กัมมันตภาพรังสี

กัมมันตภาพรังสี
         ในปี ค.ศ. 1896 นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ อองตวน อองรี แบ็กเกอแรล (Antoine Henri Becquerel, 1852-1908) ได้ค้นพบการแผ่รังสีของนิวเคลียสขึ้น จากการศึกษาเกี่ยวกับการแผ่รังสีฟิสิกส์นิวเคลียร์ต่อมาทำให้ทราบถึงธรรมชาติของธาตุ และสามารถนำเอาไปใช้ให้เป็นประโยชน์ได้มาก เช่น นำไปใช้เพื่อการบำบัดรักษามะเร็ง การทำ CT SCANNERS เป็นต้น
      7.1 การสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี
           ธาตุกัมมันตรังสี (Radioactive Elements) หมายถึงนิวไคลด์หรือธาตุที่มีสภาพไม่เสถียร ซึ่งจะมีการสลายตัวของนิวเคลียสอยู่ตลอดเวลาทำให้กลายเป็น นิวไคลด์ ใหม่หรือธาตุ ในขณะเดียวกันก็สามารถปลดปล่อยรังสีได้
          กัมมัตภาพรังสี (Radioactivity) เป็นปรากฎการณ์อย่างหนึ่งของสารที่มีสมบัติในการแผ่รังสีออกมาได้เอง กัมมันตภาพรังสี ที่แผ่ออกมามีอยู่ 3 ชนิดด้วยกัน คือ รังสีแอลฟา รังสีเบตา และรังสีแกมมา

           โดยเมื่อนำสารกัมมันตรังสีใส่ลงในตะกั่วที่เจาะรูเอาไว้ให้รังสีออกทางช่องทางเดียวไป ผ่านสนามไฟฟ้า พบว่ารังสีหนึ่งจะเบนเข้าหาขั้วบวกคือรังสีเบตา อีกรังสีหนึ่งเบนเข้าหาขั้วลบคือรังสีแอลฟาหรืออนุภาคแอลฟา ส่วนอีกรังสีหนึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้าจึงไม่ถูกดูดหรือผลักด้วยอำนาจแม่เหล็กหรืออำนาจนำไฟฟ้า ให้ชื่อรังสีนี้ว่า รังสีแกมมา ดังรูป

image074

 ก. รังสีแอลฟา (Alpha Ray) เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่และมีมวลมากเพื่อเปลี่ยนแปลงให้เป็นนิวเคลียสที่มีเสถียรภาพสูงขึ้น ซึ่งรังสีนี้ถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียสด้วยพลังงานต่าง ๆ กัน รังสีแอลฟาก็คือนิวเคลียสของฮีเลียม แทนด้วย มีประจุบวกมีขนาดเป็น 2 เท่าของประจุอิเล็กตรอน คือเท่ากับ +2e และมีนิวตรอน อีก 2 นิวตรอน (2n) มีมวลเท่ากับนิวเคลียสของฮีเลียมหรือประมาณ 7000 เท่าของอิเล็กตรอน เนื่องจากมีมวลมากจึงไม่ค่อยเกิดการเบี่ยงเบนง่ายนัก เมื่อวิ่งไปชนสิ่งกีดขวางต่าง ๆ เช่น ผิวหนัง แผ่นกระดาษ จะไม่สามารถผ่านทะลุไปได้ แต่จะถูกดูดซึมได้อย่างรวดเร็วแล้วจะถ่ายทอดพลังงานเกือบทั้งหมดออกไป ทำให้อิเล็กตรอนของอะตอมที่ถูกรังสีแอลฟาชนหลุดออกไป ทำให้เกิดกระบวนการที่เรียกว่า การแตกตัวเป็นไอออน

image078

 ข. รังสีเบตา (Beta Ray) เกิดจากการสลายตัวของนิวไคลด์ที่มีจำนวนโปรตอนมากเกินไปหรือน้อยเกินไป โดยรังสีเบตาแบ่งได้ 2 แบบคือ

       1. เบตาลบหรือหรืออิเล็กตรอน ใช้สัญลักษณ์ หรือ เกิดจากการสลายตัวของนิวเคลียสที่มีนิวตรอนมากกว่าโปรตอน ดังนั้นจึงต้องลดจำนวนนิวตรอน ลงเพื่อให้นิวเคลียสเสถียรภาพ

image091

 ค. รังสีแกมมา(Gamma Ray) ใช้สัญลักษณ์ เกิดจากการที่นิวเคลียสที่อยู่ในสถานะกระตุ้นกลับสู่สถานะพื้นฐานโดยการปลดปล่อยรังสีแกมมาออกมา รังสีแกมมา ก็คือโฟตอนของการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับรังสีเอ็กซ์ แต่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าและมีอำนาจในการทะลุทะลวงสูงมากกว่ารังสีเอ็กซ์ ไม่มีประจุไฟฟ้าและมวล ไม่เบี่ยงเบนในสนามไฟฟ้าและสนามแม่ เหล็กและ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าแสง

image102

ที่มา: http://www.rmutphysics.com/physics/oldfront/102/1/nuclear1/nuclear_10.htm

 

 

โพสท์ใน ไม่มีหมวดหมู่ | ใส่ความเห็น

พลังงานนิวเคลียร์

พลังงานนิวเคลียร์

พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และมนุษย์สามารถสร้างหรือผลิตขึ้นมาเองได้ พลังงานนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ ได้แก่ ปฏิกิริยาฟิวชัน ซึ่งเกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ ส่วนพลังงานนิวเคลียร์ที่มนุษย์สามารถผลิตขึ้นมา ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู เครื่องเร่งอนุภาค สารไอโซโทป และระเบิดปรมาณู พลังงานนิวเคลียร์สามารถ ปลดปล่อยออกมาในรูปของอนุภาคและรังสี เช่น รังสีแกมมา อนุภาคเบตา อนุภาคแอลฟา และอนุภาคนิวตรอน พร้อมกับปล่อยพลังงานอื่น ๆ ออกมาด้วย เช่น พลังงานความร้อน พลังงานแสง พลังงานรังสี พลังงานกล และพลังงานอื่น ๆ

ชนิดของพลังงานนิวเคลียร์

พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากแร่กัมมันตภาพรังสี จะปล่อยออกมาเมื่อมีการแยกหรือการรวม หรือเปลี่ยนแปลงของนิวเคลียสภายในอะตอม ซึ่งเรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ แบ่งได้เป็น 4 ชนิด คือ

  1. ปฏิกิริยาฟิชชัน (Fission) เป็นพลังงานที่เกิดจากการแตกตัว หรือแยกตัวของธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม พลูโตเนียม เมื่อถูกชนด้วยอนุภาคนิวตรอน เช่น ระเบิดปรมาณู
  2. ปฏิกิริยาฟิวชัน (Fussion) เป็นพลังงานที่เกิดจากการรวมตัวของธาตุเบา เช่น การรวมตัวของธาตุ H กับ He บนดวงอาทิตย์
  3. ปฏิกิริยาที่เกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี (Redioactivity) ได้แก่ ยูเรเนียม เรเดียม พลูโตเนียม ฯลฯ ธาตุเหล่านี้จะปลดปล่อยรังสีและอนุภาคต่าง ๆ ออกมา เช่น อนุภาคแอลฟา อนุภาคเบตา รังสีแกมมา และอนุภาคนิวตรอน
  4. ปฏิกิริยาที่ได้จากเครื่องเร่งอนุภาคที่มีประจุ (Particale Accelerrator) เช่น โปรตอนอิเล็กตรอน ดิวทีเรียม และอัลฟา

รูปแบบของพลังงานนิวเคลียร์

สามารถถูกจัดแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท ตามลักษณะวิธีการปลดปล่อยพลังงานออกมา คือ

  1. พลังงานนิวเคลียร์ที่ถูกปลดปล่อยออกมาในลักษณะเฉียบพลัน เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่ควบคุมไม่ได้ (Uncontrolled nuclear reactions) พลังงานของปฏิกิริยาจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว เป็นเหตุให้เกิดการระเบิด (Nuclear explosion) สิ่งประดิษฐ์ที่ใช้หลักการเช่นนี้ ได้แก่ ระเบิดปรมาณู (Atomic bomb) หรือระเบิดไฮโดรเจน และหัวรบนิวเคลียร์แบบต่าง ๆ (ของอเมริกาเรียกว่าจรวด Pershing, ของรัสเซียเรียกว่า จรวด SS-20)
  2. พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ ซึ่งควบคุมได้ ในปัจจุบันปฏิกิริยานิวเคลียร์ซึ่งควบคุมได้ตลอดเวลา (Controlled nuclear reaction) ซึ่งมนุษย์ได้นำเอาหลักการมาพัฒนาขึ้นจนถึงขั้นที่นำมาใช้ประโยชน์ในระดับขั้นการค้าหรือบริการสาธารณูปโภคได้แล้ว มีอยู่แบบเดียว คือ ปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของไอโซโทปยูเรเนียม -235 และของไอโซโทปที่แตกตัวได้ (Fissile isotopes) อื่น ๆ อีก 2 ชนิด (ยูเรเนียม -233 และพลูโตเนียม -239) สิ่งประดิษฐ์ซึ่งทำงานโดยหลักการของปฏิกิริยาฟิชชันห่วงโซ่ของเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือเครื่องปฏิกรณ์ปรมาณู (Nuclear reactors)
  3. พลังงานนิวเคลียร์จากสารกัมมันตรังสี สารกัมมันตรังสีหรือสารรังสี (Radioactive material) คือสารที่องค์ประกอบส่วนหนึ่งมีลักษณะเป็นไอโซโทปที่มีโครงสร้างปรมาณูไม่คงตัว (Unstable isotipe) และจะสลายตัวโดยการปลดปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของรังสีแอลฟา รังสีบีตา รังสีแกมมา หรือรังสีเอกซ์รูปใดรูปหนึ่ง หรือมากกว่าหนึ่งรูปพร้อม ๆ กัน ไอโซโทปที่มีคุณสมบัติดังกล่าวนี้เรียกว่า ไอโซโทปกัมมันตรังสี หรือไอโซโทปรังสี (Radioisotope)

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์

คือ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนชนิดหนึ่งใช้ความร้อนทำให้น้ำเดือดกลายเป็นไอน้ำไปหมุนกังหัน เพื่อหมุนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำการผลิตไฟฟ้า ความแตกต่างอยู่ที่แหล่งกำเนิดความร้อนซึ่งได้มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์แทนที่จะเป็นการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง น้ำมัน ถ่านหิน หรือก๊าซธรรมชาติ

เชื้อเพลิง

ใช้แร่ยูเรเนียมเป็นเชื้อเพลิงแต่ต้องผ่านกระบวนการแปลงสภาพ ให้เป็นเม็ดรูปทรงกระบอกขนาดกว้าง และสูง 1×1 เซนติเมตร บรรจุเรียงกันไว้ในแท่งแล้วมัดรวมกันไว้เป็นมัด ๆ เสียก่อน จากนั้นจึงจะนำไปใช้งานได้โดยใส่ไว้ภาชนะที่เรียกว่า เตาปฏิกรณ์เพื่อให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์และความร้อน การใส่เชื้อเพลิงอาจจะกระทำเป็นรายวันหรือปีละครั้งซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของโรงไฟฟ้า โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ขนาดใหญ่ใช้แร่ยูเรเนียมดิบประมาณปีละ 200 ตัน (แปลงสภาพแล้วเหลือเพียง 30 ตัน) ภูมิภาคที่มีแร่ยูเรเนียมเป็นจำนวนมาก ได้แก่ อเมริกาเหนือ อัฟริกา ออสเตรเลีย และยุโรป สำหรับในเอเชียก็มีรวมทั้งโลกมีแร่ยูเรเนียมประมาณ 14 ล้านตัน ซึ่งมีมากพอที่จะใช้อีกเป็นร้อย ๆ ปี

ผลกระทบสิ่งแวดล้อม

โรงไฟฟ้านิวเคลียร์มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อย กล่าวคือ

  • ไม่มีเสียงดังเลย
  • ไม่มีเขม่า ควัน หรือก๊าซต่าง ๆ ที่จะทำให้อากาศเสีย เนื่องจากไม่มีการเผาไหม้
  • ไม่มีก๊าซที่จะทำให้เกิดฝนกรดและภาวะเรือนกระจก
  • น้ำที่ปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไม่มีรังสี และมีสภาพเหมือนกับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนทั่ว ๆ ไป
  • มีแผนและมีมาตรการป้องกันผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่อาจเกิดขึ้นตลอดเวลา

การใช้ประโยชน์จากพลังงานนิวเคลียร์ด้านอื่น

  • ด้านกำลัง พลังงานนิวเคลียร์ที่ปล่อยออกมาในรูปความร้อนสามารถนำไปใช้ในการขับเคลื่อน ยานอวกาศ เรือเดินสมุทรขนาดใหญ่ ผลิตกระแสไฟฟ้า และอื่น ๆ
  • ด้านอุตสาหกรรม ใช้ในการเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ทางกายภาพและชีวภาพ ในสารตัวกลาง เช่น กำจัดจุลินทรีย์บางชนิดในอาหารและขยะ การเปลี่ยนแปลงสีของอัญมณีหรือเครื่องประดับ เป็นต้น นอกจากนี้ยังสามารถใช้ตรวจสอบและรักษาด้านระบบควบคุมในกระบวนการผลิตในโรงงานอุตสาหกรรม
  • ด้านการเกษตรใช้ในการเปลี่ยนแปลงพันธุ์พืช ปรับปรุงและขยายพันธุ์พืช และกำจัดแมลงศัตรูพืช
  • ด้านการแพทย์ ใช้ในการตรวจรักษาและวินิจฉัยโรค เช่น การเอ๊กซเรย์ การรักษาโรคมะเร็ง เป็นต้น

ที่มา: http://www.baanjomyut.com/library_2/energy_and_quality_of_life/13.html

โพสท์ใน ไม่มีหมวดหมู่ | ใส่ความเห็น

โครงสร้างอะตอม

ดีโมครีตัส ( นักปราชญ์ชาวกรีก) ได้กล่าวว่าทุกสิ่งทุกอย่างประกอบขึ้นจาก อนุภาคที่เล็กมาก เล็กมากจนไม่สามารถมองเห็นได้ อนุภาคเล็กๆ เหล่านี้จะรวมพวกเข้าด้วยกันโดยวิธิการต่างๆ สำหรับอนุภาคเองนั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลงและไม่สามารถจะแตกแยกออกเป็นชิ้นส่วนที่เล็กลงไปอีกได้ ดีโมครี- ตัสตั้งชื่ออนุภาคนี้ว่า อะตอม (Atom) จากภาษากรีกที่ว่า atoms ซึ่งมีความหมายว่า ไม่สามารถแบ่งแยกได้อีก ตามความคิดเห็นของเขา อะตอมเป็นชิ้นส่วนที่เล็กที่สุดของสส
แบบจำลองอะตอมของจอห์นดอลตัน

จอห์น ดอลตัน นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษได้เสนอทฤษฎีอะตอมโดยอาศัยข้อมูลจากการทดลองที่พอจะศึกษาได้และนับว่าเป็นทฤษฎีแรกที่เกี่ยวกับอะตอมที่พอจะเชื่อถือได้ ซึ่งมีใจความดังนี้
สารทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กที่สุดเรียกว่า “ อะตอม” อะตอมจะไม่สามารถแบ่งแยกได้ และไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้
อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีสมบัติเหมือนกันทุกประการ อะตอมของธาตุต่างกันจะมีสมบัติต่างกัน ธาตุตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปสามารถรวมตัวกันเกิดเป็นสารประกอบ โดยมีอัตราส่วนการรวมตัวเป็นตัวเลขอย่างง่าย เช่น CO CO 2 จากทฤษฎีอะตอมของดาลตัน แบบจำลองอะตอมมีลักษณะดังรูปารที่สามารถจะคงอยู่ได้
dolton

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน
ทอมสัน ค้นพบ อิเล็กตรอน
การทดลองของรอเบิร์ด แอนดรูส์ มิลลิแกน ได้ผลการทดลองว่า อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเท่ากับ 1.60 x 10 -19 คูลอมบ์ และอิเล็กตรอนมีมวลเท่ากับ 9.11 x 10 -28 กรัม โกลด์สไตน์ ค้นพบ โปรตอน จากผลการทดลองของทอมสัน โกลด์สไตน์ ทำให้ ทอมสันได้ข้อมูลเกี่ยวกับอะตอมมากขึ้นเขาจึงเสนอแบบจำลองอะตอมว่า อะตอมมีลักษณะเป็นทรงกลม อะตอมไม่ใช่สิ่งที่เล็กที่สุด แต่อะตอมจะประกอบด้วยอิเล็กตรอน และอนุภาคอื่นๆอีก อะตอมประกอบด้วยอนุภาคอิเล็กตรอนที่มีประจุเป็นลบ อนุภาคโปรตอนมีประจุเป็นบวก อะตอมจะมีโปรตอนและอิเล็กตรอนกระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอ อะตอมเป็นกลางทางไฟฟ้า เพราะ มีจำนวนประจุบวกเท่ากับประจุลบ จากทฤษฎีอะตอมของทอมสัน แบบจำลองอะตอมมีลักษณะดังรูป
Atom_clip_image006

แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
อะตอมจะประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันอยู่อย่างหนาแน่นอยู่ตรงกลางนิวเคลียสมีขนาดเล็กมากมีมวลมาก และมีประจุบวกส่วนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุเป็นลบและมีมวลน้อยมาก จะวิ่งรอบนิวเคลียสเป็นวงกว้าง การค้นพบนิวตรอน เนื่องจากมวลของอะตอมส่วนใหญ่อยู่ที่นิวเคลียสซึ่งเป็นมวลของโปรตอนแต่โปรตอนมีมวลประมาณครึ่งหนึ่งของนิวเคลียสเท่านั้น แสดงว่าต้องมีอนุภาคซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้าแต่มีมวลใกล้เคียงกับโปรตอนอยู่ในอะตอมด้วย เจมส์ แชวิก นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ จึงศึกษาทดลองเพิ่มเติมจนพบนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟ้า อะตอมของธาตุทุกชนิดในโลกจะมีนิวตรอนเสมอ ยกเว้นอะตอมของไฮโดรเจนในรูปของไอโซโทป
สรุปแบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนรวมกันอยู่ตรงกลาง นิวเคลียสมีขนาดเล็ก แต่มีมวลมากและมีประจุเป็นบวก ส่วนอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุเป็นลบ และมีมวลน้อยมาก จะวิ่งอยู่รอบนิวเคลียสเป็นบริเวณกว้าง
จากทฤษฎีอะตอมของ รัทเทอร์ฟอร์ด แบบจำลองอะตอมมีลักษณะดังรูป
Atom_clip_image008

แบบจำลองอะตอมของนีลส์โบร์
นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามศึกษาลักษณะของการจัดอิเล็กตรอนรอบๆ อะตอม โดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ส่วน ส่วนแรกเป็นการศึกษษเกี่ยวกับสเปกตรัมของอะตอม ซึ่งทำให้ทราบว่าภายในอะตอมมีการจัดระดับพลังงานเป็นชั้นๆ ในแต่ละชั้นจะมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ ส่วนที่สองเป็นการศึกษาเกี่ยวกับพลังงานไอโอไนเซชัน เพื่อดูว่าในแต่ละระดับพลังงานจะมีอิเล็กตรอนบรรจุอยู่ได้กี่ตัว
สเปกตรัม หมายถึง อนุกรมของแถบสีหรือเส้นที่ได้จากการผ่านพลังงานรังสีเข้าไปในสเปกโตรสโคป ซึ่งทำให้พลังงานรังสีแยกออกเป็นแถบหรือเป็นเส้น ที่มีความยาวคลื่นต่างๆเรียงลำดับกันไป
นีลส์โบร์ ได้เสนอแบบจำลองอะตอมขึ้นมา สรุปได้ดังนี้
1 . อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสเป็นชั้นๆ ตามระดับพลังงาน และแต่ละชั้นจะมีพลังงานเป็นค่าเฉพาะตัว
2. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกว่าระดับพลังงานต่ำสุดยิ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสมากขึ้น ระดับพลังงานจะยิ่งสูงขึ้น
3. อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุดจะเรียกระดับพลังงาน n = 1 ระดับพลังงานถัดไปเรียกระดับพลังงาน n =2, n = 3,… ตามลำดับ หรือเรียกเป็นชั้น K , L , M , N ,O , P , Q ….
จากทฤษฎีอะตอมของ นีลส์โบร์ แบบจำลองอะตอมมีลักษณะดังรูป

Atom_clip_image002_0000

ที่มา: http://www.nakhamwit.ac.th/pingpong_web/AtomStruct.htm

โพสท์ใน ไม่มีหมวดหมู่ | ใส่ความเห็น

การเคลื่อนที่แบบหมุน

การหมุน ความเร็วและความเร่งเชิงมุม
การเคลื่อนที่แบบวงกลมของวัตถุที่ประกอบด้วยหลายอนุภาค หรืออาจเรียกง่าย ๆ ว่า การหมุนของวัตถุ เช่น การหมุนของลูกข่าง การหมุนของพัดลมเพดาน เป็นต้น ในบทนี้เราจะพิจารณาเฉพาะการหมุนของวัตถุในอุดมคติ คือวัตถุที่มีรูปร่างแน่นอนสมบูรณ์ โดยไม่เปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดเมื่อวัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ เราเรียกวัตถุในอุดมคตินี้ว่า วัตถุแข็งเกร็ง

– ขนาดความเร็วเชิงมุมเฉลี่ยของวัตถุหาได้จาก
eq_6

– และขนาดความเร็วเชิงมุมขณะใดขณะหนึ่งของวัตถุ คือ
eq_7

ถ้าเราหาการเปลี่ยนแปลงความเร็วเชิงมุมขณะใดขณะหนึ่ง เราจะได้ปริมาณที่เรียกว่า ความเร่งเชิงมุม
– ความเร่งเชิงมุมเฉลี่ยของวัตถุหาได้จาก
eq_9

– และความเร่งเชิงมุมขณะใดขณะหนึ่ง หาได้จาก
eq_10

ที่มา: http://www.cpn1.go.th/media/thonburi/lesson/06_RotationMotion/content01.html

โพสท์ใน ไม่มีหมวดหมู่ | ใส่ความเห็น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ธรรมชาติของ “แสง” แสดงความประพฤติเป็นทั้ง “คลื่น” และ “อนุภาค” เมื่อเรากล่าวถึงแสงในคุณสมบัติความเป็นคลื่น เราเรียกว่า “คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า” (Electromagnetic waves) ซึ่งประกอบด้วยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าทำมุมตั้งฉาก ดังที่แสดงในภาพที่ 1 แสงเคลื่อนที่ไปในอวกาศด้วยความเร็ว 300,000,000 เมตร/วินาที เมื่อเรากล่าวถึงแสงในคุณสมบัติของอนุภาค เราเรียกว่า “โฟตอน” (Photon) เป็นอนุภาคที่ไม่มีมวล
1

แสงที่ตามองเห็น (Visible light) เป็นส่วนหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ในช่วงคลื่น 400 – 700 นาโนเมตร (1 เมตร = 109 นาโนเมตร หรือ 100 ล้านนาโนเมตร) หากนำแท่งแก้วปริซึมมาหักเหแสงอาทิตย์ เราจะเห็นว่าแสงสีขาวถูกหักเหออกเป็นสีม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง คล้ายกับสีของรุ้งกินน้ำ เรียกว่า “สเปกตรัม” (Spectrum) แสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นแตกต่างกัน สีม่วงมีความยาวคลื่นน้อยที่สุด สีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด นอกจากแสงที่ตามองเห็นแล้วยังมีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดอื่นๆ ดังที่แสดงในภาพที่ 2 ได้แก่

• รังสีแกมมา (Gamma ray) ความยาวคลื่นน้อยกว่า 0.01 nm
• รังสีเอ็กซ์ (X-ray) มีความยาวคลื่น 0.01 – 1 nm
• รังสีอุลตราไวโอเล็ต (Ultraviolet radiation) มีความยาวคลื่น 1 – 400 nm
• แสงที่ตามองเห็น (Visible light) มีความยาวคลื่น 400 – 700 nm
• รังสีอินฟราเรด (Infrared radiation) มีความยาวคลื่น 700 nm – 1 mm
• คลื่นไมโครเวฟ (Microwave) มีความยาวคลื่น 1 mm – 10 cm
• คลื่นวิทยุ (Radio wave) ความยาวคลื่นมากกว่า 10 cm
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว
***หมายเหตุ
• ตำราดาราศาสตร์ส่วนใหญ่กำหนดให้ คลื่นไมโครเวฟเป็นส่วนหนึ่งของคลื่นวิทยุ
• บางแห่งใช้หน่วยความยาวคลื่นเป็น อังสตรอม () โดยที่ 1 เมตร = 1010
หรือ 10,000,000,000 หรือ 1 nm = 10

2

สเปกตรัม
นักดาราศาสตร์ทำการศึกษาวัตถุท้องฟ้า โดยการศึกษาคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัตถุแผ่รังสีออกมา สเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เราทราบถึงคุณสมบัติทางกายภาพของดวงดาว อันได้แก่ อุณหภูมิ และพลังงาน นอกจากนั้นยังบอกถึง ธาตุ องค์ประกอบทางเคมี และทิศทางการเคลื่อนที่ของเทห์วัตถุด้วย
3

เปกตรัมของแสงอาทิตย์ในภาพที่ 3 แสดงให้เห็นถึงระดับความเข้มของพลังงานในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ จะเห็นได้ว่า ดวงอาทิตย์มีความเข้มของพลังงานมากที่สุดที่ความยาวคลื่น 500 นาโนเมตร เส้นสีเข้มบนแถบสเปกตรัม หรือ รอยหยักบนเส้นกราฟแสดงให้เห็นว่า มีธาตุไฮโดรเจนอยู่ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ดาวแต่ละดวงมีสเปกตรัมไม่เหมือนกัน ฉะนั้นสเปกตรัมจึงมีคุณสมบัติเปรียบได้กับเส้นลายมือของดาว

ความสัมพันธ์ระหว่าง ความยาวคลื่น (Wavelength) และ ความถี่ (Frequency)
วัตถุทุกชนิดที่มีอุณภูมิสูงกว่า 0 เคลวิน (-273°C) มีพลังงานภายในตัว และมีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแปรผกผันกับอุณหภูมิ มิใช่มีเพียงสิ่งที่มีอุณหภูมิสูง ดังเช่น ดวงอาทิตย์ และไส้หลอดไฟฟ้า จึงมีการแผ่รังสี หากแต่สิ่งที่มีอุณหภูมิต่ำดังเช่น ร่างกายมนุษย์ และน้ำแข็ง ก็มีการแผ่รังสีเช่นกัน เพียงแต่ตาของเรามองไม่เห็น
พิจารณาภาพที่ 4 เมื่อเราให้พลังงานความความร้อนแก่แท่งโลหะ เมื่อมันเริ่มร้อน มันจะเปล่งแสงสีแดง (สามารถเห็นได้จากขดลวดของเตาไฟฟ้า) เมื่อมันร้อนมากขึ้น มันจะเปล่งแสงสีเหลือง และในที่สุดมันจะเปล่งแสงสีขาวอมน้ำเงิน
พิจารณาเส้นกราฟ จะเห็นว่า
• เมื่อแท่งโลหะมีอุณหภูมิ 3,000 K ความยาวคลื่นสูงสุดที่ยอดกราฟจะอยู่ที่ 1000 nm (นาโนเมตร) ซึ่งตรงกับย่านรังสีอินฟราเรด ซึ่งสายตาเราไม่สามารถมองเห็นรังสีชนิดนี้ เราจึงเห็นแท่งโลหะแผ่แสงสีแดง เนื่องจากเป็นความยาวคลื่นที่ต่ำที่สุดแล้ว ที่เราสามารถมองเห็นได้
• เมื่อแท่งโลหะมีอุณหภูมิ 5,000 K ความยาวคลื่นสูงสุดที่ยอดกราฟจะอยู่ที่ 580 nm เราจึงมองเห็นแท่งโลหะเปล่งแสงสีเหลือง
• เมื่อแท่งโลหะมีอุณหภูมิ 10,000 K ความยาวคลื่นสูงสุดที่ยอดกราฟจะอยู่ที่ 290 nm ซึ่งตรงกับย่านรังสี อุลตราไวโอเล็ก ซึ่งสายตาเราไม่สามารถมองเห็นรังสีชนิดนี้ เราจึงเห็นแท่งโลหะแผ่แสงสีม่วง เนื่องจากเป็นความยาวคลื่นที่สูงที่สุดแล้ว ที่เราสามารถมองเห็นได้
4

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นว่า วัตถุร้อน มีพลังงานสูง และแผ่รังสีคลื่นสั้น ส่วนวัตถุเย็น มีพลังงานต่ำ แผ่รังสีคลื่นยาว

กฎของเวน (Wien’s Law): ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่น และอุณหภูมิ

วัตถุทุกชนิดที่มีอุณภูมิสูงกว่า 0 เคลวิน (-273°C) ย่อมมีพลังงานภายในตัว และมีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความยาวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแปรผกผันกับอุณหภูมิ (วัตถุร้อน มีพลังงานสูง และแผ่รังสีคลื่นสั้น, วัตถุเย็น มีพลังงานต่ำ แผ่รังสีคลื่นยาว) ในปี ค.ศ.1893 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ วิลเฮล์ม เวน (Wilhelm Wien) ได้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและความร้อน

lambdamax = 0.0029 / T
lambda
max = ความยาวคลื่นเข้มสุด มีหน่วยเป็นเมตร (m)
T = อุณหภูมิของวัตถุ มีหน่วยเป็นเคลวิน (K)

ที่มา : http://www.skr.ac.th/link/web_education/web_teacher/science/sibpanon/web/3/nature_ligth/em_property/em_property.html

โพสท์ใน ไม่มีหมวดหมู่ | ใส่ความเห็น

การอ่านค่าความต้านทานแบบแถบสี

การอ่านค่าความต้านทานแบบแถบสี

204

การอ่านค่าตัวต้านทานแบบแถบสี สามารถดูได้จากตาราง ซึ่งสามารถอ่านได้ทั้งแบบ 4 แถบสีและแบบ 5 แถบสี (ถ้าอ่านแบบ 4 แถบสีเราจะข้ามแถวที่ 3 ไป)

image001
ที่มา:http://www.kmitl.ac.th/~s2010977/Lab%20auto%20(electronic)1.htm

ตัวอย่างการอ่านค่าความต้านทาน
ตัวอย่างที่ 1
337
ตัวต้านทานในรูป มีสี น้ำตาล เทา เหลือง และ ทอง (แบบ 4 แถบสี) ตามลำดับ ค่าที่ได้คือ

แถวที่ 1 = น้ำตาล = 1
แถวที่ 2 = เทา = 8
ตัวคูณ = เหลือง =10K
ค่าความผิดพลาด = ทอง = 5%
18 X 10K = 180K ค่าความผิดพลาด 5 %

ตัวอย่างที่ 2
338
ตัวต้านทานในรูป มีสี เขียว น้ำเงิน เหลือง และ ทอง (แบบ 4 แถบสี) ตามลำดับ ค่าที่ได้คือ

แถวที่ 1 = เขียว = 5
แถวที่ 2 = น้ำเงิน = 6
ตัวคูณ = เหลือง =10K
ค่าความผิดพลาด = ทอง = 5%
56 X 10K = 560K ค่าความผิดพลาด 5 %

ที่มา : http://www.hs8jyx.com/html/r_read.html

โพสท์ใน ไม่มีหมวดหมู่ | ใส่ความเห็น

กฎของโอห์ม (Ohm’s law)

กฏของโอห์ม
ในวงจรไฟฟ้าใด ๆ จะประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วนคือ แหล่ง จ่ายพลังงานไฟฟ้าและตัวต้านทานหรืออุปกรณ์ ไฟฟ้าที่จะใส่เข้าไปในวงจร ไฟฟ้านั้น ๆเพราะฉะนั้น ความสำคัญของวงจรที่จะต้องคำนึงถึงเมื่อมีการต่อวงจรไฟฟ้าใดๆ เกิดขึ้นคือทำอย่างไรจึงจะไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไปในวงจรมากเกินไปซึ่งจะทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าชำรุดเสียหาย หรือวงจรไหม้เสียหายได ้ ยอร์จซีมอนโอห์มนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันให้ความสำคัญของวงจรไฟฟ้า และสรุปเป็นกฏออกมาดังนี้ คือ
1. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรนั้นจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า
1

2. ในวงจรใด ๆ กระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรนั้นจะเป็นปฏิภาคโดยกลับกับความต้านทานไฟฟ้า
2

เมื่อรวมความสัมพันธ์ทั้ง 2 เข้าด้วยกัน และเมื่อ K เป็นค่าคงที่ของตัวนำไฟฟ้า จะได้สูตร
3

ถ้าให้ความต้านทานไฟฟ้าเท่าเดิมต่ออยู่กับวงจรใด ๆ แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นจะทำให้กระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามความ สัมพันธ์ซึ่งกันและกัน เช่น แรงดันไฟฟ้า 10 โวลต์ ไฟฟ้ากระแสตรงต่ออยู่กับความต้านทานไฟฟ้า 20 โอห์ม จะมีกระแส ไฟฟ้าไหลผ่านวงจร 1 แอมแปร์ ดังรูป
4
แต่ถ้าเปลี่ยนเป็นแรงดันไฟฟ้า 40 โวลต์ กระแสไฟฟ้าก็จะเพิ่มขึ้นตามทันที หรือในทำนองเดียวกัน ถ้าความต้านทาน ไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงไป แรงดันไฟฟ้าคงที่ กระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนตามไปด้วย

เราสามารถเปรียบเทียบความสัมพันธ์เหล่านี้กับการไหลของน้ำในท่อน้ำประปา กล่าวคือให้แรงดัน (E) เป็นถังเก็บน้ำ ที่อยู่ในระดับสูง ให้ความต้านทาน (R) เป็นท่อประปา (ความต้านทานมากท่อจะมีขนาดเล็ก ความต้านทานน้อยท่อจะมี ขนาดใหญ่ ) ให้กระแสไฟฟ้า (I) เป็นปริมาณของน้ำที่เราต้องการใช้
5

แรงดันที่ไหลออกมาจากถังเก็บน้ำ ถ้าต้องการให้มีแรงดันสูงต้องตั้งไว้ที่สูง ความต้านทานเป็นท่อน้ำประปา ถ้าความ ต้านทานมาก หมายความว่า ท่อน้ำมีขนาดเล็ก ความต้านทานน้อย หมายความว่า ท่อมีขนาดใหญ่ซึ่งแสดงว่าแรงเคลื่อนจะ ไหลได้มากนั่นเอง ปริมาณของกระแสก็จะเปรียบเหมือนกับปริมาณของน้ำ
การนำกฏของโอห์มไปใช้
6

ที่มา : http://www.elecnet.chandra.ac.th/courses/ELTC1203/electricbasic/ohm.htm

โพสท์ใน ไม่มีหมวดหมู่ | ใส่ความเห็น