PHYSICS ELECTOMAGNATIC WAVE
KHEMAPIRATARAM SCHOOL DEPARTMENT OF SCIENCE
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
บทที่ 18 คลื่ น แม เ หล็ ก ไฟฟ า ! ตอนที่ 1 คลืน่ แมเหล็กไฟฟา!! ! ! ! ! ! ! ! ! ทฤษฎี ของแมกซเวลล กลาววา “สนามแมเหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลง สามารถเหนี่ยวนํา ใหเกิดสนามไฟฟา และสนามไฟฟาที่เปลี่ยนแปลง สามารถทําใหเกิดสนามแมเหล็กได”
ตามทฤษฎีของแมกซเวลล เมื่อมีสนามแมเหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลง จะเกิดการเหนีย่ ว นําระหวางสนามแมเหล็กกับไฟฟาอยางตอเนื่อง สุดทายจะกอเกิดเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟา 1. คลื่นแมเหล็กไฟฟาเกิดจาก.................................................................................................... ขอควรทราบเพิ่มเติมเกี่ยวกับคลื่นแมเหล็กไฟฟา
!
1) สนามไฟฟา สนามแมเหล็ก และทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น จะอยูในทิศที่ตั้งฉากกัน ตลอดเวลา จึงถือวา คลื่นแมเหล็กไฟฟาเปนคลื่นตามขวาง 2) อิเลคตรอนทีส่ น่ั สะเทือน จะเหนี่ยวนําทําใหเกิดคลื่นแมเหล็กไฟฟารอบแนวการสั่น ได ตัวอยางเชนอิเลคตรอนในเสนลวดตัวนําที่มีกระแสไฟฟาสลับไหลผาน หรือ อิเลคตรอน ในวัตถุที่มีอุณหภูมิสูง ๆ หรืออิเลคตรอนทีเ่ ปลีย่ นวงโคจรรอบๆ อะตอม 3) อิเลคตรอนทีเ่ คลือ่ นทีด่ ว ยความเรง จะเหนี่ยวนําใหเกิดคลื่นแมเหล็กไฟฟาไดเชนกัน 4) อิเลคตรอนทีส่ น่ั สะเทือน จะทําใหเกิด คลื่นแมเหล็กไฟฟารอบแนวการสั่นทุก ทิศทาง ยกเวนแนวที่ตรงกับการสั่นสะ เทือน จะไมมีคลื่นแผออกมา 5) คลื่นแมเหล็กไฟฟาทุกชนิด จะเคลือ่ นทีด่ ว ยความเร็วเทากัน คือ 3x108 เมตร/วินาที 6) สนามแมเหล็ก และสนามไฟฟาทุกสนามในคลืน่ แมเหล็กไฟฟา ถือวาเกิดพรอมกันหมด !
"!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
2. ไฟฟากระแสตรงเหนี่ยวนําใหเกิดสนามแมเหล็กได แตไมเกิดคลื่นแมเหล็กไฟฟา เพราะ....................................................................................................................................... (ขอ ข.) 3. ขอความตอไปนี้ขอใดกลาวถูกตองตามทฤษฎีเกี่ยวกับคลื่นแมเหล็กไฟฟา 1. ขณะประจุเคลือ่ นทีด่ ว ยความเรงหรือความหนวง จะแผคลื่นแมเหล็กไฟฟา 2. เมื่อสนามแมเหล็กเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนําใหเกิดสนามไฟฟาโดยรอบยกเวนบริเวณ นัน้ เปนฉนวน 3. บริเวณรอบตัวนําที่มีกระแสไฟฟาจะเกิดสนามแมเหล็ก ก. 1 , 2 และ 3
ข. 1 และ 3
ค. 3 เทานัน้
ง. ตอบเปนอยางอืน่
ตอบ 4(มช 38) คลื่นแมเหล็กไฟฟาเกิดจาก 1. กระแสไฟฟาที่มีคาคงที่ไหลจากแบตเตอรี่ผานตัวนําไฟฟาวงจรไฟฟา 2. การเคลือ่ นทีข่ องนิวตรอนดวยความเรง 3. วัตถุที่มีอุณหภูมิสูง 4. การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟาดวยความเร็วคงที่ ตอบ 5(มช 31) ขอใด ไมใช แหลงกําเนิดของคลื่นแมเหล็กไฟฟา ก. วัตถุมีอุณหภูมิสูง ข. อะตอมปลดปลอยพลังงาน ค. อิเล็กตรอนปลดปลอยพลังงาน ง. อิเล็กตรอนในกระแสไฟฟาตรงปลดปลอยพลังงาน ตอบ 6(En 33) จงพิจารณาขอความตอไปนี้ ก. อิเลกตรอนเคลือ่ นทีด่ ว ยความเร็วสูง ข. กลุม อิเลกตรอนเคลือ่ นทีใ่ นตัวนํา ค. อิเลกตรอนเคลือ่ นทีด่ ว ยความหนวง เหตุการณที่จะทําใหเกิดคลื่นแมเหล็กไฟฟาคือ 1. ก และ ข 2. ข และ ค 3. ข 4. ค !
#!
(ขอ 3.) (ขอ ง.)
(ขอ 4.)
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
7(มช 32) หากมีประจุเคลื่อนกลับไปมาคูหนึ่งดังรูป ตามทฤษฎีแมกซเวลล ประจุคูนี้จะแผคลื่นแมเหล็ก ไฟฟาออกมา แตมีแนวหนึ่งที่ไมมีคลื่นแผออกมา เลยแนวนัน้ คือ (ขอ ก.) ก. A ข. B ค. C ง. D ตอบ 8(มช 33) สนามแมเหล็กที่มาพรอมกับการเคลื่อนที่ของแสงนั้นจะมีทิศทาง ก. ขนานกับทิศทางของการเคลื่อนที่ของแสง ข. ขนานกับสนามไฟฟา แตเฟสตางกัน 90 องศา ค. ตั้งฉากกับทั้งสนามไฟฟาและทิศทางการเคลื่อนที่ของแสง ง. ตั้งฉากกับสนามไฟฟา แตขนานกับทิศทางการ เคลือ่ นทีข่ องแสง ตอบ
(ขอ ค.)
9(มช 33) จงพิจารณาขอความตอไปนี้ ขอใดไมถูกตอง ก. การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟาทําใหเกิดสนามแมเหล็ก และ การเปลี่ยนแปลงสนาม แมเหล็กทําใหเกิดสนามไฟฟา ข. สนามไฟฟาและสนามแมเหล็กของคลื่นแมเหล็กไฟฟามีเฟสตางกัน 90o ค. สําหรับคลื่นแมเหล็กไฟฟา สนามไฟฟา และ สนามแมเหล็กมีทิศตั้งฉากซึ่งกัน และกัน และตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นดวย ง. ในตัวกลางเดียวกัน คลื่นแมเหล็กไฟฟาทุกความถี่มี ความเร็วเทากันหมด (ขอ ข.) ตอบ
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
$!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
! ตอนที่ 2 สเปกตรัมคลืน่ แมเหล็กไฟฟา! ! ! ! ! ! ! ! ! ! แหลงกําเนิดคลื่นแมเหล็กไฟฟาที่ใหญที่สุดในจักรวาลนี้ คือ ดวงอาทิตย คลื่นแมเหล็กไฟฟาที่ออกมาจากดวงอาทิตย จะแบงแยกได 8 ชนิด ดังตารางตอไปนี้ การเรียง การเรียงลําดับ การเรียงลําดับ สเปกตรัม ลําดับความถี่ ความยาวคลื่น พลังงาน รังสีแกมมา มาก นอย มาก รังสีเอกซ รังสีอลั ตราไวโอเลต แสงขาว รังสีอนิ ฟาเรด คลืน่ ไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ ไฟฟากระแสสลับ นอย มาก นอย อยาลืม คลื่นแมเหล็กไฟฟาทุกสเปกตรัม จะมีความเร็วเทากันหมด คือ 3x108 m/s 10(มช 32) คลื่นแมเหล็กไฟฟาทุกชนิดขณะเคลื่อนที่ในสูญญากาศจะมีสิ่งหนึ่งเทากันเสมอ คือ ก. ความยาวคลื่น ข. แอมปลิจูด ค. ความถี่ ง. ความเร็ว (ขอ ง.) ตอบ !
11(En 42/1) คลืน่ วิทยุไมโครเวฟ และแสงเลเซอร มีความถี่ อยูในชวง 104 −109 เฮิรตซ 108 − 1012 เฮิรตซ และ 1014 เฮิรตซ ตามลําดับ ถาสงคลื่นเหลานี้จากโลกไปยัง ดาวเทียมดวงหนึง่ ขอตอไปนี้ขอใดถูกตองมากที่สุด 1. คลื่นวิทยุจะใชเวลาในการเคลื่อนที่ไปถึงดาวเทียมนอยที่สุด 2. แสงเลเซอรจะใชเวลาในการเคลื่อนที่ไปถึงดาวเทียมนอยที่สุด 3. คลื่นทั้งสามใชเวลาเดินทางไปถึงดาวเทียมเทากัน 4. หาคําตอบไมไดเพราะไมไดกําหนดคาความยาว คลื่นของคลื่นเหลานี้ (ขอ 3.) ตอบ !
%!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
12(มช 33) การแผรังสีคลื่นแมเหล็กไฟฟาตอไปนี้ขอใดมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ก. รังสีแกมมา ข. แสงทีต่ ามองเห็น ค. ไมโครเวฟ ง. รังสีอลั ตราไวโอเลต ตอบ 13. คลื่นแมเหล็กไฟฟาตอไปนี้คลื่นชนิดใดมีพลังงานมากที่สุด ก. ไมโครเวฟ ข. อินฟราเรด ค. แสง ตอบ
ง. รังสีเอ็กซ
(ขอ ก.)
(ขอ ง.)
พลังงานของคลื่นแมเหล็กไฟฟา เราสามารถหาคาพลังงานของคลื่นแมเหล็กไฟฟาไดจากสมการ E = hf และ E = hC λ เมือ่ E = พลังงานของคลื่นแมเหล็กไฟฟา (จูล) h = คานิจของพลังค = 6.62 x 10–34 J.s f = ความถี่ (s–1) λ = ความยาวคลื่น (m) C = ความเร็วคลื่นแมเหล็กไฟฟา = 3 x 108 m/s หรือ E = hef และ E = hC eλ เมือ่ E = พลังงานของคลื่นแมเหล็กไฟฟา หนวยเปน อิเลคตรอนโวลต (eV) e = 1.6 x 10–19 หมายเหตุ 1eV = 1.6 x 10–19 จูล 14. คลื่นแมเหล็กไฟฟาชนิดหนึ่ง มีความถี่ 1x1014 Hz คลื่นนี้จะมีพลังงานกี่จูล (6.62x10–20) วิธที าํ
15. จงหาพลังงานของคลื่นแมเหล็กไฟฟาซึ่งมีความยาวคลื่น 600 nm ในหนวยจูล (3.31x10–19) วิธที าํ !
&!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
16. คลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีพลังงาน 1.324 x 10–20 จูล จะมีความถี่เทาใด
(2x1013 Hz)
วิธที าํ
17(มช 36) จงหาความถี่ในหนวยเฮิรตซของแสงที่โฟตอนมีพลังงานเทากับ 1.5 ev (3.63x1014) วิธที าํ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
คลื่ น วิ ท ยุ คลื่ น โทรทั ศ น คลื่นวิทยุมีความถี่อยูในชวง 106–109 เฮิรตช คลื่นวิทยุมี 2 ระบบ ไดแก 1. คลื่นวิทยุระบบ AM มีความถี่ตั้งแต 530–1600 กิโลเฮิรตซ ที่สถานีวิทยุสงออกอากาศ ในระบบเอเอ็ม เปนการสื่อสารโดยการผสม (modulate) คลื่นเสียงเขากับคลื่นวิทยุ ซึ่งเรียกวา คลื่นพาหนะ และสัญญาณเสียงจะบังคับใหแอมพลิจูดของคลื่นพาหนะเปลี่ยนแปลงไป
เมื่อคลื่นวิทยุที่ผสมสัญญาณเสียงกระจายออกจากสายอากาศไปยังเครื่องรับวิทยุเครื่องรับ วิทยุจะทําหนาที่แยกสัญญาณเสียงซึ่งอยูในรูปของสัญญาณไฟฟาออกจากสัญญาณคลื่นวิทยุ แลวขยายใหมีแอมพลิจูดสูงขึ้น เพื่อสงใหลําโพงแปลงสัญญาณออกมาเปนเสียงที่หูรับฟงได 2. คลื่นวิทยุระบบ FM เปนการผสมสัญญาณเสียงเขากับคลื่นพาหะโดยใหความถี่ของ คลื่นพาหะเปลี่ยนแปลงสัญญาณเสียง
!
'!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
การสงคลื่นในระบบ FM ใชชวงความถี่จาก 88–108 เมกะเฮิรตซ ระบบการสงคลื่น แบบเอเอ็มและเอฟเอ็มตางกันที่วิธีการผสมคลื่น ดังนัน้ เครือ่ งรับวิทยุระบบเอเอ็มกับเอฟเอ็มจึง ไมสามารถรับคลื่นวิทยุของอีกระบบหนึ่งได ในการสงกระจายเสียงดวยคลื่นวิทยุระบบเอเอ็ม คลื่นสามารถเดินทางถึงเครื่องรับวิทยุได สองทาง คือเคลื่อนที่ไปตรงๆในระดับสายตา ซึ่งเรียกวา คลื่นดิน สวนคลื่นที่สะทอนกลับลงมา จากชัน้ ไอโอโนสเฟยร ซึ่งเรียกวาคลื่นฟา สวนคลื่นวิทยุระบบเอฟเอ็ม ซึ่งมีความถี่สูงจะมีการ สะทอนทีช่ น้ั ไอโอโนสเฟยรนอ ย ดังนั้นถาตองการสงกระจายเสียงดวยระบบเอฟเอ็มใหครอบ คลุมพื้นที่ไกลๆ จึงตองมีสถานีถายทอดเปนระยะๆ และผูรับตองตั้งสายอากาศใหสูง ในขณะที่ คลื่นวิทยุเคลื่อนที่ผานสิ่งกีดขวางที่มีขนาดใกลเคียงความยาวคลื่นจะมีการเลี้ยวเบนเกิดขึ้น ทํา ใหคลื่นวิทยุออมผานไปได แตถาสิ่งกีดขวางมีขนาดใหญมากเชน ภูเขา คลื่นวิทยุที่มีความยาว คลื่นสั้นจะไมสะทอนออนผานภูเขาไปได ทําใหดา นตรงขามของภูเขาเปนจุดปลอดคลืน่ โลหะมีสมบัติสามารถสะทอนและดูดกลืนคลื่นแมเหล็กไฟฟาไดดี ดังนั้นคลื่นวิทยุจะ ทะลุผานเขาไปถึงภายในโลหะไดยาก อาจจะสังเกตไดงายเมื่อฟงวิทยุในรถยนต เมือ่ รถยนต ผานใตสะพานที่มีโครงสรางเปนเหล็ก เสียงวิทยุจะเบาลง หรือเงียบหายไป ในการสงกระจายเสียง สถานีสงคลื่นวิทยุหนึ่งๆ จะใชคลื่นวิทยุที่มีความถี่คลื่นโดยเฉพาะ เพราะถาใชคลื่นที่มีความถี่เดียวกัน จะเขาไปในเครือ่ งรับพรอมกัน เสียงจะรบกวนกัน แตถา สถานีสงวิทยุอยูหางกันมากๆ จนคลื่นวิทยุของสถานีทั้งสองไมสามารถรบกวนกันได สถานีทั้ง สองอาจใชความถี่เดียวกันได คลื่นโทรทัศนมีความถี่ประมาณ 108 เฮิรตซ คลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีความถี่สูงขนาดนี้จะ ไมสะทอนทีช่ น้ั ไอโอโนสเฟยร แตจะทะลุผานชั้นบรรยากาศไปนอกโลก ดังนั้นการสงคลื่น โทรทัศนไปไกลๆ จะตองใชสถานีถายทอดคลื่นเปนระยะๆ เพื่อรับคลื่นโทรทัศนจากสถานีสง ซึง่ มาในแนวเสนตรง แลวขยายใหสัญญาณแรงขึ้นกอนที่จะสงไปยังสถานีที่อยูถัดไป เพราะ สัญญาณเดินทางเปนเสนตรง ดังนั้นสัญญาณจะไปไดไกลสุดเพียงประมาณ 80 กิโลเมตร บนผิว โลกเทานั้น ทัง้ นีเ้ พราะผิวโลกโคง หรือาจใชคลื่นไมโครเวฟนําสัญญาณจากสถานีสงไปยังดาว เทียมซึง่ โคจรอยูใ นวงโคจรทีต่ าํ แหนงหยุดนิง่ เมือ่ เทียบกับตําแหนงหนึง่ ๆบนผิวโลก นัน่ คือ ดาวเทียมมีความเร็วเชิงมุมเดียวกับความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลกจากนัน้ ดาวเทียมก็จะ สงคลื่นตอไปยังสถานีรับที่อยูไกลๆได !
(!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
คลื่นไมโครเวฟ คลื่นไมโครเวฟมีความถี่ตั้งแต 1x109 เฮิรตซ ถึง 3x1011 เฮิรตซ ปจจุบันเราใชคลื่น ไมโครเวฟที่มีความถี่ 2400 เมกะเฮิรตซ ในการทําอาหาร เปดปดประตูโรงรถ ถายภาพพื้นผิว ดาวเคราะห ศึกษากําเนิดของจักรวาล เนื่องจากคลื่นไมโครเวฟสะทอนจากผิวโลหะไดดี ดังนัน้ จึงมีการนําสมบัตินี้ไปใชประโยชน ในการตรวจหาตําแหนงของอากาศยาน ตรวจจับอัตราเร็ว ของรถยนต ซึ่งอุปกรณดังกลาวเรียกวา เรดาร
รังสีอนิ ฟราเรด เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีความถี่ในชวง 1011–1014 เฮิรตซ สามารถแบงเปน 3 ชวง 1. อินฟราเรดใกล (0.7–1.5 ไมโครเมตร) 2. อินฟราเรดปานกลาง (1.5–4.0 ไมโครเมตร) 3. อินฟราเรดไกล (4.0–1000 ไมโครเมตร) วัตถุรอ นจะแผรงั สีอนิ ฟราเรดทีม่ คี วามยาวคลืน่ สัน้ กวา 100 ไมโครเมตร ประสาทสัมผัสทาง ผิวหนังของมนุษยรับรังสีอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นบางชวงได ฟลมถายรูปบางชนิดสามารถ ตรวจจับรังสีอนิ ฟราเรดได ตามปกติแลวสิง่ มีชวี ติ ทุกชนิดจะแผรงั สีอนิ ฟราเรดตลอดเวลา และ รังสีอินฟราเรดสามารถทะลุผานเมฆหมอกที่หนาทึบเกินกวาที่แสงธรรมดาจะผานได นักเทค โนโลยีจึงอาศัยสมบัตินี้ในการถายภาพพื้นโลกจากดาวเทียม เพื่อศึกษาการแปรสภาพของปาไม หรือการอพยพเคลือ่ นทีย่ า ยของฝูงสัตวเปนตน รังสีอนิ ฟราเรดมีใชในระบบควบคุมทีเ่ รียกวา รีโทคอนโทรล (remote control) หรือการควบคุมระยะไกล ซึ่งเปนระบบควบคุมการทํางานของ เครือ่ งรับโทรทัศนจากระยะไกล เชนทําการปดเปดเครือ่ ง การเปลี่ยนชอง ฯลฯ ในกรณีนี้รังสี อินฟราเรดจะเปนตัวนําคําสัง่ จากอุปกรณควบคุมไปยังเครือ่ งรับ นอกจากนี้ในทางการทหารก็มี การนํารังสีอินฟราเรดมาใชควบคุมอาวุธนําวิถีใหเคลื่อนไปยังเปาหมายไดอยางแมนยํา เทคโนโลยีปจจุบันใชการสงสัญญาณดวยเสนใยนําแสง (optical fiber) และคลื่นที่เปน พาหะนําสัญญาณคือ รังสีอนิ ฟราเรด เพราะการใชแสงธรรมดานําสัญญาณอาจถูกรบกวนโดย แสงภายนอกไดงาย! ! ! ! ! !
)!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
แสง! แสงมีความถี่โดยประมาณตั้งแต 4x1014 เฮิรตซ ถึง 8x1014 เฮิรตซ ประสาทตาของมนุษย ไวตอคลื่นแมเหล็กไฟฟาชวงนี้มาก วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงมากๆ เชน ไสหลอดไฟฟาที่มีอุณหภูมิ สูงประมาณ 2500 องศาเซลเซียส หรือผิวดวงอาทิตยทม่ี อี ณ ุ หภูมปิ ระมาณ 6000 องศาเซลเซียส จะเปลงแสงได สําหรับแสงที่มีความยาวคลื่นประมาณ 700 นาโนเมตร ประสาทตาจะรับรูเ ปน แสงสีแดง สวนแสงที่มีความยาวคลื่นนอยกวาประสาทตาจะรับรูเปนแสงสีสม เหลือง เขียว น้าํ เงิน ตามลําดับ จนถึงแสงสีมวง ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณ 400 นาโนเมตร แสงสีตางๆ ที่ กลาวมานี้เมื่อรวมกันดวยปริมาณที่เหมาะสม จะเปนแสงสีขาว แสงเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาเชนเดียวกับคลื่นวิทยุ ดังนั้นอาจใชแสงเปนคลื่นพาหนะนํา ขาวสารในการสื่อสารไดเชนเดียวกับการใชคลื่นวิทยุและคลื่นโทรทัศนเปนพาหะนําเสียงและ ภาพดังกลาวแลว เหตุที่ไมสามารถใชแสงที่เกิดจากวัตถุรอนเปนคลื่นพาหะเพราะวาแสงเหลานี้ มีหลายความถี่และเฟสที่ไมแนนอน ปจจุบนั เรามีเครือ่ งกําเนิดเลเซอร ซึ่งเปนแหลงกําเนิดแสง อาพันธที่ใหแสงได ไดมีผูทดลองผสมสัญญาณเสียงและภาพกับเลเซอรไดสําเร็จ นอกจากใชสื่อ สารแลว เลเซอรยังใชในวงการตางๆไดอยางกวางขวาง เชน วงการแพทย ใชในการผาตัดนัยน ตาเปนตน เลเซอรเขียนภาษาอังกฤษวา LASER ซึ่งยอมาจาก Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ที่แปลเปนภาษาไทยไดวา “การขยายสัญญาณแสงโดยการปลอยรังสี แบบเรงเรา” เพราะแสงเลเซอรเปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาที่ไดจากกระบสนการปลอยรังสีแบบเรง เรา และสัญญาณแสงถูกขยาย
รังสีอลั ตราไวโอเลต !
เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีความถี่อยูในชวง 1015 ถึง 1018 เฮิรตซ รังสีอลั ตราไวโอเลต ทีม่ ใี นธรรมชาติ สวนใหญมาจากดวงอาทิตย และรังสีนี้ทําใหบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟยรมี ประจุอสิ ระ และไอออน เพราะรังสีอลั ตราไวโอเลต มีพลังงานสูงพอที่จะทําใหอิเล็กตรอนหลุด จากโมเลกุลของอากาศพบวา ในไอโอโนสเฟยรมีโมเลกุลหลายชนิด เชน โอโซน ซึ่งสามารถ กัน้ รังสีอลั ตราไวโอเลตไดดี ตามปกติรังสีอัลตราไวโอเลตไมสามารถทะลุผานสิ่งกีดขวางที่หนา ได รังสีนส้ี ามารถฆาเชือ้ โรคบางชนิดได ในวงการแพทยจึงใชรังสีอัลตราไวโอเลตในปริมาณ พอเหมาะรักษาโรคผิวหนังบางชนิด แตถารังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตยสงลงมาถึงพื้น !
*!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
โลกในประเทศใดมากเกินไปประชากรจํานวนมากในประเทศนั้นอาจเปนมะเร็งผิวหนังได เพราะไดรับรังสีนี้ในปริมาณมากเกินควร
รังสีเอกซ เปนคลื่นแมเหล็กไฟฟาที่มีความถี่อยูในชวง 1017–1021 เฮิรตซ รังสีเอกซ สามารถทะลุ ผานสิ่งกีดขวางหนาๆ ได ดังนัน้ วงการอุตสาหกรรม จึงใชรงั สีเอ็กซตรวจหารอยราวภายในชิน้ สวนโลหะขนาดใหญ เจาหนาทีด่ า นตรวจก็ใชรงั สีเอ็กซตรวจหาอาวุธปนหรือวัตถุระเบิดใน กระเปาเดินทางโดยไมตอ งเปดกระเปา โดยอาศัยหลักการวา รังสีเอกซจะถูกขวางกั้นโดย อะตอมของธาตุหนักไดดีกวาธาตุเบา แพทยจึงใชวิธีฉายรังสีเอกซผานรางกายคน ไปตกบน ฟลมเพื่อตรวจดูลักษณะผิดปกติของอวัยวะภายในและกระดูก เมื่อฉายรังสีเอกซที่มีความยาวคลื่นประมาณ 10 นาโนเมตร ซึ่งเปนความยาวคลื่นที่ใกลเคียง กันกับขนาดของอะตอม และระยะหางระหวางอะตอมของผลึกผานผลึกของโลหะที่จัดเรียงตัว กันอยางมีระเบียบ จะเกิดปรากฏการณเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ เชนเดียวกับเมือ่ แสงผานเกรตติง ทําใหสามารถคํานวณหาระยะหางระหวางอะตอมและลักษณะการจัดเรียงตัวของอะตอม จึงทํา ใหทราบโครงสรางของผลึกแตละชนิดได
รังสีแกมมา รังสีแกมมาเปนคลี่นแมเหล็กไฟฟาที่มีความถี่สูงกวารังสีเอกซ แตเดิมรังสีแกมมาเปนชือ่ เรียกคลื่นแมเหล็กไฟฟาความถี่สูงที่เกิดจากการสลายของนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี แตใน ปจจุบันคลื่นแมเหล็กไฟฟาใด ๆที่มีความถี่สูงกวารังสีเอกซ โดยทั่วไปจะเรียก รังสีแกมมา ทั้ง นัน้ ปฏิกิริยานิวเคลียรบางปฏิกิริยาปลดปลอยรังสีแกมมา การระเบิดของลูกระเบิดนิวเคลียรก็ ใหรังสีแกมมาปริมาณมาก การมีความถี่สูงทําใหรังสีนี้เปนอันตรายตอสิ่งมีชีวิตทุกชนิด นอก จากนี้ยังมีรังสีแกมมาที่ไมไดเกิดจากการสลายของธาตุกัมมันตรังสี เชน รังสีแกมมาที่มาจาก อวกาศและรังสีคอสมิกนอกโลก อนุภาคประจุไฟฟาทีถ่ กู เรงในเครือ่ งเรงอนุภาคก็สามารถให กําเนิดรังสีแกมมาไดเชนกัน !
!
"+!
Math Online VI
http://www.pec9.com
บทที่ 18 คลื่นแมเหล็กไฟฟา
! ตอนที่ 3 โพลาไรเซชันของคลืน่ แมเหล็กไฟฟา! ปกติแลวคลื่นแมเหล็กไฟฟาของแสงทั่วไป จะมีระนาบการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟา (E ) ประกอบกันอยูหลายระนาบ ถาเราสามารถทําใหระนาบของสนามไฟฟา( E) ในคลื่นแมเหล็ก ไฟฟา เหลือเพียงระนาบเดียวได คลื่นแมเหล็กไฟฟานั้นจะเรียกเปน คลื่นโพลาไรส สําหรับแสงที่ไมโพลาไรส เราสามารถทําใหโพลาไรสได ซึ่งอาจทําไดหลายวิธีเชน 1. ฉายแสงผานแผนโพลารอยด แผนโพลารอยดเปนแผนพลาสติกที่มีโมเลกุลของพอลิไวนิลแอลกอฮอล (polyvinyl alcohol) ฝงอยูในเนื้อพลาสติก และแผนพลาสติกถูกยึดใหโมเลกุลยาวเรียงตัวในแนวขนานกับ เมือ่ แสงผานแผนโพลารอยด สนามไฟฟาที่มีทิศตั้งฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุลจะผาน แผนโพลารอยดออกไปได สวนสนามไฟฟาที่มีทิศขนานกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุลจะถูก โมเลกุลดูดกลืน ตอไปจะเรียกแนวทีต่ ง้ั ฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุลนีว้ า ทิศของโพลา ไรส 2. ใชการสะทอนแสง เมื่อใหแสงไมโพลาไรสตกกระทบผิววัตถุ เชน แกว น้าํ หรือ กระเบือ้ ง หากใชมุมตกกระทบที่เหมาะสม แสงที่สะทอนออกมาจะเปนแสงโพลาไรส มุมที่ทําใหแสงสะทอนเปนแสงโพลาไรส สามารถหาคาไดจากสมการ ( สมการนีเ้ รียกวา กฏของบรูสเตอร ) tanθB = n เมือ่ n คือ คาดัชนีหักเหของสสารที่แสงตกกระทบ 18. แสงไมโพลาไรสตกกระทบผิววัตถุ โดยทํามุมตกกระทบเทากับ 48 องศา พบวาแสง สะทอนจากผิววัตถุเปนแสงโพลาไรส ดรรชนีหกั เหของวัตถุนเ้ี ปนเทาใด วิธที าํ 19. นิลในอากาศ จงคํานวณหามุมบรูสเตอรของนิล ถามุมวิกฤตของนิลเทากับ 34.4 องศา วิธที าํ 3. โพลาไรเซชันโดยการกระเจิงของแสง เมื่อแสงอาทิตยผานเขามาในบรรยากาศของโลก แสงจะกระทบโมเลกุลของอากาศหรือ อนุภาคในบรรยากาศ อิเล็กตรอนในโมเลกุลจะดูดกลืนแสงที่ตกกระทบนั้น และจะปลดปลอย แสงนั้นออกมาอีกครั้งหนึ่งในทุกทิศทาง ปรากฏการณนี้เรียกวา การกระเจิงของแสง แสงที่ กระเจิงออกมาจะเนแสงโพลาไรส !
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!
""!