วันศุกร์ที่ 4 กันยายน พ.ศ. 2552

ดำหรือขาว MO Memoir : วันพุธที่ ๑๙ สิงหาคม ๒๕๕๒

ลองตอบคำถามต่อไปนี้ทีละข้อก่อนที่จะอ่านคำถามข้อต่อไป คำตอบไม่จำเป็นต้องเขียนออกมา เก็บเอาไว้ในใจก็พอ คำถามเหล่านี้ผมใช้ถามนิสิตที่เรียนวิชาปฏิบัติการเคมีวิเคราะห์ในเรื่องสเปกโตรสคปีเกี่ยวกับ FT-IR เพื่อทดสอบความเข้าใจเรื่องการดูดกลืนและการเปลี่ยนรูปของพลังงานแสง

ข้อ ๑. ถ้าคุณนั่งอยู่ในห้องริมหน้าต่างที่มีแดดส่องเข้ามาทางหน้าต่างโดนตัวคุณ ระหว่างการไม่ติดผ้าม่านกันแดดและการติดผ้าม่านกันแดด แบบไหนจะทำให้คุณรู้สึกร้อนกว่ากัน

ข้อ ๑. ถ้าคุณนั่งอยู่ในห้องริมหน้าต่างที่มีแดดส่องเข้ามาทางหน้าต่างโดนตัวคุณ ระหว่างการติดผ้าม่านสีขาวกันแดดและการติดผ้าม่านสีดำกันแดด แบบไหนจะทำให้คุณรู้สึกร้อนกว่ากัน


ข้อ ๒. ถ้าคุณนั่งอยู่ในรถที่ปิดกระจก ระหว่างรถที่กระจกไม่ติดฟิล์มกันแดดและรถที่ติดฟิล์มกันแดดสีดำ ถ้ารถตากแดด กระจกแบบไหนจะทำให้คุณรู้สึกร้อนกว่ากัน


ข้อ ๓. ถ้าคุณต้องอยู่กลางแดด ระหว่างการใส่เสื้อสีดำกับเสื้อสีขาว ใส่เสื้อสีไหนจะทำให้คุณรู้สึกร้อนกว่ากัน

ข้อ ๓. ถ้าคุณต้องอยู่กลางแดด ระหว่างการใส่เสื้อสีดำกับเสื้อสีขาว ใส่เสื้อสีไหนจะป้องกันผิวหนังคุณจากแสงแดดได้ดีกว่ากัน


ข้อ ๔. คำตอบของคุณในข้อ ๒ และ ๓.๑ เหมือนกันไหม ถ้าคำตอบเหมือนกันก็แล้วไป แต่ถ้าคำตอบของคุณแตกต่างกัน คุณจะให้เหตุผลอย่างไร

ข้อ ๔. คำตอบของคุณในข้อ ๓.๑ และ ๓.๒ เหมือนกันไหม ถ้าคำตอบเหมือนกันก็แล้วไป แต่ถ้าคำตอบของคุณแตกต่างกัน คุณจะให้เหตุผลอย่างไร


คำถามเหล่านี้มีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน คือสิ่งที่มาขวางกันระหว่างตัวคุณกับแสงแดดคือสิ่งที่ดูดกลืนแสงแดดได้น้อย (ผ้าขาวหรือกระจกใส) หรือสิ่งที่ดูดกลืนแสงแดดได้มาก (ผ้าดำหรือกระจกติดฟิล์ม) แล้วคำตอบของคุณแต่ละข้อเหมือนกันไหม


โดยปรกติแล้วเมื่ออะตอมหรือโมเลกุลรับโฟตอนเข้าไป จะทำให้อะตอมหรือโมเลกุลนั้นถูกกระตุ้นให้มีระดับพลังงานสูงขึ้นไปอยู่ที่สถานะถูกกระตุ้น (excited state) อะตอมหรือโมเลกุลนั้นจะคายพลังงานออกมาเพื่อกลับคือสู่สถานะพื้นฐาน (ground state) ตามเดิม ถ้าพลังงานที่รับเข้าไปนั้น

ก) คายออกมาในรูปของโฟตอนที่มีพลังงานเท่าเดิม ก็จะไม่เห็นการดูดกลืนคลื่นแสง

ข) คายออกมาในรูปของโฟตอนที่มีพลังงานต่ำกว่าจำนวนหลายตัว ก็จะเกิดปรากฏการณ์เรืองแสง เช่นในกรณีของสารที่เคลือบผิวหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่รับโฟตอนที่มีพลังงานในระดับอัลตร้าไวโอเล็ต และคายออกมาในรูปของโฟตอนในช่วงแสงที่ตามองเห็น (พลังงานต่ำกว่า)

ค) เปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานเคมี โดยเปลี่ยนสารที่มีพลังงานต่ำให้กลายเป็นสารที่มีพลังงานสูงขึ้น เช่นในกรณี การสังเคราะห์แสงของใบไม้ที่เปลี่ยนน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ไปเป็นน้ำตาล หรือการทำให้โมเลกุลแตกตัวออก

ง) เปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานความร้อน


การที่เราเห็นสิ่งของมีสีต่าง ๆ นั้นเป็นเพราะอะตอมหรือโมเลกุลดูดกลืนคลื่นแสงในบางช่วงคลื่นเอาไว้ สีที่เรามองเห็นคือสีที่ไม่ถูกดูดกลืน คลื่นแสงที่หายไปจะถูกเปลี่ยนไปเป็นพลังงานเคมีหรือพลังงานความร้อน

ดังนั้นกระจกใสหรือผ้าขาว จะยอมให้แสงผ่านได้มากกว่ากระจกติดฟิล์มดำหรือผ้าดำ แต่กระจกดำหรือผ้าดำจะเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นพลังงานความร้อนได้มากกว่ากระจกใสหรือผ้าขาว


ทีนี้ลองพิจารณาคำถามต่อไปนี้


ข้อ ๕. ถ้าคุณจุดเตาแก๊สหุงต้ม ระหว่างเปลวไฟสีฟ้ากับเปลวไฟสีแดง เปลวไฟสีไหนให้แก๊สที่มีอุณหภูมิสูงกว่ากัน

ข้อ ๕. ถ้าคุณนั่งอยู่ข้างกองไฟ ระหว่างกองไฟที่มีเปลวไฟสีฟ้ากับเปลวไฟสีแดง เปลวไฟสีไหนทำให้คุณรู้สึกร้อนมากกว่ากัน


ข้อ ๖. รังสีในช่วงไหนที่ทำให้คุณรู้สึกร้อน และรังสีในช่วงไหนที่เป็นอันตรายต่อผิวหนังของคุณ


รังสีที่ทำให้เรารู้สึกร้อนนั้นคือรังสีอินฟราเรด รังสีอินฟราเรดมีพลังงานต่ำกว่าแสงช่วงตามองเห็นหรือรังสีอัลตร้าไวโอเล็ต เปลวไฟสีแดงนั้นมีอุณหภูมิเปลวไฟต่ำกว่าเปลวไฟสีฟ้า แต่จะแผ่รังสีอินฟราเรดรุนแรงกว่า จึงทำให้เรารู้สึกร้อนมากกว่า ดังนั้นอย่าแปลกใจว่าทำไปเวลาอยู่ใกล้เตาถ่านที่ร้อนแดงจะรู้สึกร้อนมากกว่าเมื่ออยู่ใกล้เตาแก๊สที่มีเปลวไฟสีฟ้า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงมากขึ้นไปอีกเช่นรังสีเอ็กซ์หรือรังสีแกมม่า ไม่ได้ทำให้เรารู้สึกร้อน แต่พลังงานระดับนั้นไปทำให้โมเลกุลแตกตัวออกเป็นอนุมูลอิสระ

ถึงตอนนี้แล้วถ้าคุณกลับไปตอบคำถามข้างต้นใหม่ คุณยังคงคำตอบเดิมเอาไว้ไหม

คำตอบของคำถามต่าง ๆ ข้างต้นไม่มีให้ ขอให้ลองพิจารณาไตร่ตรองด้วยตนเองหรือปรึกษากับเพื่อน ๆ ในกลุ่มดู

ไม่มีความคิดเห็น: