ความสว่าง

แสงเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่สามารถทำให้พื้นที่ที่แสงตกกระทบสว่าง ปริมาณพลังงานแสงที่เปล่งออกจากแหล่งกำเนิดแสงใดๆ ต่อหนึ่งหน่วยเวลา เรียกฟลักซ์ส่องสว่าง (Luminous Flux)  มีหน่วยเป็น ลูเมน หลอดไฟฟ้าซึ่งที่เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่นิยมใช้กันตามบ้านเรือนมี    2    ชนิด คือหลอดไฟฟ้าแบบไส้ และหลอดไฟฟ้าแบบฟลูออเรสเซนต์
ถ้าพิจารณาพื้นที่รับแสงความสว่างบนพื้นที่หาได้จาก

E=F/A

เมื่อ F เป็น ฟลักซ์ส่องสว่างที่ตกกระทบพื้น มีหน่วยเป็นลูเมน
เมื่อ A เป็น พื้นที่รับแสง มีหน่วยเป็นตารางเมตร
เมื่อ E เป็น ความสว่าง มีหน่วยเป็นลักซ์
ดังนั้น 1 ลักซ์ = 1 ลูเมนต่อตารางเมตร
โดยปกติความสว่างในสถานที่ต่างๆ นั้น ได้มาจากแหล่งกำเนิดต่างๆ กัน เช่น จากหลอดไฟ การสะท้อนที่ผนัง ดวงอาทิตย์ หรือแสงจากห้องข้างเคียง การคำนวณหาค่าความสว่างโดยตรงจึงยุ่งยากมาก ในทางปฏิบัติการหาความสว่างทำได้โดยใช้มาตรวัดความสว่าง (Lux meter)

การถนอมสายตา

การดูวัตถุที่มีความสว่างมาก
            ในการดูวัตถุที่มีความสว่างมากเพื่อป้องกันไม่ให้สายตาเสีย ต้องรีบหลับตาทันทีเมื่อมีแสงสว่างมากๆ มาเข้าตาเมื่อได้รับแสงที่มีความสว่างเกินความสามารถของการรับรู้ของมัน เมื่อเราดูวัตถุหรือสิ่งต่างๆ ที่วางอยู่กลางแดดหรือบนหาดทรายขาว เราจะรู้สึกตาพร่า หรือบางครั้งก็รู้สึกตามัวทั้งนี้เป็นเพราะว่า ถ้าเราจ้องดูวัตถุที่มีความสว่างมากต่อไป การตอบสนองก็ยิ่งช้าลง สำหรับในกรณีที่ดูวัตถุที่มีความสว่างสูงมาก เรตินาจะถูกทำลายจนใช้การไม่ได้ตลอดไปคือ ตาคนๆ นั้นจะบอด
การดูวัตถุที่มีความสว่างน้อย
            การดูวัตถุที่มีความสว่างน้อยเหมือนกรณีที่เกิดกับการดูวัตถุ ที่มีความสว่างมาก แต่เป็นการดูที่ต้องเพ่งพิจารณา เช่น การอ่านหนังสือ กล้ามเนื้อตาจะต้องทำงานหนักกว่าปกติ และถ้าอ่านในที่มีความสว่างน้อยเป็นระยะเวลานานหรือบ่อย กล้ามเนื้อตาจะเสื่อมเร็วกว่าที่ควร
การดูผ่านทัศนอุปกรณ์
            การใช้ตาเปล่าดูวัตถุหรือแหล่งกำเนิดที่มีความสว่างมาก อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นบ่อย คือ การดูดวงอาทิตย์ขณะเกิดสุริยุปราคาไม่ว่าจะด้วยตาเปล่า หรือด้วยกล้องส่องทางไกล ความสว่างที่เกิดจากการมองตรงเช่นนั้นมากเพียงพอให้เรตินาพิการอย่างถาวรได้ ดังนั้น ในการดูหรือถ่ายภาพดวงอาทิตย์เมื่อเกิดสุริยุปราคา จึงต้องทำด้วยความระมัดระวัง โดยดูผ่านแผ่นฟิล์มกรองแสง หรือดูโดยมีผู้เชี่ยวชาญด้านดาราศาสตร์ดูแลทั่วไป เมื่ออยู่กลางแจ้งที่มีความสว่างมากกว่า 10,000 ลักซ์ ควรใส่แว่นกันแดด เพื่อลดความสว่างของแสงที่เข้าตา

ตาและการมองเห็นสี

            ตาคนและกล้องถ่ายรูปมีส่วนประกอบที่ทำหน้าที่คล้ายกันมาก ตาประกอบด้วยเลนส์ตา เป็นเลนส์รับแสง เรตินาทำหน้าที่คล้ายฟิล์มถ่ายรูป ถัดจากเรตินาเป็นใยประสาทซึ่งติดต่อกับประสาทตา ผ่านไปยังสมอง เวลามีแสงจากวัตถุตกบนเลนส์ตาจะเกิดภาพชัดที่เรตินา ตาจะเห็นวัตถุในลักษณะเดียวกับภาพของวัตถุที่ตกบนฟิล์มถ่ายรูป นอกจากนี้ ตายังมีม่านตาเพื่อ ทำหน้าที่ปรับความเข้มของแสงบนเรตินาให้พอเหมาะโดยเปลี่ยนขนาดของพิวพิล ม่านตาจึงทำหน้าที่คล้ายไดอะแฟรมของกล้องถ่ายรูป นอกจากนี้ ตายังมีกล้ามเนื้อยึดเลนส์ตาทำหน้าที่บังคับเลนส์ตาให้นูนมากหรือน้อย เพื่อให้เกิดภาพชัดบนเรตินา ส่วนนี้แตกต่างจากกล้องถ่ายรูป เพราะกล้องถ่ายรูปใช้วิธีเลื่อนตำแหน่งเลนส์เพื่อให้เกิดภาพชัดบนฟิล์ม

ที่มา http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=76021

        ในการมองวัตถุ ตำแหน่งใกล้สุดที่ตาเห็นภาพชัดเรียกว่า จุดใกล้ และตำแหน่งไกลสุดที่ตาเห็นภาพชัด เรียกว่า จุดไกล สำหรับคนที่มีสายตาปกติ จุดใกล้อยู่ที่ระยะประมาณ 25 เซนติเมตร จากตา และจุดไกลจะอยู่ที่ระยะไกลมากหรือที่ระยะอนันต์

ที่มา http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=76021

         สำหรับคนที่มีสายตาสั้น ระยะไกลที่ตามองเห็นจะไม่ใช้ระยะอนันต์แต่จะอยู่ที่จุด P ซึ่งอยู่ใกล้ตาเข้ามา รังสีขนานจะตัดกันที่จุด D ในตาก่อนถึงเรตินา R ดังรูป ก. การแก้ไขสายตาสั้นให้มองเห็นชัดเจนเหมือนสายตาปกติจะต้องสวมแว่นที่ทำด้วย เลนส์เว้าเพื่อช่วยให้รังสีขนานจากวัตถุไปรวมกันที่เรตินาพอดี ดังรูป ข.

ที่มา http://www.myfirstbrain.com/student_view.aspx?ID=76021

             คนที่มีสายตายาวจะเห็นจุดไกลเหมือนคนสายตาปกติ คือ เห็นภาพชัดที่ระยะอนันต์ แต่จะเห็นจุดใกล้อยู่ที่จุด X ซึ่งอยู่ห่างจากตาไกลกว่า 25 เซนติเมตร ทำให้ต้องวางวัตถุเล็กๆ หรือหนังสือในระยะไกลเกิน 25 เซนติเมตร จุดใกล้ของสายตาคนบางคนอาจจะถึง 80 เซนติเมตร ดังรูป ก. สำหรับการแก้ไขสายตายาว ใช้แว่นที่ทำด้วยเลนส์นูนเพื่อให้รังสีจากวัตถุที่จุดใกล้ไปรวมกันที่เรตินาพอดี ดังรูป ข.

สี

            สีเมื่อให้แสงขาวซึ่งประกอบด้วยแสงหลายสีตกกระทบแผ่นพลาสติกใสจะเป็นสีใดก็ตาม ก็จะเห็นพลาสติกใสเป็นสีนั้น แต่ถ้าใช้ปริซึมสามเหลี่ยมกระจายแสงผ่านแผ่นพลาสติกใสสีต่างๆ จะพบว่ามีแสงสีอื่นทะลุผ่านไปได้บ้างแต่แสงบางสีจะถูกดูดกลืนไว้ เช่น ถ้าใช้แผ่นพลาสติกใสสีแดงกั้นจะเห็นเป็นแถบแสงสีแดง ซึ่งอาจมีสีส้มปน ส่วนแสงสีม่วง สีน้ำเงิน สีเขียว จะถูกดูดกลืน โดยปริมาณของแสงสีแดงที่ออกมาจะมากที่สุด เราจึงเห็นแผ่นพลาสติกมีสีแดง

            ในทำนองเดียวกันแผ่นพลาสติกใสสีน้ำเงินก็จะมีแสงสีน้ำเงินออกมามาก และอาจมีแสงสีเขียวและสีม่วงปนออกมาด้วย เราเรียกแผ่นพลาสติกใสซึ่งกั้นแสงสีบางสีไว้ และยอมให้แสงบางสีผ่านไปได้นี้ว่า แผ่นกรองแสงสี
            ประโยชน์ของแผ่นกรองแสงสี คือ สามารถนำมาใช้ในเครื่องมือบางชนิดเวลาต้องการลดปริมาณแสงสีให้น้องลง หรือเวลาต้องการให้แสงเพียงบางสีเท่านั้นผ่าน ตัวอย่างของการใช้แผ่นกรองแสงสี เช่น ในการถ่ายรูป การแยกสีการพิมพ์ และแว่นตากันแดด
            จากการให้แสงตกกระทบวัตถุ จะพบว่าเราอาจแบ่งชนิดวัตถุตามปริมาณ และลักษณะที่แสงผ่านวัตถุ ดังนี้

วัตถุโปร่งใส หมายถึง วัตถุที่ให้แสงผ่านไปได้เกือบทั้งหมดอย่างเป็นระเบียบ เราจึงสามารถมองผ่านวัตถุชนิดนี้ได้ชัดเจน ตัวอย่างวัตถุชนิดนี้ได้แก่ กระจกใส และแก้วใส เป็นต้น

วัตถุโปร่งแสง หมายถึง วัตถุที่ให้แสงผ่านไปได้อย่างไม่เป็นระเบียบ ดังนั้น เราจึงไม่สามารถมองผ่านวัตถุนี้ได้ชัดเจน ตัวอย่างวัตถุชนิดนี้ได้แก่ น้ำขุ่น กระจกฝ้า และกระดาษชุบไข

วัตถุทึบแสง หมายถึง วัตถุที่ไม่ให้แสงผ่านเลย แสงทั้งหมดจะถูกดูดกลืนไว้หรือสะท้อนกลับ เราจึงไม่สามารถมองผ่านวัตถุชนิดนี้ได้ ตัวอย่างของวัตถุชนิดนี้ได้แก่ ไม้ ผนังตึก และกระจกเงา

            ในกรณีที่แสงขาวตกกระทบวัตถุทึบแสง วัตถุนั้นจะดูดกลืนแสงแต่ละสีที่ประกอบเป็นแสงขาวนั้นไว้ในปริมาณต่างๆ กัน แสงส่วนที่เหลือจากการดูดกลืนจะสะท้อนกลับเข้าตา ทำให้เราเห็นวัตถุเป็นสีเดียวกับแสงที่สะท้อนมาเข้าตามากที่สุด ตามปกติวัตถุมีสารที่เรียกว่า สารสี ซึ่งทำหน้าที่ดูดกลืนแสง วัตถุที่มีสีต่างกันจะมีสารสีต่างกัน การเห็นใบไม้เป็นสีเขียว เป็นเพราะใบไม้มีคลอโรฟิลเป็นสารที่ดูดกลืนแสวสีม่วงและสีแดง แล้วปล่อยแสงสีเขียวและสีใกล้เคียงให้สะท้อนกลับมาเข้าตามากที่สุด ส่วนดอกไม้ที่มีสีแดงเพราะดอกมีสารสีสีแดงซึ่งดูดกลืนแสงสีม่วง สีน้ำเงิน และสีเขียวส่วนใหญ่ไว้ แล้วปล่อยให้แสงสีแดงปนสีส้มและสีเหลืองให้สะท้อนกลับมาเข้าตามากที่สุด ส่วนสารสีดำนั้นจะถูกดูดกลืนแสงทุกสีที่ตกกระทบทำให้ไม่มีแสงสีใดสะท้อนกลับ เข้าสู่ตาเลย เราจึงเห็นวัตถุเป็นสีดำ แต่สารสีสีขาวจะสะท้อนแสงทุกสีที่ตกกระทบ

            สารสีที่ไม่อาจสร้างขึ้นได้จากการผสมสารสีต่างๆ เข้าด้วยกันมี 3 สี คือ สีเหลือง สีแดงม่วง และสีน้ำเงินเขียว ซึ่งเรียกว่า สารสีปฐมภูมิ สารสีปฐมภูมิแต่ละสีสามารถดูดกลืนแถบสีต่างๆ ในสเปกตรัมแสงอาทิตย์แต่ละช่วงได้อย่างต่อเนื่อง คือ สารสีแดงม่วงจะไม่ดูดกลืนแสงในแถบสีแดงและสีม่วงแต่จะดูดกลืนเป็นแสงอื่นๆ สารสีเหลืองจะไม่ดูดกลืนแสงในแถบสีเหลืองที่อยู่ถัดจากสีแดง แต่จะดูดกลืนแสงอื่นๆ ส่วนใหญ่ สารสีน้ำเงินเขียวจะไม่ดูดกลืนแสงแถบสีน้ำเงิน ม่วง เขียวแต่จะดูดกลืนแสงแถบสีอื่นๆ เป็นส่วนใหญ่

ที่มา  http://www.myfirstbrain.com/

            ถ้านำสารสีปฐมภูมิทั้งสามมาผสมกันด้วยปริมาณที่เท่ากัน จะได้สีผสมที่มีสมบัติดูดกลืนแสงสีทุกแถบสีในสเปกตรัมแสงขาวที่มาตกกระทบ สารสีผสมนี้คือ สารสีดำ ดังแสดงในรูป  ถ้านำสารสีปฐมภูมิมาผสมกันด้วยสัดส่วนต่างๆ กัน จะเกิดเป็นสารผสมได้หลายสี ยกเว้นสารสีขาวที่ไม่อาจทำให้เกิดได้ด้วยการผสมสารสีต่างๆ

                                                                         ที่มา  http://www.myfirstbrain.com/

           เมื่อนำแสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสีน้ำเงิน มาผสมกันบนฉากขาวด้วยสัดส่วนเท่าๆ กัน จะให้ผลเหมือนกับเราฉายแสงขาวลงบนฉากขาว นั่นคือ แถบสีต่างๆ ในแสงสีแดง แสงสีเขียว และแสงสีน้ำเงินจะรวมกันเป็นสเปกตรัมของแสงขาวพอดี ดังรูป 1.34 แสงสีทั้งสามเรียกว่า แสงสีปฐมภูมิ เราอาจนำแสงสีปฐมภูมิมาผสมกันเพื่อให้แสงสีต่างๆ กันได้ปลายสี ยกเว้นแสงสีดำ