วันนี้เป็นวันอังคารผมเข้าไปทำการทดลองวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและเด็กๆอนุบาล 2 และ 3 โรงเรียนอนุบาลบ้านพลอยภูมิ วันนี้การทดลองคือเรื่องแสงเปลี่ยนทิศทางเมื่อวิ่งผ่านสิ่งต่างๆสำหรับเด็กประถม และเรื่องไม่น่าเชื่อของถุงพลาสติกสำหรับเด็กอนุบาล

 สำหรับเรื่องแสง ผมก็เริ่มโดยการถามว่าเด็กๆเคยเห็นรุ้งไหม เด็กๆก็ตอบว่าเห็นกันทุกคน บางคนบอกว่ารุ้งมีสีอะไรบ้าง บางคนบอกว่าเห็นรุ้งซ้อนกันสองวง บางคนบอกว่าเห็นรุ้งเป็นวงกลม ผมจึงถามต่อว่ารุ้งเกิดได้อย่างไร เด็กๆก็ตอบไปต่างๆนาๆ ในที่สุดผมก็บอกเด็กๆว่า รุ้งเกิดจากการที่แสงสีต่างๆวิ่งผ่านหยดน้ำในอากาศ จะเปลี่ยนทิศทางการเดินทางทำให้สีต่างๆที่ผสมกันมานั้นแยกออกจากกัน และรุ้งที่แต่ละคนเห็นในเวลาเดียวกันนั้นไม่ใช่รุ้งอันเดียวกัน เพราะแต่ละคนก็จะเห็นรุ้งที่สะท้อนมาจากหยดน้ำหยดต่างๆกันไป ขึ้นกับตำแหน่งของศีรษะแต่ละคน

 

(แสงอาทิตย์วิ่งเข้าไปในหยดน้ำแล้วแสงสีต่างๆ

เลี้ยวแตกต่างกันจึงแยกออกเป็นสีๆให้เห็นเป็นรุ้ง

ภาพจาก wikipedia)

 

จากนั้นผมก็บอกเด็กๆว่าแสงทั้งหลายนั้น เมื่อวิ่งผ่านสิ่งต่างๆ ก็จะมีการเลี้ยว (หักเห เบี่ยงเบนหรือเปลี่ยนทิศทาง) โดยที่แสงสีต่างๆจะเลี้ยวไม่เท่ากัน สิ่งต่างๆนี้ก็คือตัวกลางที่แสงว่ิงผ่านได้ เช่น น้ำ น้ำมัน พลาสติกชนิดต่างๆ แก้ว อากาศร้อน อากาศเย็น ก๊าซต่างๆ ฯลฯ ความเร็วของแสงในตัวกลางต่างๆเหล่านี้จะแตกต่างกันไป โดยที่แสงแต่ละสีก็จะมีความเร็วต่างกันด้วย (ความเร็วแสงในสูญญากาศจะมีความเร็วสูงสุด ประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที)

 

(ทิศทางการเบี่ยงเบนของแสงนั้น เป็นไปตามพฤติกรรมของแสงที่ว่าแสงจะเดินทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งโดยที่เวลาในการเดินทางจะน้อยที่สุดหรือมากที่สุด ดังนั้นเมื่อแสงวิ่งผ่านตัวกลางที่ทำให้ความเร็วแสงน้อยลง แสงก็จะเปลี่ยนทิศทางการเดินทางให้ระยะทางที่วิ่งผ่านตัวกลางนั้นๆน้อยๆหน่อย)

 

จากนั้นผมก็ถามเด็กๆว่าใครเคยเห็นภาพลวงตา (mirage) บนถนนที่ดูเหมือนว่ามีน้ำอยู่ไกลๆบนถนนร้อนๆบ้าง เด็กๆส่วนใหญ่บอกว่าเคยเห็น ก็เลยบอกว่าปรากฎการณ์นี้ก็เกิดจากการที่แสงจากท้องฟ้าที่ควรจะส่องมาโดนถนนข้างหน้าไกลๆนั้น เกิดวิ่งมาเจออากาศร้อนๆ เลยเลี้ยวมาเข้าตาเรา เราจึงเห็นของสีน้ำเงิน (สีท้องฟ้า) เต้นระยิบระยับอยู่บนถนนเหมือนมีแอ่งน้ำอยู่ข้างหน้าเรา

 

 

หลังจากเล่าเรื่องเสร็จแล้ว เราก็เริ่มทำการทดลอง โดยอันแรก ผมเอาแสงเลเซอร์สีแดงยิงผนังไกลๆไว้ โดยเอาขาตั้งมาจับตัวยิงแสงให้อยู่นิ่งๆ จุดสีแดงที่อยู่ที่ผนังจะได้อยู่นิ่งๆ จากนั้นก็จุดไฟด้วยไฟแช็ค ให้อากาศระหว่างตัวยิงแสงกับผนังเกิดร้อนขึ้นมา อากาศร้อนๆก็เริ่มไหลเวียน และแสงที่วิ่งผ่านอากาศร้อนๆที่ไหลเวียนนั้นก็จะเปลี่ยนทิศทางนิดๆหน่อยๆ แต่เราจะเห็นจุดแดงที่ผนังไกลออกไปขยับไปมาได้

 

 

ต่อมา ผมก็เทน้ำใส่กระป๋องพลาสติกใสทรงกระบอก และหยดน้ำนมลงไปเล็กน้อยให้มีสีขุ่นๆนิดหน่อย แล้วเลื่อนกระป๋องมาบังแสงให้เห็นว่าเมื่อแสงผ่านกระป๋องใส จุดสีแดงที่ผนังจะเคลื่อนที่ไปมากเลย เนื่องจากเมื่อแสงวิ่งผ่านพลาสติกและน้ำนั้น แสงเปลี่ยนทิศทางไปเยอะ เมื่อเทียบกับการวิ่งไปตรงๆผ่านอากาศอย่างเดียว

 

 

จากนั้นผมก็เอาแผ่นสไลด์สีดำ ที่มีแถบใสแคบๆให้แสงผ่านได้ (เรียกว่าแผ่นสลิทเดี่ยว หรือ single slit, ซื้อได้จากที่ศึกษาภัณฑ์) มาให้เด็กดู แล้วถามว่าถ้าให้แสงวิ่งผ่านแผ่นสไลด์นี้แล้วไปตกบนผนัง จะเห็นเป็นรูปอะไร เงาจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมเหมือนกับแถบใสไหม เด็กๆก็ตอบว่ารูปต้องเป็นสี่เหลี่ยมแน่ๆ แต่พอทำการทดลองปรากฎว่าจุดแดงกลายเป็นรูป “ดาวเสาร์” คือจุดแดงขยายเป็นเส้นยาวๆในแนวตั้งฉากกับแนวของแถบใส ทำให้เด็กๆตื่นเต้นกันใหญ่

(แผ่นสลิทเดี่ยว)

 

(ภาพ “ดาวเสาร์” เมื่อแสงวิ่งผ่านแผ่นสลิทเดี่ยว

แนวความกว้างของแสงตั้งฉากกับแนวของช่องสลิท)

 

จากนั้นผมก็แจกถุงพลาสติกใส ให้เด็กๆเอาไปใส่น้ำ แล้วผูกกันน้ำไหลออก แล้วให้เด็กขยับถุงเป็นรูปทรงต่างๆกัน แล้วดูว่าทำให้ลำแสงเลี้ยวเบนไปทางไหนบ้าง รวมถึงให้เด็กๆออกไปที่ระเบียง แล้วใช้ถุงน้ำเป็นเลนส์รวมแสงอาทิตย์เล่นดูด้วย

 

 

จากนั้นผมก็ไปทำการทดลองให้เด็กๆอนุบาล 2 และ 3 ดู โดยวันนี้เป็นการแสดงเกี่ยวกับความมหัศจรรย์ของถุงพลาสติก เริ่มต้นโดยถามเด็กๆว่าพลาสติกทำมาจากอะไร เด็กๆก็ตอบกันใหญ่ ในที่สุดผมก็สรุปให้ว่าพลาสติกส่วนใหญ่ทำมาจากน้ำมัน (ปิโตรเลียม)ที่ขุดออกมาจากพื้นดิน และมีพลาสติกบางชนิดที่เราทำมาจากชิ้นส่วนพืช

 

แล้วผมก็เอาถุงพลาสติกที่ใส่น้ำและผูกปากถุงออกมา แล้วขอให้เด็กผู้กล้าหาญหนึ่งคนอาสามาทำร่วมทำการทดลอง จากนั้นผมก็เอาถุงไปวางไว้สูงๆเหนือหัวอาสาสมัคร แล้วเอาดินสอจิ้มถุงเข้าไปช้าๆ สิ่งที่น่าสนใจก็คือเมื่อทิ้งดินสอคาไว้ น้ำจะไม่รั่วออกมา แม้จะจิ้มดินสอเข้าไปหลายๆอันก็ตาม

 

 

จากนั้นก็บอกว่าพลาสติกมีหลายชนิด ถ้าเรามองขยายมากๆ เราจะเห็นส่วนประกอบของพลาสติกเป็นเส้นๆ บางชนิดมีกิ่งเยอะแยะ เส้นเล็กๆเหล่านี้เกาะติดกันอย่างเหนียวแน่น เมื่อเราค่อยๆแทงถุงช้าๆ เส้นเล็กมีเวลาที่จะคลายตัวทำให้เนื้อพลาสติกขยาย เมื่อเน้ือพลาสติกขยายตัวจนทนไม่ไหวแล้ว ดินสอก็จะทะลุเข้าไปแต่เนื้อพลาสติกที่ขยายรอบๆดินสอจะติดกับตัวดินสอ ทำให้น้ำไม่สามารถไหลออกมาได้

 

จากนั้นผมก็ไปที่ระเบียง(สำหรับอนุบาล 3) และห้องน้ำ (สำหรับอนุบาล 2) เพื่อดึงดินสอออกให้น้ำพุ่งออกมา จากนั้นผมก็เอาอีกถุงมาแล้วใช้นิ้วจิ้มให้พลาสติกยืดแต่ไม่ทะลุ แล้วเอานิ้วออก ให้พลาสติกที่ยืดโป่งออกมาเป็นแขนขาเล็กๆของถุง