เพราะอะไรถึงเห็นแอ่งน้ำบนถนน
เมื่อเวลาเราขับรถหรือ นั่งรถตอนกลางวัน เคยสังเกตเห็น แอ่งน้ำบนถนน แต่เมื่อรถวิ่งเข้าใกล้ถึงระยะ
หนึ่ง แอ่งน้ำจะหายไป สิ่งที่เราเห็นนี้เรียกว่ามิลาจเกิดขึ้นจากการที่อากาศบนพื้นถนนร้อนกว่าอากาศด้าน
บนทำให้แสงที่มาจากท้องฟ้าหักเหโค้งเหนือพื้นถนนแล้วเข้าตาเรา
มิราจ (mirage) หรือภาพลวงตา เป็นปรากฏการณ์ซึ่งเกิดจากการหักเหของแสงเนื่องจากชั้นของอากาศที่แสงเดิมทางผ่านมีอุณหภูมิต่างกัน แล้วเกิดการสะท้อนกลับหมด เช่น
- การมองเห็นต้นไม้กลับหัว
ภาพการ์ตูนคนยืนมองต้นไม้นี้ จะสามารถอธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นได้ จะเห็นแสงจากดวงอากทิตย์ที่ตกกระทบ
ต้นไม้ จะสะท้อนออกมาในทิศต่างๆ โดยรังสีที่พุ่งค่อนข้างตรงเข้าสู่ตาเรา หรือ เส้นตรง จะทำให้เราเห็นภาพต้นไม้
หัวตั้งเหมือนปกติ
ส่วนแสงที่สะท้อนพุ่งเฉียงลงพื้นจะค่อยๆหักเหไป เนื่องจากอากาศแต่ละชั้นมีความหนาแน่นต่างกัน เพราะ
มีอุณหภูมิต่าง จะทำให้แสงจะหักเลี้ยวโค้งเข้าสู่ตาเรา เสมือนหนึ่งว่า แหล่งกำเนิดแสงอยู่ต่ำกว่าพื้นผิวตามแนวเส้น
ประ ผลก็คือ เกิดภาพต้นไม้หัวกลับขึ้นอีกภาพ
เมื่อมีต้นไม้ 2 ภาพ ที่อยู่ในตำแหน่งที่ใกล้เคียงกัน สมองของเราก็จะนึกว่ามีแอ่งน้ำสะท้อนภาพจากต้นไม้
อยู่ นี่ก็คือ เบื้องหลังการเกิดภาพแอ่งน้ำที่เราคุ้นเคยกันดี
- การมองเห็นเหมือนมีน้ำหรือน้ำมันนองพื้นถนน ในวันที่มีอากาศร้อนจัด
ขณะที่แสงแดดร้อนจัด อากาศที่ใกล้ผิวถนนจะมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศที่อยู่สูงจากผิวถนนขึ้นไป อากาศที่อยู่ใกล้ผิวถนนจึงมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศที่อยู่สูงจากผิวถนนขึ้นไป ความหนาแน่นของอากาศที่แตกต่างกันจึงเปรียบเสมือนตัวกลางที่แตกต่างกัน ดังนั้นเมื่อแสงจากท้องฟ้าเดินทางผ่านความหนาแน่นของอากาศที่แตกต่างกัน แสงจึงเกิดการหักเหได้ และเมื่อมุมตกกระทบโตกว่ามุมวิกฤต จึงเกิดการสะท้อนกลับหมด
- การมองเห็นภาพบิดเบี้ยว เนื่องจากไอของความร้อนขยายตัวลอยสูงขึ้นจากผิวถนน
ต้นเหตุของการหักเห (Cause of Diffraction)
เราจะเห็นได้ว่าแสงเดินทางตามเส้นทางที่ใช้เวลาในการเดินทางน้อยที่สุดเสมอ เหมือนดั่งว่าแสงมีความคิดเป็นของตัวเอง แต่ความจริงแล้วมีสาเหตุที่แท้จริงของการหักเหแสง
เมื่อแสงเดินทางจากอากาศมายังน้ำจะหักเหเข้าหาเส้นตั้งฉาก เนื่องจากหน้าคลื่นด้านซ้ายตกถึงน้ำก่อนจึงเคลื่อนที่ช้ากว่าด้านขวาซึ่งยังอยู่ในอากาศอยู่แสงจึงหักเหเข้าหาเส้นปกติ เปรียบเทียบเหมือนกับว่าหน้าคลื่นเป็นล้อรถที่วิ่งจากพื้นแก้วมายังพื้นหญ้า เมื่อวิ่งมาถึงพื้นหญ้าล้อซ้ายจะเคลื่อนที่มาถึงพื้นหญ้าก่อนทำให้ล้อซ้ายเคลื่อนที่ช้ากว่าล้อขวาซึ่งยังอยู่ในพื้นแก้ว ทำให้ล้อรถเบนเข้าหาเส้นตั้งฉากนั่นเอง
สาเหตุของการหักเห เนื่องจากหน้าคลื่นแสงด้านขวาเคลื่อนที่ในอากาศจึงเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าหน้าคลื่นข้างซ้ายที่มาถึงน้ำก่อน จึงเกิดการหักเหของแสงเบนเข้าหาเส้นตั้งฉาก เปรียบเหมือนการผลักรถเด็กเล่นจากพื้นแก้วเอียงเข้าหาพื้นหญ้าจะเห็นว่ารถจะหักเหเข้าหาเส้นตั้งฉาก
นี่ก็เป็นปรากฎการณ์หนึ่งที่สามารถอธิบายได้โดยวิธีการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อคลายความสงสัย นอกจากนี้จากหลักการสะท้อนกลับหมดของแสงได้ถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางในเส้นใยนำแสงอีกด้วย
ข้อมูลจาก
http://news.thaipbs.or.th/content
http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=5911