ภาพแสดงการจัดตั้งอุปกรณ์และลวดลายที่มองเห็นจากการทดลอง
จาก http://www.saklab.com/UserFiles/image/images_final/modern_physics/ripple-tank.jpg
จาก http://www.saklab.com/UserFiles/image/images_final/modern_physics/ripple-tank.jpg
ริ้วรอยที่สว่างเราก็ต้องทำความเข้าใจว่า เกิดจากแสงทะลุผ่านบริเวณที่น้ำโค้งนูนขึ้นไปในอากาศ ส่วนบริเวณที่มืดก็หมายถึงแสงส่องผ่านส่วนที่น้ำเ้ว้าเข้าไปในเนื้อน้ำ เมื่อเราต้องการวัดความยาวคลื่น เราก็เราไม้บรรทัดวัดจากแถบสว่างอันหนึ่งไปยังแถบสว่างอันถัดไป เมื่อคลื่นเคลื่อนมาผสมกันเราจะเห็นริ้วรอยแบบแปลกๆ ขึ้นมากมาย ซึ่งครูผู้สอนก็จะได้อธิบายให้นักเรียนฟังในชั้นเรียนถาดคลื่นจำลอง
มีโปรแกรมเมอร์ที่เป็นมีความรู้ทางฟิสิกส์ได้ทำแอพพลิเคชั่นจำลองถาดคลื่น เพื่อให้นักเรียนสามารถเรียนรู้เรื่องคลื่น ที่จะแนะนำกันในบทความนี้ก็คือ ที่เว็บ http://www.falstad.com/ ซึ่งจะทำให้เราเรียนรู้เรื่องคลื่น เหมือนกับเราทำการทดลองผ่านสถานการณ์ต่างๆ จริงๆ เหมือนกับการทดลองกับถาดคลื่นเลย ซึ่งถือว่ามีประโยชน์อย่างมากหน้าตาของเว็บไซต์ falstad.com
เลื่อนสายตาลงมานิดนึงจะเห็นจุดเชื่อมโยง Math and Physics Applets คลิกเลยครับ
ทีนี้ก็จะเห็นแอพเพล็ทมากมาย ให้เลือก Ripple Tank (2D Waves) Applet ก่อน (แอพอื่นค่อยๆ มากัน) ซึ่งกระบวนการต่อไปนี้ จะสำคัญมากเพราะโปรแกรมจะไปเรียกปลั๊กอินที่เป็นตัวเริ่มการทำงานจาวา หากคอมพิวเตอร์เครื่องไหน ยังไม่ติดตั้งก็อาจ ศึกษาได้จากที่นี่ http://learn.dei.ac.th/ten3/content/doc/java.html
หรือหากติดตั้งแล้วก็ต้องอนุญาิตให้ปลั๊กอินจาวานี้ทำงาน (ปรึกษาได้จาก geek คอมพิวเตอร์)
ถ้าไม่มีปัญหาอะไรก็จะปรากฏวินโดวส์ที่ัรันแอพเพล็ทนี้ขึ้นมา (ถ้ามีปัญหาก็พยายามแก้ปัญหาดูเองนะครับ)
เรามาทำความเข้าใจกันก่อนนะครับ ว่าอะไรเป็นอะไรที่โผล่ขึ้นมาให้เราดู ก่อนอื่นผมขอคลิกไปที่ คำสั่งแถวที่ 4 (ด้านขวา-บน) ดังภาพ เลือก Color Scheme4
แล้วคลิกที่ Stopped แล้วก็ปุ่ม Clear Waves
จุดประสงค์ของการทำก็คือ ต้องการให้ท่านดูว่าหากจะเริ่มต้นการทดลอง เราจะต้องทำความเข้าใจอะไรบ้าง เพราะว่าแอพเพล็ทนี้เริ่มขึ้นมาปุ๊บ ก็เซ็ตการทดลองให้เราเลย ผมจึงพาทุกท่านให้เริ่มต้นจากการ เซ็ต การทดลองจากเริ่มต้นกันก่อน
ซึ่งหน้าจอที่เราจะได้ จะเป็นดังภาพต่อไปนี้
บริเวณเทาๆ ซึ่งเป็นพืื้นที่ส่วนใหญ่ของวินโดวส์นั้นหมายถึงแสงที่ส่องผ่านน้ำลงมาบนฉาก ณ ขณะที่ผิวน้ำเรียบสนิท ไม่มีการกระเพื่อมอันเนื่องมาจากการรบกวนของแหล่งพลังงานใดๆ ที่จะทำให้ระลอกคลื่นขึ้น เอาล่ะ ทีนี้ให้คลิกกล่อง Stopped ออก
สิ่งที่เห็นในตอนนี้ก็คือ แหล่งกำเนิดคลื่นแบบจุด (Point Source) ณ ตำแหน่งที่ทำเครื่องหมายวงกลมเล็กๆ สีเขียว (อยู่ด้านบนของกรอบสีเทา) แหล่งกำเนิดนี้จะส่งคลื่นออกมาอย่างต่อเนื่องด้วยความถี่ค่าหนึ่ง ทำให้ผิวน้ำของถาดคลื่นพลิ้ว บริเวณสันคลื่นจะมีสีค่อนข้างขาว (หมายถึงสว่าง) ส่วนสีเข้มจะหมายถึงท้องคลื่น ส่วนสีเทาๆ ก็หมายแนวระดับเดิมของผิวน้ำนั่นเอง
เมื่อเราแปลความหมายของสิ่งที่เราเห็นได้แล้ว ทีนี้ก็ลองมาดู การควบคุมต่างๆ ที่เราสามารถดำเนินการได้กัน
การควบคุมทั้งหมดจะทำที่ทางด้านขวาของวินโดวส์
แถวแรก
คำสั่งแถวแรกจะเป็นการเลือกรูปแบบการทดลอง ซึ่งค่าอัตโนมัติจะตั้งมาให้เป็น Setup Single Source ที่นอกเหนือจากนี้จะยังไม่กล่าวถึงในตอนที่หนึ่งนี้ ขอให้คลิกเลือกแล้วสังเกตผลกันเอาเอง ^_^
แถวสอง
แถวที่สองเป็นการเลือกชนิดของแหล่งกำเนิด ซึ่งเริ่มตั้งแต่ No Source ซึ่งหมายถึงไม่มีการรบกวนใดๆ เกิดขึ้นบนผิวน้ำเลย ทำให้ผิวน้ำสงบราบเรียบ มาก ไปเรื่อยๆ ซึ่งตอนแรกนี้ ก็จะยังไม่อธิบายนะครับ ลองคลิกเล่นกันไปก่อน
แถวสาม
เป็นการควบคุมว่าต้องการให้บทบาทของเมาส์เล่นเป็นอะไร เช่น เล่นเหมือนกับนิ้วมือของเราที่เอาไปแตะผิวน้ำ (Edit Wave) หรือเอาไว้สร้างกำแพงหรือเขื่อนขวางคลื่น (Edit Walls) หรือทำให้ความลึกของน้ำบนถาดคลื่นมีความลึกที่แตกต่างกัน (Edit Medium) หรือท้ายสุดสร้างขึ้นแบบแรงๆ (เหมือนกันทุ่มด้วยวัตถุหนักๆ) ไปที่น้ำ (Hold Wave) ซึ่งถ้าคลิกแล้วปล่อยเมาส์ช้าๆ พลังงานก็จะมากขึ้น
สำหรับตอนแรกนี้จะแนะนำให้ลองเล่นในแถวคำสั่งแถวสามนี้ ดู
- คลิก No Source (ในแถวที่สอง) แล้วคลิกเลือก Edit Wave ในแถวที่สาม จากนั้นคลิก Clear Wave (แถวที่ 5 จากด้านบน)
- ให้จินตนาการเหมือนกันเราใช้เมาส์แทนนิ้วมือ แล้วก็แตะไปผิวน้ำรอบๆ
ภาพที่ได้ (อาจแตกต่างกันไป)
ซึ่งจะคล้ายๆ กับที่เราสังเกตได้จากผิวน้ำในสระน้ำกว้างๆ ที่มีหยดน้ำหยดใส่ (ประมาณนั้น)
ลองย้อนใหม่ ในขั้นตอนที่หนึ่งให้เปลี่ยนจาก Edit Wave เป็น Hold Wave ลองดูครับ
แถวสี่
คำสั่งในแถวสี่นี้ เป็นการเลือกชุดสีครับ ซึ่งผมแนะนำให้เลือก Color Scheme 4 เพราะมันค่อนข้างคล้ายๆ กับการทดลองในห้อง แต่ถ้าผู้ทดลองอยากลองเปลี่ยนสีดู ก็สามารถทำได้ครับ แต่บทความทีจะเขียนต่อไปนี้ ก็จะขอให้ชุดสีที่ 4 นี่แหละครับ
ปุ่มในแถวห้า
ปุ่ม Clear Wave ปุ่มนี้ทำให้การทดลองเราเร็วขึ้นมากครับ เพราะถ้าเราทำการเซ็ตการทดลองผิดพลาด เราก็สามารถที่จะเริ่มขึ้นใหม่ได้ เพราะจะหมือนกันเริ่มต้นใหม่จากระดับน้ำในถาดที่ไม่มีการกระเพื่อมเลยแม้แต่น้อย
ปุ่มแถวที่หก Clear Wall
ปุ่มนี้จะเป็นการยกเลิกขอบหรือกำแพงของถาดคลื่น (ใช้คู่กับปุ่มคำสั่งถัดไป)
ปุ่มแถวที่เจ็ด Add Border
เป็นการเติมขอบ หรือกำแพงให้แก่ถาดคลื่น เพื่อเพิ่มความเสมือนจริงมากยิ่งขึ้น เพราะในการทดลองจริงๆ ถาดก็ต้องมีขอบอยุ่แล้ว ซึ่งเมื่อนักเรียนลองเลือกปุ่มนี้ปุ๊บ จะเห็นความสับสนวุ่นวายทันที และเป็นปัญหามากสำหรับการศึกษาคลื่นในเริ่มแรก (นั่นเป็นเหตุผลหนึ่งที่การทดลองคลื่นจากถาดคลื่นจริง บางครั้งก็ดูผลการทดลองยาก)
ปุ่มแถวที่แปด Import/Export
สำหรับเก็บค่าต่างๆ ที่เราได้ตั้งขึ้น ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการเซ็ตการทดลองที่ต้องการอีกในครั้งต่อๆ ไป (ซึ่งจะได้กล่าวในภายหลัง)
ปุ่ม Stopped ปุ่มสำหรับหยุด เหมือนกับเราถ่ายภาพ ณ ขณะนั้นขึ้นมาดู (เจ๋งมาก) ซึ่งถ้าเป็นการทดลองจริงๆ เราต้องมีกล้องถ่ายภาพ ตัวหนึ่งไว้ทำหน้าที่นี้ ถ้าคลิกไม่เลือกมันก็จะดำเนินต่อไป
ปุ่ม Fixed Edges
ถ้าเราเลือกที่ปุ่มนี้ จะทำให้เห็นสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นกระทบกำแพง ณ ตอนนี้ หากเราคลิกเลือกอาจยังไม่เห็นผลนัก ผมจะได้อธิบายการทดลองในโอกาสต่อไป นะครับ
ปุ่ม 3-D View
เป็นปุ่มที่ำให้เรามองเห็นภาพจำลอง 3 มิติ ทำให้ความรุ้สึกเสมือนจริงเพิ่มขึ้นมาอีก ลองกดเมาส์ค้าง แล้วเลื่อนไปมาดู
แถบเลื่อนที่หนึ่ง Simulation Speed
เป็นการปรับคุณลักษณะของตัวกลางเพื่อให้คลื่นเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น ถ้าเราปรับมากๆ แล้วคอมพิวเตอร์ของเราไม่เร็วพอ (เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์ฺผมนี่แหละ) ภาพมันจะกระตุกๆ
แถบเลื่อนที่สอง Resolution
เป็นการปรับความละเอียดของภาพที่แสดง ยิ่งปรับละเอียดมาก ภาพก็ยิ่งเนียนแต่ก็จะเป็นงานที่โหดขึ้นสำหรับซีพียูของเครื่อง ลองเลื่อนดูครับ (แล้วคุณจะเลื่อนกลับมาอย่างรวดเร็ว)
แถบเลื่อนที่สาม Damping
เป็นแถบเลื่อนที่กำหนดค่าลดทอนพลังงานของคลื่น ลองปรับดูครับ ใช้ความรู้สึกจากการเห็น แป๊บเดียวก็เข้าใจ
แถบเลื่อนที่สี่ Source Frequency
เป็นการปรับความถี่ของแหล่งกำเนิดคลื่นครับ
แถบเลื่อนที่ห้า Brightness
เป็นการปรับพลังงานของแหล่งกำเนิดครับ ไม่ใช้ความสว่างของจอ แต่เป็นความแตกต่างระหว่างแถบมืด-สว่างจะมากขึ้น ตามแอมพลิจูดของคลื่นที่มากขึ้น
ตอนแรกขอจบไว้แค่นี้ก่อนนะครับ คราวหน้าเรามาดูการเซ็ตอัพการทดลองแบบต่างๆ กัน :-)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น