รู้จักรังสีอินฟราเรด

 


ระดับชั้นเรียน: มัธยม

กำหนดเวลา: 1 ชั่วโมง

วัตถุประสงค์: ให้นักเรียนมีความเข้าใจเบื้องต้นเกี่ยวกับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทั้งที่สามารถมองเห็นได้ (Visible Light) และไม่สามารถมองเห็นได้ เช่น รังสีอินฟราเรด (Infrared)

อุปกรณ์:
          1. เครื่องฉายสเปกตรัม พร้อมฉากรับภาพ 1 ชุด
          2. อินฟราเรดเซ็นเซอร์ 1 ชุด

วิธีปฏิบัติ:
          1. ติดตั้งเครื่องฉายสเปกตรัม และอินฟราเรดเซนเซอร์ ดังแสดงในภาพที่ 1 และ 2 ตามลำดับ
          2. เปิดเครื่องฉายสเปกตรัม จะปรากฏแทบสเปกตรัม 2 แถบบนจอภาพ ให้หันเครื่องฉาย จนแถบสเปกตรัมเลื่อนมาอยู่กลางจอภาพ จากนั้นเลื่อนเครื่องฉายสเปกตรัมเข้า – ออก จนได้แถมสเปกตรัมทีมีความเข้มตามต้องการ
          3. ต่อวงจรอินฟราเรดเซ็นเซอร์ ดังแสดงในภาพที่ 2


ภาพที่ 1 แสดงการติดตั้งเครื่องฉายสเปกตรัม


ภาพที 2 แสดงการต่อวงจรอินฟราเรดเซนเซอร์

การดำเนินกิจกรรม:
          แบ่งนักเรียนออกเป็นกลุ่ม ๆ ตามความเหมาะสม คุณคูรอธิบายนำให้นักเรียนมีความเข้าใจเบื้องต้น เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก่อน โดยอาจยกตัวอย่างเกี่ยวกับการเกิดรุ้งและสีของรุ้งก็ได้ ซึ่งเป็นการแยกสเปกตรัมของแสงจากดวงอาทิตย์ออกเป็นสีรุ้งโดยธรรมชาติ
จากนั้นอาจให้นักเรียนในแต่ละกลุ่มช่วยกันคิดว่า แสงจากดวงอาทิตย์นั้นนอกจากจะสามารถแยกออกเป็นสีรุ้งทั้ง 7สีตามความยาวคลื่นแล้ว ยังมีรังสีอื่นๆ ถูกแยกออกมาอีกหรือไม่
          ฉายเครื่องฉายสเปกตรัม โดยสมมติว่าเป็นสเปกตรัมของแสงจากดวงอาทิตย์ แล้วใช้อินฟราเรดเซนเซอร์ วัดแถบสเปกตรัมโดยเริ่มตั้งแต่ก่อนเข้าแถบสีม่วง เรื่อยมาจนถึงแถบสีแดง และหลังแถบสีแดง โดยอธิบายว่าเซนเซอร์ตัวนี่จะสามารถตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ (ถ้าเข็มมิเตอร์ขึ้นก็แสดงว่าตรวจวัดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ แต่ค่าที่ได้จากมิเตอร์จะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นๆ )
ให้นักเรียนสังเกต เข็มของแอมป์มิเตอร์ และจดบันทึกค่าที่อ่านได้

สรุปการทำกิจกรรม:
          หลังจากที่นักเรียนทำกิจกรรมแล้ว ให้นักเรียนช่วยกันสรุปผลที่ได้จากการทดลอง โดยให้เหตุผลว่าทำไมหลังจากแถบสเปกตรัมสีแดงเข็มของแอมป์มิเตอร์ยังมีค่าสูงอยู่ และแนวโน้มของ รังสีอินฟราเรด น่าจะมีความยาวคลื่นมากกว่าหรือน้อยกว่า แสงสีแดง
          จากนั้นให้คุณครู อธิบายสรุปในเรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้นักเรียนมีความเข้าใจมากยิ่งขึ้น และอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสามารถของเซนเซอร์ กล่าวคือ เซนเซอร์ชนิดนี้สามารถตรวจวัดได้ในช่วงของ แสงที่ตามองเห็น (Visible Light) และช่วงอินฟราเรด (Infrared) เท่านั้น จึงไม่สามารถตรวจจับ รังสีอุลตราไวโอเล็ต (UV) ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงสีม่วง และในย่างคลื่นไมโครเวฟซึ่งมีความยาวคลื่นยาวกว่ารังสีอินฟราเรด อีกทั้งแสงที่ได้จากเครื่องฉายแผ่นใสจะให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงคลื่นแสงที่ตามองเห็น (Visible Light) ไปจนถึงย่านของอินฟราเรด (Infrared) เท่านั้น