หน่วยที่ 5: แสงและการมองเห็น (Light and Optics)

5.3 การทำงานของเลนส์และกระจกในกระบวนการมองเห็น

เลนส์และกระจกมีบทบาทสำคัญในกระบวนการมองเห็น ทั้งในธรรมชาติและการออกแบบอุปกรณ์ที่ช่วยให้เราสามารถเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้อย่างชัดเจน เลนส์และกระจกสามารถปรับทิศทางและโฟกัสแสง เพื่อสร้างภาพที่เราสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าหรือผ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น แว่นตา กล้องถ่ายรูป หรือกล้องจุลทรรศน์

1. การทำงานของเลนส์ในกระบวนการมองเห็น

เลนส์เป็นวัตถุโปร่งใสที่สามารถหักเหแสง ทำให้แสงเปลี่ยนทิศทางและเกิดการรวมแสงหรือกระจายแสงได้ เลนส์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ๆ ได้แก่ เลนส์นูน (Convex Lens) และเลนส์เว้า (Concave Lens) การทำงานของเลนส์ในกระบวนการมองเห็นจะขึ้นอยู่กับการหักเหของแสงที่ผ่านเลนส์นั้น ๆ

เลนส์นูน (Convex Lens)

เลนส์นูนมีลักษณะโป่งออกและใช้ในการรวมแสงให้ไปโฟกัสที่จุดเดียวกัน เลนส์นูนมักถูกใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการการโฟกัสภาพ เช่น แว่นสายตาในผู้ที่มีสายตายาว กล้องถ่ายรูป และกล้องจุลทรรศน์ แสงที่ผ่านเลนส์นูนจะหักเหและรวมตัวกันที่จุดโฟกัส ทำให้เกิดภาพจริงที่ชัดเจน

ตัวอย่างการทำงานของเลนส์นูนคือ การโฟกัสภาพในกล้องถ่ายรูป เมื่อแสงจากวัตถุผ่านเลนส์นูน มันจะถูกโฟกัสไปยังเซนเซอร์หรือฟิล์มภายในกล้อง ทำให้เกิดภาพที่ชัดเจน

เลนส์เว้า (Concave Lens)

เลนส์เว้ามีลักษณะบุ๋มเข้าและใช้ในการกระจายแสง เลนส์เว้ามักถูกใช้ในอุปกรณ์ที่ต้องการการกระจายแสง เช่น แว่นสายตาในผู้ที่มีสายตาสั้น เลนส์เว้าจะทำให้แสงที่ผ่านไปถูกกระจายออก ทำให้ภาพเกิดที่ระยะที่เหมาะสมสำหรับการมองเห็น

ตัวอย่างการทำงานของเลนส์เว้าคือ การช่วยปรับปรุงการมองเห็นของผู้ที่มีสายตาสั้น เมื่อแสงผ่านเลนส์เว้า มันจะกระจายออก ทำให้ภาพโฟกัสไปที่จอประสาทตาได้ดีขึ้น

2. การทำงานของกระจกในกระบวนการมองเห็น

กระจกมีบทบาทสำคัญในการสะท้อนแสงและสร้างภาพ กระจกเงาส่วนใหญ่ทำจากพื้นผิวที่เคลือบด้วยสารที่สามารถสะท้อนแสงได้ดี เช่น เงินหรืออลูมิเนียม กระจกสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ กระจกเงาราบและกระจกเงาโค้ง

กระจกเงาราบ (Plane Mirror)

กระจกเงาราบมีพื้นผิวเรียบและสร้างภาพที่มีขนาดและรูปร่างเท่ากับวัตถุจริง แต่ภาพจะถูกกลับด้านซ้ายขวา การทำงานของกระจกเงาราบจะเกี่ยวข้องกับการสะท้อนแสง โดยมุมตกกระทบจะเท่ากับมุมสะท้อน ทำให้เกิดภาพสะท้อนที่มีลักษณะเหมือนจริง เช่น กระจกในห้องน้ำหรือกระจกแต่งตัว

กระจกเงาโค้ง (Curved Mirror)

กระจกเงาโค้งสามารถเป็นกระจกเว้า (Concave Mirror) หรือกระจกนูน (Convex Mirror) กระจกเว้ามีลักษณะบุ๋มเข้าไปด้านในและใช้ในการรวมแสงเพื่อสร้างภาพที่ขยายใหญ่ขึ้น ในขณะที่กระจกนูนมีลักษณะโป่งออกและใช้ในการกระจายแสง ทำให้เกิดภาพที่ขนาดเล็กลงแต่ครอบคลุมพื้นที่กว้างขึ้น

ตัวอย่างการใช้กระจกเว้าคือ ในกระจกแต่งหน้าที่ช่วยขยายภาพของใบหน้าเพื่อให้เห็นรายละเอียดได้ชัดเจน ส่วนกระจกนูนมักใช้ในกระจกมองข้างของรถยนต์ เพื่อเพิ่มมุมมองและความปลอดภัยในการขับขี่

การประยุกต์ใช้เลนส์และกระจก

เลนส์และกระจกมีการประยุกต์ใช้ในหลายด้าน ตั้งแต่การออกแบบแว่นตาและกล้องถ่ายรูป ไปจนถึงการใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น กล้องจุลทรรศน์และกล้องส่องทางเดินอาหาร โดยใช้หลักการของการสะท้อนและการหักเหของแสงในการสร้างภาพที่ชัดเจนและแม่นยำ

สรุป:

• เลนส์นูนใช้ในการรวมแสงและสร้างภาพที่ชัดเจน เช่น ในกล้องถ่ายรูปหรือแว่นสายตา
• เลนส์เว้าใช้ในการกระจายแสงและช่วยแก้ไขการมองเห็น เช่น แว่นสายตาสำหรับผู้ที่มีสายตาสั้น
• กระจกเงาราบใช้ในการสร้างภาพสะท้อนที่มีลักษณะเหมือนจริง ขณะที่กระจกโค้งใช้ในการรวมแสงหรือกระจายแสงเพื่อให้ได้ภาพที่มีขนาดแตกต่างกัน
• การประยุกต์ใช้เลนส์และกระจกมีอยู่มากมาย ตั้งแต่การออกแบบอุปกรณ์มองเห็นไปจนถึงการใช้งานในทางการแพทย์และวิทยาศาสตร์