เทคนิคช่วยจำฟิสิกส์

ลำดับตอนที่ #2 : เลนส์ เรื่องง่ายๆที่ทุกคนต้องผ่าน แต่ไม่ทุกคนที่จะเข้าใจ

เลือกเลนส์เป็นเรื่องแรก เพราะเป็นเรื่องที่ทุกคนต้องในตอนม.ต้น
เรื่องหลักในพวกนี้ก็จะเป็นการคำนวณ ระยะภาพ ระยะวัตถุ ขนาด โฟกัส ฯลฯ ซึ่งของเหล่านี้ นอกจากจะจำสูตรได้แล้ว ยังต้องเข้าใจการใส่เครื่องหมายในการคำนวณให้ถูกต้องด้วย มิฉะนั้นจะโดนโจทย์หลอกเยอะมากๆ

ในการจำเครื่องหมายในการคำนวณแต่ละคนก็จะมีสูตรในการจำพวกเครื่องหมาย +,- ของเลนส์ และ กระจกต่างๆ กัน แต่ บทความนี้จะทำให้การจำเหล่านี้ง่ายขึ้น

ประเดิมด้วยสูตรทั่วไปก่อน ก็คือ 1/f = 1/u + 1/v  หรือ 1/f = 1/s + 1/s' แล้วแต่คนถนัด(ไม่รู้จะพิมพ์สมการยังไง ถ้าใครรู้ช่วยแนะนำด้วยครับ)แต่ผมถนัด u กะ v มากกว่านะ

แล้วก็ กำลังขยาย(m) =  ขนาดภาพ(Image)/ขนาดวัตถุ(Object) = ระยะภาพ(v)/ระยะวัตถุ(u)

ตรงสูตรนี้ให้จินตนาการถึง เวลาเราจะบอกว่าของมันขยายขนาดขึ้นแค่ไหนก็ต้องใช้
ขนาดใหม่หารด้วยขนาดเดิม จริงไม๊
ดังนั้น จึงได้ I/O ออกมานั่นเอง  ส่วน v/u ถ้าจำไม่ได้ก็ตาม I กะ O ไป คือ I เป็นภาพ V เป็นระยะภาพก็อยู่บนเหมือนกาน O เป็นขนาดวัตถุก็อยู่ล่างเหมือนกับ u

ส่วนไอ้สูตรที่ m= (v - f)/f  =  f/(u - f) ไม่ต้องไปจำมัน สามารถทำเองได้ในห้องสอบ โดยการ เอา  
1/f = 1/u + 1/v กับ (m) = (I)/(O) มาทำกัน ก็จะได้สูตรข้างบนออกมา เพราะฉะนั้นไม่น่าจำเป็นอย่างยิ่ง

หมดไปแล้วสำหรับสูตรเกี่ยวกะเลนส์ทั้งหมดใน ม.ปลาย (ไม่มีช่างทำเลนส์นะครับ)

ต่อไปเราก็จะมาขึ้นเรื่องการจำเครื่องหมาย + และ – ของการคำนวณ

หลักการจำเครื่องหมายเหล่านี้ มีง่ายๆ คือว่า ให้จำว่า

อันไหนเป็นปกติ จะเป็นบวก อันไหนผิดปกติ จะเป็นลบ

เลนส์นูน

โฟกัสเป็น + เพราะเราจะให้ประโยชน์จากเลนส์นูนมากกว่า (ดำน้ำไงมะรุ แต่ เชื่อว่าทุกคนรู้อยู่แล้วแหละว่า f นูนเป็นบวก)

ระยะวัตถุของเลนส์นูน ให้สังเกตว่าเวลาเราจะเอาวัตถุผ่านเลนส์วัตถุนั้นจะอยู่หน้าเลนส์ เพราะ ฉะนั้น ถ้าวัตถุอยู่หน้าเลนส์จะเป็นปกติ จึงมีค่า +  ถ้าอยู่หลัง (เอาไปไว้หลังทำซากไร) ก็จะเป็น –

ระยะภาพของเลนส์นูน ให้สังเกตอีกว่า เวลาลำแสงผ่านไปอ่ะ มันจะไปตกหลังเลนส์ ดังนั้น เมื่อ ระยะภาพไปอยู่หลังเลนส์ ก็จะเป็น + แต่ถ้าภาพดันสะเออะไปอยู่หน้าเลนส์มันจะเป็น –

เลนส์เว้า

โฟกัสเป็น – เพราะเราไม่ค่อยใช้ประโยชน์จากมัน (ยอมรับว่าตรงนี้ดำน้ำ ช่วยจำหน่อยเถอะ)

ระยะวัตถุของเลนส์เว้า ก็เหมือนเลนส์นูนอ่ะ เพราะวัตถุควรจะอยู่หน้าเลนส์

ระยะภาพก็ให้คิดว่า เลนส์อ่ะ แสงมันต้องผ่านไปข้างหลัง เพราะงั้นภาพควรเกิดข้างหลัง ถ้ามันสะเออะมาข้างหน้าก็สมควรเป็น –

กระจกเว้า กระจกนูน

นึกถึงช้อนกินข้าวนะครับ เวลากินหันด้านไหนเข้าหาตัวเป็นปกติ อ่ะอ่า ด้านเว้าใช่มะ ถ้างั้น

โฟกัสกระจกเว้าจะเป็น +  ส่วนไอ้ด้านที่หันลงจานอ่ะ ก็คือกระจกนูน โฟกัสเป็นลบ

ระยะวัตถุ ของกระจกทั้งสองอัน เวลาส่องกระจกอ่ะ เอาตัวเข้าไปมุดหลังกระจกมะ ก็คงไม่ใช่ เพราะฉะนั้น เวลาระยะวัตถุอยู่หน้ากระจก ก็จะเป็น + ถ้าดันไปส่องข้างหลังก็เป็น –

ระยะภาพ ของกระจกทั้งสองอัน กระจกมันจะสะท้อนแสง เพราะงั้น เมื่อภาพ เกิด หน้ากระจก มันก็สมควรแล้ว ดังนั้น เมื่อเกิดภาพหน้ากระจกก็จะเป็น + เมื่อเกิดหลังก็จะเป็น –

ภาพจริง ภาพเสมือน

ดูชื่อก็รู้และ ว่าอะไรควรเป็น + หรือ – ซึ่งบวกลบนี้มันจะไปแทนเครื่องหมายที่กำลังขยาย (m)

ดังนั้น ภาพจริงก็ต้อง เป็น + ภาพเสมือนก็ต้องเป็นลบ นั่นเอง

สรุป

เลนส์นูน

โฟกัส + เสมอ

ระยะวัตถุอยู่หน้าเป็น + อยู่หลังเป็น – (ความปกติของเลนส์)

 ระยะภาพ อยู่หลังเป็น + อยู่หน้าเป็น - (แสงมันต้องผ่านไปข้างหลัง)

เลนส์เว้า

โฟกัส - เสมอ

ระยะวัตถุอยู่หน้าเป็น + อยู่หลังเป็น - (ความปกติของเลนส์)

 ระยะภาพ อยู่หลังเป็น + อยู่หน้าเป็น - (แสงมันต้องผ่านไปข้างหลัง)

กระจกเว้า

โฟกัส + เสมอ (ช้อนกินข้าว)

ระยะวัตถุอยู่หน้าเป็น + อยู่หลังเป็น – (นึกถึงตอนส่องกระจก)

 ระยะภาพ อยู่หน้าเป็น + อยู่หลังเป็น – (กระจกมันต้องสะท้อนดิ)

กระจกนูน

โฟกัส - เสมอ (ช้อนกินข้าว)

ระยะวัตถุอยู่หน้าเป็น + อยุ่หลังเป็น – (นึกถึงตอนส่องกระจก)

 ระยะภาพ อยู่หน้าเป็น + อยู่หลังเป็น – (กระจกมันต้องสะท้อนดิ)
ตัวอย่าง
วางวัตถุไว้หน้าเลนส์นูน ซึ่งมีความยาวโฟกัส 10 เซนติเมตร โดยห่างจากเลนส์นูน 12 เซนติเมตร หลังจากเลนส์นูน 50 เซนติเมตร มีเลนส์เว้า ซึ่งมีความยาวโฟกัส 30 เซนติเมตร จะเกิดภาพชนิดใด ห่างเลนส์เว้าเท่าใด

เวลาเราคิด เราจะคิดให้จบเป็นอันๆ เริ่มคิดที่ เลนส์นูน
1/f = 1/u + 1/v
fเลนส์นูน = +10   u(วัตถุอยู่หน้าเลนส์) = +12
1/10 = 1/12 + 1/v
v = +60 เซนติเมตร   v เป็น + ภาพเกิดหลังเลนส์
ภาพจะไปเกิดหลังเลนส์ เว้า และทำหน้าที่เป็นวัตถุของเลนส์เว้า
อยู่หลังเลนส์เว้า 10 เซนติเมตร แต่ มันผิดปกติที่วัตถุของเลนส์เว้าไปอยู่หลังเลนส์
เพราะงั้นระยะภาพจะเป็น -
1/f = 1/u + 1/v
fเลนส์นูน = -30   u(วัตถุอยู่หลังเลนส์) = -10
v = +15 เซนติเมตร   v เป็น + ภาพเกิดหลังเลนส์
เพราะงั้นจะเกิดภาพจริงอยู่หลังเลนส์เว้า 15 เซนติเมตร
ที่เหลือต้องไปฝึกฝนเอาเองนะครับ