Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

แสงและความส่องสว่าง

Posted By Thananthorn | 14 มิ.ย. 64
11,279 Views

  Favorite

ในเวลารุ่งเช้าท้องฟ้าเปลี่ยนจากความมืดสีดำสนิทมาเป็นสีต่าง ๆ ที่ถูกย้อมด้วยแสงอาทิตย์ไล่โทนสีจากเส้นขอบฟ้ากลายเป็นสีทองส่องกระทบสิ่งต่าง ๆ ทำให้เราสามารถมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้ชัดเจนขึ้น ซึ่งในสมัยโบราณเชื่อกันว่าแสงเป็นอนุภาคที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิด แต่เมื่อวิทยาศาสตร์มีความก้าวหน้า นักวิทยาศาสตร์ได้ทดลองสมบัติต่าง ๆ ของแสงทั้ง 4 ข้อ คือ มีการสะท้อน หักเห เลี้ยวเบน และแทรกสอดได้ จึงสรุปว่า นอกจากแสงจะมีพฤติกรรมเป็นอนุภาค หรือเรียกว่าโฟตอนแล้ว แสงก็ถือว่าเป็นคลื่นชนิดหนึ่งด้วย

 

แสง ถือว่าเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สามารถวัดเป็นปริมาณได้ใน 2 ลักษณะ คือ วัดกำลังการส่องสว่างจากต้นกำเนิดของแสง และวัดจากแสงที่ตกกระทบวัตถุ โดยขึ้นอยู่กับปัจจัย 3 อย่าง คือ
1. ความเข้มของแสงที่แหล่งกำเนิด
2. ระยะทางจากแหล่งกำเนิดไปถึงจุดที่ตกกระทบ
3. มุมตกกระทบของแสง

ภาพ : Shutterstock

 

การวัดปริมาณการส่องสว่างของแสง จะพิจารณาจากความสว่างของผิวของแหล่งกำเนิด มีหน่วยเป็น แคนเดลา (Candela) มาจากคำศัพท์ภาษาอังกฤษที่ถูกตั้งขึ้นมาจากอดีต ที่เทียบแหล่งกำเนิดแสงคือ แสงเทียน (Candle) แต่ความสว่างในยุคหลังมักมีแหล่งกำเนิดมากจากหลอดไฟซึ่งใช้ไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงาน จึงสามารถคำนวณหาความเข้มของความส่องสว่างจากสมการ

เมื่อ     I  คือ     ความเข้มของการส่องสว่าง สามารถหาได้จากอัตราส่วนระหว่างกำลังของหลอดไฟกับพื้นที่
                     มีหน่วยเป็น Candella (Cd) ซึ่งเป็นหน่วยวัดพื้นฐานหนึ่ง ในหน่วยพื้นฐานของฟิสิกส์
        P  คือ     กำลังไฟฟ้าที่ใช้กับหลอดไฟ มีหน่วยเป็น วัตต์ (Watt: W)
        A  คือ     พื้นที่ที่ลำแสงส่องไป ซึ่งแสงจะส่องออกไปในทุกทิศทางของแหล่งกำเนิดตามแนวเส้นรัศมี
                     จึงคิดเป็นพื้นที่ผิวทรงกลม นั่นคือ A=4πR2 มีหน่วยเป็นตารางเมตร หรือ m2
                     ซึ่ง R หมายถึง ระยะห่างจากแหล่งกำเนิดแสง
ดังนั้นเราจึงสามารถเขียนสูตรในการคำนวณหาความเข้มของการส่องสว่างของหลอดไฟ ได้ดังนี้

ภาพ : Shutterstock

 

ส่วนการวัดความสว่างของแสงที่บริเวณต่าง ๆ เช่น ในห้องเรียน หรือห้องประชุม คือการวัดจากพื้นที่รับแสง นั่นคือ

เมื่อ      F  คือ     ฟลักซ์ของความส่องสว่าง เมื่อเปรียบลำแสงเป็นเส้นตรง ฟลักซ์จึงเสมือนเส้นรัศมีของลำแสงนั้น
                       ซึ่งถ้าสว่างมาก ฟลักซ์ของแสงสว่างก็จะมีปริมาณต่อพื้นที่มากตามไปด้วย และฟลักซ์มีหน่วยเป็น
                       ลูเมน (Lumen: lm)
           E คือ     ความสว่างของแสง (Illuminance) หรือความหนาแน่นของฟลักซ์ของความส่องสว่าง ซึ่งมีหน่วยเป็น
                       ลูเมนต่อตารางเมตร หรือ ลักซ์ (lux)
          A  คือ     พื้นที่ในการรับแสง มีหน่วยเป็นตารางเมตร

ภาพ : Shutterstock


จากหลักการเรื่องความสว่างนี้ ได้นำความรู้ในวิชาฟิสิกส์ไปใช้ในทางวิศวกรรมนั่นคือ การออกแบบเพื่อให้พื้นที่การทำงานต่าง ๆ มีแสงสว่างที่พอเหมาะกับการดำเนินกิจกรรมต่าง ๆ ดังตาราง

พื้น ความส่องสว่าง (Lux)
ห้องน้ำ 100
ช่องทางเดินภายในอาคาร 200
ห้องสมุด ห้องเรียน ห้องปฏิบัติการ 300-500
ห้องประชุม 200-300
หน้ากระดาน หน้าเวทีการแสดง 700-1,000
พื้นที่ทั่วไปในอาคาร 200
พื้นที่ทั่วไปในห้างสรรพสินค้า 500-1,000

ข้อมูลจากการไฟฟ้านครหลวงแห่งประเทศไทย

 

ภาพ : Shutterstock

 

จากตารางจะพบว่าความส่องสว่างในแต่ละพื้นที่จะมีความสว่างที่แตกต่างกัน ซึ่งพิจารณาถึงกิจกรรมต่าง ๆ ที่ต้องใช้แสงสว่าง เช่น ห้องน้ำและช่องทางเดินภายในอาคาร ที่ไม่ได้มีกิจกรรมมากนัก มักจะใช้แสงที่มีความส่องสว่างต่ำ ส่วนหน้ากระดานในห้องเรียน หรือเวทีการแสดงซึ่งต้องใช้การมองเห็นสูง ความสว่างจึงมากขึ้นตามไปด้วย แต่ในขณะเดียวกัน การอ่านหนังสือในห้องเรียนหรือห้องสมุด มีแสงสว่างปานกลาง เนื่องจากต้องคำนึงถึงระยะของการมองเห็น และต้องไปสว่างมากเกินไป เพราะแสงสว่างมากและสะท้อนในระยะใกล้นั้นอาจเกินความจำเป็น หรือเป็นอันตรายต่อดวงตาของเรานั่นเอง
 

 

บทความที่เกี่ยวข้อง
- สมบัติของแสง
 

 

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Thananthorn
  • 4 Followers
  • Follow