รังสีอัลตราไวโอเลต

รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays) 

ที่มารูปภาพ http://ozone.tmd.go.th/uvbasic.files/image005.jpg

     รังสีอัลตราไวโอเลต หรือ รังสีเหนือม่วง มีความถี่ช่วง 1015 - 1018 Hz เป็นรังสีตามธรรมชาติส่วนใหญ่มาจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้เกิดประจุอิสระและไอออนในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ รังสีอัลตราไวโอเลต สามารถทำให้เชื้อโรคบางชนิดตายได้ แต่มีอันตรายต่อผิวหนังและตาคน

สรุป

•    มีความถี่ประมาณ 1015- 1018 เฮิรตซ์

•    รังสีนี้ในธรรมชาติ ส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์
•    เป็นรังสีที่ทำให้เกิดประจุอิสระและไอออนในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์
•    เป็นอันตรายต่อเซลผิวหนัง, ตา และใช้ฆ่าเชื้อโรคได้
•    สามารถสร้างขึ้นได้โดยผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหลอดที่บรรจุไอปรอท
•    ผ่านแก้วได้บ้างเล็กน้อยแต่ผ่านควอตซ์ได้ดี
•    การเชื่อมโลหะด้วยไฟฟ้าจะทำให้เกิดรังสีนี้ได้ 

รังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์ (X-rays) 

ที่มารูปภาพ http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQD577UxzyXn0Pn0T47OkuwYuzDveuX5...

       รังสีเอกซ์ มีความถี่ช่วง 1016 - 1022 Hz มีความยาวคลื่นระหว่าง 10-8 - 10-13 เมตร ซึ่งสามารถทะลุสิ่งกีดขวางหนา ๆ ได้ หลักการสร้างรังสีเอกซ์คือ การเปลี่ยนความเร็วของอิเล็กตรอน มีประโยชน์ทางการแพทย์ในการตรวจดูความผิดปกติของอวัยวะภายในร่างกาย ในวงการอุตสาหกรรมใช้ในการตรวจหารอยร้าวภายในชิ้นส่วนโลหะขนาดใหญ่ ใช้ตรวจหาอาวุธปืนหรือระเบิดในกระเป๋าเดินทาง และศึกษาการจัดเรียงตัวของอะตอมในผลึก

สรุป

•  ความถี่ประมาณ 1016 - 1022
•  ทะลุผ่านสิ่งกีดขวางหนาๆ ได้ แต่ถูกกั้นได้ด้วยอะตอมของธาตุหนัก จึงใช้ตรวจสอบรอยร้าวในชิ้นโลหะขนาดใหญ่,

ใช้ตรวจหาอาวุธปืนในกระเป๋าเดินทาง

•  ความยาวคลื่นประมาณ 10 -10 เมตร ซึ่งใกล้เคียงกับขนาดอะตอมและช่องว่างระหว่างอะตอมของผลึกจึงใช้วิเคราะห์โครงสร้างผลึกได้ 

รังสีแกมมา

 รังสีแกมมา (X -rays)

ที่มารูปภาพ http://www.rmutphysics.com/charud/naturemystery/sci3/EMW/EMW25.jpg

       รังสีแกมมามีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้ามีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์และสามารถกระตุ้น ปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ มีอำนาจทะลุทะลวงสูงไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่

สรุป  

•    ใช้เรียกชื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์

•    รังสีแกมม่าที่พบในธรรมชาติ เช่น รังสีแกมม่าที่เกิดจากการแผ่สลายของสารกัมมันตรังสี, รังสีคอสมิคที่มาจากอวกาศก็มีรังสีแกมม่าได้
•    รังสีแกมม่าอาจทำให้เกิดขึ้นได้ เช่นการแผ่รังสีของอนุภาคไฟฟ้าในเครื่องเร่งอนุภาค

โพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

โพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีเวกเตอร์สนามไฟฟ้า สั่นอยู่ในทิศทางเดียว ทิศของสนามไฟฟ้านี้เรียกว่าเป็นทิศ โพลาไรเซชันของคลื่น กรณีที่คลื่นมีสนามไฟฟ้าสั่นอยู่ในหลายทิศทางจะเป็นคลื่นแบบไม่โพลาไรซ์ 

ที่มารูปภาพ http://www.obeclms.com/lesson/17_ElectromagneticWave/content4_clip_image...

การสั่นของเวกเตอร์สนามไฟฟ้า (a) หลายทิศทาง (b) ทิศทางเดียวหรือเชิงระนาบ

      เมื่อแสงไม่โพลาไรซ์ผ่านแผ่นโพลารอยด์ที่มีโมเลกุลของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์ฝัง อยู่ในเนื้อพลาสติก สนามไฟฟ้าที่มีทิศตั้งฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุล จะผ่านแผ่นโพลารอยด์ออกไปได้ ส่วนสนามไฟฟ้าที่มีทิศขนานกับ แนวการเรียงตัวของโมเลกุล จะถูกโมเลกุลดูดกลืน ต่อไปจะเรียกแนวที่ตั้งฉากกับแนวการเรียงตัวของโมเลกุลนี้ว่า ทิศของโพลาไรซ์ ดังนั้นสรุปได้ว่า
      1. แสงที่สนามไฟฟ้ามีทิศขนานกับทิศของโพลาไรซ์ สามารถผ่านแผ่นโพลารอยด์ได้
      2. แสงที่สนามไฟฟ้ามีทิศตั้งฉากกับทิศของโพลาไรซ์ จะถูกแผ่นโพลารอยด์ดูดกลืน
สนามไฟฟ้าที่มีทิศขนานกับทิศของโพลาไรซ์ จะผ่านแผ่นโพลารอยด์ออกมา

ดังนั้นแสงที่ผ่านแผ่นโพลารอยด์ออกมาเป็นแสงโพลาไรซ์ในแนวดิ่ง

  

ที่มารูปภาพ http://www.obeclms.com/lesson/17_ElectromagneticWave/content4_clip_image...

       เมื่อให้แสงไม่โพลาไรซ์ผ่านแผ่นโพลารอยด์สองแผ่นที่วางขนานกัน ขณะหมุนแผ่นโพลารอยด์แผ่นที่หนึ่งความสว่างของแสงที่ผ่านโพลารอยด์แผ่นที่ สองจะเปลี่ยนไป ความสว่างของแสงจะมากที่สุด เมื่อทิศของโพลาไรซ์ของแผ่นโพลารอยด์ทั้งสองอยู่ขนานกันและความสว่างน้อยที่ สุด เมื่อทิศของโพลาไรซ์ของแผ่นโพลารอยด์ทั้งสองตั้งฉากกัน (ถ้าแผ่นโพลารอยด์มีคุณภาพดีมาก จะไม่มีแสงผ่านออกมาเลย)แสงที่สะท้อนจากผิววัตถุโดยมีมุม ตกกระทบพอเหมาะเป็นแสงโพลาไรซ์ เพราะทิศของ สนามไฟฟ้าของแสงโพลาไรซ์มีทิศการเปลี่ยนแปลงกลับไปมาในแนวเดียว เมื่อหมุนแผ่นโพลารอยด์ในจังหวะที่ทิศของโพลาไรซ์ขนานกับทิศการ เปลี่ยนแปลง กลับไปมาของสนามไฟฟ้า แสงก็ผ่านออกมาทำให้เห็นสว่าง แต่ถ้าทิศทั้งสองตั้งฉากกัน แสงจะดูดกลืนทำให้มืด สำหรับแสงไม่โพลาไรซ์ที่ผ่านแผ่นโพลารอยด์ซึ่งหมุนครบรอบ ความสว่างไม่เปลี่ยนแปลงคลื่นแสงที่ไม่โพลาไรซ์ สามารถทำให้โพลาไรซ์ได้ด้วยกระบวนการ
     1.  การสะท้อน (Reflection)
     2.  การหักเหซ้อน (Double Refraction)
     3.  การกระเจิง (Scattering

แบบฝึกหัด 1.1

แบบฝึกหัด 1.1

1.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดขณะเคลื่อนที่ในสุญญากาศจะมีสิ่งหนึ่งเท่ากันเสมอคืออะไร
  ก. ความยาวคลื่น
  ข. แอมปลิจูด
  ค. ความถี่
  ง. ความเร็ว

2.การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อไปนี้ ข้อใดมีความยาวคลื่นสั้นที่สุด
   ก.รังสีแกมมา
   ข.แสงที่ตามองเห็น
   ค.ไมโครเวฟ
   ง.รังสีอุลตราไวโอเลต

3.จงพิจารณาข้อความต่อไปนี้ ข้อใดไม่ถูกต้อง
   ก.การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก และการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กทำให้เกิดสนามไฟฟ้า
   ข.สนามไฟฟ้า และสนามแม่เหล็กของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีเฟสต่างกัน
    ค.สำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กมีทิศตั้งฉากซึ่งกันและกัน
    ง.ในตัวกลางเดียวกัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกความถี่มีความเร็วเท่ากัน

4.การตรวจหาตำแหน่งของวัตถุด้วยเรดาห์อาศัยการส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในข้อใด
   ก.รังสีแกมมา
   ข.อินฟราเรด
   ค.คลื่นสั้น
   ง.ไมโครเวฟ

5.ข้อใดมีลักษณะของสัญญาณเอเอ็ม
   ก.คลื่นพาหะมีแอมพลิจูดคงที่ ความถี่คงที่ และสะท้อนในบรรยากาศ
   ข.คลื่นพาหะมีแอมพลิจูดไม่คงที่ความถี่ไม่คงที่ และสะท้อนในบรรยากาศ
   ค.คลื่นพาหะมีแอมพลิจูดไม่คงที่ ความถี่ไม่คงที่ และไม่สะท้อนในบรรยากาศ
   ง.คลื่นพาหะมีแอมพลิจูดคงที่ ความถี่คงที่ และไม่สะท้อนในบรรยากาศ

6.สนามแม่เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแสงนั้น มีทิศทางตามข้อใด

    ก. ขนานกับทิศทางการเคลื่อนที่ของแสง

    ข. ขนานกับสนามไฟฟ้า แต่ตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของแสง

    ค. ตั้งฉากกับทั้งสนามไฟฟ้าและทิศการเคลื่อนที่ของแสง

    ง. ตั้งฉากกับสนามไฟฟ้าแต่ขนานกับทิศของการเคลื่อนที่ของแสง

7.คลื่นวิทยุ FM ความถี่ 88 เมกะเฮิรตซ์ มีความยาวคลื่นเท่าใดกำหนดให้ความเร็วของคลื่นวิทยุเท่ากับ 3x108 m/s

    ก. 3.0 เมตร

    ข. 3.4 เมตร

    ค. 6.0 เมตร

    ง. 6.8 เมตร

แนวคำตอบ จากความสัมพันธ์ c = λf  จะได้ดังนี้

λ = c/f

λ =〖3x108m/s〗/〖88x106m/s〗

λ = 3.4 m

8.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดที่สะท้อนได้ดีที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร

  ก. คลื่นอินฟราเรด

     ข.  คลื่นเรดาร์
     ค.  คลื่นโทรทัศน์     ง.   คลื่นวิทยุเอเอ็ม     

 9.คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีได้เฉพาะคลื่นดินคือข้อใด

      ก.คลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าคลื่นวิทยุระบบ เอฟเอ็ม
      ข.คลื่นที่มีความยาวคลื่นมากกว่าคลื่นวิทยุระบบ เอฟเอ็ม
      ค.คลื่นที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าคลื่นวิทยุระบบเอเอ็ม
      ง.คลื่นที่มีความยาวคลื่นมากกว่าคลื่นวิทยุระบบเอเอ็ม

10.ข้อความต่อไปนี้ข้อใดกล่าวถูกต้องตามทฤษฎีเกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
      ก.ขณะประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งหรือความหน่วงจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
      ข.ขณะประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำทำให้เกิดสนามไฟฟ้า
      ค.บริเวณรอบตัวนำมีกระแสไฟฟ้าจะเกิดสนามแม่เหล็ก
      ง.ประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่จะแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาไม่คงที่

เฉลยแบบฝึกหัด 1.1

เฉลยแบบฝึกหัด 1.1

1.  ง
2.  ก
3.  ก
4.  ข
5.  ก
6.  ค
7.  ข
8.  ง
9.  ก
10.ข

แบบฝึกหัด 1.2

จงเลือกคำตอบที่ถูกต้องที่สุดเพียงคำตอบเดียว

1.              พิจารณาข้อความต่อไปนี้

ก.      อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง

ข.      กลุ่มอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในตัวนำ

ค.      อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความหน่วง

เหตุการณ์ที่จะทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือตัวเลือกใด

1.             ข้อ  ก  และ ข  

2.             ข้อ  ข  และ  ค

3.             ข้อ  ข  เท่านั้น

4.             ข้อ  ค  เท่านั้น

2.              ข้อใดต่อไปนี้ไม่ถูกต้อง

1.              สนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นรอบๆไม่ว่าบริเวณนั้นจะเป็นที่ว่างหรือฉนวน

2.             คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะไม่เคลื่อนที่ออกไปในแนวที่ขนานกับสายอากาศ

3.             เฟสของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่จุดใดจุดหนึ่งเป็นอย่างเดียวกัน

4.             ประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาอย่าคงตัว

3.             ข้อความต่อไปนี้ ข้อใดผิดตามทฤษฎีเกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

1.              เมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่านลวดตัวนำจะมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นรอบๆตัวนำนั้น

2.             เมื่อประจุมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร่งหรือความหน่วงจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา

3.             ขณะที่มีฟลักซ์แม่เหล็กเปลี่ยนแปลงผ่านวงลวดตัวนำจะมีกระแสไฟฟ้าในตัวนำนั้น

4.             เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วจะเหนี่ยวนำทำให้เกิดสามไฟฟ้าบริเวณนั้นยกเว้นบริเวณนั้นจะเป็นฉนวน

4.   สถานีวิทยุกระจายเสียงแห่งหนึ่งออกอากาศด้วยคลื่น  100  เมกะเฮิรตซ์  ถ้าท่านต้องการสร้างสายอากาศสำหรับคลื่นของสถานีวิทยุกระจายเสียงแห่งนี้  ความยาวที่เมาะสมของสายอากาศที่ท่านสร้างจะเป็นเท่าไร

1.             0.75  m       3.  1.0 m

2.             1.5  m          4.  3.0 m

5. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดที่สามารถสะท้อนได้ดีที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์

1.             คลื่นวิทยุ  AM     3.  คลื่นโทรทัศน์

2.             คลื่นเรดาร์           4.  คลื่นอินฟราเรด

6. ต้องการถ่ายภาพทิวทัศน์ที่หมอกปกคลุมเราควรใช้ฟิล์มชนิดใด

1.             ฟิล์มไวต่อแสงที่ตามองเห็น        3.  ฟิล์มไวต่อรังสีอินฟราเรด

2.             ฟิล์มไวต่อรังสีเอ็กซ์                    4.  ใช้ฟิล์มชนิดใดก็ได้

7.  คำกล่าวต่อไปนี้ข้อใดบ้างที่ถูก

ก.  คลื่นไมโครเวฟสะท้อนจากผิวโลหะได้ดี

ข.  คลื่นโทรทัศน์เลี้ยวเบนอ้อมสิ่งกีดขวาง  เช่น 

รถยนต์ได้

                ค. รังสีอัตราไวโอเลตทะลุผ่านแก้วได้ดี

             ง.  คลื่นวิทยุ AM  (530kHz  -  1.6  MHz) สะท้อนได้ดีที่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์

1.             ข้อ  ก ข  และ  ค

2.             ข้อ  ก  และ  ง

3.             ข้อ  ง  เท่านั้น

4.             คำตอบเป็นอย่างอื่น

8.  สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์อยู่ในช่วงใด

1.             10⁷-10¹⁴  Hz

2.             10¹⁰-  10¹⁵Hz

3.             10¹⁵-10²²Hz

4.             10¹⁸-10²²Hz

9.  รังสีชนิดใดต่อไปนี้ไม่ได้ออกจากนิวเคลียสของธาตุกัมมันตรังสี

1.             รังสีแอลฟา

2.             รังสีบีตา

3.             รังสีแกมมา

4.             รังสีเอ็กซ์

10.  สมบัติของแสงเลเชอร์ที่สำคัญคือข้อใด

1.             เป็นลำแสงอาพันธ์

2.             เป็นลำแสงที่มีพลังงานมหาศาล

3.             เป็นลำแสงที่มีขนาดเล็กและส่องไปได้ไกลมาก

4.             เป็นลำแสงที่มีความถี่สูง

11.  รีโมทคอนโทรล  คืออะไร

1.             เป็นอุปกรณ์ที่บังคับการทำงานของเครื่องเล่นวีดีโอด้วยแสง

2.             เป็นอุปกรณ์ที่บังคับการทำงานของเครื่องบินบังคับด้วยไมโครเวฟ

3.             เป็นอุปกรณ์ที่บังคับการทำงานของรถบังคับด้วยคลื่นวิทยุ

4.             เป็นอุปกรณ์ที่บังคับการทำงานของโทรทัศน์ด้วยรังสีอินฟราเรด

12.  ข้อใดไม่ใช่สมบัติของรังสีเอกซ์

1.             ทำปฏิกิริยากับฟิล์มถ่ายรูป

2.             เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็กและไฟฟ้า

3.             มีอำนาจทะลุทะลวงสูง

4.             ทำให้แก๊สแตกตัวเป็นไอออน