คลื่นแสง

คลื่นแสง

คลื่นแสง = คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแสง (= แสง) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งครับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ คลื่นซึ่งเคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอันเกิดจากผลของไฟฟ้าและแม่เหล็กครับ

คำว่า "แสง" นี้สามารถหมายถึงแสงในช่วงที่มองเห็นได้เท่านั้น หรืออาจหมายรวมถึงแสงอินฟราเรด, แสงในช่วงที่มองเห็นได้, และแสงอัลตราไวโอเลต ทั้ง 3 อย่างก็ได้ครับ นอกจากนี้อาจรวมถึงรังสีเอกซ์และรังสีแกมม่าที่มีความยาวคลื่นสั้นลงไปอีกก็ได้ครับ ผมไม่คิดว่ามีคำจำกัดความที่ชัดเจนครับ

---

ความเร็วแสง

ความเร็วของคลื่นแสง (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ในสุญญากาศ (ความเร็วแสง) คือ \(c\) = 299 792 458 m/s ครับ ＊ \(c\) นี้มาจากคำว่า celeritas (ความเร็ว) ในภาษาลาติน
เวลาที่จะเน้นว่าในสุญญากาศจะไม่เขียนว่า \(c\) แต่จะเขียนว่า \(c_0\) ครับ
ค่านี้แตกต่างจากค่า \(π\hspace{6pt} 3.141592\cdot\cdot\cdot\) ซึ่งไม่มีที่สิ้นสุดครับ เพราะจบเพียงแค่ 9 หลักครับ
ปิด ตัวเลข 9 หลักนี้ไม่ใช่ค่าที่วัดได้ แต่เป็นค่าที่มนุษย์กำหนดขึ้นเองครับ ความยาวหน่วย "เมตร" [m] ถูกกำหนดจากค่านี้ครับ

ความเร็วนี้ยังเป็นความเร็วของแรงโน้มถ่วงด้วย และถูกกำหนดไว้ว่าไม่มีอะไรที่เร็วไปกว่านี้ ＊ เรียนรายละเอียดในมหาวิทยาลัยครับ ปิด

ความเร็วนี้จะช้าลง หากว่าไม่ใช่ในสุญญากาศครับ ในอากาศมันจะช้าลงเพียงเล็กน้อยครับ และเนื่องจากมีความแตกต่างกันเล็กน้อยเท่านั้น จึงมักมองว่าเป็นความเร็วเท่ากับในสุญญากาศครับ มันจะช้าลงมากในน้ำหรือแก้วครับ นี่เป็นเพราะโมเลกุลของน้ำและโมเลกุลแก้วเป็นอุปสรรคต่อการเดินทางของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าครับ ตรงกันข้ามกับกรณีของเสียงนะครับ

299792458 m/s ประมาณ 3.0 x 10⁸ m/s ถ้าแปลง m ให้เป็น km จะได้ 3.0 × 10⁵ km/s ครับ ซึ่งคือ 3 แสน กม./วินาที ครับ อาจจะเคยได้ยินคำกล่าวที่ว่า "ความเร็วของแสงคือ 3แสน กม. และในหนึ่งวินาทีมันจะวิ่งรอบโลกได้เจ็ดรอบครึ่งแหนะ" แสงใช้เวลาประมาณ 8 นาที 20 วินาทีถึงดวงอาทิตย์ครับ

ดูบท 『การวัดความเร็วของแสง』 และหัวข้อเรื่อง "ความเร็วแสงจะเปลี่ยนไปตามความยาวคลื่น" ในบท 『การกระจายของแสง』 ประกอบด้วยนะครับ

---

แสงโพลาไรซ์

คลื่นแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวางครับ ไม่ใช่คลื่นตามยาวครับ

แสงแดดประกอบไปด้วยคลื่นที่แกว่งไปมาในแนวตั้ง คลื่นที่แกว่งไปมาในแนวนอน คลื่นที่แกว่งไปมาในแนวทแยงมุมเป็นต้นครับ มันประกอบด้วยคลื่นที่แกว่งไปมาในทุกทิศทาง 360°ครับ

---

เมื่อฉายแสงนี้ผ่านแผ่นที่เรียกว่าแผ่นโพลาไรซ์ จะมีเพียงคลื่นที่แกว่งในทิศทางหนึ่งเท่านั้นที่ผ่านทะลุไปได้ครับ แผ่นโพลาไรซ์ คือ แผ่นพิเศษที่โมเลกุลเรียงตัวกันอย่างเป็นระเบียบในทิศทางเดียว และปล่อยให้คลื่นที่แกว่งในทิศทางหนึ่งเท่านั้นผ่านไปได้ครับ ในรูปด้านซ้ายนั้น มีเพียงคลื่นที่แกว่งในแนวตั้งเท่านั้นที่สามารถผ่านทะลุไปได้ครับ คลื่นที่ผ่านออกมาได้นั้น ทิศทางการสั่นถูกจำกัดอยู่ในระนาบเดียวครับ สิ่งนี้เรียกว่า แสงโพลาไรซ์ ครับ

---

หากแผ่นโพลาไรซ์สองแผ่นถูกวางโดยให้ แกนของแต่ละแผ่นทำมุม 90 ° กัน แสงจะไม่สามารถผ่านแผ่นโพลาไรซ์ที่สองได้ครับ (แกนของแผ่นแรกคือแนวตั้ง, แกนของแผ่นที่สองคือแนวนอน)

ปรากฏการณ์โพลาไรเซชันเป็นตัวอย่างที่ดีในการแสดงว่าแสงเป็นคลื่นตามขวางครับ

---

ความแตกต่างระหว่างคลื่นเสียงและคลื่นแสง

คลื่นนั้นแบ่งกว้าง ๆ ได้เป็นคลื่นเสียงไม่ก็คลื่นแสงครับ ผมจะสรุปลักษณะเฉพาะของแต่ละอย่างดูครับ

	คลื่นเสียง	คลื่นแสง (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า)
การสั่นของคลื่น	คลื่นตามยาว (คลื่นตามขวางบางส่วน)	คลื่นตามขวาง
ความตรง	ต่ำ	สูง (บางส่วนต่ำ)
กลศาสตร์หรือแม่เหล็กไฟฟ้า	แพร่กระจายโดยแรงทางกลศาสตร์	แพร่กระจายโดยแรงกระทำของแม่เหล็กไฟฟ้า
ในสุญญากาศหรือในอวกาศ	ไม่ถ่ายทอด	ถ่ายทอด
ตัวกลางที่รับผิดชอบถ่ายทอด	อากาศ น้ำ หรือของแข็ง ฯลฯ	ไม่มี เคลื่อนที่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
ความเร็วในน้ำ	เร็วกว่าในอากาศ	ช้ากว่าในอากาศ
น้ำเป็นอะไร	น้ำเองช่วยแพร่กระจายคลื่นเสียง	เป็นอุปสรรคต่อการเดินทางของคลื่นแสง
สิ่งที่บุคคลสามารถรับรู้	เสียงที่ได้ยิน	แสงในช่วงที่มองเห็นได้
มนุษย์รับรู้ความแตกต่างของความถี่ผ่าน	ความสูงต่ำของเสียงที่หูรับรู้	ความแตกต่างของสีที่ตารับรู้