หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 เรื่อง คลื่น (waves) วิทยาศาสตร์ (ว 40216) ฟิสิกส์ ม.6

คลื่น (waves) 1. คลื่น (waves) 2. สมบัติของคลื่น (property of waves) 3. คลื่นเสียง (sound waves) 4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic)

(Electromagnetic waves) 4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves)

ผลการเรียนรู้ 1. อธิบายสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ 2. นำเสนอประโยชน์ และอันตรายที่เกิดจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้

4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic) 1. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 2. สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า 3. ประโยชน์ของคลื่นวิทยุ 4. ประโยชน์ของไมโครเวฟ 5. ประโยชน์ของรังสีอินฟราเรด 6. ประโยชน์ของรังสีอัลตราไวโอเลต 7. ประโยชน์ของรังสีเอกซ์ 8. ประโยชน์ของรังสีแกมมา

กฎมือขวา ทิศของแรงแม่เหล็กเป็นไปตามกฎมือขวา โดยให้นิ้วทั้งสี่ทิศตามความเร็ว (v) จากนั้นวนนิ้วทั้งสี่เข้าหาสนามแม่เหล็ก (B) โดยที่มุม σ มีค่า http://www.rsu.ac.th/tlsd/e_learning/b_field/mag4.htm

ทิศของแรงแม่เหล็กที่กระทำบนประจุบวก และ ประจุ ลบตามกฎมือขวา กรณีประจุบวก (+q) เคลื่อนที่ภายในสนามแม่เหล็ก (B) แรงที่กระทำบนประจุบวกคือผลจากการ cross เวกเตอร์ระหว่างความเร็ว (v) กับสนามแม่เหล็ก (B) โดยให้นิ้วทั้งสี่ทิศตามความเร็ว จากนั้นกวาดนิ้วทั้งสี่เข้าหาสนามแม่เหล็ก (โดยกวาดตามมุมที่มีค่าน้อย) นิ้วหัวแม่มือจะแสดงทิศของแรงดังรูปทางซ้ายมือ http://www.rsu.ac.th/tlsd/e_learning/b_field/mag4.htm

ทิศของแรงแม่เหล็กที่กระทำบนประจุบวก และ ประจุ ลบตามกฎมือขวา สำหรับประจุลบ (-q) ทิศของแรงแสดงดังรูปทางซ้ายมือ ทำเช่นเดียวกับประจุบวก (+q) เพียงแต่ทิศตรงกันข้ามกับประจุบวก นั่นคือทิศตรงกันข้ามกับนิ้วหัวแม่มือ http://www.rsu.ac.th/tlsd/e_learning/b_field/mag4.htm

1. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแสดงสมบัติของคลื่นเหมือนกัน ดังนี้ 1. มีการสะท้อน มีการหักเห มีการแทรกสอด และมีการเลี้ยวเบนได้ 2. เคลื่อนที่ผ่านสุญญากาศได้เร็วเท่ากัน และเร็วเท่ากับแสง v = c ; c = 3 x 108 m/s 3. V = fλ ในตัวกลางที่ไม่ใช่สุญญากาศ v ไม่เท่ากัน

James Clerk Maxwell http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Gallery/Gallery9.html

Heinrich Hertz http://www.sparkmuseum.com/HERTZ.HTM

ตัวอย่างแบบฝึกหัด 1) จงหาอัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในแก้ว ถ้าคลื่นนี้มีความถี่ 108 Hz และมีความยาวคลื่น 2 m (2 x 108 m/s)

2. สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีความถี่ต่อเนื่องกันเป็นช่วงกว้างเราเรียกช่วงความถี่เหล่านี้ว่า "สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า" และมีชื่อเรียกช่วงต่าง ๆ ของความถี่ต่างกันตามแหล่งกำเนิดและวิธีการตรวจวัดคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดต่างๆ ในสเปกตรัมมีสมบัติที่สำคัญเหมือนกันคือ เคลื่อนที่ไปด้วยความเร็วเท่ากับแสงและมีพลังงานส่งผ่านไปพร้อมกับคลื่น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติและที่มนุษย์สร้างขึ้นมีชื่อเรียกดังนี้

http://www. chemistry. ohio-state http://www.chemistry.ohio-state.edu/~grandinetti/teaching/Chem121/lectures/waveparticle/waveparticlelight.html

ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าขึ้นรอบ ๆ และสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง จะเหนี่ยวนำ ให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นรอบ ๆ โดยการเหนี่ยวนำจะเกิดอย่างต่อเนื่อง เกิดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออกไปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียงลำดับจากความถี่ต่ำสุดไปสูงสุด ได้ดังนี้ คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟ รังสีอินฟาเรด แสง รังสีอุลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา

Electromagnetic spectrum http://www.ericsson.com/ericsson/corpinfo/health/facts/general/radiowaves.shtml

http://universe.nasa.gov/program/bh-finder.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Radio

http://lasp.colorado.edu/cassini/education/Electromagnetic%20Spectrum.htm

http://www.colourware.co.uk/cpfaq/q1-1.htm

3. ประโยชน์ของคลื่นวิทยุ คลื่นวิทยุ ใช้ในการสื่อสาร 1.1 ระบบ A.M. (amplitude modulation) ส่งสัญญาณได้ทั้งคลื่นดินและคลื่นฟ้า (สะท้อนได้ดีที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์) 1.2 ระบบ F.M. (frequency modulation) ส่งสัญญาณได้เฉพาะคลื่นดิน

A.M. (amplitude modulation) http://www.sitefinder.radio.gov.uk/mobilework.htm

A.M. , F.M. http://www.physik.rwth-aachen.de/~hebbeker/lectures/ph1_0102/p112_l05.htm

4. ประโยชน์ของไมโครเวฟ คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟ สะท้อนจากผิวโลหะได้ดีในการส่งสัญญาณอาศัยสถานีถ่ายทอด หรือใช้ดาวเทียม ใช้ประโยชน์ในการตรวจหาตำแหน่งวัตถุที่เรียกว่า "เรดาร์" เตาไมโครเวฟ

5. ประโยชน์ของรังสีอินฟราเรด (infrared rays) รังสีอินฟราเรด มนุษย์รับรู้ในรูปความร้อน(ทางผิวหนัง) ใช้ในรีโมทคอนโทล เครื่องปิ้งขนมปัง โทรศัพท์กับเส้นใยนำแสง สามารถใช้กับฟิล์มถ่ายรูปบางชนิดได้

6. ประโยชน์ของรังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays) การใช้รังสีอัลตราไวโอเลตเปลี่ยนสีผิว การเปลี่ยนรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นแสง

Ultraviolet rays http://www.flybusters.co.nz/index.html?pathname=/traps/mosquito.html

7.ประโยชน์ของรังสีเอกซ์ (X-rays) มีประโยชน์ทางการแพทย์ในการตรวจดูความผิดปกติของอวัยวะภายในร่างกาย ในวงการอุตสาหกรรมใช้ในการตรวจหารอยร้าวภายในชิ้นส่วนโลหะขนาดใหญ่ ใช้ตรวจหาอาวุธปืนหรือระเบิดในกระเป๋าเดินทาง ศึกษาการจัดเรียงตัวของอะตอมในผลึก การถ่ายภาพด้วยรังสีเอกซ์

x-ray http://www.answers.com/topic/x-ray http://www.rajivshah.com/camera/archives/2005/05/

8. ประโยชน์ของรังสีแกมมา ( Ү - rays) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ สามารถกระตุ้นปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ มีอำนาจทะลุทะลวงสูง ฆ่าเชื้อแบคทีเรียด้วยรังสีแกมมา ฆ่าเซลล์มะเร็งด้วยรังสีแกมมา

Gamma Rays http://hps.org/publicinformation/ate/q1044.html http://www.spacetoday.org/DeepSpace/Telescopes/GreatObservatories/Compton/Compton.html http://hps.org/publicinformation/ate/q1044.html

References พูนศักดิ์ อินทวี และจำนง ฉายเชิด. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ วิทยาศาสตร์ : ฟิสิกส์ ม.4-ม.6. กรุงเทพฯ : อักษรเจริญทัศน์, 2547. 262 หน้า. http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet3/saowalak/spectrum/spectrum.htm

Thank you Miss Lampoei Puangmalai Department of science St. Louis College Chachoengsao

http://ychenie.net/