การคำนวณแสงเชิงคลื่น สำหรับม.5

โพสต์นี้ขอเติมสรุปแบบ “เอาไปทำโจทย์ได้ทันที” เรื่องการเลี้ยวเบนและการแทรกสอดของแสงสำหรับ ม.5 เพราะหลายคนมักสับสนว่า สลิตเดี่ยว/สลิตคู่/เกรตติง ต่างกันตรงไหน และคำว่า “ปฏิบัพ” คืออะไรกันแน่ 1) ปฏิบัพคืออะไร? คำว่า “ปฏิบัพ” (มักหมายถึง ระยะห่างระหว่างแถบสว่างติดกันบนฉาก หรือ spacing ของ fringe) ใช้บ่อยในโจทย์สลิตคู่และเกรตติง โดยแนวคิดคือ “รูปแบบแถบ” ที่ไปปรากฏบนฉากห่างออกไป L ถ้าแถบถี่ขึ้น ปฏิบัพจะเล็กลง ถ้าแถบห่างขึ้น ปฏิบัพจะใหญ่ขึ้น 2) สลิตคู่ (Double slit) — เน้น “การแทรกสอด” ภาพจำ: แถบสว่าง-มืดถี่และสม่ำเสมอ (ถ้าสลิตเหมือนกัน) สูตรที่ใช้บ่อย (มุมเล็ก): - ตำแหน่งแถบสว่างลำดับ m: y_m = mλL/d - ปฏิบัพ (ระยะระหว่างแถบสว่างติดกัน): Δy = λL/d - แถบมืด: y = (m+1/2)λL/d ทริค: “d” คือระยะห่างระหว่างสลิต ยิ่ง d มาก แถบยิ่งถี่ (Δy เล็ก) 3) เกรตติง (Diffraction grating) — หลายสลิต ทำให้แถบสว่างคมมาก หัวใจเหมือนสลิตคู่ แต่ใช้เงื่อนไขมุมแทนตำแหน่งบนฉากบ่อยกว่า: - แถบสว่างลำดับ m: d sinθ = mλ (โดย d คือระยะห่างระหว่างเส้นเกรตติงติดกัน) ถ้าโจทย์ให้ L และต้องการตำแหน่งบนฉาก ค่อยแปลงโดย tanθ ≈ y/L (มุมเล็ก y≈Lθ และ sinθ≈θ) ทริค: เกรตติงแยกสีได้ดีเพราะมุมของแต่ละ λ ต่างกันชัด แถบสว่างจะแคบและเด่น 4) สลิตเดี่ยว (Single slit) — เน้น “การเลี้ยวเบน” สลิตเดี่ยวจะมีแถบสว่างกลางกว้าง และแถบข้างๆ จะจางลง สิ่งที่โจทย์ถามบ่อยคือ “แถบมืด” (minima): - เงื่อนไขแถบมืด: a sinθ = mλ (m=1,2,3,...) โดย a คือความกว้างสลิต ถ้าอยากหาความกว้างแถบสว่างกลาง: ประมาณระยะระหว่างมืดลำดับ 1 ซ้าย-ขวา - ความกว้างแถบสว่างกลาง ≈ 2λL/a (มุมเล็ก) ทริค: สลิตเดี่ยวใช้ “a” (ความกว้างช่อง) ไม่ใช่ d แบบสลิตคู่ 5) วิธีไม่สลับสูตร (เช็กลิสต์ก่อนแทนค่า) - โจทย์พูดถึง “สองช่อง” และแถบสม่ำเสมอ → สลิตคู่: Δy = λL/d - โจทย์พูดถึง “หลายเส้น/หลายช่อง” แถบคมๆ ลำดับสูงๆ ชัด → เกรตติง: d sinθ = mλ - โจทย์พูดถึง “ช่องเดียว” และถามความกว้างแถบกลาง/มืดลำดับ m → สลิตเดี่ยว: a sinθ = mλ ถ้าทำโจทย์แล้วงง ให้เริ่มจากวาดรูป: แหล่งกำเนิด → สลิต/เกรตติง → ฉาก และวงตัวแปรให้ชัดว่า L คือระยะสลิตถึงฉาก, d คือระยะระหว่างช่อง (สลิตคู่/เกรตติง), a คือความกว้างช่อง (สลิตเดี่ยว) แล้วค่อยเลือกสูตร จะพลาดน้อยลงมาก