red: 3) หรือที่เรียกว่า “สีปฐมภูมิ” (Primary Colors) และหากนำแสงที่เกิดจากการผสมกันของสีปฐมภูมิ 2 สีมารวมกัน จึงเกิดเป็น “สีทุติยภูมิ” (Secondary Colors) ได้แก่ แสงสีคราม (Cyan: 4) แสงสีเหลือง (Yellow: 5) และแสงสีม่วงแดง (Magenta: 6) โดยที่สีทุติยภูมิแต่ละสีจะมีความแตกต่างกันในระดับความเข้มสีและความสว่างของแสงอีกด้วย

สมบัติและพฤติกรรมของแสง

การสะท้อน (reflection) คือ พฤติกรรมของแสงที่ส่องไปกระทบผิวตัวกลางที่มีลักษณะแตกต่างกันและสะท้อนกลับออกมา นับเป็นการเคลื่อนที่ของแสงจากตัวกลางต่างชนิด ซึ่งเมื่อแสงตกกระทบกับพื้นผิวสัมผัสของตัวกลางใด ๆ ปริมาณและทิศทางของการสะท้อนของแสงจึงขึ้นอยู่กับธรรมชาติของพื้นผิวสัมผัสของตัวกลางนั้น ๆ

การหักเห (Refraction) คือ พฤติกรรมของแสงที่ส่องผ่านตัวกลางที่มีลักษณะโปร่งใส เช่น อากาศ แก้ว น้ำ และพลาสติกใส ส่งผลให้แสงหักเหออกจากแนวทางการเคลื่อนที่ดั้งเดิม รวมถึงความเร็วเคลื่อนที่ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงไป โดยเฉพาะเมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน อย่างเช่น การเคลื่อนที่ของแสงในน้ำ ซึ่งส่งผลต่อทั้งความเร็วและทิศทางในการเคลื่อนที่หรือการหักเหของแสง

การกระจาย (Dispersion) คือ พฤติกรรมของแสงเมื่อตกกระทบถูกพื้นผิวของตัวกลาง ก่อนเกิดการหักเห ซึ่งส่งผลให้แสงที่มีความยาวคลื่นหรือความถี่ต่าง ๆ กระจายออกเป็นแถบสี เช่น การกระจายของแสงสีขาวเมื่อส่องกระทบปริซึม แล้วเกิดเป็นแถบสีหรือสเปกตรัมนั่นเอง

การดูดกลืน (Absorbtion) คือ พฤติกรรมของแสงที่ส่องไปกระทบตัวกลางหรือวัตถุ ก่อนแสงบางส่วน จะถูกดูดกลืนหายเข้าไปในตัวกลาง ซึ่งแสงที่ดูดกลืนเหล่านั้น จะมีพลังงานบางส่วนสูญหายไปในรูปของพลังงานความร้อน ขณะที่แสงในช่วงความยาวคลื่นที่สามารถส่องผ่านวัตถุหรือตัวกลางดังกล่าว จะแสดงเฉพาะความยาวคลื่นของแสงที่ไม่ถูกดูดซับ กลายเป็นสีของวัตถุที่เรามองเห็นนั่นเอง

การทะลุผ่าน (Transmission) คือ พฤติกรรมของแสงที่เคลื่อนที่พุ่งชนตัวกลาง ก่อนทะลุผ่านออกไปอีกด้านหนึ่ง โดยที่ความถี่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ วัตถุที่มีคุณสมบัติให้แสงทะลุผ่านได้ เช่น กระจก ผลึกคริสตัล พลาสติกใส น้ำและของเหลวต่าง ๆ

การแทรกสอด (Interference) คือ พฤติกรรมการรวมกันของแสง 2 ลำ หรือ 2 ขบวนเคลื่อนที่เข้าหากัน เมื่อแสงทั้ง 2 ลำ มีแหล่งกำเนิดที่ก่อให้คลื่นแสงความถี่เดียวกันและความยาวคลื่นเท่ากัน เมื่อรวมตัวเข้าหากัน สามารถส่งผลให้แสงมีความสว่างมากยิ่งขึ้น ขณะที่ในทางตรงกันข้าม ความสว่างของแสงสามารถถูกลดทอนให้ต่ำลง หากแสงทั้ง 2 ลำ เคลื่อนที่หักล้างกันเอง

ปรากฏการณ์จากพฤติกรรมของแสง

นอกจากรุ้งกินน้ำ ยังมีปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากพฤติกรรมของแสงอีกมากมาย เช่น ปรากฏการณ์ภาพลวงตา หรือ “มิราจ” (Mirage) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์การหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศ เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิและความหนาแน่นของชั้นอากาศที่แสงเดินทางผ่าน อย่างในบริเวณพื้นทะเลทรายหรือพื้นผิวถนนที่ถูกแดดร้อนจัด ส่งผลให้อากาศเหนือพื้นทรายหรือพื้นถนนมีอุณหภูมิสูงกว่าชั้นอากาศโดยรอบ เมื่อแสงเดินทางผ่าน ความแตกต่างของอุณหภูมิส่งผลต่อความหนาแน่นของอากาศหรือตัวกลาง ทำให้แสงเกิดการหักเห สะท้อนให้เห็นภาพลวงตาดังกล่าว

แสง, แสงและสมบัติของแสง, แสงธรรมชาติ, คุณสมบัติของแสง, แสงแดด,

รวมถึงปรากฏการณ์พระอาทิตย์ทรงกลด (Halo) ซึ่งนับเป็นปรากฏการณ์ที่มีลักษณะคล้ายคลึงกับรุ้งกินน้ำ ซึ่งเกิดจากการเรียงตัวกันของผลึกน้ำแข็งภายในก้อนเมฆที่อยู่รอบดวงอาทิตย์์์ เมื่อแสงส่องลงมาตกกระทบผลึกน้ำแข็งเหล่านี้ จึงเกิดการหักเหและการสะท้อนกลับ เกิดเป็นลำแสงพุ่งออกสู่อากาศภายนอก ปรากฏเป็นแถบสีสเปกตรัมของเส้นรอบวงล้อมรอบดวงอาทิตย์หรือพระอาทิตย์ทรงกลดนั่นเอง

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

Tulane University – https://www.tulane.edu/~sanelson/eens211/proplight.htm
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7436-2017-08-11-04-21-21
ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (LESA) – http://www.lesa.biz/astronomy/light/em-waves
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา – https://blog.rmutl.ac.th/montri/old/ee/04212209/L-01.pdf
ทรูปลูกปัญญา – https://www.trueplookpanya.com/learning/detail/31433


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : สิ่งมีชีวิตนอกโลก : มีใครอยู่ข้างนอกนั่นไหม

เรื่องแนะนำ

วิวัฒนาการมนุษย์ผ่านศิลปะบนใบหน้า

วิวัฒนาการมนุษย์ ผ่านศิลปะบนใบหน้า Emma Allen ศิลปินสาวนึกใคร่ครวญถึงวิวัฒนาการของเราในอนาคต ท่ามกลางเทคโนโลยีมากมาย น่าสงสัยอย่างมากว่าในอีกหลายปีข้างหน้ามนุษย์เราจะมีลักษณะเป็นอย่างไร? เธอถ่ายทอดจินตนาการของตนเองออกมาผ่านศิลปะการแต่งแต้มสีสันบนใบหน้าซึ่งผนวกเข้ากับเทคนิคการตัดต่อวิดีโอ ไล่เรียงตั้งแต่สมัยบรรพยรุษของเรายังเป็นเพียงสัตว์เซลล์เดียว วิวัฒน์ขึ้นมาเรื่อยๆ สู่การใช้ชีวิตบนบก และพัฒนามาเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและไพรเมตในที่สุด และในตอนท้ายวิดีโอ นี่อาจเป็นเราในอนาคตเมื่อหลอมรวมตัวตนเข้ากับเทคโนโลยีอย่างแท้จริง…   อ่านเพิ่มเติม บรรพบุรุษชาวอังกฤษมีผิวดำ, ผมหยิก และตาสีฟ้า

Mutrack Dispatcher แพลตฟอร์มเพิ่มประสิทธิภาพงาน เวรเปล ในโรงพยาบาล

Mutrack Dispatcher แพลตฟอร์มเพิ่มประสิทธิภาพงาน เวรเปล ในโรงพยาบาล ฝีมือสตาร์ตอัปคนไทยภายใต้การสนับสนุนจาก สวทช. ช่วยบ่มเพาะธุรกิจต่อยอดสู่สากล บริษัทสตาร์ตอัปไทยประสบความสำเร็จพัฒนาแพลตฟอร์มบริหารจัดการ เวรเปล ในโรงพยาบาล Mutrack Dispatcher รับส่งผู้ป่วยทันใจ ปลอดภัยต่อบุคลาการทางการแพทย์ในยุคโควิด-19 ได้รับการสนับสนุนจาก สวทช. ผ่านโครงการบ่มเพาะธุรกิจเทคโนโลยี โดยศูนย์พัฒนาผู้ประกอบการธุรกิจเทคโนโลยี (BIC) ช่วยต่อยอดธุรกิจจนนำไปสู่การใช้งานจริงในโรงพยาบาล ล่าสุด บริษัทเครือข่ายไร้สายระดับโลกดึงร่วมเป็นพันธมิตรเตรียมพัฒนาธุรกิจสู่นานาชาติ นายปิโยรส ปิยจันทร์ ประธานเจ้าหน้าที่บริหารบริษัท มิวแทรค จำกัด เปิดเผยว่า บริษัทพัฒนา “ระบบบริหารจัดการเวรเปล” ในรูปแบบของแพลตฟอร์มชื่อ Mutrack Dispatcher ที่จะช่วยลดขั้นตอนการกระจายงานเวรเปลในโรงพยาบาล โดยใช้เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำ (Bluetooth Low Energy : BLE) เป็นการติดตั้งอุปกรณ์ Bluetooth Gateway หรือเรียกว่า Locator ตามจุดหรือแผนกต่างๆ ในอาคาร ลักษณะคล้ายการปักหมุดในแผนที่เพื่อบอกตำแหน่งของแต่ละชั้นและแผนก ในส่วนการใช้งานจะมี 2 ส่วน คือ พยาบาลและเจ้าหน้าที่เวรเปล โดยพยาบาลจะใช้แพลตฟอร์มที่อยู่บนเว็บไซต์เพื่อสร้างคำขอในระบบสำหรับเรียกเจ้าหน้าที่เวรเปลให้มารับผู้ป่วย […]

เปรียบเทียบสถานการณ์น้ำท่วม ปี 2554 และปี 2564

สถานกาณ์น้ำท่วมใหญ่ในหลายจังหวัดของประเทศไทยในช่วงเดือนกันยายน ปี 2564 ทำให้ประชาชนที่อยู่ในพื้นที่ตอนล่าง อย่างกรุงเทพมหานคร เริ่มกังวลว่าจะเกิดเหตุการณ์น้ำท่วมครั้งใหญ่ซ้ำรอยเหตุการณ์”มหาอุทกภัย ปี 2554″ หรือไม่ น้ำท่วมปี 64 ในประเทศไทยมีหน่วยงานหลักๆ ที่รับผิดชอบดูแลเรื่องการบริหารจัดการน้ำในประเทศคือ สำนักงานทรัพยากรน้ำแห่งชาติ (สนทช.) ซึ่งเป็นองค์กรกลางด้านน้ำที่ขึ้นตรงต่อนายกรัฐมนตรีโดยตรง โดยที่ผ่านมา สนทช. ได้ทำงานบูรณาการร่วมกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องมาโดยตลอด และได้ติดตามตามสถานการณ์ รวมไปถึงเตรียมรับมือกับสถานการณ์น้ำมาตั้งแต่แรกน้ำท่วมปี 64 อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะมีการเตรียมรับมือกับปริมาณน้ำไว้ล่วงหน้า แต่เนื่องจาก “พายุดีเปรสชัน ‘เตี้ยนหมู่’ เป็นพายุที่อยู่เหนือการประเมิน โดยคาดว่า พายุอาจถูกอากาศเย็นเบียดและอ่อนกำลังไป แต่กลับมีความแรงของพายุเพิ่มขึ้นขณะเข้าใกล้ฝั่ง” สมควร ต้นจาน ผู้อำนวยการส่วนพยากรณ์อากาศกลาง กองพยากรณ์อากาศ กรมอุตุนิยมวิทยา กล่าวและเสริมว่า “จึงส่งผลกระทบกับจังหวัดแนวขอบหย่อมกดอากาศคือจังหวัดเลย ชัยภูมิ นครสวรรค์ เพชรบูรณ์ และนครราชสีมา ทำให้เกิดฝนตกหนักถึงหนักมาก” ความกังวลเรื่องอุทกภัยในพื้นที่กรุงเทพมหานคร ส่วนเรื่องความกังวลเกี่ยวกับปริมาณน้ำฝนที่เกิดขึ้นในภาคเหนือตอนล่าง (แถบจังหวัดตาก สุโขทัย และพิษณุโลก) จะส่งผลกระทบต่อพื้นที่ภาคลกลาง อย่างกรุงเทพฯ และปริมณฑลหรือไม่นั้น สุทัศน์ วีสกุล ผู้อำนวยการสถาบันสารสนเทศทรัพยากรน้ำ (องค์การมหาชน) […]

การค้นพบทางดาราศาสตร์: ดวงดาวบนฟ้ากำเนิดมาพร้อมกับกาแล็กซี

(ภาพปก) ภาพแสดงจากข้อมูลที่รวบรวมจากยานอวกาศไกอาแสดงให้เห็นการกระจายตัวของดวงดาว 150 ล้านดวงใน กาแล็กซี ทางช้างเผือก โดยดาวสีส้มและสีเหลืองแสดงถึงความหนาแน่นของดวงดาว ขณะนี้ ทีมนักดาราศาสตร์กำลังใช้ยานอวกาศไกอาเพื่อประมาณอายุที่ชัดเจนของดวงดาวบางส่วน และปักหมุดแหล่งที่อยู่ของดาวที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก ภาพถ่ายโดย ESA/GAIA/DPAC, A. KHALATYAN(AIP) & STARHORSE TEAM; GALAXY MAP: NASA/JPL-CALTECH/R. HURT (SSC/CALTECH)  พวกมันมีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล – รายงานจากนักดาราศาสตร์ นักดาราศาสตร์ค้นพบว่า บางส่วนของดวงดาวที่ส่องประกายอยู่บนท้องฟ้าระยิบระยับในค่ำคืนนั้นเป็นวัตถุที่หลงเหลือจาก กาแล็กซี ทางช้างเผือกยุคเริ่มต้นที่เก่าแก่ที่สุด หลังจากที่ได้ก่อรูปร่างมาในช่วงเวลา 2-3 พันล้านปีของช่วงการระเบิดครั้งใหญ่ (บิ๊กแบง) โดยดวงดาวเหล่านี้ได้รวมตัวเป็นกลุ่มก้อน และในระหว่างช่วงเวลาที่ยาวนานนี้ พวกมันก็ได้เติบโตและขัดเกลาตัวเองมาเป็นกาแล็กซีทรงกังหัน อันเป็นพื้นที่ที่มนุษย์เราอาศัยอยู่ในทุกวันนี้ “ดวงดาวเหล่านี้มีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล” Carme Gallart แห่งสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งเกาะคานารี กล่าว โดยรายงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature Astronomy ซึ่งเผยว่าเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้ปักหมุดอายุของบรรดาดวงดาวโบราณซึ่งมีอายุราวหนึ่งหมื่นถึงหนึ่งหมื่นสามพันล้านปีแล้ว “การกำหนดประชากรของดาว (populations of stars) ที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งได้ก่อร่างของกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้นค่อนข้างน่าสนใจ เพราะมันจะให้แนวทางเราไปสู่อดีตของกาแล็กซีของเรา” Chris Hayes […]