แบบจำลองตา(หอยงวงช้างและตาคน)

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าท่านได้รับข้อความเหล่านี้ทางอีเมล์แต่ไม่เห็นวิดีโอคลิป เข้ามาดูที่ http://witpoko.com/ นะครับ

(คราวที่แล้วเรื่องหูและเสียงอยู่ที่นี่ครับ)

วันนี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนภูมิธรรม และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เรื่องแบบจำลองตาของหอยงวงช้างและตาคนครับ

สองสัปดาห์ที่แล้วผมได้สอนเด็กๆเรื่องตาและภาพลวงตา ได้มีการเกริ่นถึงตาที่ต่างๆกันของสัตว์ชนิดต่างๆ ได้พูดถึงตาของหอยงวงช้างที่เป็นรู ไม่มีกระจกตาและเลนส์ตาเหมือนตาของเรา วันนี้จึงมาสอนเด็กๆทำแบบจำลองตาของหอยงวงช้างหรือที่รู้จักในอีกชื่อคือกล้องรูเข็มนั่นเอง

หอยงวงช้างและตาของมันที่เหมือนกล้องรูเข็ม

ก่อนอื่นผมถามว่าตาเป็นรูอย่างนี้จะเห็นอะไรได้ เด็กๆก็ทำหน้าสงสัย งงๆ ผมเลยบอกว่าอย่ากระนั้นเลย มาดูหลักการว่าตาเป็นรูเล็กๆอย่างนี้จะเห็นไรได้อย่างไร แล้วเรามาสร้างแบบจำลองทดลองดูว่าเห็นอะไรไหมดีกว่า

หลักการของกล้องรูเข็ม
 
ผมให้เด็กๆดูรูปข้างบน แล้วบอกว่าสมมุติว่ากล่องสี่เหลี่ยมนั้นคือตาของหอยงวงช้าง มีรูเล็กๆอยู่ข้างหนึ่ง และมีแผงเซลล์รับแสงอยู่ด้านตรงข้าม แสงที่ตกกระทบวัตถุ(รูปต้นไม้หัวตั้ง)จะสะท้อนจากวัตถุและแสงส่วนหนึ่งก็วิ่งผ่านรูเล็กๆแล้วไปตกที่เซลล์รับแสง แล้วเซลล์รับแสงก็จะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปให้สมองแปลผล รูยิ่งเล็กเท่าไรแสงก็เข้าได้น้อยเท่านั้น แต่แสงที่วิ่งผ่านในแต่ละทิศทางจะไม่ปนกับแสงจากทิศทางอื่นๆ ทำให้แสงที่ตกบนแผงเซลล์รับแสง(รูปต้นไม้กลับหัว-กลับซ้ายขวา)มีความคมชัด ไม่เบลอจากการผสมของแสงจากหลายๆทิศทาง ข้อเสียก็คือตาที่เป็นรูเล็กๆต้องการแสงสว่างมากๆ ถ้าแสงภายนอกน้อย แสงก็ผ่านรูน้อย ตาก็มองไม่เห็น ถ้าจะให้ตาไวแสง รูก็ต้องใหญ่ขึ้นให้แสงผ่านมากขึ้น แต่แสงที่วิ่งเข้ามาก็ปนกับแสงจากทิศทางใกล้ๆกันมากขึ้น ทำให้ภาพที่ตกที่แผงเซลล์รับแสงไม่คมชัด
 
จากนั้นผมก็สอนเด็กๆสร้างกล้องรูเข็มแบบง่ายๆ อุปกรณ์ที่ใช้ก็มีแผ่นกระดาษโบรชัวร์หนาๆหน่อยให้ทึบแสง ขนาดสัก A4 (1 แผ่นทำได้สองอัน) กระดาษลอกลายที่ไม่ทึบให้แสงผ่านได้บ้าง ฟอยล์อลูมิเนียม เทปกาว กรรไกร และเข็มหมุด
 
สิ่งที่เราพยายามจะทำก็คือเอากระดาษขนาดเท่าๆกันสองแผ่น(ขนาด 1/4 ของ A4) มาสร้างเป็นหลอดสองหลอด เอาเทปกาวติดให้คงรูป โดยหลอดหนึ่งใหญ่กว่าอีกหลอดหนึ่งนิดหน่อย ให้หลอดเล็กสอดเข้าไปในหลอดใหญ่ได้  จากนั้นเราก็ปิดปลายข้างหนึ่งของหลอดใหญ่ด้วยฟอยล์อลูมิเนียม และปิดปลายข้างหนึ่งของหลอดเล็กด้วยกระดาษลอกลาย แล้วเราก็เจาะรูฟอยล์อลูมิเนียมด้วยเข็มหมุด แล้วสอดหลอดเล็กเข้าไปในหลอดใหญ่โดยใส่ด้านที่มีกระดาษลอกลายเข้าไป แล้วเราก็เอาไปส่องของสว่างๆเช่นทิวทัศน์นอกห้องเรียน ให้ปลายฟอยล์อลูมิเนียมเจาะรูชี้ไปในทิศทางสิ่งที่เราจะดู  รูที่ฟอยล์ทำหน้าที่เหมือนรูที่ตาของหอยงวงช้าง กระดาษลอกลายทำหน้าที่เหมือนแผงเซลล์รับแสงที่ด้านหลังของตา ในตาจริงๆเราไม่สามารถมองด้านหลังของแผงเซลล์รับแสงได้ แต่ในแบบจำลองนี้เราสามารถส่องดูจากด้านหลังได้ว่าภาพอะไรตกลงบนแผงเซลล์รับแสง(บนกระดาษลอกลาย)
 
 หลอดกระดาษสองอัน อันใหญ่ปิดปลายด้วยฟอยล์อลูมิเนียม
อันเล็กปิดปลายด้วยกระดาษลอกลาย
เอาหลอดเล็กสอดเข้าไปในหลอดใหญ่
 
ผมทำตัวต้นแบบมาเป็นหลอดทรงกระบอกให้เด็กดู แต่วิธีง่ายๆที่เด็กๆได้ทำเองในเวลาน้อยๆก็คือทำหลอดเป็นรูปสี่เหลี่ยม เด็กนักเรียนคนหนึ่ง (น้องแพม) เสนอว่าจะทำเป็นหลอดสามเหลี่ยมและทำได้สำเร็จดีด้วย
 
 
หลังจากเด็กๆได้ทำกล้องรูเข็มและส่องของต่างๆไปมาแล้ว ผมก็ถามว่าเด็กๆเห็นอะไรบ้าง เด็กๆส่วนใหญ่เห็นว่าภาพกลับหัว และเห็นว่าภาพมันมืดๆเห็นสีไม่ค่อยชัด เด็กๆบางคนเจาะรูให้ใหญ่ขึ้นทำให้ภาพสว่างมากขึ้นแต่ภาพเบลอ เด็กๆบางคนเจาะรูหลายรูและเห็นภาพหลายภาพใกล้ๆกัน
ผมบอกเด็กๆว่าแม้ตาแบบรูนี้มีข้อจำกัดที่ต้องการแสงเยอะ แต่มันก็มีประโยชน์ดีกว่าการไม่มีตาอย่างมาก จากนั้นก็ถามเด็กๆว่าถ้าจะทำให้ตาไวแสงมากขึ้นจะทำอย่างไร เด็กๆก็ตอบกันว่าทำให้รูรับแสงใหญ่ขึ้นจะได้ให้แสงวิ่งผ่านมากขึ้น แล้วผมก็ถามว่าถ้ารูใหญ่ขึ้นแล้วภาพเบลอจะทำอย่างไรดี เด็กๆก็คิดกันแต่คิดไม่ออก
 
ผมบอกเด็กๆว่าการวิวัฒนาการได้แก้ปัญหาอันนี้โดยทำให้รูรับแสงในตาใหญ่และใส่เลนส์รวมแสงไว้ข้างหน้ารูนั้น ทำให้ตาไวแสงและภาพคมชัด สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเราก็ใช้ตาแบบนี้ แล้วผมก็เอาแบบจำลองตาแบบมีเลนส์มาให้เด็กๆดู
 
แบบจำลองนี้ทำจากกล่องกระดาษแข็งที่เจาะรูสองด้าน ด้านหนึ่งเอาเลนส์นูน (เลนส์ขยาย) ปิดไว้ อีกข้างใส่ท่อที่ปิดปลายด้วยกระดาษลอกลายทำหน้าที่เป็นแผงเซลล์รับแสง ภาพที่เห็นจะสว่างและชัด ดีกว่ากล้องรูเข็มอย่างเห็นได้ชัด ภาพที่ตกที่กระดาษลอกลายจะกลับหัวและกลับซ้ายขวาเหมือนภาพจากกล้องรูเข็ม
 
 
กล่องเจาะรูสำหรับใส่เลนส์
เลนส์เป็นเลนส์ขยายแบบแผ่นแบน (Fresnel lens) แต่เลนส์นูนปกติก็ใช้ได้
ปกติผมใช้เลนส์นี้อ่านหนังสือตัวเล็กๆ หาซื้อได้ที่ร้านไดโซะ 60 บาท
เจาะรูอีกด้านสำหรับสอดหลอดลูกแบดมินตัน
ปิดปลายหลอดลูกแบดมินตันข้างหนึ่งด้วยกระดาษลอกลาย
ภาพสว่าง กลับหัว กลับซ้ายขวา

 

สำหรับคุณครูและท่านผู้ปกครองที่สนใจ ผมแนะนำหน้า Evolution of Eye และวิดีโอคลิปข้างล่างครับสำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของตาแบบต่างๆครับ

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *