ชนิดของโคมไฟฟ้า

โคมไฟฟ้า

โคมไฟฟ้าทำหน้าที่บังคับทิศทางแสงของหลอดให้ไปในทิศทางที่ต้องการ โคมไฟฟ้ามีใช้กันมากมายหลายชนิดขึ้นอยู่กับการใช้งาน สำหรับโคมไฟฟ้ากับการประหยัดพลังงาน ในที่นี้จะกล่าวถึงโคมไฟฟ้าที่ใช้ภายในอาคาร เพราะมีการนำมาใช้งานกันมาก จำเป็นต้องเลือกโคมไฟฟ้าที่สามารถประหยัดพลังงานและมีคุณภาพที่ดีปัจจัยที่ควรพิจารณาในการเลือกโคมไฟฟ้า

1 ความปลอดภัยของโคม

โคมไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานต้องได้รับมาตรฐานความปลอดภัยตามเกณฑ์ด้วย เช่น ต้องไม่มีคมจนอาจเกิดอันตราย ต้องมีระบบการต่อลงดินในกรณีที่ใช้กับฝ้าสูงเพื่อไม่เป็นอันตรายกับคนที่มาเปลี่ยนหลอด

2 ประสิทธิภาพของโคมไฟฟ้า (Luminaire efficiency)

โคมไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงานหมายถึงโคมที่มีประสิทธิภาพของโคมสูงที่สุด คือ ให้ปริมาณแสงออกมาจากตัวโคมเมื่อเทียบกับปริมาณแสงที่ออกจากหลอดให้มีค่าสูงที่สุด

3 ค่าสัมประสิทธิ์การใช้งานของโคมไฟฟ้า (Coefficients of Utilization)

ค่าที่ได้จากการวัดประสิทธิภาพของโคม โดยที่รวมผลของความสูงและสัมประสิทธิของการสะท้อนของผนังและเพดานโดยผู้ผลิต

4 แสงบาดตาของโคม (Glare)

เป็นค่าที่แสดงคุณภาพแสงของโคม ต้องเลือกโคมที่มีแสงบาดตาอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้

5 กราฟการกระจายแสงของโคม (Distribution Curve)

โคมมีหลายชนิดด้วยกันแต่ละโคมก็มีกราฟกระจายแสงของโคมต่างกัน การนำโคมไปใช้ต้องเลือกกราฟกระจายแสงของโคมที่เหมาะสมกับงาน

6 การระบายความร้อนของโคม

โคมไฟฟ้าทีประหยัดพลังงานควรจะมีการระบายความร้อนได้ดี ถ้ามีอุณหภูมิสะสมในโคมมากเกินไปอาจทำให้ปริมาณแสงที่ออกจากหลอดลดลง เช่น โคมไฟส่องลงหลอดคอมแพคก์ถ้าไม่มีการระบายความร้อนที่ดีปริมาณลดลงถึง 40% เป็นต้น

7 อายุการใช้งาน

โคมไฟฟ้าทีประหยัดพลังงานต้องพิจารณาอายุการใช้งานด้วย เช่น โคมต้องทำด้วยวัสดุที่สามารถใช้งานได้นานตามที่ต้องการโดยไม่ผุกร่อน และไม่มีการเปลี่ยนรูปเมื่อมีการบำรุงรักษาเนื่องจากการเปลี่ยนหลอดหรือทำความสะอาด

8 สถานที่ติดตั้ง

การเลือกใช้โคมแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับว่าต้องการนำไปใช้งานอะไรบ้างต้องการคุณภาพแสงมากน้อยเพียงใด หรือเน้นในเรื่องของปริมาณแสงแต่เพียงอย่างเดียว ต้องมีการป้องกันทางกล ป้องกันน้ำ ฝุ่นผงมากน้อยเพียงใด

โครงสร้าง ส่วนประกอบ และการนำไปใช้งานของหลอดไฟฟ้า

เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้แสงสว่าง

อุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสง ได้แก่ หลอดไฟฟ้า หลอดฟลูออเรสเซนต์ และหลอดไฟโฆษณา โธมัส แอลวา เอดิสัน (Thomas Alva Edison) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ได้ประดิษฐ์หลอดไฟฟ้า ขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อ พ . ศ . 2422 โดยใช้คาร์บอนเส้นเล็ก ๆ เป็นไส้หลอดและต่อมาได้มีการพัฒนาขึ้น จนเป็นหลอดไฟฟ้าที่ใช้ในปัจจุบัน

การพัฒนารูปแบบของหลอดไฟฟ้าให้เหมาะสมกับการใช้งาน

หลอดไฟฟ้า

หลอดไฟฟ้า มีส่วนประกอบดังนี้

ส่วนประกอบของหลอดไฟฟ้าแบบเขี้ยว

• ไส้หลอด ครั้งแรก เอดิสันใช้คาร์บอนเส้นเล็ก ๆ เป็นไส้หลอด ซึ่งมีปัญหาคือ ไส้หลอดขาดง่ายเมื่อได้รับความร้อน ปัจจุบันไส้หลอดทำด้วยทังสเตน ซึ่งเป็นโลหะที่หาง่าย ราคาไม่แพง มี ความต้านทานสูง มีจุดหลอดเหลวสูงมาก เมื่อได้รับความร้อนจึงไม่ขาดง่าย ลักษณะของไส้หลอด ขดไว้เหมือนสปริง มีขนาดแตกต่างกันขึ้นอยู่กับกำลังไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้า กล่าวคือ หลอดที่มีกำลังไฟฟ้าต่ำไส้หลอดจะใหญ่ ความต้านทานน้อย ส่วนหลอดที่มีกำลังไฟฟ้าสูง ไส้หลอดจะเล็ก มีความต้านทานมาก
• หลอดแก้ว ทำจากหลอดแก้วใส ทนความร้อนได้ดี ภายในสูบอากาศออกจนหมด แล้วบรรจุแก๊สไนโตรเจน และอาร์กอนเพียงเล็กน้อยไว้แทนที่ แก๊สที่บรรจุไว้นี้จะช่วยให้ทังสเตนที่ได้รับความร้อนไม่ระเหิดไปจับที่ผิว ในของหลอดไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้หลอดไฟฟ้าดำ
• ขั้วต่อไฟ เป็นจุดต่อวงจรไฟฟ้าภายในหลอด

หลักการทำงานของหลอดไฟฟ้า

การที่หลอด ไฟฟ้าให้แสงสว่างได้เป็นไปตามหลักการดังนี้ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไส้หลอด ซึ่งมีความต้านทานสูง พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ทำให้ไส้หลอดร้อนจัดจนเปล่งแสง ออกมาได้ ซึ่งมีการเปลี่ยนรูปพลังงานดังนี้

พลังงานไฟฟ้า ----> พลังงานความร้อน ----> พลังงานแสง

หลอดฟลูออเรสเซนต์

หลอดฟลูออเรสเซนต์

(fluorescent) หรือหลอดเรืองแสง เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสว่างที่นิยมใช้กันมาก มีรูปร่างหลายแบบเช่น ทรงกระบอกสั้น ยาว ครึ่งวงกลม หรือวงกลม หลอดฟลูออเรสเซนต์ มีส่วนประกอบดังนี้
ส่วนประกอบของหลอดฟลูออเรสเซนต์

• ขั้วต่อไฟ เป็นจุดต่อวงจรไฟฟ้าของหลอดฟลูออเรสเซนต์
• ไส้หลอด ทำด้วยโลหะทังสเตนอยู่ที่ปลายหลอดทั้งสองข้าง
• หลอดแก้ว ภายในหลอดสูบอากาศออกจนหมด แล้วใส่ไอปรอทไว้เล็กน้อย ผิวหลอดแก้วด้านใน ฉาบด้วยสารวาวแสง (fluorescent coating) ชนิดต่าง ๆ ซึ่งจะให้สีต่าง ๆ กันออกไป

อุปกรณ์ที่ต้องใช้ประกอบกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ มีดังนี้

แบลลัสต์ และสตาร์ตเตอร์
สตาร์ตเตอร์ (starter) ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์อัตโนมัติในขณะหลอดฟลูออเรสเซนต์ยังไม่ติด และหยุดทำงานเมื่อหลอดติดแล้ว
แบลลัสต์ (ballast) ทำหน้าที่เพิ่มความต่างศักย์ เพื่อให้หลอดฟลูออเรสเซนต์ติดในตอนแรก และทำให้กระแสไฟฟ้าที่ผ่านหลอดไฟลดลงเมื่อหลอดติดแล้ว พร้อมทั้งควบคุมให้กระแสไฟฟ้าคงตัว
การใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ทุกชนิดต้องต่อวงจรเข้ากับสตาร์ตเตอร์และแบลลัสต์ แล้วจึงต่อเข้ากับสายไฟฟ้าในบ้าน ดังรูป

การต่อวงจรไฟฟ้าของหลอดฟลูออเรสเซนต์

หลักการทำงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์

การทำงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์
เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไอปรอท จะคายพลังงานไฟฟ้าให้แก่ไอปรอท ซึ่งจะทำให้อะตอม ของไอปรอทอยู่ในสภาวะถูกกระตุ้น (exited state) เป็นผลให้อะตอมปรอทคายพลังงานออกมาเพื่อ ลดระดับพลังงานในตัวเองในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งมองไม่เห็น เมื่อรังสีชนิดนี้ไปกระทบกับสารวาวแสงที่ฉาบไว้ที่ผิวด้านในของหลอดฟลูออเรส เซนต์ สารเหล่านี้จะเปล่งแสงได้ โดยให้แสงสีต่างๆตามชนิดของสารวาวแสงที่ฉาบไว้ภายในหลอดนั้น เช่น แคดเมียมบอเรท (Cadmium borate) ให้ แสงสีชมพู แคดเมียมซิลิเคท (Cadmium silicate) ให้แสงสีชมพูอ่อน แมกนีเซียมทังสเตท (Magnesium tungstate) ให้แสงสีขาวอมฟ้า แคลเซียมทังสเตท (Calcium tungstate) ให้แสงสีน้ำเงิน ซิงค์ซิลิเคท (Zinc silicate) ให้แสงสีเขียว ซิงค์เบริลเลียมซิลิเคท (Zinc Beryllium silicate) ให้แสงสีเหลืองนวล นอกจากนี้ยังอาจผสมสารวาวแสงเหล่านี้ เพื่อให้ได้แสงสีผสมที่แตกต่างกันออกไปได้อีกด้วย

ข้อเปรียบเทียบระหว่างหลอดไฟฟ้ากับหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าเท่ากัน

• หลอดไฟฟ้าสว่างน้อยกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ เมื่อมีจำนวนวัตต์เท่ากัน
• หลอดไฟฟ้ามีอายุการใช้งานสั้นกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์
• ขณะใช้งานอุณหภูมิของหลอดไฟฟ้าสูงกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์
• หลอดไฟฟ้าเสียค่าใช้จ่ายในการติดตั้งน้อยกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ เพราะหลอดฟลูออเรสเซนต์ต้องต่อวงจรเข้ากับแบลลัสต์และสตาร์ตเตอร์เสมอ

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าหลอดตะเกียบ หลอดคอมแพค

ฟลูออเรสเซนต์มี 2 ชนิด คือ ชนิดที่มีแบลลัสต์ภายใน สามารถใช้แทนหลอดไฟฟ้าแบบมีเขี้ยวและแบบเกลียวได้ อีกชนิดหนึ่งเป็นแบบที่มีแบลลัสต์อยู่ภายนอกจะมีขาเสียบ เพื่อต่อเข้ากับแบลลัสต์ สมบัติที่สำคัญของหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ คือ ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้า และมีอายุการใช้งาน ที่ยาวนานกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์

หลอดไฟโฆษณา

หลอดไฟโฆษณา เป็นหลอดแก้วขนาดเล็กที่ถูกลนไฟดัดให้เป็นรูปภาพหรือตัวอักษรต่าง ๆ ไม่มีไส้หลอดไฟ แต่ที่ปลายทั้ง 2 ข้างจะมีขั้วไฟฟ้าทำด้วยโลหะต่อกับแหล่ง กำเนิดไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงประมาณ 10,000 โวลต์ ภายในหลอดชนิดนี้จะสูบอากาศออกจนเป็น สูญญากาศ แล้วบรรจุแก๊สบางชนิดที่จะให้แสงสีต่าง ๆ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เช่น แก๊สนีออน จะให้แสงสีแดง หรือส้ม แก๊สฮีเลียมให้แสงสีชมพู แก๊สอาร์กอนให้แสงสีขาวอมน้ำเงิน แก๊สคริปตอนให้แสงสีม่วงอ่อน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ให้แสงสีขาว แก๊สซีนอนให้แสงสีฟ้า แก๊สไนโตรเจนให้แสงสีม่วงแก่ นอกจากนี้ถ้าใช้แก๊สต่าง ๆ ผสมกันก็จะได้แสงสีต่าง ๆ กันออกไปอีกด้วย จากความต่างศักย์ที่ สูงมาก ๆ นี้จะทำให้แก๊สที่บรรจุอยู่ภายในหลอดเกิดการแตกตัวเป็นไอออนและนำไฟฟ้าได้ ซึ่งจะร้อนและติดไฟให้แสงสีต่าง ๆ ได้เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
ตัวเลขที่ปรากฏบนหลอดไฟฟ้า และหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งบอกกำลังไฟฟ้าเป็นวัตต์ (W) เป็นการบอกถึงปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปใน 1 วินาที เช่น 18 W หมายถึงหลอดไฟฟ้าชนิดนี้จะใช้พลังงานไฟฟ้าไป 18 จูล ใน 1 วินาที ดังนั้นหลอดไฟฟ้าและหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้กำลังไฟฟ้ามากเมื่อใช้งานจะสิ้น เปลืองพลังงานไฟฟ้ามาก

ข้อแนะนำเกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้แสงสว่าง

หลอดฟลูออเรสเซนต์รุ่นใหม่ซึ่งเป็นหลอดที่มีประสิทธิภาพสูง ( หลอดผอม ) ให้ความสว่างสูง เท่ากับหลอดฟลูออเรสเซนต์ธรรมดา แต่สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าน้อยกว่า มีประสิทธิภาพสูงกว่า ตัวหลอดจะเล็กกว่าหลอดธรรมดา มีขนาด 18 วัตต์ ใช้แทนขนาด 20 วัตต์ และขนาด 36 วัตต์ ใช้แทนขนาด 40 วัตต์ สามารถนำไปสวมเข้ากับขั้วและขาหลอดเดิมได้ทันทีโดยไม่ต้องเปลี่ยน แบลลัสต์ และสตาร์ตเตอร์ หลอดไฟชนิดดังกล่าวจะประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณร้อยละ 10
หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดไฟชนิดใหม่ มีลักษณะเป็นหลอดฟลูออเรสเซนต์ ขนาดเล็ก ที่ได้พัฒนาเพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงาน โดยใช้แทนหลอดไฟฟ้าได้ มีอายุการใช้งานมากกว่าหลอดไฟฟ้าถึง 8 เท่า ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าหลอดไฟฟ้า 4 เท่า เป็นหลอดที่ประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ถึงร้อยละ 75 ปัจจุบันมี 2 ประเภทคือ ประเภทที่มีแบลลัสต์ และสตาร์ตเตอร์รวมอยู่ภายในหลอด สามารถนำไปใช้แทนหลอดไฟฟ้าชนิดเกลียวได้ทันทีโดยไม่ต้องเพิ่มอุปกรณ์อื่น มีหลายขนาดให้เลือกใช้คือ

• ขนาด 9 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 40 วัตต์
• ขนาด 13 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 60 วัตต์
• ขนาด 18 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 75 วัตต์
• ขนาด 25 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 100 วัตต์

จะเห็นได้ว่าหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ มีคุณสมบัติดีกว่า ช่วยประหยัดค่าไฟฟ้า หากใช้ หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ ชนิดที่มีแบลลัสต์ภายใน ขนาด 13 วัตต์ 1 หลอด แทนหลอดไฟฟ้าขนาด 60 วัตต์ จำนวน 1 หลอด จะประหยัดค่าไฟฟ้าได้ ประมาณปีละ 142 บาท หลอดคอม - แพคฟลูออเรสเซนต์อีกชนิดหนึ่ง เป็นหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์แบลลัสต์ภายนอก ซึ่งมีหลักการเดียวกับหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์แบลลัสต์ภายใน แต่หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์แบลลัสต์ ภายนอก สามารถเปลี่ยนหลอดได้ง่ายเมื่อหลอดชำรุด ตัวหลอดมีลักษณะงอโค้งเป็นรูปตัวยู ภายในขั้วของหลอดจะมีสตาร์ตเตอร์อยู่ภายใน และมีแบลลัสต์อยู่ภายนอก การติดตั้งใช้งานต้องมีขาเสียบ เพื่อใช้กับแบลลัสต์ที่แยกออกมา มีขนาดให้เลือกใช้ตั้งแต่ 5 วัตต์ 7 วัตต์ 9 วัตต์ และ 11 วัตต์
ที่มา https://wiki.stjohn.ac.th/groups/poly_power/wiki/bbf18/_.html

คุณสมบัติของแสง

คุณสมบัติของแสง

แสงจะมีคุณสมบัติที่สำคัญ 4 ข้อ ได้แก่ การเดินทางเป็นเส้นตรง (Rectilinear propagation) , การหักเห (Refraction) , การสะท้อน (Reflection) และการกระจาย (Dispersion) การเดินทางแสงเป็นเส้นตรง ในตัวกลางที่มีค่าดัชนีการหักเห (refractive index ; n) ขของแสงเท่ากัน แสงจะเดินทางเป็นเส้นตรงโดยค่า n สามารถหาได้จากสมการ

คือ ความเร็วของแสงในสุญญากาศ

คือ ความเร็วของแสงในตัวกลางนั้นๆ

รูปที่ 2.1 ช่วงแถบความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าที่ใช้ในการสื่อสารเส้นใยแสงในตัวกลางนั้นๆ

การสะท้อน การสะท้อนของแสงสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ คือ

» การสะท้อนแบบปกติ (Regular reflection) จะเกิดขึ้นเมื่อแสงตกกระทบกับวัตถุที่มีผิวเรียบมันวาวดังรูปที่ 2.2

รูปที่ 2.2 การสะท้อนแบบปกติ

» การสะท้อนแบบกระจาย (Diffuse reflection) จะเกิดขึ้นเมื่อแสงตกกระทบวัตถุที่มีผิวขรุขระดังรูปที่ 2.3 รูปที่ 2.3 การสะท้อนแบบกระจาย

โดยการสะท้อนของแสงไม่ว่าจะเป็นแบบใดก็ตามจะต้องเป็นไปตามกฎการสะท้อน ของแสงที่ว่า "มุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ" ซึ่งแสดงให้ดูในรูปที่ 2.4

รูปที่2.4 กฎการสะท้อนของแสง

การหักเหของแสง(Refraction)

การหักเหการหักเหของแสงจะเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางผ่านตัวกลางที่มีค่า ดัชนีการหักเหไม่เท่ากัน โดยลำแสงที่ตกกระทบจะต้องไม่ทำมุมฉากกับรอยต่อระหว่างตัวกลางทั้งสอง และมุมตกกระทบต้องมีค่าไม่เกินมุมวิกฤต (Critical angel ; ) โดยการหักเหของแสงสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 กรณี คือ

» n1 <>

รูปที่ 2.5 การหักเหของแสงกรณี n1 <>
จาก รูปที่ 2.5 ระยะเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางในช่วง BC จะเท่ากับระยะเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางในช่วง B'C' ซึ่งสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังสมการ เมื่อพิจารณารูปสามเหลี่ยม BCC' และ BB'C' จะได้ความสัมพันธ์ทางตรีโกณ

» n1 > n2 แสงจะหักเหออกจากเส้นปกติ

รูป 2.6 การหักเหของแสงกรณี n1 > n2
จาก รูปที่ 2.6 จะเห็นว่าระยะทาง BC มีค่ามากกว่า B'C' เนื่องจากระยะทาง BC เป็นการเดินทางของแสงในตัวกลางที่มีค่าดัชนีการหักเหน้อยกว่า ดังนั้นในระยะเวลาเท่ากันแสงจะสามารถเดินทางได้มากกว่า »
การสะท้อนกลับหมด (Total Internal Reflection)

การเกิดการสะท้อนกลับหมดของแสงจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อ ค่าดัชนีการหักเหของตัวกลางที่ 1 มีค่ามากกว่าดัชนีการหักเหของตัวกลางที่ 2 (n1 > n2) และ ซึ่งจะส่งผลให้ มีค่าเท่ากับ หรือมากกว่าโดยเราสามารถหาค่า ได้จาก Snell's Law เมื่อ จะเกิดการสะท้อนกลับหมดของแสงซึ่งจะได้ ดังนั้น ดังนั้นจะได้

รูปที่ 2.7 การสะท้อนกลับหมดของแสง
ใน รูปที่ 2.8 แสดงตัวอย่างของการสะท้อนกลับหมดของแสง โดยการมองเครื่องบินที่อยู่ในอากาศจากใต้น้ำ ซึ่งจะสามารถมองเห็นเครื่องบินได้ก็ต่อเมื่อเรามองทำมุมกับผิวน้ำมากกว่า ค่าดังกล่าวได้มาจากการคำนวณมุมวิกฤตดังนี้ รูปที่ 2.8 ตัวอย่างการสะท้อนกลับหมดของแสง
จาก สมการ แทนค่า n2=1 และ n1=1.33 จะได้ ดังนั้นการมองจะต้องทำมุมกับเส้นปกติน้อยกว่า จึงจะสามารถมองเห็นเครื่องบินได้ ถ้าเรามองทำมุมกับเส้นปกติเท่ากับหรือมากกว่า จะทำให้เกิดการสะท้อนกลับหมดของแสงจึงไม่สามารถมองเห็นเครื่องบินได้ ซึ่งปรากฏการณ์การสะท้อนกลับหมดของแสงนี้จะทำให้แสงสามารถเดินทางไปในเส้นใย แสงได้การกระจายในการพิจารณาการเดินทางของแสงที่ผ่านๆ มา เราสมมติให้แสงที่เดินทางมีความยาวคลื่นเพียงความยาวคลื่นเดียวซึ่งเราเรียก แสงชนิดนี้ว่า "Monochromatic" แต่โดยธรรมชาติของแสงแล้วจะประกอบด้วยความยาวคลื่นหลายความยาวคลื่นผสมกัน ซึ่งเราเรียกว่า "Polychromatic" ดังแสดงในรูปที่ 2.9 จะเห็นว่าแสงสีขาวจะสามารถแยกออกเป็นแสงสีต่างๆ (ความยาวคลื่นต่างๆ) ได้ถึง 6 ความยาวคลื่นโดยใช้แท่งแก้วปริซึม ซึ่งกระบวนการที่เกิดการแยกแสงออกแสงออกมานี้ เราเรียกว่า "การกระจาย (Dispersion)"

รูปที่ 2.9 การกระจายของแสงสีขาว
การ กระจายของแสงนี้จะตั้งอยู่บนความจริงที่ว่า "แสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะเดินทางด้วยความเร็วที่ต่างกันในตัวกลาง เดียวกัน" นอกจากคุณสมบัติดังกล่าวทั้ง 4 ข้อแล้ว แสงยังมีคุณสมบัติอื่นๆ อีกคือ1. แสงจัดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic wave) ชนิดหนึ่ง2. คลื่นแสงเป็นคลื่นมี่มีการเปลี่ยนแปลงตามขวาง (Transverse wave) ซึ่งทั้ง 2 กรณีนี้ ทำให้เราสามารถสรุปได้ว่าคลื่นแสงเป็นคลื่น TEM โดยลักษณะการเดินทางของแสงแสดงในรูปที่ 2.10

รูปที่ 2.10 การเดินทางของคลื่นแสง
รุ้งกินน้ำ
เป็น การกระจายของแสง เกิดจากแสงขาวหักเหผ่านผิวของละองน้ำ ทำให้แสงสีต่าง ๆ กระจายออกจากกันแล้วเกิดการสะท้อนกลับหมดที่ผิวด้านหลังของละอองน้ำแล้วหัก เหออกสู่อากาศ ทำให้แสงขาวกระจายออกเป็นแสงสีต่าง ๆ กัน แสงจะกระจายตัวออกเมื่อกระทบถูกผิวของตัวกลาง เราใช้ประโยชน์จากการกระจายตัวของลำแสง เมื่อกระทบตัวกลางนี้ เช่น ใช้แผ่นพลาสติกใสปิดดวงโคม เพื่อลดความจ้าจากหลอดไฟหรือ โคมไฟชนิดปิดแบบต่าง ๆ
การทะลุผ่าน (Transmission) การ ทะลุผ่าน หมายถึงการที่แสงพุ่งชนตัวกลางแล้วทะลุผ่านมันออกไปอีกด้านหนึ่ง โดยที่ความถี่ไม่เปลี่ยนแปลงวัตถุที่มีคุณสมบัติการทะลุผ่านได้ เช่น กระจก ผลึกคริสตัล พลาสติกใส น้ำและของเหลวต่าง ๆ

การดูดกลืน (Absorbtion)
การดูดกลืน หมายถึง การที่แสงถูกดูดกลืนหายเข้าไปในตัวกลางโดยทั่วไปเมื่อมีพลังงานแสงถูกดูด กลืนหายเข้าไปในวัตถุใด ๆเช่น เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์ เครื่องต้มน้ำพลังงานแสง และยังนำคุณสมบัติของการดูดกลืนแสงมาใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น การเลือกสวมใส่เสื้อผ้าสีขาวจะดูดแสงน้อยกว่าสีดำ จะเห็นได้ว่าเวลาใส่เสื้อผ้าสีดำ อยู่กลางแดดจะทำให้ร้อนมากกว่าสีขาว

การแทรกสอด (Interference) การแทรกสอด หมายถึง การที่แนวแสงจำนวน 2 เส้นรวมตัวกันในทิศทางเดียวกัน หรือหักล้างกัน หากเป็นการรวมกัน ของแสงที่มีทิศทางเดียวกัน ก็จะทำให้แสงมีความสว่างมากขึ้น แต่ในทางตรงกันข้ามถ้าหักล้างกัน แสงก็จะสว่างน้อยลด การใช้ประโยชน์จากการสอดแทรกของแสง เช่น กล้องถ่ายรูปเครื่องฉายภาพต่าง ๆ และการลดแสงจากการสะท้อน ส่วนในงานการส่องสว่าง จะใช้ในการสะท้อนจากแผ่นสะท้อนแสง

สรุป คุณสมบัติต่าง ๆ ของแสงแต่ละคุณสมบัตินั้น เราสามารถนำหลักการมาใช้ประโยชน์ได้หลายอย่าง เช่น คุณสมบัติของการสะท้อนแสงของวัตถุ เรานำมาใช้ในการออกแบบแผ่นสะท้อนแสงของโคมไฟ การหักเหของแสงนำ มาออกแบบแผ่นปิดหน้าโคมไฟ ซึ่งเป็นกระจก หรือพลาสติกเพื่อบังคับทิศทางของแสงไฟ ที่ออกจากโคมไปในทิศที่ต้องการ การกระจายตัวของลำแสงเมื่อกระทบตัวกลางเรานำมาใช้ประโยชน์ เช่นใช้แผ่นพลาสติกใสปิดดวงโคมเพื่อลดความจ้าจากหลอดไฟ ต่าง ๆ การดูดกลืนแสง เรานำมาทำ เตาอบพลังงานแสงอาทิตย์เครื่องต้มพลังงานแสง และการแทรกสอดของแสง นำมาใช้ประโยชน์ในกล้องถ่ายรูป เครื่องฉายภาพต่าง ๆ จะเห็นว่าคุณสมบัติแสงดังกล่าวก็ได้นำมาใช้ในชีวิตประจำวันของมนุษย์เราทั้ง นั้น

หน่วยวัดแสง

หน่วยวัดแสง

ความจ้า (brightness) หรือ อุณหภูมิของแสง (temperature)
ความสว่าง (illuminance หรือ illumination) (หน่วยSI: ลักซ์ (lux))
ฟลักซ์ส่องสว่าง (luminous flux) (หน่วย SI: ลูเมน (lumen))
ความ เข้มของการส่องสว่าง (luminous intensity) (หน่วย SI: แคนเดลา (candela))ความสุกใสของแสง (brilliance) หรือ แอมปลิจูด (amplitude)
สี (color) หรือ ความถี่ (frequency)
โพลาไรเซชั่น (polarization) หรือ มุมการแกว่งของคลื่น (angle of vibration)หน่วย SI ของการวัดแสง
หน่วย SI ของแสง
ปริมาณ หน่วย SI ตัวย่อ หมายเหตุ
พลังงานของการส่องสว่าง จูล (joule) J
ฟลักซ์ ส่องสว่าง (Luminous flux) ลูเมน (lumen) หรือ แคนเดลา ? สเตอเรเดียน (candela ? steradian) lm อาจเรียกว่า กำลังของความสว่าง (Luminous power)
ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous intensity) แคนเดลา (candela) cd
ความเข้มของความสว่าง (Luminance) แคนเดลา/ตารางเมตร (candela/square metre) cd/m2 อาจเรียกว่า ความหนาแน่นของความเข้มการส่องสว่าง
ความสว่าง (Illuminance) ลักซ์ (lux) หรือ ลูเมน/ตารางเมตร lx
ประสิทธิภาพการส่องสว่าง (Luminous efficiency) ลูเมน ต่อ วัตต์ (lumens per watt) lm/W

ส่วนประกอบของตากับการมองเห็น

ส่วนประกอบที่สำคัญของโครงสร้างตา

"ตา" เป็นอวัยวะสำคัญที่ใช้ในการมองภาพ มีส่วนประกอบและกลไกในการทำงานค่อนข้างสลับซับซ้อน สำหรับส่วนประกอบหลักที่สำคัญของโครงสร้างตาที่ควรทราบ ได้แก่

1. ขอบตาหรือหนังตา (Eyelids) คือ ผิวหนังบริเวณขอบในสุดของช่องลูกตา (Palpebral Aperture) เป็นผิวหนังส่วนที่บางที่สุดของร่างกายมนุษย์และไวต่อความรู้สึก ทำหน้าที่ปกป้องลูกตาจากสิ่งแปลกปลอม โดยการกระพริบตาและปิดตาอย่างรวดเร็ว ควบคุมปริมาณแสงที่เข้าสู่ตา โดยการหยีหรือหรี่ตา กระจายน้ำตาให้ทั่วลูกตา ในขณะกระพริบตา

2. ขนตา (Eyelashes) ตามปกติขนตาของคนเราจะมีประมาณ 2 – 3 แถว ขึ้นรอบขอบตา ทำหน้าที่ป้องกันฝุ่นละอองไม่ให้เข้าสู่ลูกตา

3. เยื่อบุตาขาว (Conjunctiva) มีประโยชน์คือ ทำให้ลูกตามีความเรียบและลื่นขณะกระพริบตา

4. กระจกตา (Cornea) เป็นอวัยวะส่วนสำคัญ ที่มีหน้าที่ในการหักเหแสง มีลักษณะใส ไม่มีเส้นเลือด ประกอบด้วยชั้นต่าง ๆ 5 ชั้น เป็นส่วนปลายของเส้นประสาท ทำให้ไวต่อความรู้สึก มี Power ประมาณ + 44.00 D. มีความโค้ง (Base Curve) 7.7 – 7.9 ม.ม.

5. ม่านตา (Iris) มีลักษณะเป็นแผ่นเนื้อเยื่อทึบแสง ประกอบด้วยเม็ดสี (Pigment) จำนวนมาก เป็นส่วนที่ทำให้ตามีสีต่าง ๆ เช่น น้ำตาล , ดำ , ฟ้า ซึ่งขึ้นอยู่กับเชื้อชาติและพันธุกรรม

6. รูม่านตา (Pupil) ลักษณะเป็นรูกลมขนาด 4 – 5 ม.ม. อยู่กึ่งกลางม่านตา สามารถหดตัวให้เล็กลงเมื่ออยู่ในที่ที่มีแสงสว่างมากและขยายใหญ่ขึ้นเมื่อ อยู่ในที่มืด เป็นส่วนที่ยอมให้แสงผ่านเข้าไปในโครงสร้างตาภายใน ทำหน้าที่ควบคุมปริมาณแสงให้พอเหมาะ

7. เลนส์ตา (Crystalline Lens) เป็นส่วนที่มีหน้าที่หักเหแสงและโฟกัสภาพ มีลักษณะคล้ายเลนส์นูนทั้งด้านหน้าและด้านหลัง เป็นส่วนที่มีกระบวนการเพ่ง (Accommodation) เกิดขึ้น โดยการเปลี่ยนรูปร่างให้นูนมากขึ้นหรือแบนลงตามระยะของวัตถุที่มอง มีลักษณะใส, โปร่งแสง Power ของเลนส์ตาขณะไม่มีการเพ่ง = + 19.00 D. Power ของเลนส์ตาขณะเพ่งสูงสุด = + 33.00 D.

8. เส้นเอ็นยึดเลนส์ตา (Suspensory Ligaments) เป็นเส้นเอ็นเล็ก ๆ ที่เหนียว ทำหน้าที่ยึดเลนส์ตาให้อยู่ในตำแหน่งปกติ

9. กล้ามเนื้อปรับเลนส์ตา (Ciliary Body) เป็นส่วนฐานของม่านตา (IRIS) ทำหน้าที่ช่วยในกระบวนการเพ่ง

10. น้ำช่องลูกตาหน้า (Aqueous Humor) มีลักษณะเป็นของเหลวใส (Liquid) คล้ายน้ำอยู่ระหว่างกระจกตากับเลนส์ตา ทำหน้าที่ช่วยรักษาความโค้งของกระจกตา

11. น้ำวุ้นช่องลูกตาหลัง (Vitreous Humor) มีลักษณะเป็นของเหลวใส มีความหนืดคล้ายเจล อยู่หลังเลนส์ตา ช่วยรักษารูปทรงของลูกตา (Eyeball) ให้อยู่ในสภาวะปกติ

12. ตาขาว (Sclera) มีลักษณะเป็นสีขาว เป็นชั้นที่มีความหนา , เหนียวและแข็งแรง มีหน้าที่รักษารูปทรงลูกตาและปกป้องโครงสร้างตาภายในทั้งหมด

13. โครอยด์ (Choroid) เป็นชั้นบาง ๆ สีน้ำตาลเข้มถึงดำ ประกอบด้วยเส้นเลือด (Vascular) เป็นจำนวนมาก อยู่กึ่งกลางระหว่างตาขาวกับจอรับภาพ

14. จอรับภาพหรือจอประสาทตา (Retina) คืออวัยวะที่ทำหน้าที่รับภาพคล้ายกับฟิล์มในกล้องถ่ายรูป เป็นชั้นที่อยู่ภายในสุด มีลักษณะเป็นแผ่นบางและใส ประกอบด้วยชั้นต่าง ๆ ถึง 10 ชั้น ภายในเรตินาเราจะพบส่วนต่าง ๆ ดังนี้ รอดส์ ( Rods ) ทำหน้าที่รับภาพในตอนกลางคืนหรือในที่มืด โคนส์ (Cones) ทำหน้าที่รับภาพในช่วงกลางวัน มัคคิวล่า (Macula) เป็นส่วนเล็ก ๆ ในเรตินา ขนาด 1 – 2 มม. ปราศจากเส้นเลือด โฟเวีย (Fovea) ศูนย์กลางของมัคคิวล่า จุดที่ปรากฏภาพชัดเจนที่สุด

15. ออพติค ดิสด์ (Optic Disc) เป็นส่วนหัวของเส้นประสาท มีลักษณะกลมหรือรี เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า “ จุดบอดของตา ” คือไม่มีการมองเห็นเกิดขึ้น หากแสงไปตกบริเวณนี้

16. ออพติค คัพ (Optic Cup) อยู่บริเวณศูนย์กลาง “ จุดบอดของตา ” มีรูปร่างคล้ายกรวย เป็นส่วนที่เส้นประสาทตาแยกออกจากกัน

17. เส้นประสาทตา (Optic Nerve) เป็นเส้นประสาทที่มีหน้าที่นำภาพทั้งหมดที่ปรากฏขึ้นไปสู่สมอง (Brain) โดยสมองจะทำหน้าที่ แปรผลว่าภาพที่เห็นนั้นคือวัตถุอะไร

18. เส้นเลือด ดำ – แดง (Retinal Vein , Artery) เส้นเลือดแดงทำหน้าที่ลำเลียงอ๊อกซิเจนและสารอาหารไปหล่อเลี้ยงโครงสร้างตา ภายใน ส่วนเส้นเลือดดำทำหน้าที่ลำเลียงเลือดเสียออกมาสู่กระบวนการฟอกที่ปอดต่อไป

19. ต่อมผลิตน้ำตา (Lacrimal Gland) ตำแหน่งอยู่บริเวณด้านบนของหางตา ทำหน้าที่ผลิตน้ำตาเพื่อหล่อเลี้ยงผิวตาให้ชุ่มชื้นอยู่ตลอดเวลา โดยมีขอบตาทำหน้าที่เกลี่ยน้ำตาให้กระจายทั่วถึงในขณะที่มีการกระพริบตา

20. ท่อระบายน้ำตา (Puncta) เป็นท่ออยู่บริเวณหัวตาบนและล่าง ทำหน้าที่ระบายน้ำตาลงสู่โพรงจมูกและลำคอ
ที่มาhttps://wiki.stjohn.ac.th/groups/poly_power/wiki/bbf18/_.html

การมองเห็น

ดวงตากับการมองเห็น

ดวงตาช่วยให้เรามองเห็นรอบตัวได้อย่างไร

การมองเห็นจะเกิดขึ้นได้เมื่อมีแสงจากวัตถุที่เรากำลังมองอยู่ตกกระทบกับตัวรับภาพ ในดวงตา (photoreceptor) และส่งข้อมูลไปยังสมอง สมองส่วนรับภาพจะจัดเรียงแปลผล ข้อมูล และสร้างเป็นภาพให้รู้สึกมองเห็นได้ ส่วนสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวเช่นพวกโพรโทซัว แบค ทีเรีย จะตอบสนองต่อแสงสว่างได้แต่ไม่มีอวัยวะรับภาพ

ความจริงเรื่องดวงตา

ดวงตาที่เราเห็นอยู่บนใบหน้าเป็นเพียงส่วนหนึ่งของลูกตาส่วนที่เหลือจะจมลึกอยู่ในกระดูก
เบ้าตาที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 2.5 เซนติเมตร ซึ่งเป็นส่วนของ กะโหลกศีรษะเพื่อ
ป้องกันอันตราย ส่วนที่เปิดสู่ภายนอกจะไม่ได้รับการคุ้มกันอันตรายจากกระดูกเบ้าตาแต่จะได้
้รับการชำระล้างด้วยน้ำตาทุกครั้งเมื่อกระพริบตา และมีเปลือกตาปิดคลุมดวงตาไว้เพื่อป้องกัน
ไม่ให้ได้รับอันตราย ส่วนขนตาจะคอยป้องกันฝุ่นละออง ลูกตายังสามารถเคลื่อนไหวไปมาได้
ในช่องกระบอกตาโดยการทำงานของกล้ามเนื้อตาจำนวนหกมัด นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบ
อื่นๆที่อยู่ภายในเบ้าตาซึ่งได้ถูกออกแบบมาเพื่อทำหน้าที่เฉพาะเจาะจงอย่างมีประสิทธิภาพยิ่ง
โดยเรียงลำดับจากด้านนอกเข้าไปด้านในตามลำดับดังนี้

ผนังลูกตาประกอบด้วยชั้นต่างๆ 3 ชั้นคือ

1.สเคอรา หรือเปลือกลูกตา (sclera) เป็นชั้นที่ เหนียวแต่ไม่ยืดหยุ่น อยู่ชั้นนอกสุดเห็นเป็นสีขาว ส่วนที่อยู่ด้านหน้ามีลักษณะใส และนูนออกมาเรียกว่ากระจกตา (cornea) ทำหน้าที่รับและให้แสงผ่านเข้าสู่ภายในกระจก ตามีความสำคัญมากเพราะถ้าเป็นอันตราย หรือพิการเป็นฝ้าทึบ จะมีผลกระทบต่อการมอง เห็น ปัจจุบันแพทย์สามารถนำกระจกตาของผู้เสียชีวิตใหม่ๆ ซึ่งได้รับบริจาคมาเปลี่ยนให้กับ คนที่มีกระจกตาพิการเพื่อให้สามารถมองเห็นได้เหมือนเดิม

2.คอรอยด์ (choroid) เป็นชั้นที่มีเส้นเลือดมาเลี้ยงมากมาย ส่วนที่ยื่นออกไปด้านหน้าเรียกว่า ซีเลียรีบอดี้ (ciliary body) ทำหน้าที่สร้างของเหลวที่เรียวว่า เอเควียวฮิวเมอร์ (aqueous humor) เข้าไปอยู่ ในช่องว่างของลูกตาด้านหน้าเลนซ์ โดยปกติของเหลวนี้จะถูกดูดซึมกลับเข้าเส้นเลือดดำของ ตาโดยผ่านทาง ท่อแคแนลออฟชเลม (canal of Schlemm) ดังนั้นถ้ามีการอุดตันของท่อ เกิดขึ้นจะทำให้ความดันของของเหลวในลูกตาสูง และเป็นสาเหตุของโรคต้อหิน (glaucoma) ในชั้นนี้ยังมีรงควัตถุ หรือสารสีแผ่กระจายอยู่เป็นจำนวนมากเพื่อป้องกันไม่ให้แสงสว่างทะล ุผ่านชั้นเรตินาไปยังด้านหลังของลูกตาโดยตรงคนเราจะมีสีตาต่างกันเนื่องจากมีรงควัตถุต่าง ชนิดกัน

3.จอตาหรือเรตินา (retina) เป็นเนื้อเยื่อชั้นในสุดประกอบด้วยเซลล์ประสาท และเซลล์ซึ่งไวต่อแสงเรียงตัวกันเป็นชั้น ในช่องว่างของลูกตาด้านหลังของเลนซ์ และส่วนที่ติดกับเรตินามีของเหลวลักษณะคล้าย วุ้นเรียกว่า วิสเทรียสฮิวเมอร์ (vitreous humor) บรรจุอยู่ ช่วยทำให้ลูกตาคงรูปร่างอยู่ได้ เรตินาทำหน้าที่เป็นจอรับภาพเนื่องจากมีเซลล์รับแสง 2 ชนิดคือ เซลล์รูปแท่ง (rod cell) (ภาพที่ 3.7) ซึ่งไวต่อการรับแสงสว่าง แต่ไม่สามารถแยกความแตกต่างของสีได้ ส่วนเซลล์์ อีกประเภทหนึ่งเป็นเซลล์รูปกรวย (cone cell) ซึ่งเป็นเซลล์ที่แยกความแตกต่างของสีได้ แต่ต้องการแสงสว่างมากจึงบอกสีของวัตถุได้ถูกต้อง จอตาหรือเรตินาข้างหนึ่งจะมีเซลล์รูป แท่งประมาณ 125 ล้านเซลล์และเซลล์รูปกรวยประมาณ 7 ล้านเซลล์ นอกจากชั้นเรตินาจะมีเซลล์ที่ไวต่อแสงดังกล่าวแล้ว ยังมีเซลล์ประสาทอื่นที่รับกระแส ประสาทที่รวมกันเป็นมัด เพื่อส่งไปยังเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 แล้วส่งต่อไปยังสมองส่วนซี รีบรัมที่มีหน้าที่ควบคุมเกี่ยวกับการมองเห็น จากภาพที่ 3.8 จะเห็นว่าแสงจะตกกระทบผ่าน ชั้นเซลล์ปมประสาท (ganglion cells) และ เซลล์ประสาทชนิดสองขั้ว (bipolar cells) แล้ว จึงจะมาถึงชั้นของเซลล์รูปแท่งและรูปกรวยที่ไวต่อแสงที่เมื่อมีพลังงานแสงมากระตุ้นจะเกิด การเปลี่ยนแปลงการซึมผ่านของเยื่อบุ (membrane permeability) จนเกิดเป็นกระแส ประสาทส่งผ่านเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 ไปยังสมองได้

บริเวณด้านหน้าของเลนซ ์(lens) จะมีแผ่นเนื้อเยื่อเรียกว่าม่านตา (iris) ออกมาบังบาง ส่วนของเลนซ์ (lens)ไว้เหลือบริเวณตรงกลางให้แสงผ่านเข้าไปสู่เลนซ์ (lens)ได้เรียกว่า รูม่านตา (pupil) ถ้ามองจากภาพที่ 3.4 ซึ่งแสดงรูปด้านข้างของดวงตา จะเห็นว่าด้านหน้า ของแก้วตาหรือเลนซ์ตามีม่านตา (iris) ยื่นลงมาจากด้านบนและด้านล่างของผนังคอรอยด์ คล้ายกับเป็นผนังกั้นบางส่วนของแก้วตาหรือเลนซ์ เพื่อควบคุมปริมาณแสงให้พอเหมาะที่ี่จะ ผ่านไปสู่เลนซ์ตา โดยม่านตาสามารถเปิดกว้างมากหรือน้อยตามความสว่างของแสงเพื่อเปิด เป็นช่องกลางที่เหลือมีลักษณะกลมให้แสงผ่านเข้า ถ้าแสงสว่างมากรูม่านตาจะเปิดน้อยแสง สว่างน้อยรูม่านตาจะเปิดกว้าง ฉะนั้นขนาดของรูม่านตาจะแคบหรือกว้างขึ้นอยู่กับการหดหรือขยายของกล้ามเนื้อวงหรือ กล้ามเนื้อที่เรียงตัวตามแนวรัศมีของม่านตา

การนำสัญญาณประสาทเข้าสู่สมอง
กระแสประสาทจากเซลล์รับความรู้สึก (receptor cells) จะถูกส่งผ่านใยประสาท (nerve
fiber) ของเซลล์ปมประสาท (ganglion cells) มารวมเป็นเส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 (optic
nerve) โดยแต่ละใยประสาทจะมีการเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบตามตำแหน่งที่มาจากเซลล์
รับความรู้สึก (receptor cells) ในเรตินา เมื่อมาถึงบริเวณออฟติกไคแอสมา (optic
chiasma) ใยประสาทที่มาจากเรตินาด้านข้างจมูก จะมีการข้ามไปอยู่ในออฟติกแทรค
(optic tract) ด้านตรงข้าม ออฟติกแทรค (optic tract) จะนำกระแสประสาทไปสู่ แลท
เทอราลเจนนิคูเลทบอดี้ (lateral geniculate body) ในส่วนของทาลามัส (thalamus)
เพื่อซิแนปส์กับเซลล์ประสาทตัวใหม่จากนั้นกระแสประสาทจะถูกส่งผ่านไปสู่สมองส่วนท้าย
ทอย (visual cortex) ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับการมองเห็น

สรุป

โฟเวีย(fovea) เป็นบริเวณที่มีเฉพาะเซลล์รูปกรวย ส่วนจุดบอดเป็นบริเวณทางออกของ
เส้นประสาทสมองคู่ที่ 2 จากตาไปยังสมองเรียกว่าออฟติกดิสก์ (optic disc) ซึ่งเป็นบริเวณ
ที่ไม่มีเซลล์รับความรู้สึกอยู่

แสง

แสง (อังกฤษ: light) คือ คลื่นชนิดหนึ่งและมีพลังงานการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นที่สายตามนุษย์มองเห็น หรือบางครั้งอาจรวมถึงการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่รังสีอินฟราเรดถึงรังสีอัลตราไวโอเลตด้วย สมบัติพื้นฐานของแสง (และของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทุกช่วงคลื่น) ได้แก่

• ความเข้ม (ความสว่างหรือแอมพลิจูด ซึ่งปรากฏแก่สายตามนุษย์ในรูปความสว่างของแสง)
• ความถี่ (หรือความยาวคลื่น ซึ่งปรากฏแก่สายตามนุษย์ในรูปสีของแสง) และ
• โพลาไรเซชัน (มุมการสั่นของคลื่น ซึ่งโดยปกติมนุษย์ไม่สามารถรับรู้ได้)

แสงจะแสดงคุณสมบัติทั้งของคลื่นและของอนุภาคในเวลาเดียวกัน ทั้งนี้เนื่องจากทวิภาวะของคลื่นและอนุภาค ธรรมชาติที่แท้จริงของแสงเป็นปัญหาหลักปัญหาหนึ่งของฟิสิกส์สมัยใหม่
แสงมีคุณสมบัติทวิภาวะ กล่าวคือ

1. แสงเป็นคลื่น : แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า โดยที่ระนาบการสั่นของสนามแม่เหล็กตั้งฉากกับระนาบการสั่นของสนามไฟฟ้า และตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น และแสงก็มีการเลี้ยวเบนด้วย ซึ่งการเลี้ยวเบนก็แสดงคุณสมบัติของคลื่น
2. แสงเป็นอนุภาค : แสงเป็นก้อนพลังงานมีค่าพลังงาน E = hf โดยที่ h คือค่าคงตัวของพลังค์ และ f คือความถี่ของแสง เรียกอนุภาคแสงว่าโฟตอน

เนื้อหา

• 1 รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองเห็นได้
• 2 ความเร็วของแสง
• 3 การหักเหของแสง
• 4 สีและความยาวคลื่น
• 5 หน่วยวัดแสง
  • 5.1 หน่วย SI ของการวัดแสง
• 6 ดูเพิ่ม

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองเห็นได้

แสงคือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ในช่วง สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สามารถมองเห็นได้ คือ อยู่ในย่านความถี่ 380 THz (3.8×10¹⁴ เฮิรตซ์) ถึง 789 THz (7.5×10¹⁴ เฮิรตซ์) จากความสัมพันธ์ระหว่าง ความเร็ว () ความถี่ ( หรือ ) และ ความยาวคลื่น () ของแสง:

และ ความเร็วของแสงในสุญญากาศมีค่าคงที่ ดังนั้นเราจึงสามารถแยกแยะแสงโดยใช้ตามความยาวคลื่นได้ โดยแสงที่เรามองเห็นได้ข้างต้นนั้นจะมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 400 นาโนเมตร (ย่อ 'nm') และ 800 nm (ในสุญญากาศ)
การมองเห็นของมนุษย์นั้นเป็นผลมาจากภาวะอนุภาคของแสงโดยเฉพาะ เกิดจากการที่ก้อนพลังงาน (อนุภาคโฟตอน) แสง ไปกระตุ้น เซลล์รูปแท่งในจอตา(rod cell) และ เซลล์รูปกรวยในจอตา (cone cell) ที่จอตา (retina) ให้ทำการสร้างสัญญาณไฟฟ้าบนเส้นประสาท และส่งผ่านเส้นประสาทตาไปยังสมอง ทำให้เกิดการรับรู้มองเห็น

ความเร็วของแสง

บทความหลัก: อัตราเร็วของแสง

นักฟิสิกส์หลายคนได้พยายามทำการวัดความเร็วของแสง การวัดแรกสุดที่มีความแม่นยำนั้นเป็นการวัดของ นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Ole Rømer ในปี ค.ศ. 1676 เขาได้ทำการคำนวณจากการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวพฤหัสบดี และ ดวงจันทร์ไอโอ ของดาวพฤหัสบดี โดยใช้กล้องดูดาว เขาได้สังเกตความแตกต่างของช่วงการมองเห็นรอบของการโคจรของดวงจันทร์ไอโอ และได้คำนวณค่าความเร็วแสง 227,000 กิโลเมตร ต่อ วินาที (ประมาณ 141,050 ไมล์ ต่อ วินาที)หรือค่าประมาณ3x10ยกกำลัง8== อ้างอิง ==
การวัดความเร็วของแสงบนโลกนั้นกระทำสำเร็จเป็นครั้งแรกโดย Hippolyte Fizeau ในปี ค.ศ. 1849 เขาทำการทดลองโดยส่องลำของแสงไปยังกระจกเงาซึ่ง อยู่ห่างออกไปหลายพันเมตรผ่านซี่ล้อ ในขณะที่ล้อนั้นหมุนด้วยความเร็วคงที่ ลำแสงพุ่งผ่านช่องระหว่างซี่ล้อออกไปกระทบกระจกเงา และพุ่งกลับมาผ่านซี่ล้ออีกซี่หนึ่ง จากระยะทางไปยังกระจกเงา จำนวนช่องของซี่ล้อ และความเร็วรอบของการหมุน เขาสามารถทำการคำนวณความเร็วของแสงได้ 313,000 กิโลเมตร ต่อ วินาที
Albert A. Michelson ได้ทำการพัฒนาการทดลองในปี ค.ศ. 1926 โดยใช้กระจกเงาหมุน ในการวัดช่วงเวลาที่แสงใช้ในการเดินทางไปกลับจาก ยอด Mt. Wilson ถึง Mt. San Antonio ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งการวัดนั้นได้ 186,285 ไมล์/วินาที (299,796 กิโลเมตร/วินาที) ค่าความเร็วแสงประมาณหรือค่าปัดเศษที่เราใช้กันในทุกวันนี้คือ 300,000 km/s and 186,000 miles/s.

การหักเหของแสง

แสงนั้นวิ่งผ่านตัวกลางด้วยความเร็วจำกัด ความเร็วของแสงในสุญญากาศ c จะมีค่า c = 299,792,458 เมตร ต่อ วินาที (186,282.397 ไมล์ ต่อ วินาที) โดยไม่ขึ้นกับว่าผู้สังเกตการณ์นั้นเคลื่อนที่หรือไม่ เมื่อแสงวิ่งผ่านตัวกลางโปร่งใสเช่น อากาศ น้ำ หรือ แก้ว ความเร็วแสงในตัวกลางจะลดลงซึ่งเป็นเหตุให้เกิดปรากฏการณ์การหักเหของแสง คุณลักษณะของการลดลงของความเร็วแสงในตัวกลางที่มีความหนาแน่นสูงนี้จะวัด ด้วย ดรรชนีหักเหของแสง (refractive index) n โดยที่

โดย n=1 ในสุญญากาศ และ n>1 ในตัวกลาง
เมื่อลำแสงวิ่งผ่านเข้าสู่ตัวกลางจากสุญญากาศ หรือวิ่งผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง แสงจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงความถี่ แต่เปลี่ยนความยาวคลื่นเนื่องจากความเร็วที่เปลี่ยนไป ในกรณีที่มุมตกกระทบของแสงนั้นไม่ตั้งฉากกับผิวของตัวกลางใหม่ที่แสงวิ่ง เข้าหา ทิศทางของแสงจะถูกหักเห ตัวอย่างของปรากฏการณ์หักเหนี้เช่น เลนส์ต่างๆ ทั้งกระจกขยาย คอนแทคเลนส์ แว่นสายตา กล้องจุลทรรศน์ กล้องส่องทางไกล

สีและความยาวคลื่น

ความยาวคลื่นที่แตกต่างกันนั้น จะถูกตรวจจับได้ด้วยดวงตาของมนุษย์ ซึ่งจะแปลผลด้วยสมองของมนุษย์ให้เป็นสีต่างๆ ในช่วง สีแดงซึ่งมีความยาวคลื่นยาวสุด (ความถี่ต่ำสุด) ที่มนุษย์มองเห็นได้ ถึงสีม่วง ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นสุด (ความถี่สูงสุด) ที่มนุษย์มองเห็นได้ ความถี่ที่อยู่ในช่วงนี้ จะมีสีส้ม, สีเหลือง, สีเขียว, สีน้ำเงิน และ สีคราม

หน่วยวัดแสง

หน่วยที่ใช้ในการวัดแสง

• ความจ้า (brightness) หรือ อุณหภูมิ(temperature)
• ความสว่าง (illuminance หรือ illumination) (หน่วยSI: ลักซ์ (lux))
• ฟลักซ์ส่องสว่าง (luminous flux) (หน่วย SI: ลูเมน (lumen))
• ความเข้มของการส่องสว่าง (luminous intensity) (หน่วย SI: แคนเดลา (candela))

นอกจากนี้ยังมี:

• ความสุกใสของแสง (brilliance) หรือ แอมปลิจูด (amplitude)
• สี (color) หรือ ความถี่ (frequency)
• โพลาไรเซชั่น (polarization) หรือ มุมการแกว่งของคลื่น (angle of vibration)

หน่วย SI ของการวัดแสง

หน่วย SI ของแสง
ปริมาณ	หน่วย SI	ตัวย่อ	หมายเหตุ
พลังงานของการส่องสว่าง	จูล (joule)	J
ฟลักซ์ส่องสว่าง (Luminous flux)	ลูเมน (lumen) หรือ แคนเดลา · สเตอเรเดียน (candela · steradian)	lm	อาจเรียกว่า กำลังของความสว่าง (Luminous power)
ความเข้มของการส่องสว่าง (Luminous intensity)	แคนเดลา (candela)	cd
ความเข้มของความสว่าง (Luminance)	แคนเดลา/ตารางเมตร (candela/square metre)	cd/m2	อาจเรียกว่า ความหนาแน่นของความเข้มการส่องสว่าง
ความสว่าง (Illuminance)	ลักซ์ (lux) หรือ ลูเมน/ตารางเมตร	lx
ประสิทธิภาพการส่องสว่าง (Luminous efficacy)	ลูเมน ต่อ วัตต์ (lumens per watt)	lm/W