การมองเห็นและแสงสี
สีและการผสมแสงสี
ในชีวิตประจำวันของเรา เราจะเห็นวัตถุมีสีต่าง ๆ กัน สีของวัตถุมีผลต่อจิตใจมนุษย์ ทำให้เกิดอารมณ์และความรู้สึกต่าง ๆ กัน เช่น สีแดงจะกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองอย่างรุนแรง สีเขียวทำให้รู้สึกสงบ สีดำทำให้เกิดความเศร้า หดหู่ เป็นต้น การทำงานตลอดจนความเป็นอยู่ในช่วงต่าง ๆ ของมนุษย์จึงควรจะมีความสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมที่มีสีต่าง ๆ กัน ตามความเหมาะสมด้วย การที่วัตถุต่าง ๆ จะมีสีอย่างไรขึ้นอยู่กับคุณสมบัติสองประการ คือ ส่วนประกอบของเนื้อสารที่ประกอบกันเป็นวัตถุนั้น ๆ และแสงสีที่มาตกกระทบ โดยทั่วไปเราจะแบ่งชนิดวัตถุตามปริมาณแสงและลักษณะที่ยอมให้แสงผ่านได้เป็น 3 แบบ คือ
- วัตถุโปร่งใส (Transparent Object) หมายถึง วัตถุที่ยอมให้แสงผ่านไปได้เกือบหมดอย่างเป็นระเบียบ และเราสามารถมองผ่านวัตถุนี้ไปเห็นต้นกำเนิดแสงอีกด้านหนึ่งได้อย่างชัดเจน เช่น กระจกใส น้ำ เป็นต้น
- วัตถุโปร่งแสง (Translucent Object) หมายถึง วัตถุที่ยอมให้แสงผ่านไปได้อย่างไม่เป็นระเบียบโดยเราไม่สามารถมองผ่านวัตถุไปเห็นต้นกำเนิดแสงได้ชัดเจน เช่น กระจกฝ้า น้ำขุ่น เป็นต้น
- วัตถุทึบแสง (Opaque Object) หมายถึง วัตถุที่แสงผ่านไปไม่ได้เลย แสงจะถูกดูดกลืนหรือสะท้อนกลับหมด และเราไม่สามารถมองผ่านวัตถุชนิดนี้ไปยังอีกด้านหนึ่งได้ เช่น แผ่นโลหะ กระจกเงา แผ่นไม้ เป็นต้น
ภาพที่ 1 การผสมสีที่มองเห็น
ที่มา : https://pixabay.com ,OpenClipart-Vectors
เมื่อแสงสีขาวมาตกกระทบวัตถุ แสงที่ผ่านวัตถุหรือสะท้อนจากวัตถุ อาจมีสีต่าง ๆ กันได้ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติในการดูดกลืนแสงของวัตถุ เราเรียกสารที่ดูดกลืนแสงสีต่าง ๆ ในวัตถุว่าสารสี (pigment) ถ้าเป็นวัตถุทึบแสงสารสีเหล่านี้จะดูดกลืนแสงสีบางส่วนไว้แล้วสะท้อนแสงสีอื่นออกมา เช่น เราเห็นวัตถุเป็นสีแดงก็เพราะสารสีในวัตถุนั้นดูดกลืนแสงสีอื่นไว้แล้วสะท้อนแสงสีแดงมาเข้าตาเรา ถ้าเป็นวัตถุที่ยอมให้แสงสีบางแสงสีผ่านไปได้ เราเรียกวัตถุนั้นว่า แผ่นกรองแสงสี (colour filter)
แผ่นกรองแสงสีมีประโยชน์อย่างยิ่งในเรื่องการพิมพ์ภาพสีต่าง ๆ เพราะแผ่นกรองแสงสีจะช่วยแยกสีในการถ่ายภาพเพื่อทำแผ่นฟิล์มแต่ละสี ในการพิมพ์ภาพสีจะมีการพิมพ์ด้วยสีต่าง ๆ ทีละครั้ง เริ่มจากสีเหลืองก่อนแล้วจึงพิมพ์สีแดง สีฟ้า และสีดำตามลำดับ ผลจากการพิมพ์ซ้อนกันลงไปทำให้เกิดการผสมของสารสีทำให้เราเห็นแสงสีตามต้องการได้
การผสมสารสี
การที่เราเห็นวัตถุเป็นสีต่าง ๆ เป็นเพราะวัตถุนั้นมีสารสีดูดกลืนแสงสีบางแสงสีไว้แล้วสะท้อนบางแสงสีออกมาทำให้เราเห็นวัตถุตามสีที่สะท้อนออกมา การผสมสารนี้เราอาจทดลองทำได้โดยใช้สีที่เราใช้ระบายในวิชาวาดเขียนมาทดลองผสมดูในถาดผสมสี
สารสีที่ไม่อาจสร้างขึ้นจากการผสมสารสีอื่น ๆ เรียกว่า สีปฐมภูมิ มี 3 สีคือ สีเหลือง สีแดงม่วง และสีน้ำเงินเขียว สารสีเหลืองจะไม่ดูดกลืนแสงสีเหลืองจะดูดกลืนแสงสีอื่นแล้วสะท้อนแสงสีเหลืองออกมาสารสีแดงม่วงก็จะไม่ดูดกลืนแสงสีในช่วงสีแดง สารสีน้ำเงินเขียวก็จะไม่ดูดกลืนแถบสีน้ำเงิน การผสมสีปฐมภูมิเหล่านี้จะทำให้เกิดสีต่าง ๆ ขึ้นดังภาพ
ภาพที่ 2 การผสมสารสี
ที่มา : physic512.blogspot.com/2014/10/blog-post_88.html
ถ้าสีปฐมภูมิผสมกันด้วยปริมาณที่เท่า ๆ กัน เราเรียกสารสีที่ไม่สะท้อนแสงนี้ว่า สารสีดำ สารสีปฐมภูมิเหล่านี้สามารถจะผสมกัน ทำให้เกิดสารสีได้หลายสี ยกเว้นทำให้เกิดสารสีขาว เพราะสารสีขาวสะท้อนสีทุกสีหรือไม่ดูดกลืนแสงสีเลยย่อมเป็นคณสมบัติเฉพาะตัวของสารชนิดนั้นการผสมสารสีปฐมภูมิทีละคู่เรียกว่า การผสมสีแบบลบ (Colour Substraction) เพราะเป็นการดูดกลืนแสงสีจะได้สารสีทุติยภูมิ คือสารสีน้ำเงิน สารสีเขียว และสารสีแดงออกมา
การผสมแสงสี
แสงสีปฐมภูมิ ประกอบด้วย แสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสีน้ำเงิน การทดลองผสมแสงสีกระทำได้โดยการฉายแสงสีปฐมภูมิไปบนฉากสีขาว
แสงสีปฐมภูมิปริมาณเท่ากันรวมกันเป็นแสงสีขาว เราสามารถจะผสมแสงสีเป็นสีต่าง ๆ มากมายยกเว้นแสงสีดำ เพราะแสงสีดำคือไม่มีแสงสีเลยย่อมไม่ใช่แสงสี เมื่อนำแสงสีปฐมภูมิผสมกันทีละคู่ เราเรียกว่าเป็นการผสมสีแบบบวก (addition of colored light) จะได้แสงสีทุติยภูมิออกมาคือแสงสีเหลือง แดงม่วงและน้ำเงินเขียว
สีเติมเต็ม
สีเติมเต็มของแสงสี คือแสงสีสองแสงสีที่ผสมกันแล้วเห็นเป็นแสงขาว เช่น แสงสีเหลืองเป็นสีเติมเต็มของแสงสีน้ำเงิน แสงสีน้ำเงินเป็นสีเติมเต็มของแสงสีเหลือง แสงสีแดงม่วงเป็นสีเติมเต็มของแสงสีเขียว เป็นต้น
สีเติมเต็มของสารสี คือ สารสีปฐมภูมิที่นำไปผสมกับสารสีทุติยภูมิอย่างหนึ่งแล้วได้สารสีดำ
ตัวอย่าง นักเรียนคนหนึ่ง สวมหมวกสีเขียว สวมเสื้อสีขาว ผูกผ้าพันคอสีม่วง กระโปรงสีน้ำเงิน รองเท้าสีดำ เข้าไปในห้องที่มีไฟสีเหลือง จะทำให้สีเปลี่ยนแปลงอย่างไร
ตอบ ไฟสีเหลืองประกอบไปด้วยแสงสีเขียวและแสงสีแดง หมวกสีเขียว จะดูดกลืนแสงสีแดงสะท้อนสีเขียว ยังคงเป็นสีเขียว เสื้อสีขาว จะสะท้อนทุกสี ทำให้เราเห็นเป็นสีเหลือง ผ้าพันคอสีม่วง ดูดกลืนแสงสีเขียวสะท้อนแสงสีแดง ทำให้เป็นสีแดง กระโปรงสีน้ำเงิน ดูดกลืนสีเขียวและแดง ทำให้เห็นเป็นสีดำ รองเท้าสีดำ ดูดกลืนทุกแสงสีทำให้ยังคงเป็นสีดำ
แหล่งที่มา
อดิชาต บ้วนกียาพันธ์. (2556). ฟิสิกส์ ม. 5 เล่ม 3. กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต
ปฏิพัทธ์ ทิพย์ชิต.(2557). เเสงเชิงฟิสิกส์. สืบค้นเมื่อ 5 กุมภาพันธ์ 2562, จาก physic512.blogspot.com/2014/10/blog-post_88.html
Henrik Skov Midtiby. (2551). สี. สืบค้นเมื่อ 5 กุมภาพันธ์ 2562, จาก www.texample.net/tikz/examples/rgb-color-mixing/
กลับไปที่เนื้อหา
ตาและการมองเห็นสี
ตา เป็นอวัยวะที่ใช้รับแสงทำให้เกิดการมองเห็น ตาของสิ่งมีชีวิตมีความสามารถในการรับแสงสีไม่เหมือนกัน เช่น ตาของแมลงจะมองเห็นแสงสีม่วงได้มากกว่าตาของมนุษย์จึงถูกรบเร้าด้วยแสงสีม่วงและรังสีเหนือม่วงได้ ทำให้เรานิยมล่อแมลงด้วยหลอดให้รังสีเหนือม่วงที่เรียกว่า แสงดำ จากการทดลองพบว่าสัตว์บางชนิดอาจเห็นสีได้เพียงสีเดียว บางชนิดอาจเห็นได้หลายสี สำหรับตาของมนุษย์โดยทั่วไปสามารถจะเห็นแสงสีได้ตั้งแต่แสงสีม่วง (400 นาโนเมตร) ไปจนถึงแสงสีแดง (700 นาโนเมตร) ผู้ที่ไม่สามารถเห็นแสงสีเหล่านี้ได้หมด เรียกว่าเป็นผู้มีตาบอดสี
ส่วนประกอบที่สำคัญของนัยน์ตานับจากส่วนนอกเข้าไปมีดังนี้
-
กระจกตา (Cornea) เป็นเยื่อเหนียวใสและบางหุ้มลูกนัยน์ตาตอนหน้า
-
หนังตาชั้นนอก (Sclerotic coat) เป็นเนื้อแข็งเหนียวสีขาวทึบ ส่วนหน้าของ ผนังตาชั้นนอกก็คือตาขาวนั่นเอง
-
หนังตาชั้นใน (Choroides) มีสีน้ำตาลแก่ป้องกันมิให้แสงเข้าทางด้านข้างของลูกตาป้องกันมิให้เกิดการสะท้อนภายในลูกตาและเป็นที่อยู่ของเส้นเลือดที่มาหล่อเลี้ยงลูกตา
-
ของเหลวในช่องหน้ากระบอกตา (Aqueous humour) เป็นของเหลวใสมีดรรชนีหักเหขนาด 1.337 ใกล้เคียงกับดรรชนีหักเหของน้ำ เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้นัยน์ตามองเห็นได้กว้าง
-
ม่านตา (Iris) เป็นส่วนของหนังตาชั้นในที่ยื่นออกมาพ้นหนังตาชั้นนอกทำหน้าที่เปิดช่องกลมตรงกลางให้ใหญ่เล็กพอดีกับความสว่างของแสงที่มาเข้าตา
-
รูม่านตา (Pupil) เป็นช่องกลมกลางม่านตาที่ให้แสงผ่านเข้าไป เราจะเห็นเป็นดวงกลมดำใสอยู่ตรงกลางตาดำ
-
เลนส์ตา (Crystalline lens) หรือบางทีเรียกว่าแก้วตา เป็นก้อนเนื้อใสเหมือนแก้วมีค่าดรรชนีหักเห 1.437 มีรูปร่างเป็นเลนส์นูน สามารถทำให้ป่องออกมีความหนาอยู่ระหว่าง 3.6 -4 มิลลิเมตร ทำให้ความยาวโฟกัสมีขนาดต่าง ๆ กันออกไปได้
-
กล้ามเนื้อตา (Ciliary muscle) เป็นกล้ามเนื้อยึดเกาะรอบเลนส์ ทำหน้าที่ยึดตัวและหดตัวทำให้เลนส์ตาป่องมากหรือน้อยทำให้ความยาวโฟกัสเปลี่ยนไปได้
-
ของเหลวใสในกระบอกตา (Vitreous humour) เป็นของเหลวใสมีลักษณะเหมือนวุ้นมีค่าดรรชนีหักเห 1.337 อยู่ในโพรงที่ว่างของกระบอกตา ทำให้ลูกตารักษารูปทรงอยู่ได้
-
เรตินา (Retina) เป็นเนื้อเยื่อที่เต็มไปด้วยเส้นประสาทที่ไวต่อแสง ประกอบด้วยเซลล์ประสาทรูปแท่ง (rods) ซึ่งไวต่อความรู้สึกมืด – สว่าง ประมาณ 130 ล้านเส้นและเซลล์ประสาทรูปกรวย (conrs) ซึ่งไวต่อความรู้สึกเดียวกับสีประมาณ 7 ล้านเส้น
-
จุดสีเหลือง (Yellow spot) เป็นหย่อมที่ไวต่อแสงของเรตินามีสีเหลืองอยู่ตรงข้ามกับเลนส์นัยน์ตาเวลามองวัตถุเราต้องกรอกลูกตาให้ภาพเกิดบนจุดสีเหลืองก็จะได้ภาพชัดเจน
-
โฟเวีย (Fovea) เป็นส่วนนูนเล็ก ๆ กลางหย่อมสีเหลือง ที่ยอดนูนจะบุ๋มลงไปเล็กน้อยเป็นส่วนที่ทำให้เห็นภาพชัดเจนที่สุด เมื่อเราต้องการมองวัตถุให้ชัดเจนเราจะต้องเพ่งมองเพื่อให้แสงจากส่วนนั้นตกบนจุดศูนย์กลางของโฟเวียจึงจะได้ภาพที่ชัดเจนยิ่งขึ้น
-
ประสาทตา (Optic nerves) เป็นมัดของฝอยประสาทของเรตินาที่รวมกันโยงต่อไปยังสมอง
-
จุดบอด (Blind spot) เป็นจุดที่อยู่กึ่งกลางขั้วมัดประสาทของประสาทตาที่โยงไปยังสมองเป็นจุดที่ไม่มีความรู้สึกต่อแสงเลย ถ้าแสงจากวัตถุตกที่จุดนี้ เราจะมองไม่เห็นวัตถุนั้นเลย
การมองเห็นและสายตาแบบต่าง ๆ
การมองเห็นจะเกิดได้อย่างสมบูรณ์จะต้องประกอบไปด้วยความสมบูรณ์ของอวัยวะ 3 ส่วนคือ ลูกนัยน์ตา ประสาทตา และสมองส่วนท้ายทอย ลูกนัยน์ตาที่มีลักษณะปกติจะทำให้เกิดการเห็นภาพชัดเจนส่งผ่านประสาทตาไปยังสมอง สมองส่วนท้ายทอยจะทำหน้าที่รวมภาพที่เห็นจากตาทั้งสองข้าง ทำให้เกิดภาพมีรูปทรงแบบสามมิติ ทำให้เกิดความรู้สึกไกลใกล้หรือตื้นลึกหนาบางได้ถ้ามีส่วนใดส่วนหนึ่งของอวัยวะดังกล่าวผิดปกติก็จะทำให้เกิดความบกพร่องในการมองเห็นขึ้นเรียกว่า สายตาผิดปกติ เช่น สายตาสั้น สายตายาว สายตาเอียง สายตาคนชรา เป็นต้น
คนที่มีสายตาปกติ จะมองเห็นวัตถุได้ไกลสุดที่เรียกว่าจุดไกลถึงระยะอนันต์ ระยะชัดใกล้ที่สุดที่เรียกว่าจุดใกล้เท่ากับ 25 เซนติเมตร คนสายตาปกติถ้ามองวัตถุด้วยระยะใกล้กว่า 25 เซนติเมตร ภาพที่เห็นจะไม่ชัดเพราะภาพจะตกหลังจุดสีเหลืองขณะที่กล้ามเนื้อตาพยายามบีบเลนส์ตาให้ป่องมากที่สุด
คนที่มีสายตาสั้น (Myopia) คือคนที่มีความสามารถในการมองเห็นวัตถุที่อยู่ไกล ๆ ไม่ชัด จุดไกลมีค่าไม่ถึงระยะอนันต์ โดยทั่วไประยะชัดใกล้หรือจุดใกล้ของคนสายตาสั้นจะมีค่าน้อยกว่า 25 เซนติเมตร สาเหตุที่ทำให้เกิดสายตาสั้นอาจเกิดจากกระบอกตายาวกว่าปกติหรือผิวหน้าของเลนส์ตามีความโค้งมากกว่าปกติหรืออาจจะเกิดจากความผิดปกติของกล้ามเนื้อตาทำให้ภาพของวัตถุที่อยู่ ไกล ๆ ไม่ตกที่บริเวณจดเหลืองพอดี ทำให้ภาพไม่ชัด
การแก้ไขการเกิดสายตาสั้น อาจจะใช้วิธีผ่าตัดหรือสวมแว่นตาที่ทำด้วยเลนส์เว้า เพื่อให้เลนส์เว้าช่วยกระจายแสงทำให้ภาพของวัตถุไกล ๆ ตกไกลออกไปอีกจนถึงบริเวณจุดเหลืองได้
คนที่มีสายตายาว คือคนที่มีคสามารถในการมองเห็นวัตถุที่อยู่ห่างจากตา 25 เซนติเมตร ไม่ชัดเจนหรือกล่าวได้ว่าเป็นผู้ที่มีจุดใกล้ยาวกว่า 25 เซนติเมตร ส่วนระยะชัดไกลหรือจุดไกลอยู่ที่อนันต์ สาเหตุที่ทำให้เกิดสายตายาวอาจเกิดจากกระบอกตาสั้นเกินไปหรือเลนส์มีผิวโค้งน้อยเกินไปหรือเกิดจากความผิดปกติของกล้ามเนื้อตาทำให้ภาพตกที่ตำแหน่งเลยบริเวณจุดเหลืองไป
การแก้ไขการเกิดสายตายาวทำได้โดยใช้แว่นตาที่ทำด้วยเลนส์นูนช่วยรวมแสงทำให้ลู่เข้าไปตกที่บริเวณจุดเหลืองพอดี
สายตาคนชรา ผู้ที่มีอายุมากกว่า 45 ปี ขึ้นไปมักพบว่าจดใกล้มีค่ามากกว่า 25 เซนติเมตร เนื่องจากกล้ามเนื้อตาอ่อนล้า ทำให้ไม่สามารถบีบเลนส์ตาให้ป่องมาก ๆ ได้ ทำให้มีลักษณะเหมือนเป็นคนสายตายาว นอกจากสายตายาวแล้วบางคนก็ไม่สามารถมองเห็นวัตถุที่อยู่ไกล ๆ ได้ ทำให้มีลักษณะเป็นทั้งคนที่มีลักษณะเป็นทั้งคนที่มีสายตาสั้นและสายตายาวพร้อม ๆ กันได้ แว่นตาของคนชราจึงมักทำเป็นแว่น 2 ชั้น ที่เรียกว่า แว่นวงพระจันทร์เสี้ยว
การมองเห็นสี
ตามที่กล่าวมาข้างต้น เรตินาของนัยน์ตาประกอบไปด้วยเซลล์รูปแท่งและเซลล์รูปกรวย โดยเซลล์รูปแท่งจะไวต่อแสงที่มีความเข้มน้อยส่วนเซลล์รูปกรวยจะไวต่อแสงที่มีความเข้มสูงและสามารถจำแนกแสงสีแต่ละสี เซลล์รูปกรวยมี 3 ชนิด คือชนิดหนึ่งไวสูงสุดต่อแสงสีน้ำเงินชนิดที่สองมีความไวสูงสุดต่อแสงสีเขียวชนิดที่สามมีความไวสูงต่อแสงสีแดง เมื่อแสงผ่านเข้ามากระทบเรตินาในลูกตา เซลล์รูปกรวยที่ไวต่อแสงสีน้ำเงินก็จะถูกกระตุ้นแล้วส่งสัญญาณที่เกิดขึ้นผ่านประสาทตาไปยังสมองเพื่อแปลความหมายออกมาเป็นความรู้สึกของการเห็นสีนั้น ๆ ถ้าเซลล์รูปกรวยมากกว่า 1 ชนิด ถูกกระตุ้นพร้อมกันก็จะเกิดการกระตุ้นส่งสัญญาณไปยังสมองเป็นสีผสมของแสงสีนั้น ๆ ถ้าเซลล์รูปกรวยชนิดใดชนิดหนึ่งเกิดความบกพร่องก็จะทำให้การเห็นสีของผู้นั้นแตกต่างไปจากความจริงเรียกว่า เกิดการบอดสีขึ้น เช่น ถ้าเซลล์รูปกรวยสำหรับแสงสีแดงบกพร่องก็จะเห็นสีแดงเป็นสีเทา (ไม่มีแสงสี ) ถ้าเซลล์รูปกรวยสำหรับแสงสีเขียวและน้ำเงินยังดีอยู่ เขาก็จะเห็นสีเหลืองเป็นสีเขียวเห็นสีม่วงเป็นสีน้ำเงิน ถ้าเซลล์รูปกรวยสำหรับแสงสีอื่นบกพร่องก็จะเกิดผลในลักษณะเดียวกัน
แหล่งที่มา
อดิชาต บ้วนกียาพันธ์. (2556). ฟิสิกส์ ม. 5 เล่ม 3. กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต
Laser Vision International LASIK Cente. (2558). แสงกับการมองเห็นของดวงตา. สืบค้นเมื่อ 5 กุมภาพันธ์ 2562, จาก https://www.laservisionthai.com/health-corner/แสงกับการมองเห็นของดวงตา
กลับไปที่เนื้อหา
ทัศนอุปกรณ์
ทัศนอุปกรณ์ หรือเรียกง่าย ๆ ว่าเครื่องมือทางแสงเป็นอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นด้วยความรู้เกี่ยวกับเรื่องแสง ทำให้สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในด้านต่าง ๆ มากมายจนอุปกรณ์หลายอย่างถือว่าเป็นเครื่องมือที่ใช้กันในชีวิตประจำวันหรือเครื่องมือประจำของวิชาชีพเลยทีเดียว เช่น แว่นขยาย กล้องถ่ายรูป กล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ เครื่องฉายภาพ เป็นต้น
ภาพกล้องโทรทรรศน์
ที่มา : https://pixabay.com ,Hans
ส่วนประกอบและหลักการทำงาน
แว่นขยาย (The Magnifier)
แว่นขยาย โดยทั่วไปใช้เลนส์นูนเพียงอันเดียวให้เกิดภาพขยาย เนื่องจากวางวัตถุไว้ที่ระยะวัตถุน้อยกว่าความยาวโฟกัส ทำให้เกิดภาพเสมือนหัวตั้งขนาดขยาย แว่นขยายโดยทั่วไปใช้เลนส์นูนที่มีความยาวโฟกัสน้อย ๆ มีความยาวโฟกัสประมาณ 3 เซนติเมตร ถึง 20 เซนติเมตร ในการมองภาพจากแว่นขยายถือว่าตาอยู่ชิดเลนส์นูน สำหรับคนสายตาปกติจะเห็นระยะภาพชัดที่ 25 เซนติเมตร
กล้องจุลทรรศน์
กล้องจุลทรรศน์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ขยายภาพของวัตถุเล็ก ๆ เช่นเดียวกับแว่นขยาย แต่ขยายได้มากกว่า จึงใช้กับวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก ๆ ได้ ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกโดยชาวฮอลันดา ชื่อ เลียว เวน ฮุค กล้องจุลทรรศน์ประกอบไปด้วย เลนส์นูนสองอันหรือ 2 ชุด เลนส์นูนที่วางอยู่ใกล้วัตถุมีความยาวโฟกัสสั้น ๆ เรียกว่า เลนส์ใกล้วัตถุ เลนส์อีกอันหนึ่งอยู่ห่างออกไปใช้สำหรับให้ตามองภาพสุดท้ายเรียกว่า เลนส์ใกล้ตา ในการใช้กล้องจุลทรรศน์จะจัดวางวัตถุไว้ที่ระหว่างความยาวโฟกัสและสองเท่าความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุทำให้เกิดภาพจริงหัวกลับขนาดขยายที่ระยะห่างจากเลนส์ใกล้ตาน้อยกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์ตา ทำให้เกิดภาพเสมือนหัวตั้งขนาดขยายเทียบกับภาพแรก แต่เป็นภาพเสมือนหัวกลับขนาดขยายเทียบกับวัตถุ ระยะชัดสำหรับคนสายตาปกติจะอยู่ห่างจากเลนส์ใกล้ตาประมาณ 25 เซนติเมตร เพราะถือว่าตาอยู่ชิดกับเลนส์ใกล้ตา
กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์เป็นกล้องที่ใช้ส่องดูวัตถุที่อยู่ไกล ๆ (ถือว่าระยะวัตถุ เท่ากับระยะอนันต์) แล้วทำให้เห็นภาพของวัตถุโตขึ้นกว่าที่เห็นได้ด้วยตาเปล่า ทำให้เห็นรายละเอียดของวัตถุได้มากขึ้น ภาพจากกล้องโทรทรรศน์ไม่ได้ขยายจากขนาดวัตถุแต่จะขยายจากภาพแรก กล้องโทรทรรศน์แบ่งออกเป็นสองพวกใหญ่ ๆ คือ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงและกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงซึ่งจะได้กล่าวถึงต่อไป
กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง
กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงยังแบ่งออกได้เป็นหลาย ๆ แบบ โดยทั่วไปกล้องโทรทรรศน์มักหมายถึงกล้องดาราศาสตร์ซึ่งประกอบไปด้วยเลนส์นูน 2 อัน อันแรกอยู่ที่ปากกล้องเป็นเลนส์นูนความยาวโฟกัสมาก ๆ เรียกว่า เลนส์ใกล้วัตถุและอีกอันหนึ่งอยู่ตอนท้ายของกล้อง เรียกว่าเลนส์ใกล้ตาใช้เลนส์นูนที่มีความยาวโฟกัสสั้น ๆ
เมื่อแสงจากวัตถุไกล ๆ มาพบเลนส์ใกล้วัตถุก็จะเกิดภาพที่ตำแหน่งจุดโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ ซึ่งจะอยู่ห่างจากเลนส์ใกล้ตาน้อยกว่าหรือเท่ากับระยะความยาวโฟกัสของเลนส์ใกล้ตา ทำให้ภาพสุดท้ายเป็นภาพเสมือนหัวตั้งเทียบกับภาพแรก แต่เป็นภาพเสมือนหัวกลับขนาดขยายเทียบกับวัตถุ
จะเห็นได้ว่ากล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ให้ภาพเสมือนหัวกลับกับวัตถุทำให้ดูยาก และถ้าต้องการกำลังขยายมาก ๆ ความยาวของกล้องจะต้องยาวมากด้วย จึงมีการปรับปรุงให้ภาพเป็นภาพหัวตั้งโดยใช้เลนส์นูนอีกอันหนึ่งใส่เข้าไประหว่างเลนส์ใกล้วัตถุและเลนส์ใกล้ตา ทำให้เกิดภาพจริงหัวกลับสองครั้งแล้วจึงเกิดภาพเสมือนหัวตั้งเทียบกับวัตถุ กล้องชนิดนี้มีชื่อเรียกเฉพาะว่ากล้องสปาย
เมื่อแสงจากวัตถุมาตกที่เลนส์ใกล้วัตถุจะเกิดภาพที่จุดโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุโดยจัดให้อยู่ห่างจากเลนส์นูนอันกลางที่ระหว่างความยาวโฟกัสและสองเท่าความยาวโฟกัสทำให้เกิดภาพจริงหัวกลับอีกครั้งหนึ่งไปตกที่ระยะห่างจากเลนส์ใกล้ตาน้อยกว่าหรือเท่ากับความยาวโฟกัส ทำให้เกิดภาพเสมือนหัวตั้งขนาดขยายเทียบกับภาพที่สองและเทียบกับวัตถุอันแรกด้วย แต่ปัญหาของกล้องสปายก็คือถ้าต้องการกำลังขยายมาก ๆ ตัวกล้องก็จะมีความยาวมากจึงมีการแก้ปัญหาโดยการใช้ตัวกล้องเป็นทรงกระบอกซ้อนกันหลาย ๆ ชั้น ทำให้ยืดออกหรือหดสั้นเข้าได้ นอกจากนี้ยังมีการสะท้อนกลับภาพและลดความยาวกล้องโดยใช้ปริซึมช่วยเรียกว่ากล้องส่องทางไกล หรือกล้องโทรทรรศน์ชนิดปริซึม
กล้องโทรทรรศน์แบบปริซึมมักทำเป็นสองกล้องติดกันมีเครื่องมือปรับระยะห่างของกล้องให้พอดีกับตาทั้งสองข้าง จึงมักเรียกว่า กล้องสองตา ปริซึมที่ใช้จะทำให้กล้องมีความยาวลดลงเหลือเพียงหนึ่งในสามของกล้องดาราศาสตร์ที่มีกำลังขยายเท่ากันและปริซึมอันแรกจะทำให้เกิดการกลับภาพจากซ้ายไปขวา อันที่สองทำให้เกิดการกลับหัวของภาพ ทำให้ภาพสุดท้ายออกมาเป็นภาพเสมือนหัวตั้งมีลักษณะเดียวกับวัตถุแต่มีกำลังขยายมากกว่าการมองเห็นด้วยตาเปล่ามาก
กล้องโทรทรรศน์นอกจากจะใช้เลนส์นูนทั้งสองอันแล้ว ยังมีแบบที่ใช้เลนส์นูนเป็นเลนส์ใกล้วัตถุแล้วใช้เลนส์เว้าเป็นเลนส์ใกล้ตา เรียกว่ากล้องโทรทรรศน์แบบกาลิเลโอ โดยความเป็นจริงกล้องโทรทรรศน์อันแรกของโลกซึ่งคิดขึ้นโดยกาลิเลโอ
กล้องโทรทรรศน์แบบกาลิเลโอใช้เลนส์นูนมีความยาวโฟกัสยาว ๆ เป็นเลนส์ใกล้วัตถุแล้วใช้เลนส์เว้าความยาวโฟกัสน้อย ๆ เป็นเลนส์ใกล้ตา ภาพจริงจากเลนส์ใกล้วัตถุจะทำหน้าที่เป็นวัตถุเสมือนของเลนส์ใกล้ตาให้ภาพเสมือนหัวตั้งขนาดขยายเทียบกับวัตถุ เป็นภาพในลักษณะเดียวกับวัตถุแต่ภาพที่เห็นโตกว่าการมองเห็นด้วยตาเปล่า
กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง
กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสงใช้กระจกเงาเว้าแทนเลนส์ใกล้วัตถุและใช้เลนส์นูนเป้นเลนส์ใกล้ตา อาจมีกระจกเงาแบบต่าง ๆ ช่วยในการสะท้อนแสงอีกก็ได้
กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสงใช้กระจกเงาเว้ารูปพาราโบลาเป็นตัวสะท้อนแสงแรก ทำให้สามารถสร้างให้มีขนาดใหญ่ ราคาถูกกว่าแบบหักเหแสงมาก กล้องโทรทรรศน์บางอันใหญ่มากขนาดที่ให้ผู้สังเกตการณ์เข้าไปนั่งอยู่ในตัวกล้องได้เลย กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดในโลก เป็นแบบสะท้อนแสงมีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 5.08 เมตร อยู่ที่ยอดเขาปาโลมาร์ มลรัฐแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา ส่วนกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงที่ใหญ่ที่สุดในโลก อยู่ที่ยอดเขาวิลสัน มลรัฐวิสคอนซินในสหรัฐอเมริกามีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 1.016 เมตร
แหล่งที่มา
อดิชาต บ้วนกียาพันธ์. (2556). ฟิสิกส์ ม. 5 เล่ม 3. กรุงเทพฯ:ภูมิบัณฑิต
World Science Festival. (2561). กล้องดูดาว. สืบค้นเมื่อ 5 กุมภาพันธ์ 2562, จาก https://www.laservisionthai.com/health-corner/แสงกับการมองเห็นของดวงตา
กลับไปที่เนื้อหา
-
9776 การมองเห็นและแสงสี /lesson-physics/item/9776-2019-02-21-06-15-23เพิ่มในรายการโปรด