ลิงก์เรื่องประโยชน์ของคลื่นไมโครเวฟ

วันนี้ผมบันทึกเสียงสั้นๆวิทยาศาสตร์ทั่วไปในรายการ Sci & Tech ที่วิทยุไทยพีบีเอสเรื่องคลื่นไมโครเวฟเลยเอาสรุปและลิงก์ที่ผู้สนใจเข้าไปดูเพิ่มเติมมารวมไว้ที่นี่ครับ

สรุปว่า:

  1. คลื่นไมโครเวฟเป็นประเภทหนึ่งของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) ที่เกิดจากการที่ประจุไฟฟ้าสั่นไปมา
  2. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สั่นด้วยความถี่ต่างๆกันถูกมนุษย์เรียกเป็นชื่อต่างๆกัน ถ้าเรียงจากความถี่การสั่นน้อยไปมากจะเรียกว่า คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ อินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น อัลตร้าไวโอเล็ต รังสีเอ็กซ์ รังสีแกมม่า เราเรียกคลื่นที่สั่นประมาณ 300 MHz – 300 GHz (หรือความยาวคลื่น 1 เมตร-1 มิลลิเมตร) ว่าไมโครเวฟ
  3. เราเรียกไมโครเวฟว่า “ไมโคร” ที่แปลว่าเล็กเพราะว่าตอนมนุษย์เริ่มสร้างคลื่นแม่เหล็กๆไฟฟ้าที่ไม่ใช่แสงที่ตาเห็น จะสร้างคลื่นวิทยุเป็นส่วนใหญ่ ขนาดของคลื่นวิทยุแต่ละลูกมีขนาดใหญ่ เสาอากาศที่เกี่ยวข้องใหญ่ เมื่อเทคโนโลยีดีขึ้นสร้างคลื่นความถี่สูงๆขึ้น ขนาดคลื่นและเสาอากาศเล็กลงเลยเรียกคลื่นที่มีขนาดเล็กว่าคลื่นวิทยุว่า “ไมโครเวฟ” (ทั้งๆที่คลื่นอื่นๆตั้งแต่อินฟราเรดไปถึงรังสีแกมม่ามีขนาดลูกคลื่นเล็กกว่า ไมโครเวฟทั้งสิ้น)
  4. เราใช้คลื่นไมโครเวฟในชีวิตประจำวันมากมาย เช่นการสื่อสาร (GPS, WiFi, Bluetooth) ตรวจจับวัตถุด้วยเรดาร์ สัญญาณดาวเทียม ให้ความร้อนทางการแพทย์ อุปกรณ์วัดต่างๆ ศึกษาดาราศาสตร์ และทำอาหาร
  5. โทษคือถ้าเรารับปริมาณมากๆตัวเราจะร้อนขึ้น แต่ในชีวิตปกติของเรากำลังของคลื่นจะต่ำมากจนไม่มีอันตราย ถ้าจะให้ตัวเราร้อนก็ต้องไปยืนอยู่หน้าเรดาร์ใหญ่ๆหรือเอามือใส่เข้าไปในเตาไมโครเวฟ
  6. ไม่มีหลักฐานที่น่าเชื่อถือว่าก่อให้เกิดมะเร็ง

ลิงก์ที่น่าสนใจ

เรื่องไมโครเวฟโดย NASA

ไมโครเวฟอันตรายจริงหรือ:

ผมเคยคุยเรื่องเตาไมโครเวฟในอดีต

รังสี (radiation) อันตรายหรือไม่

การตั้งชื่อความถี่ช่วงต่างๆของไมโครเวฟ และใช้ทำอะไรบ้าง

ภาพแสดงว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบต่างๆวิ่งผ่านบรรยากาศโลกได้มากน้อยอย่างไร ไมโครเวฟที่ความถี่ไม่สูงนักจะวิ่งผ่านได้ดี

ภาพจาก https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_radiation#Atmosphere_and_magnetosphere

Cosmic Microwave Background (CMB, รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล) :

วิทย์ม.ต้น: รู้จัก List Comprehension ในไพธอน, ใช้ Pyplot วาดกราฟ, หัดใช้ Command Line ต่อ

วิทย์โปรแกรมมิ่งของม.2-3 สัปดาห์นี้ เราเริ่มด้วยการใช้ bisection method เฉลยการบ้านสัปดาห์ที่แล้วครับ การบ้านคือ

ถ้าเรามีเวลาออมเงิน 20, 30, 40 ปี,

  1. ถ้าผลตอบแทน = 0.08 (8%) ต่อปี และเราออมปีละ 100,000 บาท เราจะมีเงินตอนท้ายเท่าไร
  2. ถ้าเราต้องการเงินตอนท้ายเท่ากับ 40,000,000 และออมเงินปีละ 120,000 เราต้องหาผลตอบแทนเท่าไร
  3. ถ้าเราต้องการเงินตอนท้ายเท่ากับ 40,000,000 และได้ผลตอบแทนปีละ 10% เราต้องออมเงินปีละเท่าไร

ข้อ 1 ตรงไปตรงมา หาจาก future value ของเงินที่ลงทุนไปทุกๆปีรวมกัน

สำหรับข้อ 2 และ 3 วิธีแก้สมการก็คือสร้างฟังก์ชั่นที่รับตัวแปรที่เราต้องการหา กำหนดฟังก์ชั่นให้มันเป็นศูนย์ถ้าตัวแปรของเราแก้โจทย์ที่ต้องการ แล้วก็ป้อนฟังก์ชั่นไปให้ bisection method หาคำตอบให้ครับ

หน้าตาประมาณนี้:

จากนั้นเด็กๆรู้จักกับ list comprehension ซึ่งเป็นวิธีสร้างลิสต์ที่ง่ายและเร็วครับ ควรไปอ่านและทดลองเพื่อความเข้าใจเพิ่มเติมที่ Comprehending Python’s Comprehensions หรือดูที่ส่วน “การสร้างลิสต์จาก for” ที่หน้านี้ นะครับ

เด็กๆรู้จัก list comprehension เพื่อไปป้อนให้ PyPlot วาดกราฟให้ครับ ศึกษา PyPlot ได้โดยพิมพ์ตามตัวอย่างใน Pyplot Tutorial แต่ถ้าใช้ Jupyter notebook อย่าลืมพิมพ์

%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt

ก่อนเริ่มใช้ PyPlot เพื่อเรียกใช้ฟังก์ชั่นการวาดรูปกราฟต่างๆใน matplotlib และจะได้วาดกราฟใน Jupyter notebook ไว้ด้วยกันกับโค้ดโปรแกรมครับ

หน้าตาการวาดกราฟก็อาจเป็นประมาณนี้:

เราวาดกราฟเพื่อดูหน้าตาความสัมพันธ์ต่างๆที่เราสนใจ เช่นกราฟมันตัดแกน x แกน y ที่ไหนบ้าง เพิ่มขึ้นลดลงอย่างไร ฯลฯ

สามารถดาวน์โหลด Jupyter Notebook ที่มีโค้ดต่างๆไปลองเล่นได้ที่นี่นะครับ หรือจะดูออนไลน์ที่ https://nbviewer.jupyter.org/url/witpoko.com/wp-content/uploads/2019/08/2019-08-16_G8-9.ipynb ก็ได้

สำหรับม.1 เด็กๆก็นั่งทำแบบฝึกหัดพิมพ์โปรแกรมแล้ว run บน command line แบบ python program.py arg1 arg2 ต่อไปครับ

เล็งลูกแก้ว, เสือไต่ถัง

ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆมาครับ เด็กประถมหัดคิดแบบวิทย์โดยพยายามอธิบายมายากล ประถมต้นสังเกตการปล่อยลูกแก้วในสายยาง ดูว่าความสูงและมุมสายยางมีผลอย่างไรกับระยะทาง แล้วเล็งใส่เป้ากันครับ ประถมปลายเล่น “เสือไต่ถัง” ที่แกว่งภาชนะให้ลูกแก้วมีความเร็ววิ่งอยู่ภายในขอบภายในด้วยแรงสู่ศูนย์กลางและแรงเสียดทาน เด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิก็เล่นเสือไต่ถังเหมือนกัน

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ กิจกรรมประถมคราวที่แล้วเรื่อง “รถไฟเหาะตีลังกา, กระดิ่งแฟรงคลิน, ลมคีบลูกโป่ง” ครับ ลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)

ก่อนอื่นเด็กประถมได้ดูมายากลนี้ครับ ดูเฉพาะตอนแรกที่เป็นกล ยังไม่ดูส่วนเฉลยตอนหลัง แล้วดูเฉลยหลังจากได้พยายามคิดพยายามอธิบายว่ากลแต่ละกลทำอย่างไรกันก่อนครับ กลวันนี้คือเสกผู้หญิงสามคนให้ออกมาบนแท่น:

กิจกรรมนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ครับ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็นครับ

เด็กประถมต้นได้เล่นปล่อยลูกแก้วใส่สายยางคล้ายๆกับสัปดาห์ที่แล้ว แต่คราวนี้เราสังเกตว่าลูกแก้วออกมาจากสายยางแล้วไปไกลแค่ไหน ขึ้นกับความสูงที่ปล่อยอย่างไร มุมของปลายสายยางที่ลูกแก้วออกมามีผลอย่างไรกันครับ แล้วเราก็เล่นเล็งปล่อยลูกแก้วใส่เป้าที่เป็นกาละมังกัน:

เด็กๆจะเห็นว่ายิ่งปล่อยจากที่สูงขึ้น ความเร็วของลูกแก้วที่ออกมาก็เร็วขึ้น (วิ่งไปได้ไกลขึ้นก่อนตกถึงพื้น) มุมที่ปลายสายยางก็มีผล ถ้ามุมตั้งชันเกินไปหรือแบนราบเกินไปลูกแก้วก็ตกไม่ไกล

สำหรับเด็กประถมปลายผมให้เล่นและสังเกตของเล่น “เสือไต่ถัง” ที่เราเอาลูกแก้วไปวิ่งเร็วๆในขอบกาละมัง สังเกตว่าเมื่อลูกแก้วกระเด็นหลุดออกจากกาละมังมันจะวิ่งไปในแนวตรงๆไม่เลี้ยวโค้ง แสดงว่าขอบกาละมังดันลูกแก้วเข้าสู่กลางกาละมังบังคับให้ลูกแก้ววิ่งโค้งได้ ผมเคยอัดคลิปวิธีเล่นไว้แล้วดังนี้:

มีอยู่ในรายการเด็กจิ๋ว & ดร.โก้ด้วยครับ:

สำหรับเด็กอนุบาลสามบ้านพลอยภูมิ ผมก็ให้หัดเล่นเสือไต่ถังกัน สำหรับเป็นการฝึกควบคุมกล้ามเนื้อและสมาธิได้ดีทีเดียว:

บันทึกกิจกรรมวิทยาศาสตร์สำหรับเด็กๆ อยากให้คุณพ่อคุณแม่คุณครูเอาไปประยุกต์เล่นกับเด็กๆเยอะๆครับ :-)