สรุป แสงเชิงรังสี ฟิสิกส์ ม.5 พร้อมโจทย์และเฉลย

หน้าแรก
เนื้อหาวิชาการ
ฟิสิกส์
สรุป แสงเชิงรังสี ฟิสิกส์ ม.5 พร้อมโจทย์และเฉลย

24 สิงหาคม 2026
สรุปเนื้อหาฟิสิกส์

สำหรับน้อง ๆ ม.ปลายที่กำลังมองหาสรุปเนื้อหาแสงเชิงรังสี ม.5 ไม่ควรพลาดบทความนี้เลยน้าา เพราะว่าพี่เตรียมสรุปความหมาย การสะท้อนของแสงและการหักเหของแสง ภาพจากเลนส์บาง กระจกเงาทรงกลม เป็นต้น พร้อมมีตัวอย่างโจทย์ให้แต่ละหัวข้อด้วย และท้ายบทความมีแบบฝึกหัดและเฉลยแจกให้ไปฝึกเพิ่มเติมกันด้วยน้า

แสงเชิงรังสีคืออะไร ?

แสงเชิงรังสี (Ray Optics) หรือที่ในทางฟิสิกส์มักเรียกว่า ทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต (Geometrical Optics) คือ แขนงหนึ่งของการศึกษาเรื่องแสงที่มุ่งเน้นอธิบายพฤติกรรมของแสงผ่านแบบจำลองที่เรียบง่ายที่สุด โดยมองว่า
แสงเดินทางเป็นเส้นตรง

ในแบบจำลองนี้ เราจะใช้เส้นตรงที่มีหัวลูกศรระบุทิศทาง เรียกว่า รังสีของแสง เพื่อใช้เป็นตัวแทนแสดงเส้นทางการเคลื่อนที่ของแสงพลังงาน และใช้เรขาคณิตพื้นฐานมาช่วยวิเคราะห์การเกิดภาพผ่านอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น
กระจกหรือเลนส์

การสะท้อนของแสงและการหักเหของแสง

การสะท้อนของแสง

การสะท้อนของแสงเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เราสามารถพบเห็นได้ทั่วไปในชีวิตประจำวัน ตัวอย่างเช่น การที่เราฉายแสงจากเลเซอร์พอยเตอร์หรือไฟฉายไปยังกระจกแล้วพบว่ามีแสงสะท้อนออกมา หรือแม้แต่การที่เราสามารถมองเห็นใบหน้าของตนเองในกระจกเงาได้ ก็ล้วนเป็นผลมาจากการสะท้อนของแสงทั้งสิ้น

ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นเมื่อแสงเดินทางไปตกกระทบกับผิวสะท้อน ซึ่งผิวสะท้อนนั้นอาจจะเป็นกระจกเงาหรือพื้นผิวของวัสดุอื่นๆ ก็ได้ โดยที่พื้นผิวดังกล่าวไม่จำเป็นจะต้องราบเรียบเสมอไป

เพื่อให้เข้าใจถึงรูปแบบของการสะท้อน เราจำเป็นต้องรู้จักคำศัพท์ที่ใช้เรียกเส้นและมุมต่าง ๆ ดังนี้

เส้นแนวฉาก (Normal line) : คือเส้นสมมติที่ถูกลากขึ้นมาให้ตั้งฉากกับผิวสะท้อนตรงจุดที่แสงตกลงมาพอดี
มุมตกกระทบ (Angle of incidence, $\theta_1[/katex)</strong> : คือมุมที่วัดระหว่างรังสีตกกระทบกับเส้นแนวฉาก</li><li><strong>มุมสะท้อน (Angle of reflection,\theta_2$ ) : คือมุมที่วัดระหว่างรังสีสะท้อนกับเส้นแนวฉาก

กฎการสะท้อนของแสง

จากการศึกษารูปแบบที่ชัดเจนของการสะท้อนแสงผ่านกิจกรรมการทดลอง สามารถสรุปเป็นกฎการสะท้อนของแสงได้ 2 ข้อหลัก ได้แก่

มุมตกกระทบมีค่าเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ ( $\theta_1 = \theta_2$ )
รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นแนวฉาก จะต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน

การหักเหของแสง

การหักเหของแสงเป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่เห็นได้อย่างชัดเจน เพราะจะทำให้แสงเปลี่ยนแนวทางไปจากเดิม ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อแสงมีการเดินทางจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง

ตัวอย่างเช่น การที่แสงเลเซอร์เดินทางจากอากาศเข้าไปในแท่งแก้ว แล้วเดินทางจากแก้วออกสู่อากาศ รังสีของแสงส่วนที่เข้าไปในตัวกลางใหม่จะถูกเรียกว่า รังสีหักเห (refracted ray) ซึ่งจะทำมุมหักเห $(\theta_2)$ กับเส้นแนวฉาก

ดรรชนีหักเหของตัวกลาง

การหักเหของแสงเป็นผลโดยตรงมาจากการที่อัตราเร็วของคลื่นในตัวกลางแต่ละชนิดมีค่าไม่เท่ากัน เพื่อความสะดวกในการศึกษาเรื่องแสง เรามักจะพิจารณาผ่านค่าที่เรียกว่า ดรรชนีหักเห ( $n$ )

กฎการหักเหและกฎของสเนลล์

เมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านผิวรอยต่อของตัวกลางสองตัวกลาง โดยที่รังสีตกกระทบไม่ตั้งฉากกับผิวรอยต่อ รังสีหักเหจะเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ ซึ่งสามารถสรุปเป็น กฎการหักเห ได้ดังนี้

ความสัมพันธ์ระหว่างมุมและดรรชนีหักเหเป็นไปตามสมการ $n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2$
รังสีตกกระทบ รังสีหักเห และเส้นแนวฉากจะต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน

ความสัมพันธ์ในข้อ 1 ถูกเรียกว่า กฎของสเนลล์ (Snell’s law) ซึ่งมีที่มาจากการประยุกต์ใช้ความรู้เรื่องการหักเหของคลื่นที่ว่า

$\frac{\sin \theta_1}{\sin \theta_2} = \frac{v_1}{v_2} = \frac{n_2}{n_1}$

ตัวอย่างโจทย์การหักเหของแสง

1. ในการทดสอบสมบัติทางแสงของของเหลวชนิดใหม่ นักวิทยาศาสตร์ได้ฉายลำแสงจากอากาศเข้าไปในของเหลวทดลอง พบว่าเมื่อแสงตกกระทบผิวรอยต่อด้วยมุม $45^\circ$ แสงจะเคลื่อนที่หักเหเข้าไปในของเหลวด้วยมุม $30^\circ$ หากทราบว่าอัตราเร็วของแสงในอากาศมีค่าเท่ากับ $3 \times 10^8$ เมตรต่อวินาที แสงจะเดินทางในของเหลวนี้ด้วยอัตราเร็วเท่าใด

วิธีทำ

จากความสัมพันธ์ของการหักเห

ตอบ แสงจะเดินทางในของเหลวนี้ด้วยอัตราเร็ว $1.5\sqrt{2} \times 10^8$ เมตรต่อวินาที

ภาพจากเลนส์บาง กระจกเงาทรงกลม

ภาพที่เกิดจากกระจก

กระจกโค้งทรงกลม (spherical mirror) มี 2 ชนิด คือ กระจกเว้า (concave mirror) และกระจกนูน (convex mirror) โดยผิวของกระจกเว้าและกระจกนูนเป็นส่วนหนึ่งของผิวโค้งทรงกลม

กระจกเว้า คือ กระจกที่มีผิวโค้งภายในทรงกลมเป็นผิวสะท้อนแสง รังสีสะท้อนอยู่ด้านเดียวกับจุดศูนย์กลางความโค้ง กระจกเว้าทำหน้าที่สะท้อนแสงให้มารวมกันเพื่อเกิดภาพ

กระจกนูน คือ กระจกที่มีผิวโค้งภายนอกทรงกลมเป็นผิวสะท้อนแสง รังสีสะท้อนอยู่ด้านนอกจุดศูนย์กลางความโค้ง กระจกนูนทำหน้าที่สะท้อนแสงเพื่อกระจายแสงมาเกิดภาพ

ส่วนประกอบต่าง ๆ ของกระจกเว้าและกระจกนูน

จุด $V$ คือ จุดยอด (vertex)
จุด $C$ คือ จุดศูนย์กลางความโค้ง (center)
จุด $F$ คือ จุดโฟกัส (focus) โดยอยู่ระหว่างจุด $C$ และ $V$
แกนมุขสำคัญ (Principle axis) คือ เส้นตรงที่ลากผ่านจุด $C$ จุด $F$ และ จุด $V$
ระยะจากจุด $V$ ถึงจุด $F$ เรียกว่า ความยาวโฟกัส
ระยะจากจุด $V$ ถึงจุด $C$ เรียกว่า รัศมีความโค้งสำหรับกระจกโค้งทรงกลม รัศมีความโค้งจะมีค่าเป็น 2 เท่าของความยาวโฟกัส

การสะท้อนของแสงขนานที่ตกกระทบใกล้แกนมุขสำคัญของกระจกโค้งทรงกลม

แสงขนานที่ตกกระทบใกล้แกนมุขสำคัญของกระจกเว้าจะสะท้อนไปตัดกันที่จุดโฟกัส ดังรูป

แสงขนานที่ตกกระทบใกล้แกนมุขสำคัญของกระจกนูนจะทำให้รังสีของแสงกระจายออกไปในทิศทางที่เสมือนมาจากจุดโฟกัสของกระจกนูน ดังรูป

ภาพที่เกิดจากเลนส์

เลนส์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เบี่ยงเบนแนวลำแสง ซึ่งเลนส์ส่วนใหญ่ประกอบมาจากแก้วและพลาสติกใส เลนส์โดยทั่วไปมีลักษณะเป็นแผ่นกลม ซึ่งแบ่งเป็น 2 ชนิด ได้แก่ เลนส์นูน และเลนส์เว้า เมื่อแสงจากวัตถุหักเหผ่านเลนส์จะทำให้ปรากฏภาพซึ่งลักษณะภาพก็จะขึ้นอยู่กับชนิดของเลนส์

เลนส์นูน (convex lens) คือ เลนส์ที่มีลักษณะบริเวณกลางเลนส์หนากว่าบริเวณขอบเลนส์ เลนส์นูนสามารถแบ่งได้เป็น เลนส์นูน 2 หน้า (biconvex lens) เลนส์นูนแกมระนาบ (plano convex lens) และเลนส์นูนแกมเว้า (concave convex lens)

เลนส์เว้า (concave lens) คือ เลนส์ที่มีลักษณะบริเวณกลางเลนส์บางกว่าบริเวณขอบเลนส์ เลนส์เว้าสามารถแบ่งได้เป็น เลนส์เว้า 2 หน้า (biconcave lens) เลนส์เว้าแกมระนาบ (plano concave lens) และเลนส์เว้าแกมนูน (convex concave lens)

ส่วนประกอบต่าง ๆ ของเลนส์เว้าและเลนส์นูน

จุด $O$ แทนจุดกึ่งกลางเลนส์
จุด $C$ แทนจุดศูนย์กลางความโค้ง
เส้นตรงที่ลากผ่านจุด $C$ และ $O$ เรียกว่า แกนมุขสำคัญ (Principal Axis)
จุดที่แบ่งครึ่งระยะระหว่าง $C$ กับ $O$ เรียกว่า จุดโฟกัส ( $F$ )
ระยะที่วัดจากที่จุด $O$ ถึงจุด $C$ เรียกว่า รัศมีความโค้งของเลนส์ ( $R$ )

หลักการคำนวณเพื่อหาตำแหน่งและขนาดภาพ

โดยสามารถแทนเครื่องหมายได้ ดังต่อไปนี้

ตัวอย่างโจทย์ภาพจากเลนส์บาง กระจกเงาทรงกลม

1. วางวัตถุไว้หน้ากระจกเว้าที่ระยะ $30$ เซนติเมตร โดยกระจกมีความยาวโฟกัส $15$ เซนติเมตร ภาพที่เกิดขึ้นจะอยู่ห่างจากกระจกเท่าใด

วิธีทำ
จากสูตรความสัมพันธ์

ตอบ ภาพที่เกิดขึ้นจะอยู่ห่างจากกระจก $30$ เซนติเมตร

2. วางวัตถุห่างจากเลนส์นูน $30$ เซนติเมตร หากเลนส์มีความยาวโฟกัส $10$ เซนติเมตร จะเกิดภาพที่ระยะห่างจากเลนส์เท่าใด

วิธีทำ
จากสูตรความสัมพันธ์

ตอบ จะเกิดภาพที่ระยะห่างจากเลนส์ $15$ เซนติเมตร

แสงสีและการมองเห็นแสงสี

ธรรมชาติของแสงและสเปกตรัม

แสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้ (Visible Light) เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วงประมาณ $400 – 700 \ nm$ โดย แสงขาว (White light) จากดวงอาทิตย์หรือหลอดไฟ ล้วนประกอบขึ้นจากแสงสีต่าง ๆ รวมกัน

ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด และแดง (สเปกตรัมของแสง) เมื่อแสงขาวผ่านปริซึม แสงแต่ละสีจะเกิดการหักเหไม่เท่ากัน ทำให้เราเห็นแสงแยกออกเป็นสีต่าง ๆ

หลักการมองเห็นสีของวัตถุ

การที่เรามองเห็นวัตถุเป็นสีต่าง ๆ เกิดจากกระบวนการ ดูดกลืน (Absorption) และ สะท้อน (Reflection) ของแสงสีบนพื้นผิววัตถุ

วัตถุสีแดง : จะสะท้อนเฉพาะแสงสีแดงเข้าสู่ตาเรา และดูดกลืนแสงสีอื่น ๆ ไว้ทั้งหมด
วัตถุสีขาว : สะท้อนแสงทุกสี
วัตถุสีดำ : ดูดกลืนแสงทุกสี (ไม่สะท้อนแสงสีใดเลย)

กลไกการมองเห็นของนัยน์ตา

แสงจากวัตถุจะเดินทางผ่านเลนส์ตาไปตกกระทบที่ จอตา (Retina) ซึ่งมีเซลล์รับแสง 2 ชนิดหลัก ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานแสงเป็นสัญญาณประสาทส่งไปยังสมอง :

เซลล์รูปแท่ง (Rod Cell) : ไวต่อความเข้มของแสง ทำให้มองเห็นรูปร่างและโทนสีขาว-ดำ ทำงานได้ดีในที่แสงน้อย
เซลล์รูปกรวย (Cone Cell) : ไวต่อแสงสี มี 3 ชนิดย่อยที่ตอบสนองต่อแสงสีต่างกัน คือ แดง เขียว และน้ำเงิน ทำงานได้ดีในที่ที่มีแสงสว่างเพียงพอ

การผสมแสงสี

แม่สีของแสง (Primary Colors of Light) มี 3 สี ได้แก่ แดง (Red) เขียว (Green) และน้ำเงิน (Blue)

แดง + เขียว = เหลือง (Yellow)
แดง + น้ำเงิน = ม่วงแดง (Magenta)
เขียว + น้ำเงิน = น้ำเงินเขียว (Cyan)
แดง + เขียว + น้ำเงิน = แสงขาว (White Light)

การผสมสารสี

สารสี (Pigment) คือ สารที่ทำงานโดยการ ดูดกลืน (Absorb) แสงสีบางส่วน และสะท้อนแสงสีที่เหลือเข้าสู่ตาเรา การผสมสารสีจึงเป็นการ “หักแสงสีออก” ยิ่งผสมสีรวมกันมากเท่าไหร่ สีที่ได้จะยิ่งมืดลงเท่านั้น

แม่สีสารสี

มี 3 สี ซึ่งเป็นสีเดียวกับหมึกพิมพ์ (CMY) ได้แก่ น้ำเงินเขียว (Cyan) ม่วงแดง (Magenta) และเหลือง (Yellow)

ผลการผสมสารสีแบบทุติยภูมิ

น้ำเงินเขียว (Cyan) + เหลือง (Yellow) = เขียว (Green)
น้ำเงินเขียว (Cyan) + ม่วงแดง (Magenta) = น้ำเงิน (Blue)
ม่วงแดง (Magenta) + เหลือง (Yellow) = แดง (Red)
น้ำเงินเขียว + ม่วงแดง + เหลือง = สีดำ (Black) (เป็นการดูดกลืนแสงทุกสีจนหมด ทำให้ไม่มีแสงสีใดสะท้อนกลับเข้าตาเราเลย)

สรุปสูตรเกี่ยวกับแสงเชิงรังสี

ติว A-Level ฟิสิกส์กับ SmartMathPro

พี่ขอแนะนำตัวช่วยอย่าง คอร์สเตรียมสอบมหาลัยฯ ของ SmartMathPro เลยย มีให้เลือกมากมายทั้งสนาม TGAT / TPAT หรือ A-Level และสอนโดยติวเตอร์ที่มีความเชี่ยวชาญในแต่ละวิชาด้วย

โดยในแต่ละคอร์สจะสอนปูพื้นฐานแบบละเอียด อิงตาม Test Blueprint ปีล่าสุด (ใครที่พื้นฐานไม่แน่นก็สามารถเรียนได้) พร้อมพาตะลุยโจทย์แบบไต่ระดับ ตั้งแต่โจทย์ซ้อมมือไปจนถึงข้อสอบเก่าหรือโจทย์ที่ใกล้เคียงกับข้อสอบจริง แถมยังแจกเทคนิคในการทำข้อสอบที่จะช่วยให้น้อง ๆ ทำข้อสอบได้เร็วขึ้นและช่วยเพิ่มโอกาสในการอัปคะแนนให้อีกด้วย สำหรับน้อง ๆ คนไหนที่สมัครตอนนี้ รับฟรี Unseen Mock Test ชุดพิเศษ และสิทธิพิเศษต่าง ๆ ประจำเดือน ถ้าใครสนใจ คลิก เข้ามาดูรายละเอียดแต่ละคอร์สได้เลยยย