ฟิสิกส์ Rotton

เกรตติ้งเลี้ยวเบน การแทรกสอดของแสงที่เกิดจากเกรตติ้งเลี้ยวเบน เราเรียกแผ่นแก้วที่มีการขูดร่องที่ผิวด้วยอัตราส่วน \(\rm{100-1000}\) เส้นต่อ \(\rm{1\;cm}\) โดยที่แต่ละร่องมีระยะห่างเท่า ๆ กันว่า เกรตติ้งเลี้ยวเบน ครับ บริเวณที่เป็นร่องนั้น แสงจะกระเจิงและเดินทางผ่านไปยาก แต่บริเวณอื่น ๆ นอกจากร่องที่มีลักษณะราบเรียบแสงจะเดินทางผ่านไปได้ครับ ＊ หากวาดเป็นภาพ จะสื่อได้ แบบนี้ หรือแบบนี้ครับ ปิด ในอีกมุมหนึ่ง สามารถพูดได้ว่าเกรตติ้งเลี้ยวเบนคือการเปลี่ยนจากสองสลิตใน การทดลองของยัง มาเป็นแบบหลายสลิต และทำให้ระยะห่างระหว่างสลิต \(d\) นั้นมีค่าน้อยลงครับ เรียกระยะห่าง \(d\) ในเกรตติ้งนี้ว่า lattice constant ครับ ＊ หมายเหตุผู้แปล : ในตำราญี่ปุ่นจะเรียกระยะห่าง \(d\) ของเกรตติ้งเลี้ยวเบนนี้ว่า lattice constant นะครับ นอกจากในเรื่องของเกรตติ้งแล้ว คำว่า lattice constant ยังถูกใช้ในวิชาเคมีเรื่องพันธะไอออนิก เพื่อสื่อถึงระยะและมุมต่าง ๆ ในโครงสร้างของผลึกไอออนิกหนึ่งหน่วยครับ แล้วทำไมจึงเรียก \(d\) ซึ่งแทนระยะห่างระหว่างสลิตในเกรตติ้งว่า lattice constant? นั่นเป็นเพราะว่าที...

สลิตเดี่ยว การแทรกสอดของแสงผ่านสลิตเดี่ยว ในบทเรื่อง การทดลองการแทรกสอดของยัง และ เกรตติ้งเลี้ยวเบน ผมได้อธิบายเกี่ยวกับการแทรกสอดของแสงในกรณีสลิตสองช่องและสลิตหลายช่องไปแล้วครับ แต่ในบทนี้จะอธิบายเกี่ยวกับการแทรกสอดของแสงในกรณีสลิตช่องเดียว อาจจะคิดว่าไม่มีการแทรกสอดเกิดขึ้นในกรณีของสลิตเดี่ยวนะครับ แต่ในความจริงมีการแทรกสอดครับ ในชุดอุปกรณ์ตามรูปด้านซ้าย เมื่อความกว้างของช่องสลิตเดี่ยวน้อยมาก ๆ จะเกิดแถบลายการแทรกสอดขึ้นบนฉากครับ หากว่ารูสลิตกว้างถึง\( \rm{ 1\;mm}\) ก็จะกว้างเกินไปแล้ว และจะปรากฏเป็นเพียงจุดบนฉากเท่านั้นครับ เมื่อบีบให้ความกว้างของสลิตมีค่าเพียงไม่กี่เท่าของความยาวคลื่นแสง \((5.0\times 10^{-7} \rm{\;m})\) แล้วแสงจะกระจายออกด้านข้างเล็กน้อย และจะเกิดแถบลายแทรกสอดขึ้นบาง ๆ ครับ เงื่อนไขของแถบสว่าง แถบมืด ผมจะลองหาความสัมพันธ์ของ \(d\) และ \(\lambda\) ดูนะครับโดยใช้หลักการเดี่ยวกับที่ทำในบทเรื่อง การทดลองการแทรกสอดของยัง และ เกรตติ้งเลี้ยวเบน จะมองว่าในช่องสลิตนี้มี คลื่นมูลฐาน? ที่อยู่ห่างกันเป็นระยะเท่า ๆ กัน \({12}\) แหล่งครับ จุด \(P_1\) (กรณีที่...

การสะท้อนแบบปลายตรึงและการสะท้อนแบบปลายอิสระสำหรับคลื่นแสง เวลาที่คลื่นแสงสะท้อนที่ผิวขอบเขต จะมีรูปแบบ \(2\) อย่างคือ เฟสไม่เลื่อน และ เฟสมีการเลื่อนไปครับ ( สำหรับเวลาที่คลื่นแสงเดินทางผ่านเข้าไปในผิวขอบเขตนั้น เฟสจะไม่มีการเลื่อนครับ มีแค่ \(1\) รูปแบบครับ ) แสงที่เคลื่อนที่มาในตัวกลางที่มีค่า ##ดัชนีหักเห น้อย (เช่นอากาศ) และชนเข้ากับตัวกลางที่มีดัชนีหักเหสูง (เช่นฟิล์มสบู่) แล้วสะท้อน จะมีการเลื่อน ##เฟส ไป \(\pi\) ราวกับเป็น ##การสะท้อนแบบปลายตรึง ครับ (กลับเฟส) เสี้ยววินาทีที่สะท้อน สันคลื่นจะกลายเป็นท้องคลื่น ในทางตรงกันข้าม แสงที่เคลื่อนที่มาในตัวกลางที่มีค่าดัชนีหักเหสูง และชนเข้ากับตัวกลางที่มีดัชนีหักเหน้อยแล้วสะท้อน จะไม่มีการเลื่อนเฟส ราวกับเป็นการสะท้อนแบบปลายอิสระครับ สันคลื่นก็จะยังคงเป็นสันคลื่นอยู่แม้ว่าจะสะท้อน (ผมได้ทำการอธิบายแบบคร่าว ๆ เกี่ยวกับหลักการนี้ไว้ที่ หน้าเสริมนี้ ครับ) การสะท้อนของคลื่นแสง 　ดัชนีหักเห น้อย → มาก　:　 เฟสเลื่อนไป \(\boldsymbol{\pi}\) (การสะท้อนแบบปลายตรึง) 　ดัชนีหักเห มาก → น้อย　: 　 เฟสไม่เปลี่ยนแปลง (การสะท้อนแบบปลายอิสระ...

การสะท้อนแบบปลายตรึงและการสะท้อนแบบปลายอิสระสำหรับคลื่นแสง เวลาที่คลื่นแสงเกิดการสะท้อนจากดัชนีหักเหน้อย \(→\) มากจะเลื่อนเฟส \(π\)　ดัชนีหักเหมาก \(→\) น้อยจะไม่มีการเปลี่ยนเฟส ผมจะอธิบายหลักการนี้แบบคร่าวๆนะครับ ก่อนอื่นการที่ ##ดัชนีหักเห มีค่ามากแปลว่าคลื่นเดินทางในตัวกลางนั้นได้ ##ช้า ครับ ตัวกลางที่ให้คลื่นแสงผ่านไปได้ยากจะมีดัชนีหักเหสูงครับ หากลองเปรียบเทียบคลื่นแสงให้เป็นคลื่นในเส้นเชือกแล้ว คลื่นที่เดินทางมาในเชือกเส้นบาง(ตัวกลางที่คลื่นเดินทางผ่านง่าย ๆ ) น่าจะเกิด ##การสะท้อนแบบปลายตรึง ที่บริเวณรอยต่อกับเชือกเส้นอ้วน(ตัวกลางที่คลื่นเดินทางผ่านยาก) และ คลื่นที่เดินทางมาในเชือกเส้นอ้วนก็น่าจะเกิดการสะท้อนแบบปลายอิสระที่รอยต่อกับเชือกเส้นบางครับ ถ้าลองพิจารณาเหตุการณ์บริเวณรอยต่อโดยใช้ ##กฎอนุรักษ์พลังงาน แล้ว เมื่อวัตถุที่เบากว่าชนกับวัตถุที่หนักกว่าจะกระดอนกลับครับ เป็นภาพของการสะท้อนแบบปลายตรึงครับ ถ้าวัตถุที่หนักกว่าเข้าชนกับวัตถุที่เบากว่าจะเดินทางต่อไปเรื่อยๆครับ เป็นภาพของการสะท้อนแบบปลายอิสระครับ ...อารมณ์ประมาณนี้ครับพอจะเห็นภาพไหมครับ ทำไมฟิล์มถึงต้องบาง ? ...

การแทรกสอดของแสงผ่านชั้นอากาศรูปลิ่ม เวลาที่สอดกระดาษบาง ๆ เข้าไปที่ปลายด้านหนึ่งระหว่างแผ่นแก้ว \(2\) แผ่น จะทำให้เกิดเป็นร่องอากาศรูปลิ่มขึ้นครับ ถ้าหากว่าเราฉายแสงสีเดียวจากด้านบนแผ่นแก้วลงมาตรง ๆ และลองมองดูจากด้านบน จะปรากฏเป็นริ้วขึ้นครับ จะลองหาระยะห่างระหว่างริ้วดูกันครับ รูปด้านซ้ายมือนี้เป็นรูปที่ขยายสัดส่วนในแนวบนล่างให้ใหญ่เกินกว่าความเป็นจริงครับ ที่ผิวล่างของแผ่นแก้วบนนั้น จะกลายเป็นการสะท้อนแบบปลายอิสระและ ไม่มี การเปลี่ยนเฟสครับ ที่ผิวบนของแผ่นแก้วแผ่นล่างจะกลายเป็นการสะท้อนแบบปลายตรึงและมีการเลื่อนเฟสไป \(\pi\) ครับ ในรอบนี้เราจะไม่พิจารณาการแทรกสอดของแสง ที่เกิดจากแสงที่สะท้อนที่ผิวบนและผิวล่างของแผ่นแก้วชิ้นบนครับ ในบทเรื่อง การแทรกสอดผ่านฟิล์มบาง(กรณีที่แสงตกกระทบแบบตั้งฉาก) นั้น เป็นเรื่องของคำถามที่ว่า เมื่อมองจากด้านบนลงมา โดยรวมแล้วเห็นสว่างขึ้นหรือมืดลง แต่ว่าครั้งนี้ เป็นเรื่องของคำถามที่ว่า เมื่อมองลงมาจากด้านบนแล้ว จะมองเห็นริ้วการแทรกสอดบริเวณนั้น ๆ (##tn บริเวณนั้น ๆ ในที่นี้หมายถึง บริเวณที่แสงคู่นั้น ๆ ในรูปก่อนหน้า แทรกสอดกัน) เป็นอย่างไรครับ...

วงแหวนนิวตัน วางเลนส์นูนแกมราบ (ด้านหนึ่งเรียบ อีกด้านหนึ่งโค้งเป็นผิวทรงกลม) ที่มีรัศมีความโค้งมาก ไว้บนแผ่นแก้ว เมื่อยิงแสงสีเดียวจากด้านบน และเหลือบมองลงไปจากด้านบน จะมองเห็นริ้วมืดสว่างที่เป็นวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางร่วมกันครับ เรียกริ้ววงกลมนี้ว่าวงแหวนนิวตันครับ นิวตันที่โด่งดังคนนั้นเป็นคนค้นพบครับ หลักการเหมือนกับ การแทรกสอดของแสงผ่านชั้นอากาศรูปลิ่ม ทุกประการครับ การสะท้อนที่ผิวล่างของเลนส์นูนแกมราบที่อยู่ด้านบน เป็นการสะท้อนแบบปลายอิสระ ไม่มีการเปลี่ยนเฟสครับ ในขณะที่การสะท้อนที่ผิวบนของแผ่นแก้วด้านล่างเป็นการสะท้อนแบบปลายตรึง เลื่อนเฟสไป \(π\) ครับ ถ้ากำหนดให้รัศมีความโค้งของเลนส์นูนแกมราบ เท่ากับ \(R\) ให้รัศมีของวงแหวนนิวตัน \(1\) วง เท่ากับ \(r\) ให้ความหนาของชั้นอากาศเท่ากับ \(d\) กำหนดตัวแปรต่าง ๆ เหล่านี้ตามรูปด้านซ้ายครับ ตอนที่ปรากฏวงแหวนนิวตันขึ้นจริง ๆ นั้น \(d\) มีค่าน้อยมากๆ และ \(d \ll r,R \) ครับ เมื่อเราจะใช้หลักนี้หาผลต่างเส้นทางแสง \(2d\) ได้ดังนี้ครับ เนื่องจาก \(\triangle ABD\) และ \(\triangle DBC\) คล้ายกัน ดังนั้น ＊ พอจะมองออกไหมครับว่า \...