ทําไมเรามองเห็นเส้นเลือดเป็นสีฟ้า ?

          เลือดมีสีแดงและเส้นเลือดดำก็มีสีแดงเช่นกัน แต่ทำไมเราถึงมองเห็นเส้นเลือดดำเป็นสีน้ำเงินเมื่อเรามองผ่านผิวหนังของตัวเอง? คำตอบของคำถามนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการทั้งการรับรู้สีของดวงตา แสงที่ตกกระทบ และส่วนประกอบของเลือด

ภาพที่ 1 การมองเห็นเส้นเลือดผ่านผิวหนัง
ที่มา https://pixabay.com ,Mishelved

          แสงคือ การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟน้ำเงินที่อยู่ในช่วงสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟน้ำเงินที่สามารถมองเห็นได้ โดยแสงที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตา (Visible light) จะมีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 400-700 นาโนเมตร ซึ่งเมื่อแสงขาวจากแหล่งกำเนิดแสงเดินทางผ่านตัวกลางจะเกิดการหักเหและกระจายออกเป็นแถบสีต่าง ๆ ตามความยาวคลื่นของแสง โดยแสงสีที่มีความยาวคลื่นสั้นจะเกิดการหักเหของแสงได้มากกว่าแสงที่มีความยาว เช่น สีม่วงจะมีความยาวคลื่น 400 นาโมเมตรมีการหักเหผ่านตัวกลางได้มากกว่าแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่นอยู่ที่ 700 นาโนเมตร

ภาพที่ 2 สเปกตรัมของแสง
ที่มา  http://www.scimath.org/article-physics/item/7744-2017-12-04-04-50-47

          มนุษย์มองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้จากการที่แสงตกกระทบกับวัตถุแล้วเกิดการสะท้อนเข้าสู่ดวงตา เช่นเดียวกับแสงที่กระทบผิวของเรา แสงเหล่านั้นเป็นแสงสีขาวซึ่งเป็นส่วนผสมของแสงสีทุกสีที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน แต่เพื่ออธิบายถึงเหตุผลที่มองเห็นเส้นเลือดดำเป็นสีน้ำเงินเมื่อมองเห็นผ่านผิวหนัง จึงจำเป็นต้องเน้นถึงความสำคัญของแสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินบนแถบสเปกตรัม

         จากคุณสมบัติการหักเหของแสงตามความยาวคลื่นทำให้ทราบว่า แสงสีแดงเป็นแสงที่ความยาวคลื่นยาวจึงมีการหักเหผ่านตัวกลางได้น้อยและเดินทางทะลุผ่านตัวกลางได้ดี โดยแสงสีแดงสามารถเดินทางผ่านผิวหนังและเนื้อเยื่อของร่างกายได้ลึกถึง 5-10 มิลลิเมตรใต้ชั้นผิวหนังที่มีเส้นเลือดดำจำนวนมาก เมื่อแสงเดินทางผ่านชั้นผิวหนังไปยังเส้นเลือดเหล่านั้น แสงสีแดงจะถูกดูดกลืนไว้โดยฮีโมโกลบินที่อยู่ในเม็ดเลือด ข้อมูลนี้สามารถพิสูจน์ได้ด้วยการฉายแสงสีแดงผ่านแขนของตัวเอง คุณจะมองเห็นมองเห็นแสงสีแดงบางส่วนสะท้อนกลับออกมา และมองเห็นเส้นเลือดดำเป็นสีเข้ม นั่นเป็นเพราะฮีโมโกลบินดูดกลืนแสงสีแดงไว้ อย่างไรก็ดีวิธีการนี้ถูกนำมาใช้จริงในการรักษาพยาบาล โดยใช้เพื่อช่วยงานบุคคลากรทางการแพทย์ในการตรวจหาเส้นเลือด  ลองดูคลิปแสดงการฉายแสงสีแดงผ่านผิวหนัง  (https://www.youtube.com/watch?v=NS68ePykav0)

          ขณะเดียวกัน แสงสีน้ำเงินเป็นแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น มีพลังงานสูง และเกิดการหักเหของแสงได้ดีกว่าแสงสีแดง ด้วยคุณสมบัตินี้จึงทำให้แสงสีน้ำเงินทะลุผ่านผิวหนังได้น้อยและสะท้อนกลับมากกว่าแสงสีอื่น ๆ เมื่อแสงตกกระทบผิวหนัง ส่งผลให้ฮีโมโกลบินในเลือดดูดกลืนแสงสีน้ำเงินได้น้อยลง เช่นเดียวกับการทดลองที่แนะนำก่อนหน้า เมื่อทดสอบฉายแสงสีน้ำเงินลงบนผิวหนังก็จะเห็นเป็นเพียงผิวหนังสีน้ำเงินและมองเห็นเส้นเลือดได้ยาก ซึ่งหลักการดังกล่าวยังถูกนำมาใช้ประโยชน์ในการป้องกันการใช้สารเสพติดด้วยวิธีการฉีดสารเข้าเส้นเลือดด้วย

ภาพที่ 3 การใช้แสงสีน้ำเงินในห้องน้ำเพื่อป้องกันการใช้สารเสพติดด้วยวิธีการฉีดสารเข้าเส้นเลือด
เนื่องด้วยจะทำให้ผู้เสพมองเห็นเส้นเลือดได้ยากขึ้น
ที่มา https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tampere_station_WC.jpg

         ผิวหนังของมนุษย์ไม่ได้ดูดกลืนแสงในแต่ละความยาวคลื่นได้ดีมากนัก นั่นทำให้มองเห็นสีผิวเป็นสีขาว ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการการสร้างเม็ดสีเมลานินในแต่ละคนด้วย ในทางกลับกันฮีโมโกลบินในเลือดสามารถดูดกลืนแสงได้ทุกความยาวคลื่น แต่จะดูดกลืนแสงสีแดงได้น้อยกว่าแสงสีอื่น ๆ เล็กน้อยนั่นจึงทำให้เรามองเห็นเลือดเป็นสีแดง

         หากลองจินตนาการถึงการที่แสงสีแดงและแสงสีน้ำเงินตกกระทบลงมาบนผิวหนังพร้อมกันในรูปของแสงขาว เราจะมองเห็นส่วนผสมของแสงสีต่าง ๆ ทั้งแสงสีแดง แสงสีน้ำเงิน และแสงสีอื่น ๆ สะท้อนกลับมายังดวงตาในระดับที่แตกต่างกัน โดยแสงสีแดงและแสงสีโทนร้อนบนแถบสเปกตรัมจะทะลุผ่านผิวหนังและถูกดูดกลืนแสงไว้ด้วยฮีโมโกลบินในเลือด ในขณะที่แสงสีน้ำเงินเป็นแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น จะมีการหักเหได้ดีกว่าแสงสีอื่น ๆ จึงสะท้อนกลับมากกว่า นั่นจึงเป็นเหตุผลที่เส้นเลือดดำปรากฏให้เห็นผ่านผิวหนังเป็นสีน้ำเงินเมื่อเปรียบเทียบกับสีผิวโดยรอบ ทั้งนี้เส้นเลือดสีน้ำเงินมักจะมองเห็นได้ง่ายในผู้ที่มีสีผิวขาวซีด

         นอกจากนี้แสงสีบนแถบสเปกตรัมที่ปรากฏออกมายังมีความแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความลึกของเส้นเลือดใต้ชั้นผิวหนังและความหนาของเส้นเลือดด้วย โดยเส้นเลือดที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางแคบและอยู่ใกล้ผิวหนัง เช่น Capillary bed เป็นต้น ฮีโมโกลบินในเลือดจะดูดกลืนแสงทุกความยาวคลื่น รวมทั้งแสงสีน้ำเงิน แต่ดูดกลืนแสงสีแดงได้น้อยกว่า ดังนั้นสัดส่วนของแสงสีแดงที่สะท้อนกลับมายังดวงตาจะมากกว่าแสงสีน้ำเงิน จึงทำให้มองเห็นเส้นเลือดที่อยู่ใกล้ผิวหนังเป็นสีแดง อย่างไรก็ตามหากเส้นเลือดดำอยู่ลึกลงไปใต้ชั้นผิวหนังเล็กน้อยประมาณ 0.5 มิลลิเมตร แสงสีน้ำเงินจะถูกดูดกลืนได้น้อยกว่า เนื่องจากไม่สามารถทะลุผ่านชั้นผิวหนังได้ดีเท่าแสงสีแดง ในกรณีเช่นนี้จะมองเห็นเส้นเลือดดำเป็นสีน้ำเงินมากกว่าแสงสีแดง หรืออาจมองเห็นเส้นเลือดมีสีเขียวอมน้ำเงิน

ภาพที่ 4 สีของเส้นเลือดที่มองผ่านผิวหนัง
ที่มา https://pixabay.com ,Geartringen

       บทความนี้เป็นคำตอบของคำถาม I've always wondered why our veins are blue, when blood is red? - Alexandra, 28, Melbourne  ซึ่งถูกส่งมายังทีมงานของ The Conversation แหล่งข่าวอิสระที่นำเสนอมุมมองของนักวิชาการและความรู้ในด้านต่างๆ ผ่านเว็บไซต์ ดังนั้นหากคุณเป็นหนึ่งคนที่เกิดข้อสงสัย เป็นเรื่องที่ดีที่จะตั้งคำถามและหาคำตอบให้กับตัวเอง

แหล่งที่มา

Alwin K., Lothar L., Vitkin, I.A., Michael S. P., Brian C. W., Raimund H., et al. Why do veins appear blue? A new look at an old question. Applied Optics. 1996. 35(7); 1151-1160.

David Irving. (2018, 16 January). I’ve always wondered: why do our veins look blue when our blood is red?
       Retrieved March 1, 2018,
       from https://theconversation.com/ive-always-wondered-why-do-our-veins-look-blue-when-our-blood-is-red-83143

If Blood Is Red, Why Do Veins Look Blue?
       Retrieved March 1, 2018,
       from https://www.scienceabc.com/humans/if-blood-is-red-why-do-veins-look-blue.html