Category Archives: science class

วิทย์ม.ต้น: Cosmos Ep. 6 อะตอมและสิ่งที่เล็กกว่า

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 6: Deeper, Deeper, Deeper Still ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับส่วนประกอบเล็กๆที่รวมกันเป็นสิ่งต่างๆในจักรวาลของเราครับ

แนะนำให้เด็กๆเข้าไปดู Scale of the Universe 2 นะครับ เลื่อนดูขนาดสิ่งของต่างๆในจักรวาล หรือลง App ใน iOS ที่ https://itunes.apple.com/us/app/the-scale-of-the-universe-2/id1062423259?mt=8  หน้าตาจะประมาณนี้ครับ:

Thales เมื่อ 2,500 ปีที่แล้ว มีไอเดียว่าปรากฎการณ์ต่างๆเกิดจากกฏเกณฑ์ของธรรมชาติ ไม่ได้เกิดจากการดลบันดาลของใครหรืออะไร ความคิดอันนี้ทำให้เราพยายามเข้าใจธรรมชาติว่าทำงานอย่างไร สะสมความรู้ต่างๆเพิ่มขึ้น แล้วใช้ความรู้เรื่องกฎเกณฑ์ธรรมชาติเหล่านี้สร้างเทคโนโลยีและสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ ซึ่งได้ประสิทธิผลมากมาย ต่างกับการขอให้สิ่งศักดิ์สิทธิ์ดลบันดาลให้

Democritus หลังจาก Thales ประมาณ 100 ปี คาดว่าสิ่งต่างๆรอบตัวต้องมีส่วนประกอบเล็กที่สุด เรียกว่าอะตอม (atom, แปลว่าแบ่งไม่ได้, ตัดไม่ได้) ปัจจุบันเราพบว่าสิ่งต่างๆประกอบด้วยอะตอมจริงๆ แต่อะตอมยังมีชิ้นส่วนภายใน ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (electron) โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron)

โปรตอน และนิวตรอน มีชิ้นส่วนภายในเรียกว่าควาร์ก (quark)

ความรู้ปัจจุบันของเราเข้าใจว่าอิเล็กตรอนและควาร์กไม่มีชิ้นส่วนภายในแล้ว

อะตอมมีโปรตอนและนิวตรอนจับตัวกันอยู่ตรงกลางเรียกว่านิวเคลียส มีอิเล็กตรอนอยู่รอบๆวิ่งไปมา ขนาดของนิวเคลียสจะเป็นขนาดประมาณ 1/แสน เท่าของขนาดอะตอม และมวลกว่า 99.9% ของอะตอมจะอยู่ในนิวเคลียส เนื่องจากอิเล็กตรอนมีมวลน้อยกว่าโปรตอนหรืออิเล็กตรอนเกือบๆสองพันเท่า

ถ้าสนใจเรื่องอะตอม ลองเข้าไปอ่านที่ Atoms in Motion ดูนะครับ

สิ่งของต่างๆประกอบด้วยอะตอมหลากหลายชนิด (เรารู้จักแล้ว 118 ชนิด ดูตารางธาตุที่นี่นะครับ) อะตอมต่อกันเป็นแบบต่างๆ แบบแต่ละแบบเรียกว่าโมเลกุล โมเลกุลต่างๆมาเรียงกันให้เหมาะสมก็จะเป็นสิ่งซับซ้อนมีชีวิตได้ มีอารมณ์ ความคิด ความรักได้

ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของพืชมีประมาณไม่กี่เปอร์เซ็นต์เท่านั้น คือถ้ามีพลังงานในแสงตกลงมา 100 ส่วน พืชจะเอาไปสังเคราะห์เป็นอาหารและสารเคมีอื่นๆเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ถ้าเราเข้าใจขบวนการสังเคราะห์แสงและปรับปรุงให้ดีขึ้นได้ เราน่าจะแก้ปัญหาหลายๆอย่างบนโลกได้

แนะนำคลิปดูสิ่งมีชีวิตเล็กๆกินอาหารดังนี้ครับ:

แนะนำให้ดูคลิปว่าเรารับรสชาติอย่างไรดังในคลิปเหล่านี้:

คลิปนี้คือมอธที่ดาร์วินทำนายว่าต้องมีลิ้นยาวเป็นฟุตครับ:

ถ้าเด็กๆสนใจเรื่องนิวตริโนลองดูคลิปนี้ครับ:

คลิปนี้อธิบายว่านิวตริโนช่วยให้เราหา Supernova ได้อย่างไร:

ถ้าสนใจแรงพื้นฐานทั้งสี่ในธรรมชาติลองดูคลิปนี้ครับ:

วิทย์ม.ต้น: COSMOS EP. 5 แสง, สเปกตรัม, สเปกโตรสโคปี

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 5: Hiding in the Light ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับแสง สเปกตรัมของแสง ประเภทของแสงแบ่งตามความถี่ การดูเส้นมืดๆในสเปกตรัมแล้วบอกได้ว่าแถวแหล่งกำเนิดแสงมีสารอะไร (วิธีสเปกโตรสโคปี)

แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Radiation) แสงที่เราเห็นเป็นส่วนเล็กๆของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด ผมเคยบันทึกเรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปบ้างแล้วที่นี่ที่นี่, และที่นี่ เด็กๆเข้าไปอ่านดูนะครับ มีรายละเอียดพอสมควร

แสงที่ตาเรามองเห็นเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบหนึ่ง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่างกันที่ความถี่ในการสั่นของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า แสงที่ตาเรามองเห็นเป็นส่วนเล็กๆมากๆของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหลาย

ถ้าจะเรียนรายละเอียดเยอะขึ้นควรเข้าไปดูที่ Khan Academy เรื่อง Light: Electromagnetic waves, the electromagnetic spectrum and photons แล้วอ่านและดูคลิปให้จบครับ

มีลิงก์เกี่ยวกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่นาซาให้ดูสำหรับผู้สนใจ: Tour of the Electromagnetic Spectrum

ใน Cosmos Ep. 5 มีเรื่องการค้นพบแสงอินฟราเรดที่เรามองไม่เห็นแต่รู้สึกได้โดยรู้สึกเป็นความร้อน สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่ Herschel’s Experiment

คลิปนี้มีอธิบายเพิ่มเติมเกี่ยวกับอินฟราเรด:

นิวตันค้นพบว่าแสงอาทิตย์มีแสงสีต่างๆประกอบกัน เมื่อแสงอาทิตย์วิ่งผ่านแท่งแก้วปริซึม (prism) แสงจะแยกออกเป็นสีต่างๆหลายสีเหมือนรุ้ง นิวตันตั้งชื่อแสงสีต่างๆนี้ว่าสเปคตรัม เชิญดูการทดลองที่นิวตันใช้เพื่อสรุปว่าแสงอาทิตย์มีสีต่างๆรวมกันอยู่ครับ:

โจเซฟ เฟราโฮเฟอร์ (Joseph Fraunhofer) พบว่าในสเปคตรัมมีแถบมืดๆเล็กๆอยู่เหมือนบาร์โค้ด แต่ไม่แน่ใจว่าเกิดจากอะไร แต่ในที่สุดนักวิทยาศาสตร์สมัยต่อมาก็เข้าใจว่าเกิดจากการดูดซับแสงของธาตุต่างๆ โดยที่อะตอมของธาตุต่างๆจะดูดซับแสงที่ความถี่เฉพาะเจาะจงเป็นเอกลักษณ์ของธาตุนั้นๆ ทำให้เราสามารถรู้ส่วนประกอบของวัตถุไกลๆเช่นดาวต่างๆได้ครับ นอกจากนี้แถบที่เลื่อนไปจากที่ที่ควรจะเป็นยังบอกได้ว่าแสงมาจากแหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากเราได้ด้วยครับ:

ถ้าต้องการสร้างสเปกโตรมีเตอร์ (spectrometer) มาแยกแสงเป็นสีต่างๆสามารถประดิษฐ์เองที่บ้านได้ง่ายๆถ้ามีแผ่น DVD-R ที่ไม่ใช้แล้ว ไปที่หน้า Papercraft Spectrometer พิมพ์แบบบนกระดาษแข็งแล้วตัดและพับ เอาชิ้นพลาสติกจาก DVD-R และทำช่องเล็กๆให้แสงเข้า แล้วเอาไปติดกับกล้องมือถือครับ

คลิปแนะนำเกี่ยวกับเรื่องแสงและสเปกโตรสโคปีครับ:

ตัวอย่างการใช้รังสีแกมม่าฆ่าเชื้อโรคต่างๆในแหนม: ทำไมต้องแหนมฉายรังสี

ตัวอย่างการใช้รังสีแกมม่าทำการผ่าตัดทำลายเนื้องอก ฯลฯ: What is Gamma Knife?

แนะนำเว็บเยี่ยมเรื่องทำไมสิ่งต่างๆถึงมีสี: Causes of Color

ตามองเห็นสีต่างๆได้อย่างไร: Seeing Color

ตาและตาบอดสี: How Humans See in Color

คลิปน่าสนใจ: แก้วไวน์แตกเมื่อสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติของมัน

ความถี่ที่วัตถุสั่นเองเมื่อเราไปเคาะ บิด หรือดีดมันเรียกว่าความถี่ธรรมชาติความถี่ธรรมชาติของวัตถุแต่ละชิ้นจะมีหลายความถี่ และขึ้นอยู่กับรูปทรง ขนาด และประเภทวัสดุครับ

ถ้าเรากระตุ้นวัตถุด้วยความถี่ธรรมชาติของมัน วัตถุก็จะดูดซับพลังงานจากกระตุ้นและสั่นแรงขึ้นเรื่อยๆ ยกตัวอย่างเช่นการผลักชิงช้าให้แกว่งมากขึ้นเรื่อยๆ ต้องผลักที่ความถี่เหมาะสม ถ้าผลักไม่เข้ากับการแกว่งของชิงช้า ชิงช้าก็จะแกว่งไม่มาก แต่ถ้าผลักเข้าจังหวะ มันจะแกว่งมากขึ้นเรื่อยๆ

ในคลิปที่ยกมาให้ดูนี้ เขากระตุ้นแก้วไวน์ด้วยคลื่นเสียงจากลำโพง คลื่นเสียงมีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติอันหนึ่งของแก้ว ถ่ายทำให้เห็นเป็นสโลโมชั่นว่ามันสั่นอย่างไร มันแตกอย่างไร:

ตัวอย่างกิจกรรมในอดีตที่เกี่ยวข้องกับเรื่องนี้ก็เช่น: ความถี่เสียงที่หูฟังได้, ความถี่ธรรมชาติของวัตถุ, กลน้ำไม่หก และ ดูคลื่นในสปริง คลื่นซ้อนทับ การสั่นพ้อง การสั่นธรรมชาติ และ ดูเชือกสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติต่างๆ เสียงและการสั่นสะเทือน