"นูนยาว เว้าสั้น" ประโยคนี้หลายคน น่าจะท่องมาตั้งแต่เด็กๆ เมื่อเรียนเรื่อง "เลนส์" ในวิชาวิทยาศาสตร์เพราะแว่นสายตาที่เราสวมใส่ ก็เป็นการนำประโยชน์ของเลนส์มาปรับใช้ในชีวิตประจำวัน แต่ความจริงแล้ว "เลนส์" ทำอะไรได้มากกว่านั้น และเลนส์ก็ไม่ได้มีแค่เลนส์เว้ากับเลนส์นูน
SuperSci สัปดาห์นี้ จะพาทุกคนไปรู้จักเลนส์ให้มากขึ้นผ่านการทดลองในห้องแสงขนานที่จัดทำขึ้นโดยสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) กับ นายคมสันต์ ธุรี เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร. ผู้ให้ข้อมูลและสาธิตกันให้ชมว่าเมื่อแสงผ่านเข้าไปในเลนส์แต่ละชนิดจะมีลำแสงที่เปลี่ยนไปจากเดิมอย่างไร
ก่อนจะเริ่มการทดลองมาทำเข้าใจความหมายของ “เลนส์” กันก่อน เลนส์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลงทางเดินของแสงให้เป็นไปตามที่ต้องการ เพราะเมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน ทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงจะเปลี่ยนหรือที่เรียกว่า กระบวนการหักเหของแสง ซึ่งเลนส์ที่นำมาจัดแสดงให้ทีมข่าวผู้จัดการวิทยาศาสตร์ดูก็มีด้วยกันหลากหลายประเภท ทั้งเลนส์นูน, เลนส์เว้า, เลนส์นูนแกมระนาบ, เลนส์เว้าแกมระนาบ, ปริซึมและเลนส์ประกอบรูปทรงต่างๆ ที่จะนำมาใช้ทดลองกับโต๊ะกำเนิดแสง ที่มีลักษณะเป็นช่องเปิดตรงกลางให้แสงพุ่งออกมา โดยมีทั้งแสงขนานสีขาวและแสงขนานสีเขียว แดง น้ำเงิน
คมสันต์ อธิบายว่า เลนส์นูน มีลักษณะเป็นเลนส์ขอบบาง ตรงกลางหนาและมีคุณสมบัติในการรวมแสง เมื่อวางเลนส์ลงไปบนแสงขนานเส้นตรง แสงจะหักเหรวมกันจนเกิดจุดตัด ส่วน เลนส์เว้า มีหน้าที่ตรงกันข้ามกับเลนส์นูน เพราะมีลักษณะขอบหนาตรงกลางบาง จึงกระจายแสงได้ดี เมื่อวางเลนส์เว้าไปบนแสงขนานลำแสงที่ได้จึงมีลักษณะบานออกจนถึงสะท้อนกลับหมด
คมสันต์สาธิตการหักเหของแสงผ่านเลนส์อื่นๆ พร้อมกับอธิบายว่า เลนส์นูนแกมระนาบ มีลักษณะด้านหนึ่งนูน ด้านหนึ่งตรง เป็นเลนส์ที่ใช้สำหรับแก้แสงที่มีการขยายออกเล็กน้อยให้กลับมาเป็นแสงขนานตรงปกติ ส่วน ปริซึม ทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้ากลับให้ลำแสงที่แปลกประหลาดไม่เหมือนกับเลนส์ชนิดอื่น เพราะเมื่อวางนิ่งๆ จะไม่ทำให้ลำแสงเกิดการเปลี่ยนแปลง แต่เมื่อเริ่มมุมปริซึมไปตามมุมต่างๆ กลับทำให้แสงสะท้อนเป็นเส้นแสงที่แปลกตาราวกับไฟดิสโก้เธค เพราะในแต่ละด้านของปริซึมมีตัวกลางที่ความหนาแน่นแตกต่างกัน คล้ายคลึงกับ เลนส์นูนแกมเว้า ที่เมื่อนำขอบของเลนส์ไปรับแสง แสงจะหักเหแบบสะท้อนกลับหมดภายในตัวกลางจนลำแสงพุ่งออกมาที่ปลายอีกข้างของเลนส์ ซึ่งคมสันต์กล่าวว่าหลักการนี้เองที่ถูกนำไปใช้กับการทำงานของใยแก้วนำแสง
“ชุดการทดลองนี้จะทำให้เข้าใจการรวมแสงของเลนส์นูน การแยกแสงของเลนส์เว้า และเลนส์ประกอบอื่นๆ ว่าส่งผลต่อทางเดินแสงอย่างไร เช่นเลนส์นูนจะทำหน้าที่รวมแสง และเสนส์เว้าจะทำหน้าที่กระจายแสงซึ่งสอดคล้องกับการนำมาประยุกต์ใช้กับสิ่งของในชีวิตประจำวันของเราเช่น แว่นตา, กล้องถ่ายรูปและกล้องโทรทรรศน์ นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่าแสงแต่ละสีถูกเลนส์หักเหแตกต่างกัน โดยแสงสีแดงจะถูกหักเหได้น้อยที่สุด ส่วนแสงสีม่วงจะถูกหักเหได้มากที่สุด เพราะสงที่มีความถี่มากแบบแสงสีม่วงจะหักเหได้ดีกว่าแสงที่มีความถี่ต่ำอย่างแสงสีแดง” คมสันต์กล่าว
