PISA Gamification เรื่องทัศนอุปกรณ์ในชีวิตประจำวัน

นักเรียนเคยมองไปที่กระจกหน้าต่างของร้านค้าในวันแดดจ้าหรือไม่ ถ้าต้องการมองเห็นสิ่งของภายในร้านให้ชัดเจน นักเรียนอาจจะต้องใช้มือบังแสงไว้ จริงๆแล้วแสงดังกล่าวคือแสงที่สะท้อนมาจากกระจกหน้าต่างนั่นเอง แต่ถ้านักเรียนมองไปที่หน้าต่างกระจกใสที่ไม่มีแสงสะท้อนนักเรียนสามารถมองเห็นทะลุเข้าไปข้างในได้ชัดเจน นั่นคือเมื่อแสงตกกระทบวัตถุอาจเกิดการสะท้อน ดูดกลืน หรือหักเห จากรูป A, B และ C เมื่อแสงจากไฟฉายตกกระทบวัตถุ ได้แก่ กระจก แว่นตากันแดด และกระเป๋าสีแดง ตามลำดับ จากการอธิบายสมบัติของวัตถุทั้ง 3 ชนิด ได้อย่างถูกต้องยกเว้นข้อใด

• วัตถุ A เป็นวัตถุโปร่งใส ยอมให้แสงผ่านได้ เมื่อแสงตกกระทบกระจก แสงผ่านได้ตลอด ทำให้สามารถมองเห็นสิ่งที่อยู่อีกด้านหนึ่งของวัตถุดังกล่าวได้

• วัตถุ B เป็นวัตถุโปร่งแสง เมื่อแสงส่องผ่านเลนส์แว่นกันแดด จะทำให้แสงเกิดการกระเจิง นักเรียนสามารถพอบอกได้ว่ามีอะไรอยู่ด้านหลังเลนส์ แต่ไม่สามารถบอกรายละเอียดได้ชัดเจน

• วัตถุ A และ B เป็นวัตถุโปร่งใส ยอมให้แสงผ่านได้ เมื่อแสงตกกระทบกระจกและเลนส์แว่นตากันแดดแสงผ่านได้ตลอด ทำให้สามารถมองเห็นสิ่งที่อยู่อีกด้านหนึ่งของวัตถุดังกล่าวได้อย่างชัดเจน

• วัตถุ C เป็นวัตถุทึบแสง นักเรียนไม่สามารถมองผ่านวัตถุทึบแสงได้เนื่องจากแสงไม่สามารถทะลุผ่านวัตถุดังกล่าวได้ วัตถุนี้จะสะท้อนและดูดกลืนแสงที่ตกกระทบทั้งหมด

นักเรียนได้ส่องกระจกหรือเปล่าเมื่อเช้านี้ ทั้งล้างหน้าแปรงฟัน แต่งหน้าหรือแต่งตัว กระจก คือ แผ่นแก้วที่เคลือบด้วยวัสดุที่มีสีเงินไว้ด้านหนึ่ง เมื่อแสงส่องผ่านเข้าไปในแผ่นแก้ว ด้านที่เคลือบไว้สะท้อนแสงอย่างเป็นระเบียบ ทำให้เห็นภาพ ภาพ (Image) คือสำเนาของวัตถุที่เกิดจากการสะท้อนของแสง เมื่อมองเข้าไปในกระจกเงาเรียบ นักเรียนจะเห็นภาพตัวเองมีขนาดเท่ากับตัวจริงของนักเรียนเอง ภาพของนักเรียนดูเหมือนจะอยู่ลึกเข้าไปในกระจกด้วยระยะทางที่เท่ากับระยะทางจากนักเรียนยืนอยู่หน้ากระจกถึงกระจก จากภาพที่เห็น เป็นภาพชนิดใด และมีลักษณะเป็นอย่างไร

• ภาพเสมือน หัวตั้ง ขนาดเท่ากับวัตถุ

• ภาพเสมือน หัวตั้ง ขนาดใหญ่กว่าวัตถุ

• ภาพจริง หัวตั้ง ขนาดเท่ากับวัตถุ

• ภาพจริง หัวตั้ง ขนาดใหญ่กว่าวัตถุ

Answer explanation

เมื่อนักเรียนมองเข้าไปในกระจก ภาพที่เกิดขึ้นคือ ภาพเสมือน (virtual image) เป็นภาพหัวตั้ง จากภาพแสดงให้เห็นการเกิดภาพเสมือนของผู้หญิงบนกระจกเงาราบ รังสีของแสงสะท้อนจากผู้หญิงเกิดขึ้นได้ทุกทิศทุกทาง และเมื่อเดินทางไปตกกระทบกับกระจกจะสะท้อนกลัยมาสู่ดวงตา เนื่องจากสมองของมนุษย์คิดว่าแสงเดินทางเป็นเส้นตรง ดังนั้นถึงแม้แสงดังกล่าวจะเป็นแสงที่สะท้อนออกมาก็ตาม สมองก็จะตีความว่าแสงมีต้นกำเนิดมาจากด้านหลังกระจก เราใช้เส้นประเพื่อช่วยให้เห็นว่ารังสีของแสงมาจากตำแหน่งเสมือนใด เนื่องจากเส้นประเสมือนว่ามาจากด้านหลังกระจก ตำแหน่งของภาพจึงเกิดขึ้นด้านหลังของกระจก

กระจกโค้งเว้า (concave mirror) เป็นกระจกที่ผิวด้านหนึ่งโค้งเข้าไปเหมือนถ้วย บางครั้งเรียกอีกอย่างหนึ่งว่ากระจกนูน ด้วยมีผิวสะท้อนแสงนูนเข้าข้างใน หรือนูนออกจากแสงที่ตกกระทบ เมื่อลำแสงขนาน (Parallel rays of sunlight) ที่มาตกกระทบกับกระจกโคังเว้า และสะท้อนตัดที่ตำแหน่งเดียวกัน ตำแหน่งที่ลำแสงตัดกันเรียกว่าอะไร

• จุดรวมแสง

• จุดเกิดภาพ

• จุดโฟกัส

• จุดศูนย์กลางความโค้ง

เมื่อมีการสัญจรในบริเวณที่เป็นถนนโค้งแคบ ควรมีการติดตั้งทัศนอุปกรณ์ใดเพื่อให้เกิดความปลอดภัยแก่ผู้สัญจร

• 
• 
• 
• 

Answer explanation

กระจกนูน (convex mirror) มีผิวด้านหนึ่งโค้งออก จากรูปแสดงการสะท้อนของลำแสงขนานจากกระจกนูน แสงที่ที่สะท้อนออกมาจากกระจกนูนนั้นดูเหมือนกับเป็นลำแสงที่มาจากจุดโฟกัสที่อยู่ด้านหลังกระจก โดยจุดโฟกัสของกระจกนูนจะทำหน้าที่เสมือนกับว่าเป็นแหล่งกำเนิดแสง เนื่องจากรังสีของแสงไม่ได้มาพบกันจริง ภาพที่เกิดจากกระจกนูนจึงเป็นภาพเสมือน กระจกนูนทางโค้งของถนน วัตถุที่เห็นในกระจกอยู่ใกล้กว่าที่ปรากฏจริง

มองวัตถุที่ระยะไกลมาก (infinity) ผ่านเลนส์นูนและเลนส์เว้า ภาพที่ได้ของวัตถุเป็นอย่างไร (ตอบเป็นภาษาไทย)

Answer explanation

ภาพที่เกิดจากเลนส์นูนและเลนส์เว้าของวัตถุที่ระยะไกลมาก (Infinity) จะได้ภาพขนาดเล็กมากที่จุดโฟกัส (F) ซึ่งภาพจากเลนส์นูนเป็นภาพจริง ส่วนภาพจากเลนส์เว้าเป็นภาพเสมือน

ในรายวิชาวิทยาศาสตร์ ครูให้นักเรียนสำรวจแมลงในสวนพฤกษศาสตร์ว่ามีแมลงอะไรบ้าง โดยให้นักเรียนวาดรูปลงสมุดบันทึก หากนักเรียนต้องการมองแมลงขนาดเล็กให้ชัดเจนขึ้นควรใช้ทัศนอุปกรณ์ชนิดใด และเพราะเหตุใดจึงต้องใช้เลนส์ชนิดนั้น

• เลนส์เว้า เพราะให้ภาพเสมือนขนาดขยาย

• เลนส์เว้า เพราะให้ภาพจริงขนาดขนาดขยาย

• เลนส์นูน เพราะให้ภาพจริง หัวตั้ง ขนาดขยาย

• เลนส์นูน เพราะให้ภาพเสมือน หัวตั้ง ขนาดขยาย

Answer explanation

หลักการเขียนทางเดินของรังสีแสงเพื่อหาตำแหน่งภาพสำหรับเลนส์นูน ดังนี้ 1)ให้ลากรังสีจากปลายวัตถุขนานกับเส้นแกนมุขสำคัญไปกระทบกลางเลนส์ แล้วลากรังสีหักเหไปผ่านจุด F 2)ลากรังสีจากลายวัตถุที่ไม่ขนานกับเส้นแกนมุขสำคัญผ่านจุดศูนย์กลางเลนส์แล้วรังสีนี้จะไม่หักเห และ 3)รังสีจากข้อ 1 และ 2 ตัดกันได้ภาพ ดังรูป ภาพอยู่หลังเลนส์เป็นภาพจริง หัวกลับ ภาพที่อยู่หน้าเลนส์เป็นภาพเสมือน หัวตั้ง ซึ่งทั้งสองระยะได้ภาพขนาดขยาย

นักเรียนใช้แว่นขยายทำด้วยเลนส์นูนความยาวโฟกัส 10 cm ในการส่องดูแมลงซึ่งมีขนาดเล็ก เพื่อศึกษาลักษณะภายนอกของแมลงดังกล่าว และสามารถวาดรูปได้ง่ายขึ้น นักเรียควรให้ตำแหน่งของแว่นขยายกับแมลงห่างกันด้วยระยะวัตถุเป็นเท่าใด

• 7 cm

• 10 cm

• 14 cm

• 21 cm

Answer explanation

ถ้าต้องการใช้แว่นขยายทำด้วยเลนส์นูนส่องดูวัตถุเพื่อให้เห็นวัตถุขนาดใหญ่ขึ้น ควรวางวัตถุให้ห่างจากเลนส์ไม่เกินความยาวโฟกัส (F) เพื่อทำให้เกิดภาพเสมือนหัวตั้งขนาดใหญ่กว่าวัตถุ ดังรูป

จากโจทย์ แว่นขยายทำด้วยเลนส์นูนความยาวโฟกัส 10 cm จากตัวเลือกจะเห็นได้ว่า คำตอบ 7 cm เท่านั้นที่วางวัตถุให้ห่างจากเลนส์ไม่เกินความยาวโฟกัส ส่วนตัวเลือกอื่นวางวัตถุห่างจากเลนส์เกินความยาวโฟกัสทั้งสิ้น

คุณสมบัติของเลนส์โปรเกรสซีฟ (Progreeive lens) เหมาะสำหรับผู้ที่มีสายตาแบบใดมากที่สุด และมีความแตกต่างจากเลนส์ธรรมดาอย่างไร

เลนส์โปรเกรสซีฟ (Progressive Lens) เป็นเลนส์ที่ใช้นวัตกรรมไล่ค่าระดับจากบนลงล่างโดยไม่มีรอยต่อระหว่างค่าสายตา มีการพัฒนาเลนส์ Progressive ด้วยเทคโนโลยี freeform menufacturing แต่ก็มีข้อเสียที่ทำให้เกิดภาพบิดเบือนจากด้านข้าง ต่อมาได้พัฒนาให้เห็นภาพคมชัดขึ้นด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัย แต่หลักสำคัญที่สุดของผู้ใช้งานจะใช้เลนส์ progressive ได้อย่างคุ้มค่าและมีความสุขกับการมองเห็นให้มากที่สุดควรมีศึกษาและปฏิบัติตนอย่างไรบ้างกับการใช้ Progerssive Lens

คุณยายสายตายาวตามอายุจึงสวมแว่นสายตายาว แต่ในขณะที่คุณยายสวมแว่นและมองภาพ ปรากฏว่าภาพที่เห็นเบลอ ภาพเบลอดังกล่าวมาจากสาเหตุใด และคุณยายควรปรับให้มีการมองเห็นได้อย่างไร

• คุณยายมองวัตถุที่ระยะวัตถุเท่ากับระยะโฟกัส คุณยายต้องเข้าใกล้วัตถุให้มีระยะน้อยกว่าความยาวโฟกัส

• คุณยายมีค่าสายตายาวขึ้นกว่าเดิม คุณยายควรเปลี่ยนแว่นสายตาใหม่

• คุณยายมองวัตถุที่ระยะวัตถุเท่ากับรัศมีความโค้งของเลนส์นูน คุณยายควรเข้าใกล้วัตถุให้มีระยะน้อยกว่ารัศมีความโค้งของเลนส์

• คุณยายมองวัตถุที่ระยะวัตถุน้อยกว่าระยะโฟกัส คุณยายควรปรับระยะวัตถุให้อยู่ที่ระยะโฟกัส