រូបវិទ្យាមូលដ្ឋាននៃពន្លឺ
ពន្លឺគឺជាបាតុភូតធម្មជាតិមួយក្នុងចំណោមបាតុភូតធម្មជាតិដែលមានទំនាក់ទំនងយ៉ាងជិតស្និទ្ធបំផុតទៅនឹងជីវិតមនុស្ស។ យើងត្រូវការវាដើម្បីមើលឃើញ ប្រើប្រាស់វាសម្រាប់បច្ចេកវិទ្យា (ចាប់ពីកាមេរ៉ារហូតដល់ខ្សែកាបអុបទិក) និងសិក្សាវាដើម្បីយល់ពីរចនាសម្ព័ន្ធជាមូលដ្ឋាននៃសកលលោក។ ក្នុងរូបវិទ្យា ពន្លឺត្រូវបានចាត់ទុកថាជាទម្រង់ថាមពលមួយដែលអាចសាយភាយ ធ្វើអន្តរកម្មជាមួយរូបធាតុ និងបង្ហាញលក្ខណៈសម្បត្តិដែលជួនកាលមើលទៅដូចជារលក និងជួនកាលដូចជាភាគល្អិត។ អត្ថបទនេះគ្របដណ្តប់ដោយសង្ខេប ប៉ុន្តែទូលំទូលាយអំពីរូបវិទ្យាមូលដ្ឋាននៃពន្លឺ៖ និយមន័យរបស់វា លក្ខណៈសម្បត្តិរលក លក្ខណៈសម្បត្តិភាគល្អិត អន្តរកម្មជាមួយរូបធាតុ និងកម្មវិធីមួយចំនួន។
១. តើពន្លឺជាអ្វី?
ខាងរូបវន្ត ពន្លឺគឺជារលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចដែលអាចសាយភាយដោយគ្មានឧបករណ៍ផ្ទុក។ នេះមានន័យថាវាមិនត្រូវការខ្យល់ ឬ "សារធាតុអន្តរការី" ផ្សេងទៀតដើម្បីធ្វើដំណើរនោះទេ។ នេះជាមូលហេតុដែលពន្លឺព្រះអាទិត្យអាចទៅដល់ផែនដីតាមរយៈលំហអាកាសដែលស្ទើរតែគ្មានខ្យល់។
ពន្លឺដែលអាចមើលឃើញដោយភ្នែកមនុស្សត្រូវបានគេហៅថាពន្លឺដែលអាចមើលឃើញ ដែលមានរលកពន្លឺចាប់ពីប្រហែល 400 nm (ពណ៌ស្វាយ) ដល់ 700 nm (ពណ៌ក្រហម)។ ក្រៅពីជួរនោះ មានរលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចផ្សេងទៀតដូចជា អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ អ៊ុលត្រាវីយូឡេ មីក្រូវ៉េវ វិទ្យុ និងកាំរស្មីអ៊ិច។ ទាំងអស់នេះគឺជា "សាច់ញាតិ" នៃពន្លឺ ដែលខុសគ្នាតែនៅក្នុងរលកពន្លឺ និងថាមពលប៉ុណ្ណោះ។
២. ពន្លឺជារលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច
នៅក្នុងទ្រឹស្តីអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច (ដែលបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងសមីការម៉ាក់ស្វែល) ពន្លឺមានដែនអគ្គិសនី និងដែនម៉ាញ៉េទិចដែលញ័រ ដែលកាត់កែងទៅគ្នាទៅវិញទៅមក ហើយក៏កាត់កែងទៅនឹងទិសដៅនៃការសាយភាយផងដែរ។ ធម្មជាតិរលកនេះផ្តល់ឱ្យពន្លឺនូវលក្ខណៈសំខាន់ៗមួយចំនួន៖
ក. រលក និងប្រេកង់
– រលកប្រវែង (λ) គឺជាចម្ងាយរវាងកំពូលរលកពីរជាប់ៗគ្នា។
– ប្រេកង់ (f) គឺជាចំនួនរំញ័រក្នុងមួយវិនាទី។
– ទាំងពីរទាក់ទងនឹងល្បឿនពន្លឺ (គ) តាមរយៈសមីការ៖
គ = λ f
នៅក្នុងកន្លែងទំនេរ ល្បឿនពន្លឺគឺប្រហែល 3 × 10⁸ ម៉ែត្រ/វិនាទី។ តម្លៃនេះត្រូវបានចាត់ទុកថាជាចំនួនថេរជាមូលដ្ឋានមួយនៃធម្មជាតិ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅពេលដែលពន្លឺចូលទៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកដូចជាទឹក ឬកញ្ចក់ ល្បឿនរបស់វានឹងថយចុះ។
ខ. ថាមពល និងទំនាក់ទំនងរបស់វាទៅនឹងប្រេកង់
ទោះបីជាយើងកំពុងនិយាយអំពីរលកពន្លឺ និងប្រេកង់នៅក្នុងបរិបទនៃរលកក៏ដោយ ថាមពលពន្លឺមានទំនាក់ទំនងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងប្រេកង់។ ប្រេកង់កាន់តែខ្ពស់ (រលកកាន់តែខ្លី) ថាមពលកាន់តែធំ។
៣. ពន្លឺជាភាគល្អិត៖ ហ្វូតុង
នៅដើមសតវត្សរ៍ទី 20 ការពិសោធន៍ជាច្រើនបានបង្ហាញថា ការពន្យល់អំពីរលកសុទ្ធសាធមិនគ្រប់គ្រាន់ទេ។ នេះនាំឱ្យមានគំនិតដែលថាពន្លឺក៏អាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាកញ្ចប់ថាមពលដាច់ដោយឡែកពីគ្នាដែលហៅថាហ្វូតុង។ ថាមពលនៃហ្វូតុងត្រូវបានផ្តល់ដោយ៖
អ៊ី = hf
ដែល h ជាចំនួនថេររបស់ Planck។
ទស្សនៈនេះមានសារៈសំខាន់ណាស់សម្រាប់ការពន្យល់ពីបាតុភូតដូចជាឥទ្ធិពលហ្វូតូអេឡិចត្រិច ដែលពន្លឺប៉ះនឹងផ្ទៃលោហៈបណ្តាលឱ្យអេឡិចត្រុងត្រូវបានច្រានចេញ។ គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ អេឡិចត្រុងត្រូវបានច្រានចេញលុះត្រាតែប្រេកង់ពន្លឺខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់ ទោះបីជាអាំងតង់ស៊ីតេទាបក៏ដោយ។ នេះបង្ហាញថាថាមពលពន្លឺមកជា "ដំណក់ទឹក" (ហ្វូតុង) ជាជាងស្ទ្រីមបន្តដូចដែលស្រមៃនៅក្នុងគំរូរលកបុរាណ។
សរុបមក ពន្លឺមានភាពទ្វេភាពនៃរលក-ភាគល្អិត៖ ក្រោមលក្ខខណ្ឌខ្លះវាមានឥរិយាបទជារលក និងក្រោមលក្ខខណ្ឌផ្សេងទៀតវាជាភាគល្អិត។
៤. អន្តរកម្មនៃពន្លឺជាមួយរូបធាតុ
នៅពេលដែលពន្លឺជួបនឹងវត្ថុមួយ មានរឿងជាច្រើនអាចកើតឡើង៖ វាអាចត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំង ចំណាំងបែរ ស្រូបយក ឬបញ្ជូន។ ឥរិយាបថនេះអាស្រ័យលើលក្ខណៈសម្បត្តិនៃវត្ថុធាតុ និងរលកពន្លឺ។
ក. ការឆ្លុះបញ្ចាំង
ការឆ្លុះបញ្ចាំងកើតឡើងនៅពេលដែលពន្លឺលោតចេញពីផ្ទៃណាមួយ ដូចជាកញ្ចក់ជាដើម។ ច្បាប់នៃការឆ្លុះបញ្ចាំងចែងថា៖
- មុំនៃចំណុចចូល = មុំនៃការឆ្លុះបញ្ចាំង
- កាំរស្មីចូល បន្ទាត់ធម្មតា និងកាំរស្មីឆ្លុះបញ្ចាំង ស្ថិតនៅក្នុងប្លង់តែមួយ។
ការឆ្លុះបញ្ចាំងអាចជា៖
– ធម្មតា (specular)៖ ផ្ទៃរលោងដូចកញ្ចក់ បង្កើតរូបភាពច្បាស់។
– សាយភាយ៖ ផ្ទៃរដុបដូចជាក្រដាស ឆ្លុះបញ្ចាំងក្នុងទិសដៅផ្សេងៗ ដើម្បីកុំឱ្យមានស្រមោលមុតស្រួច។
ខ. ការឆ្លុះបញ្ចាំង
ការចំណាំងបែរគឺជាការផ្លាស់ប្តូរទិសដៅនៃពន្លឺនៅពេលវាឆ្លងកាត់ឧបករណ៍ផ្សព្វផ្សាយពីរផ្សេងគ្នា ឧទាហរណ៍ពីខ្យល់ទៅទឹក។ នេះកើតឡើងដោយសារតែល្បឿនពន្លឺផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្សព្វផ្សាយផ្សេងៗគ្នា។ សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ (n) ត្រូវបានកំណត់ថា៖
n = c / v
ដែល v ជាល្បឿនពន្លឺនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក។
ការចំណាំងបែរពន្យល់ពីបាតុភូតប្រចាំថ្ងៃ៖ ចំបើងមួយហាក់ដូចជាកោងនៅពេលដាក់ក្នុងកែវទឹក ឬបាតអាងហាក់ដូចជារាក់ជាងការពិត។
គ. ការបែកខ្ចាត់ខ្ចាយ
ការខ្ចាត់ខ្ចាយ គឺជាការបំបែកពន្លឺទៅជាពណ៌ផ្សេងៗគ្នា ដោយសារតែភាពខុសគ្នានៃការចំណាំងបែរសម្រាប់រលកពន្លឺផ្សេងៗគ្នា។ ព្រីសបានបំបែកពន្លឺពណ៌សទៅជាវិសាលគមនៃពណ៌ចាប់តាំងពីការពិសោធន៍របស់ញូតុន។ ឥន្ទធនូក៏ជាលទ្ធផលនៃការខ្ចាត់ខ្ចាយ និងការចំណាំងបែរនៃពន្លឺព្រះអាទិត្យដោយដំណក់ទឹកនៅក្នុងបរិយាកាសផងដែរ។
ឃ. ការស្រូបយក និងការបញ្ចេញ
វត្ថុអាចស្រូបយកថាមពលពន្លឺមួយចំនួន។ ថាមពលនេះជារឿយៗត្រូវបានបំប្លែងទៅជាកំដៅ។ ផ្ទុយទៅវិញ វត្ថុក៏អាចបញ្ចេញពន្លឺ (បញ្ចេញរស្មី) ដូចជាអំពូលភ្លើង ឬផ្កាយជាដើម។ នៅលើមាត្រដ្ឋានអាតូមិច ការបញ្ចេញពន្លឺកើតឡើងនៅពេលដែលអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីពីកម្រិតថាមពលខ្ពស់ទៅកម្រិតថាមពលទាប ហើយបញ្ចេញហ្វូតុង។
៥. ប៉ូឡារីសាស្យុងពន្លឺ
ប៉ូឡារីសេសិន គឺជាលក្ខណៈសម្បត្តិមួយដែលបង្ហាញពីទិសដៅរំញ័រនៃដែនអគ្គិសនីនៅក្នុងរលកពន្លឺ។ ពន្លឺធម្មជាតិ (ឧទាហរណ៍ ពីព្រះអាទិត្យ) ជាធម្មតាមិនមានប៉ូឡារីសេសិន មានន័យថាទិសដៅរំញ័ររបស់វាគឺចៃដន្យ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពន្លឺអាចត្រូវបានប៉ូឡារីសេសិនតាមរយៈតម្រងប៉ូឡារីសេសិន ឬដោយការឆ្លុះបញ្ចាំងនៅមុំជាក់លាក់មួយ។
ប៉ូឡារីសេសិនមានកម្មវិធីជាច្រើន៖ វ៉ែនតា Polaroid កាត់បន្ថយពន្លឺចាំង អេក្រង់ LCD ប្រើប្រាស់គោលការណ៍ប៉ូឡារីសេសិន និងក្នុងរូបវិទ្យាទំនើប ប៉ូឡារីសេសិនជួយក្នុងការវិភាគសម្ភារៈ និងតារាសាស្ត្រ។
៦. ការឌីផ្រាក់ស្យុង និងការជ្រៀតជ្រែក៖ ភស្តុតាងនៃធម្មជាតិរលក
បាតុភូតសំខាន់ពីរដែលបង្ហាញពីផ្នែករលកនៃពន្លឺគឺ៖
– ការជ្រៀតជ្រែក៖ ការពង្រឹង ឬចុះខ្សោយនៃពន្លឺ នៅពេលដែលរលកពីរជួបគ្នា។ ឧទាហរណ៍ លំនាំភ្លឺ-ងងឹត នៅក្នុងការពិសោធន៍រន្ធពីរជាន់របស់ Young។
– ការឌីផ្រាក់ស្យុង៖ ការកោងនៃពន្លឺនៅពេលវាឆ្លងកាត់ចន្លោះតូចចង្អៀត ឬគែមនៃវត្ថុមួយ។ នេះពន្យល់ពីមូលហេតុដែលស្រមោលមិនតែងតែមានគែមមុតស្រួចឥតខ្ចោះនោះទេ។
ការពិសោធន៍រន្ធពីរជាន់នេះមានភាពល្បីល្បាញដោយសារការបង្ហាញពីគំរូជ្រៀតជ្រែកដ៏ខ្លាំងមួយ។ សូម្បីតែពេលដែលហ្វូតុងត្រូវបានបាញ់ម្តងមួយៗក៏ដោយ គំរូជ្រៀតជ្រែកនៅតែបន្តបន្ទាប់ពីហ្វូតុងជាច្រើនបានប្រមូលផ្តុំគ្នា។ នេះបង្ហាញពីលក្ខណៈសម្បត្តិកង់ទិចតែមួយគត់៖ ពន្លឺមិនអាចពិពណ៌នាបានតែថាជាភាគល្អិតបុរាណ ឬរលកបុរាណនោះទេ។
៧. ការអនុវត្តគោលគំនិតនៃពន្លឺក្នុងបច្ចេកវិទ្យា
ការយល់ដឹងអំពីពន្លឺបានផ្តល់កំណើតដល់បច្ចេកវិទ្យាទំនើបៗជាច្រើន ឧទាហរណ៍៖
- កែវភ្នែក និងអុបទិក៖ វ៉ែនតា មីក្រូទស្សន៍ តេឡេស្កុប។
– ឡាស៊ែរ៖ ប្រើប្រាស់ក្នុងប្រតិបត្តិការវេជ្ជសាស្ត្រ ការកាត់ឧស្សាហកម្ម ម៉ាស៊ីនស្កេនបាកូដ ការទំនាក់ទំនង និងការស្រាវជ្រាវ។
– ខ្សែកាបអុបទិក៖ ផ្ញើទិន្នន័យអ៊ីនធឺណិតដោយប្រើពន្លឺដែលមានការបាត់បង់ទាបតាមរយៈការឆ្លុះបញ្ចាំងខាងក្នុងសរុប។
– កាមេរ៉ា និងឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា៖ CCD/CMOS បំលែងហ្វូតុងទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនី ដោយទាញយកប្រយោជន៍ពីឥទ្ធិពលកង់ទិច។
បច្ចេកវិទ្យានេះដំណើរការ ពីព្រោះយើងយល់ពីរបៀបដែលពន្លឺធ្វើដំណើរ ធ្វើអន្តរកម្មជាមួយវត្ថុធាតុ និងផ្ទុកថាមពល។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ពន្លឺគឺជាបាតុភូតដ៏សម្បូរបែប និងជាមូលដ្ឋានមួយនៅក្នុងរូបវិទ្យា៖ វាគឺជារលកអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចដែលមានចលនាលឿន ដែលផ្សំឡើងពីហ្វូតុង និងបរិមាណថាមពល។ ដោយប្រើគោលគំនិតនៃរលកពន្លឺ ប្រេកង់ សន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរ ការឆ្លុះបញ្ចាំង ការចំណាំងបែរ ការជ្រៀតជ្រែក ការឌីផ្រាក់ស្យុង និងប៉ូលនីយកម្ម យើងអាចពន្យល់ពីបាតុភូតធម្មជាតិជាច្រើន និងរចនាបច្ចេកវិទ្យាសំខាន់ៗ។ ការយល់ដឹងអំពីរូបវិទ្យាជាមូលដ្ឋាននៃពន្លឺមានន័យថា ការយល់ដឹងអំពី "ភាសា" ជាមូលដ្ឋានមួយនៃសកលលោក - ការតភ្ជាប់មាត្រដ្ឋានអាតូម ជីវិតប្រចាំថ្ងៃ និងសកលលោក។
ប្រសិនបើអ្នកចង់បាន ខ្ញុំអាចបន្ថែមរូបភាពនៃគោលគំនិតទាំងនេះ (ឧទាហរណ៍ ដ្យាក្រាមចំណាំងបែរ វិសាលគមអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច ឬការពិសោធន៍រន្ធពីរជាន់) ឬបង្កើតអត្ថបទដែលមានប្រជាប្រិយភាពជាងមុនសម្រាប់សិស្សវិទ្យាល័យ/វិទ្យាល័យ។
