คุยกับเด็กๆเรื่องตา ภาพลวงตา เซลล์ร็อดและเซลล์โคน

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ https://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “ใครๆก็ชอบอุกกาบาต วัดปริมาตรมือ และเล่นกับเสียง” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้เราคุยกันเรื่องตา เซลล์รับแสง (เซลล์ร็อดและเซลล์โคน) และภาพลวงตาครับ

เราเริ่มกันด้วยการดูภาพลูกตาและส่วนประกอบต่างๆ โดยเนื้อหาตอนเริ่มต้นจะคล้ายๆกับที่พูดไปปีที่แล้ว จึงขอยกที่บันทึกปีที่แล้วมาที่นี่นะครับ วันนี้ที่ทดลองเพิ่มเติมก็คือการทำให้เซลล์รับแสงในตาล้าให้เราเห็นภาพลวงตาดังที่จะกล่าวต่อไปครับ

ก่อนอื่นผมก็คุยเรื่องตาของเราก่อนครับ เรามองเห็นได้โดยแสงวิ่งไปกระทบกับจอรับแสง (เรตินา, Retina) ที่ด้านหลังข้างในลูกตา แต่บังเอิญตาของคนเราวิวัฒนาการมาโดยมีเส้นเลือดและเส้นประสาทอยู่บนผิวของจอรับแสง เมื่อจะส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปยังสมอง เส้นประสาทจะต้องร้อยผ่านรูอันหนึ่งที่อยู่บนจอรับแสง รอบบริเวณรูนั้นจะไม่มีเซลล์รับแสง ดังนั้นถ้าแสงจากภายนอกลูกตาไปตกลงบนบริเวณนั้นพอดี ตาจะไม่สามารถเห็นแสงเหล่านั้นได้ บริเวณรูนั้นจึงเรียกว่าจุดบอด หรือ Blind Spot นั่นเอง

จุดบอดหรือ Blind spot อยู่ตรงที่เส้นประสาทรวมกันเป็นเส้นลากจากภายในลูกตาออกมาด้านหลัง ไปยังสมองในที่สุด
(ภาพจาก http://transitionfour.wordpress.com/tag/blind-spot/)
ตาของปลาหมึกทั้งหลายจะไม่มีจุดบอดแบบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเราครับ เนื่องจากเส้นประสาทของปลาหมึกอยู่หลังจอรับแสง จึงไม่ต้องมีการร้อยผ่านรูในจอรับแสงแบบตาพวกเรา
วิธีดูว่าเรามีจุดบอดก็ทำได้ง่ายมากครับ แค่เขียนตัวหนังสือตัวเล็กๆบนแผ่นกระดาษสองตัว ให้อยู่ในแนวบรรทัดเดียวกันแต่ห่างกันสักหนึ่งฝ่ามือ จากนั้นถ้าเราจะหาจุดบอดในตาขวา เราก็หลับตาซ้าย แล้วใช้ตาขวามองตัวหนังสือตัวซ้ายไว้นิ่งๆ จากนั้นเราก็ขยับกระดาษเข้าออกให้ห่างจากหน้าเราช้าๆ ที่ระยะๆหนึ่งเราจะไม่เห็นตัวหนังสือตัวขวา นั่นแสดงว่าแสงจากตัวหนังสือตัวขวาตกลงบนจุดบอดเราพอดี

ถ้าจะหาจุดบอดในตาซ้าย เราก็ทำสลับกับขั้นตอนสำหรับตาขวา โดยเราหลับตาขวาแล้วใช้ตาซ้ายมองตัวหนังสือตัวขวาไว้นิ่งๆ อย่ากรอกตาไปมา แล้วเราก็ขยับกระดาษให้ใกล้ไกลหน้าเราช้าๆ ที่ระยะหนึ่งตัวหนังสือตัวซ้ายจะหายไปเพราะแสงจากหนังสือตัวซ้ายตกลงบนจุดบอดตาซ้ายของเราพอดี

ถ้าท่านไม่มีกระดาษลองใช้ตัวหนังสือข้างล่างนี่ก็ได้ครับ แต่อาจต้องขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์หน่อย:
A                                                                                              B
 
 
ลองหลับตาซ้ายแล้วใช้ตาขวามองตัว A ดู ตอนแรกท่านจะเห็นตัว B ด้วย แต่ถ้าขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์ที่ระยะที่เหมาะสม อยู่ๆตัว B ก็จะหายไป และท่านก็จะเห็นพื้นขาวแถวๆนั้นแทน
 
ที่น่าสนใจก็คือสมองเราจะมั่วเองขึ้นมาเลยว่าเราควรจะเห็นอะไรตอนที่แสงจากตัวอักษรตกลงบนจุดบอดพอดี แทนที่จะเห็นจุดดำๆเพราะไม่มีแสงตรงจุดบอด สมองวาดรูปให้เสร็จเลยว่าควรจะเห็นสีพื้นข้างหลังของตัวอักษร

Continue reading คุยกับเด็กๆเรื่องตา ภาพลวงตา เซลล์ร็อดและเซลล์โคน

ตัวอย่างการใช้ Mathematica ช่วยนับของให้ครับ

ที่หน้าคณิตศาสตร์นอกกะลา (https://www.facebook.com/mathsforlife32) มีคำถามว่า “มีช่องสี่เหลี่ยมจำนวน 6 ช่อง เรียงเป็นแนวเส้นตรง ถ้าต้องการทาสีช่องเหล่านี้ด้วยสีแดง สีขาว หรือสีดำ โดยจะทาสีแดงในช่องที่ติดกันไม่ได้ จงหาว่าจะมีวิธีทาสีได้ทั้งหมดกี่แบบ”

เนื่องจากผมขี้เกียจคิดผมเลยให้ Mathematica นับให้ดังนี้ครับ:

colors = {“R”, “W”, “B”} (*สีมีสามสี R, W, B*)
all = Tuples[colors, 6] (*ตอนนี้เอาสีมาทาเรียงกันหกตำแหน่ง*)
Length[all] (*จำนวนแบบของการทาสีทั้งหมด = 729*)
rr = Cases[all, {___, “R”, “R”, ___}] (*เลือกแบบที่มีสีแดงติดกัน*)
Length[rr] (*จำนวนแบบของการทาสีที่มีสีแดงติดกัน = 281 *)

ดังนั้นจำนวนการทาสีที่สีแดงไม่ติดกัน = 729 – 281 = 448

ถ้าจะดูว่าวิธีทาสีแบบสีแดงไม่ติดกันมีอย่างไรบ้างก็ใช้คำสั่งนี้ครับ:

Intersection[all, Complement[all, rr]] (*หาเซ็ท all – rr*)

ถ้าไม่มี Mathematica ก็เข้าไปใช้ Mathics (http://www.mathics.net/) ได้นะครับ Mathics เป็นโปรแกรมเสรี ฟรี ใช้คำสั่งเหมือนๆ Mathematica

ใครๆก็ชอบอุกกาบาต วัดปริมาตรมือ และเล่นกับเสียง

 

“ธรรมชาติส่งอุกกาบาตมาเพื่อถามเราว่าโครงการอวกาศไปถึงไหนแล้ว” –นีล ดีกราสส์ ไทสัน

(“Asteroids are nature’s way of asking: ‘How’s that space program coming along?’ ” –Neil deGrasse Tyson)

อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ https://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง “คุยกับเด็กๆเรื่องแรงลอยตัว (ต่อ)” ครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปสอนเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรม กลุ่มบ้านเรียนเฟิร์น และอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ วันนี้คุยกันเรื่องอุกกาบาตที่รัสเซีย คุยต่อเรื่องแรงลอยตัว และวัดปริมาตรมือสำหรับเด็กประถม และไปดูการสั่นของอากาศทำให้เกิดเสียงและทำปี่จากหลอดกาแฟสำหรับเด็กอนุบาลครับ

ก่อนที่เราจะเริ่มเรียนอะไรกัน ผมให้เด็กๆดูภาพนี้ครับ:

 
ผมให้เด็กๆทายว่าภาพคืออะไร โดยใบ้ว่าใหญ่กว่าโลกมากกว่า 100 เท่า เด็กๆหลายๆคนทายถูกว่าเป็นภาพดวงอาทิตย์ ภาพนี้ถ่ายโดยคุณ Alan Friedman เป็นภาพของดวงอาทิตย์ โดยกรองเฉพาะแสงที่สั่นด้วยความถี่เฉพาะค่าที่เรียกว่าไฮโดรเจน-อัลฟา (H-alpha ซึ่งเป็นสีแดงมืดๆ) ผมอยากให้เด็กๆได้เห็นความสวยงามของดาวฤกษ์ของพวกเรา เราเห็นผิวที่ไหลเวียนสวยงาม เห็นจุดดับสีดำๆสามอัน (อันเล็กๆสีดำๆนั้นใหญ่กว่าโลกเราอีก) และเห็นแก๊สที่กระเด็นออกมาจากผิว แก๊ซเหล่านั้นร้อนมากมันจึงมีสถานะเป็นพลาสมา มีประจุแยกกันและสามารถวิ่งและเลี้ยวตามสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ได้

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆดูวิดีโออุกกาบาตเหนือเมือง Chelyabinsk ในรัสเซียเมื่อวันที่ 15 กุมภา โดยเข้าไปดูในหน้าที่รวบวิดีโอไว้หลายๆอันโดยคุณ Phil Plait ตัวอย่างวิดีโอเช่นอันนี้ ถ่ายโดยกล้องติดหน้ารถ จะเห็นอุกกาบาตเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ :

เมื่ออุกกาบาตวิ่งผ่านอากาศด้วยความเร็วสูงมากๆ (ลูกนี้วิ่งประมาณ 18 กิโลเมตรต่อวินาที หรือกว่า 50 เท่าความเร็วเสียง หรือเร็วกว่ากระสุนปืนสั้น 50 เท่า เร็วกว่ากระสุนปืนไรเฟิลยาว 17 เท่า) อากาศด้านหน้าจะถูกอัดจนความดันสูงมากเกิดความร้อนหลายพันองศาเซลเซียส อากาศร้อนเปล่งแสงจ้าเหมือนดวงอาทิตย์ (ผิวของดวงอาทิตย์ร้อนประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส) อากาศข้างๆก็ถูกผลักออกจนเกิดเป็นคลื่นช็อค (shock wave) รูปกรวย เมื่อกรวยของคลื่นช็อคลากผ่านพื้นดิน คนที่อยู่บนพื้นก็จะได้ยินเสียงดังมากเหมือนระเบิด แรงสั่นสะเทือนจากคลื่นทำให้กระจกแตกทำคนบาดเจ็บมากมาย Continue reading ใครๆก็ชอบอุกกาบาต วัดปริมาตรมือ และเล่นกับเสียง

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)