คุณอาจจะไม่รู้ตัวว่าขณะที่กำลังบทความนี้คุณคือผู้โชคดี โชคดีที่มีโอกาสได้สัมผัสความมหัศจรรย์ของแสงที่ทำให้ตาคุณมองเห็น แต่ด้วยความเคยชินที่เราได้รับรู้อาจทำให้หลายคนมองข้ามไป แต่โชคยังเข้าข้างมนุษย์ที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญในการศึกษาธรรมชาติของสิ่งซึ่งทำให้เราสัมผัสกับสีสันรอบตัวเราได้ และเป็นไปได้ว่าในการค้นคว้าเกี่ยวกับแสงในยุคแรกเริ่มนั้นอาจมีคนตั้งคำถามว่า “จะรู้ไปทำไม”
เราอาจจะไม่อยากรู้ว่าเหล่านักวิทยาศาสตร์รู้สึกทึ่งแค่ไหนที่ใน 1 วินาทีแสงสามารถเคลื่อนที่ได้ไกลถึง 300,000 กิโลเมตร เราอาจจะไม่สนใจว่าแสงมีพฤติกรรมเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค หรือเราอาจจะรู้สึกเฉยๆ ที่ไม่สามารถแบ่งแยกแสงได้เหมือนอะตอมที่แบ่งย่อยลงไปได้เรื่อยๆ แต่คุณสมบัติพื้นฐานของแสงไม่ว่าจะเป็นการหักเหในตัวกลางต่างชนิดกัน การสะท้อนหรือการแทรกสอดก็ถูกนำไปประยุกต์ใช้งานที่หลากหลาย และหลายครั้งคุณสมบัติพื้นๆ เหล่านี้ก็สร้าง “ภาพลวงตา” ที่ทำให้เรา “พิศวง” บ่อยๆ
จากการทดลองง่ายๆ โดยนำหลอดแก้วทดลองจุ่มในภาชนะที่มีน้ำจะเห็นภาพบิดเบี้ยวไป ซึ่งก็ดูธรรมดาเหมือนปรากฏการณ์ที่เราเห็นได้ในชีวิตประจำวัน เช่น ภาพของปลาในตู้โตกว่าตัวจริง แต่ถ้าจุ่มหลอดแก้วทดลองลงในภาชนะที่ใส่น้ำมันเรากลับพบว่าหลอดแก้วหายไป ที่เป็นเช่นนั้นเพราะ “ค่าดัชนีหักเห” ของแสงของแก้วและน้ำมันมีค่าใกล้เคียงกันมากจนทำให้ภาพหลอดแก้วหายไป
นอกจากนี้ค่าความหักเหในตัวกลางที่ต่างกันบางครั้งยังทำให้เกิดปรากฏการณ์ “สะท้อนกลับหมด” แสงจึงสะท้อนกลับไปกลับมาในตัวกลางชนิดเดียว นักวิทยาศาสตร์จึงนำหลักการดังกล่าวไปผลิต “เส้นใยแก้วนำแสง” สำหรับส่งข้อมูลต่างๆ ทั้งภาพและเสียงที่เราใช้กันทุกวันนี้ โดยเส้นใยแก้วนำแสงจะมีตัวกลาง 2 ชนิดที่มีค่าดัชนีหักเหของแสงต่างกัน
ส่วนการประยุกต์ใช้คุณสมบัติการสะท้อนแสงที่เราเห็นประจำนั่นคือภาพสะท้อนจากกระจกเงาที่เราเห็นจนชินตานั่นเอง แต่หากกระจกเงาที่แบนราบถูกดัดให้โค้งภาพที่ได้ก็หดสั้นลงหรือถูกดัดให้เว้าเข้าภาพที่ได้ก็จะยืดออก ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้ก็ถูกนำไปประยุกต์ใช้งานหลายอย่าง เช่น การนำกระจกเว้าไปผลิตกระจกตรวจฟันของทันตแพทย์ หรือการติดกระจกโค้งตรงกระจกรถช่วยให้เราเห็นภาพของรถที่วิ่งข้างหลังได้ดีขึ้น นอกจากนี้หลักการสะท้อนของแสงยังนำไปประยุกต์ใช้ในการออกแบบโคมไฟให้เหมาะกับการใช้งานได้อีกด้วย
ข้างต้นคือคุณสมบัติและการใช้ประโยชน์ของ “แสงขาว” ที่เห็นอยู่ทั่วไป แต่เชื่อหรือไม่ยังมีแสงที่มีคุณสมบัติมหัศจรรย์ถึงขั้นตัดเหล็กได้เนื่องจากมีพลังงานสูง แสงดังกล่าวคือ “แสงเลเซอร์” ซึ่งคนเรานำมาใช้ประโยชน์ได้นานหลายสิบปีแล้ว ทั้งใช้ในการผ่าตัดซึ่งลดการสูญเสียเลือด ใช้ในการวัดระยะทางหรือวัดระดับ เป็นต้น
อีกตัวอย่างของการนำเลเซอร์ไปประยุกต์ใช้คือการนำสร้างภาพด้วยแสงเลเซอร์ที่เรียกว่า "โฮโลแกรม" ซึ่งใช้ฟิล์มต่างไปจากฟิล์มถ่ายรูปทั่วไป โดยใช้แสงเลเซอร์ฉายไปยังวัตถุ 3 มิติ และจะเกิดการแทรกสอดของแสงไปตกที่ฟิล์ม ทำให้ได้ภาพที่มีลักษณะ 3 มิติ และที่พิเศษคือแม้ฟิล์มของโฮโลแกรมจะฉีกขาดแต่เราก็ยังคงเห็นภาพได้แต่มีขนาดที่เล็ก เทคนิคการสร้างภาพที่ต้องอาศัยเทคพิเศษทำให้ยากต่อการปลอมแปลง ภาพโฮโลแกรมจึงถูกนำไปใช้ในการรักษาความปลอดภัย เช่น การใส่รหัสเล็กๆ ในบัตรเครดิตหรือสติ๊กเกอร์โฮโลแกรมที่ใช้ในการระบุการรับประกันสินค้า เป็นต้น
นอกจากนี้แสงยังมีแม่สีที่ต่างไปจากแม่สีในทางศิลปะซึ่งโดยปกติเราจะคุ้นเคยกับแม่สีแดง น้ำเงินและเหลือง แต่แม่สีแสงจะประกอบด้วยสีแดง น้ำเงินและเขียว อีกทั้งการผสมกันระหว่างแม่สีแสงก็จะให้สีของแสงที่ต่างไปจากการผสมแม่สีในทางศิลปะด้วย เช่น แสงสีแดงผสมกับสีเขียวจะได้สีเหลืองแต่หากเป็นแม่สีธรรมดาก็จะได้สีน้ำตาล เป็นต้น
สำหรับผลงานด้านเทคโนโลยีแสงฝีมือคนไทยก็มีไม่น้อย เช่น ผลงานของนักวิจัยจากศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) ที่นำหลักการง่ายๆ ของการสะท้อนแสงไปพัฒนาเป็นเทคโนโลยีรักษาความปลอดภัยและการทำฐานข้อมูลบุคคลจากการพิมพ์ลายนิ้วมือ โดยจะมีเครื่องบันทึกภาพสะท้อนของลายนิ้วมือแล้วนำไปประมวลด้วยซอฟแวร์คอมพิวเตอร์เก็บไว้เป็นข้อมูล จากนั้นเราจะสามารถใช้ภาพสแกนของลายนิ้วมือตัวเองระบุลักษณะเฉพาะได้
ผลงานเกี่ยวกับแสงของเนคเทคอีกชิ้นคือเครื่องมือวัดความหนาของเลนส์ที่ใช้หลักการสะท้อนของแสง ด้วยการยิงแสงเลเซอร์ผ่านเลนส์ จากนั้นจะเซนเซอร์ตรวจรับแสงซึ่งความเร็วในการสะท้อนแสงจะถูกคำนวณด้วยซอฟแวร์ฝีมือคนไทยอีกเช่นกันแล้วได้ออกมาเป็นความหนาของเลนส์ วิธีดังกล่าวช่วยประหยัดเวลาและเป็นวิธีวัดที่ไม่สร้างความเสียหายให้กับตัวเลนส์
อย่างไรก็ดีคุณสมบัติพื้นฐานของแสงดังกล่าวได้สร้างประโยชน์มากมายให้กับชีวิตประจำวัน แต่ความน่าอัศจรรย์ของแสงไม่หยุดเพียงเท่านี้ เพราะแสงที่ได้ชื่อว่ามีความเร็วที่สุดตามทฤษฎีของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) นั้นเป็นอีกกุญแจหนึ่งที่มนุษย์ตัวเล็กๆ จะใช้ไขความลับในจักรวาล รวมถึงอาจพาเราทะลุมิติไปยังเส้นทางที่ไกลโพ้นหรือข้ามไปในเวลาอันยาวไกล ทั้งนี้ความฝันของคนกลุ่มหนึ่งอาจจะดูห่างไกลชีวิตประจำวัน แต่เชื่อว่าผลพวงจากการค้นคว้าจะทำให้เราพบความมหัศจรรย์อื่นๆ ที่เราจับต้องได้ต่อไป
ถ้าอยากสัมผัสมหัศจรรย์แห่งแสง ทั้งในแง่มุมแห่งความมหัศจรรย์ หรือประวัติความเป็นมาและวิวัฒนาการของแสง ยังมีโอกาสถึงวันที่ 28 สิงหาคม ในงานสัปดาห์วิทยาศาสตร์ปี 2548 ระหว่างเวลา 09.00-21.00 น. ศูนย์การแสดงสินค้าและการประชุมนานาชาติ อิมแพค เมืองทองธานี
::: อ่านข่าวอื่นๆ ในงานสัปดาห์วิทยาศาสตร์ :::
- สมเด็จพระเทพฯ ทรงแนะต้องพัฒนาการบริหารวิทย์ให้ทันกับโลก
- ตื่นตากับเทคโนโลยี ฮือฮากับวิทยาการในงานสัปดาห์วิทย์
- กระทบไหล่นักบินอวกาศญี่ปุ่นในงานสัปดาห์วิทยาศาสตร์
- ร่วมลงแล็บถอดรหัสชีวิต ในงานสัปดาห์วิทย์ฯ
- ไขปริศนา “ตุ๊กแกเกาะผนัง – น้ำกลิ้งบนใบบัว” ด้วยนาโนเทคโนโลยี
- ดาราพาเหรดชมนวัตกรรมล้ำหน้าในสัปดาห์วิทยาศาสตร์
- มหัศจรรย์แห่งแสง จาก "สะท้อน-หักเห" สู่การส่งข้อมูลพันล้าน
