คลื่นและสมบัติของคลื่นแสง

ส่วนประกอบของคลื่น
         1.  สันคลื่นหรือยอดคลื่น คือตำแหน่งสุงสุดของคลื่น ในภาพ คือตำแหน่ง ก และ ข
         2.  ท้องคลื่น คือตำแหน่งที่ต่ำสุดของคลื่น ในภาพคือตำแหน่ง ค
         3.  ความยาวคลื่น ใช้สัญลักษณ์ l อ่านว่า แลมป์ดา คือระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ ในภาพ คือ    ตำแหน่ง ก ถึง    ข ความยาวคลื่นมีหน่วยเป็นเมตรหรือมีหน่วยเป็นนาโนเมตร ( nm) ก็ได้ โดย 1 นาโนเมตร = 10- 9 เมตร
         4.  ความถี่ใช้สัญลักษณ์ n ( อ่านว่านิว) คือจำนวนรอบที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านจุดหนึ่งในเวลา 1 วินาทีความถี่มีหน่วยเป็น รอบ/วินาที ( s-1) หรือ ( Hz)
        5.  แอมปริจูดคือความสูงของคลื่น ในภาพคือ ก ถึง ง    จ ถึง ค และ   ข ถึง ฉ คลื่นในเรื่องนี้เป็นคื่นแม่เหล็กไฟฟ้า    ซึ่งประกอบด้วยคลื่นที่มีความถี่และความยาวคลื่นต่าง ๆ กัน เป็นช่วงกว้าง   มีทั้งช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นและความยาวคลื่นที่มองไม่เห็น

  เมื่อนำแสงขาวที่เกิดจากดวงอาทิตย์ส่องผ่านปริซึมหรือเกรตติง       แสงสีขาวจะแยกเป็นสีต่างๆ ต่อเนื่อง ซึ่งเรียกว่า    แถบสเปกตรัม

แสงเป็นรูปแบบหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า      แสงที่ประสาทตาของมนุษย์สามารถสัมผัสได้เรียกว่า     แสงที่มองเห็นได้      ซึ่งมีความยาวคลื่นต่างๆ   กัน   คลื่นแสงที่มองเห็นได้คือช่วง   400 – 700  นาโนเมตร

ตาราง   1.2   แสดงความยาวคลื่นของแสงสีต่างๆ   ในแสงขาว
 

แมกซ์ แพลงค์   (Max  Plank)  นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันได้ศึกษาเกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า   ซึ่งเป็นพลังงานรูปหนึ่งและสรุปได้ว่าพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า    จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่ของคลื่น

E  E 

                     E  หมายถึง   พลังงานของคลื่น   หน่วยเป็นจูล   (joule)

                      h  หมายถึง   ค่าคงที่ของแพลงค์มีค่าเท่ากับ   6.6   10 - 34   จูลวินาที   (joule.sec)

                        หมายถึง   ความถี่ของคลื่น   หน่วยเป็น   รอบต่อวินาที   หรือเฮิรตซ์   (Hz)

   ในการศึกษาเกี่ยวกับคลื่นทั่วไป   พบว่าความยาวคลื่นจะมีความสัมพันธ์กับความถี่ของคลื่นดังนี้     

c

                   เมื่อ   c  หมายถึง   ความเร็วของแสง   มีค่าเท่ากับ   3 ?10 8   เมตรต่อวินาที

                            หมายถึง   ความยาวคลื่น   หน่วยเป็นเมตร

  จากสูตรทั้งสองจะได้ว่า

จากสมการเมื่อพิจารณา    จะได้ว่า

        แสงที่มีความยาวคลื่นมาก   จะมีความถี่น้อย    และพลังงานคลื่นน้อย (E) ได้แก่ แสงสีแดง   ทำนองเดียวกันแสงที่มีความยาวคลื่นน้อย   จะมีความถี่มาก    และพลังงาน คลื่นมาก   (E)  ได้แก่   แสงสีม่วง

  ตัวอย่างที่ 7 จงหาพลังงานคลื่นและความถี่ของคลื่นชนิดหนึ่งที่มีความยาวคลื่น     เมตร

วิธีทำ            จากสูตร        c  = 

                   จะได้ว่า                         รอบ / วินาที

                   จากสูตร        E    =     จูล

ตัวอย่างที่ 8 ค่า   IE ของ   Li 2+ มีค่า 1.961     10 -17   จูลจะมีค่าความยาวคลื่นกี่   nm ( นาโมเมตร )

                   กำหนดให้ค่า h = 6.625    10 -34   จูล . วินาที    และ c  =  2.998     10 8 เมตร . วินาที -1

วิธีทำ                     จากสูตร                        

Home^^