โครงงานคอมพิวเตอร์ กิจกรรมที่1-2

โครงงานคอม from zazatama

โครงร่างโครงงานคอมพิวเตอร์

แบบเสนอโครงร่างโครงงานคอมพิวเตอร์ from zazatama

บทความสารคดีที่นำมาใช้สำหรับการเขียนโครงร่าง

cr. https://www.youtube.com/watch?v=zIpoLiesBgg 

การเปล่งแสง - Luminescence        cr.https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorescence   หลังจากที่มนุษย์หลงใหลกับแสงเรือง ๆ ของหิ่งห้อยอยู่นาน ในช่วงทศวรรษที่ 1960 นักวิทยาศาสตร์ ก็เริ่มทดลองเพื่อหาทางเลียนแบบการเรืองแสงแบบหิ่งห้อย ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่า วัตถุเรืองแสงได้เพราะโมเลกุลของสารหรือวัตถุนั้นสามารถถูกกระตุ้นโดยแหล่งพลังงานจากภายนอก (แสง ไฟฟ้า ความร้อน ปฏิกิริยาเคมี) และโมเลกุลของวัตถุหรือสารนั้นต้องสามารถปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสงได้ และการเลียนแบบการเรืองแสงของหิ่งห้อยที่เหมาะสมที่สุดและ ก็ควรเป็นการอาศัยปฏิกิริยาเคมีเป็นแหล่งพลังงานของการเรืองแสงซึ่งเรียกว่า การเรืองแสงทางเคมี (Chemiluminescence) ปัญหาของกระบวนการเรืองแสงทางเคมีคือ การเลือกใช้สารเคมีที่เหมาะสม สำหรับการทำปฏิกิริยาเคมีกัน เพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีนั้นเป็นแหล่งพลังงานสำหรับกระตุ้น ให้สารเคมีอีกชนิดปลดปล่อยพลังงานแสงออกมาโดยไม่มีความร้อนออกมาด้วย ขณะนั้นมีนักเคมีคนหนึ่งที่ทำงานอยู่ในห้องปฏิบัติการของ Bell ชื่อ เอ็ดวิน เอ. แชนดรอส (Edwin A. Chandross) ได้ทำการทดลองเพื่อหาวิธีอธิบายปรากฏการณ์การเรืองแสงทางเคมี โดยเอ็ดวินเลือกใช้สารเปอร์ออกไซด์ (peroxide) ในการทดลอง เนื่องจากสารเปอร์ออกไซด์สามารถปลดปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมาในหลาย ๆ ปฏิกิริยา หลังจากการเปลี่ยนแปลงปรับปรุงการทดลองอยู่นาน เอ็ดวินก็พบว่า เมื่อเขาผสมสารออกซาลิลคลอไรด์ (oxalyl chloride) กับสารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (hydrogenperoxide) และสารเรืองแสง (fluorescent dye) แล้ว มีการเรืองแสงทางเคมีเกิดขึ้น ซึ่งการทดลองนี้เป็นเหมือนกับรากฐาน ของงานวิจัยด้านการเรืองแสงทางเคมียุคใหม่เลยทีเดียว แต่สำหรับเอ็ดวินแล้ว เขากลับไม่ได้ตระหนักถึงความสำคัญของการทดลองครั้งนี้จึงไม่ได้จดสิทธิบัตรเอาไว้         ขณะเดียวกันไมเคิล เอ็ม. เราฮัท (Michael M. Rauhut) และทีมงานซึ่งเป็นนักเคมีของ American Cyanamid พบการทดลองสารออกซาลิลคลอไรด์ของเอ็ดวินเข้า จึงนำไปทดลอง และศึกษาหาสารอื่น ๆ เพื่อผลิตแสงจากปฏิกิริยาเคมีออกมาให้ได้สว่างพอจะนำมาใช้งานได้จริง (ทั้งนี้เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์พบว่าประสิทธิภาพการเรืองแสงของหิ่งห้อย วัดจากจำนวนโมเลกุลที่เกิดปฏิกิริยาเคมีแล้วสามารถปลดปล่อยพลังงานแสงออกมาได้มีจำนวนถึงร้อยละ 80 ขณะที่การทดลองของเอ็ดวินนั้นวัดค่าประสิทธิภาพการเรืองแสงออกมาได้เพียงร้อยละ 0.1 เท่านั้น) ดังนั้นไมเคิล และทีมงานจึงร่วมกันหาและพัฒนาสารประกอบในตระกูลออกซาเลตเอสเทอร์ (oxalate ester series) ในที่สุดทีมงานพบว่าเมื่อใช้สารฟีนิลออกซาเลตเอสเทอร์ (phenyl oxalate ester) ผสมกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และสารให้สี (dye) ให้ประสิทธิภาพการเรืองแสงออกมาได้ประมาณ 5% ซึ่งแม้จะยังห่างจากหิ่งห้อยมาก แต่มันก็ให้แสงสว่างเพียงพอสามารถนำมาใช้งานได้จริง และไมเคิลกับทีมงานได้ตั้งชื่อของผสมนี้ว่า "ไซยาลัม (Cyalume)" ต่อมาชื่อนี้ก็กลายเป็นชื่อทางการค้าของผลิตภัณฑ์เรืองแสงทางเคมีของบริษัทไป

cr.https://www.youtube.com/watch?v=tItOOpyJP5k

กลไกการเรืองแสง

        แท่งเรืองแสงที่จำหน่ายในท้องตลาดนั้น จะมีลักษณะรูปร่างหลายแบบไม่เฉพาะ แต่รูปทรงกระบอกเท่านั้น ภายในทรงกระบอกนอกจากจะบรรจุของเหลว ของสารฟีนิลออกซาเลตเอสเทอร์ และสารเรืองแสง (fluorescent dye) สีต่าง ๆ เอาไว้แล้ว ยังบรรจุกระเปาะแก้วที่มีสารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ไว้ด้วย เมื่องอแท่งเรืองแสงให้กระเปาะแก้วที่อยู่ภายในหัก สารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในกระเปาะแก้วจะไหลออกมา ทำปฏิกิริยากับสารฟีนิลออกซาเลตเอสเทอร์ ระหว่างที่ปฏิกิริยาเคมีของสารทั้งสองชนิดดำเนินไปนั้น จะมีการปลดปล่อยพลังงานจำนวนหนึ่งออกมา พลังงานที่เกิดขึ้นจะไปกระตุ้นโมเลกุล ของสารเรืองแสงที่บรรจุ อยู่ในแท่งเรืองแสงให้เกิดปรากฏการณ์เรืองแสงขึ้น ทั้งหมดนี้คือกลไกการเรืองแสงของแท่งเรืองแสงอย่างง่าย ๆ (จากปฏิกิริยาเคมีที่ดูยุ่งยาก) หากพูดอีกนัยหนึ่งก็คือ 

        สารฟีนิลออกซาเลตเอสเทอร์และ สารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ทำปฏิกิริยากัน แล้วได้พลังงานออกมาให้สารเรืองแสงนำไปใช้ในการเรืองแสงนั่นเอง ประสิทธิภาพของแท่งเรืองแสงนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสารเคมีที่บรรจุอยู่ภายใน แต่ในสภาวะการณ์ทั่วไปแท่งเรืองแสงจะสามารถให้แสงได้นานหลายชั่วโมง (เฉลี่ยประมาณ 8 ชั่วโมง) แต่ทั้งนี้หากนำแท่งเรืองแสงไปแช่น้ำร้อนก่อนใช้งาน จะทำให้แท่งเรืองแสงสามารถส่องสว่างได้เร็ว และสว่างขึ้น แต่ระยะเวลาการเรืองแสงจะน้อยลง เนื่องจากความร้อนจะทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีมีมากขึ้นและเร็วขึ้น ในทางตรงกันข้ามหากต้องการให้แท่งเรืองแสงส่องสว่างได้นานมากขึ้น ก็ควรนำแท่งเรืองแสงไปแช่เย็นก่อนใช้งานเพื่อหน่วงปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นซึ่งจะทำให้แท่งเรืองแสงให้แสงได้นานกว่าปกต

                                                                                                                              

การเปล่งแสง [ลูมิเนสเซนซ์] Luminescence	การที่พลังงาน(ที่ไม่ใช่พลังงานความร้อน) กระตุ้นให้วัตถุเปล่งแสงออกมาเราแบ่งการเปล่งแสง ออกเป็น 2 ประเภท คือ การวาวแสง หรือ ฟลูออเรสเซนซ์ (fluorescence) และ การเรืองแสง หรือ ฟอสฟอเรสเซนซ์ (phosphorescence)
การวาวแสง [ฟลูออเรสเซนซ์] Fluorescence	การที่พลังงาน(ที่ไม่ใช่พลังงานความร้อน) กระตุ้นให้วัตถุเปล่งแสงออกมา ในช่วงที่มีการให้พลังงานเท่านั้นโมเลกุลของวัตถุดูดกลืนโฟตอนพลังงานสูง (แสงอัลตร้าไวโอเลต) และปล่อยโฟตอนพลังงานต่ำ (แสงที่ตามองเห็น) กลับออกมา พลังงานส่วนต่างจะกลายเป็นพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นในวัตถุ วัตถุดูดกลืนพลังงานจากแสงของต้นกำเนิดก่อน แล้วปล่อยพลังงานกลับออกมาในรูปของแสงในทันที เมื่อต้นกำเนิดแสงปิด การเปล่งแสงจะหยุด
การเรืองแสง [ฟอสฟอเรสเซนซ์] Phosphorescence	การที่พลังงาน(ที่ไม่ใช่พลังงานความร้อน) กระตุ้นให้วัตถุเปล่งแสงออกมา ในช่วงหลังการให้พลังงานวัตถุดูดกลืนพลังงานจากแสงของต้นกำเนิดก่อน แล้วปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสงในเวลาต่อมา เมื่อต้นกำเนิดแสงปิด การเปล่งแสงจะยังมีอยู่ต่อไประยะหนึ่ง

อุปกรณ์ที่ใช้

ไฟฉาย Flash Light อุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้ในเรื่องนี้ คือ ไฟฉาย ครับ เราใช้ไฟฉายในท้องตลาดธรรมดาๆ นำมาเปลี่ยนจากหลอดนีออนธรรมดา เป็นหลอดนีออน black light

วัตถุอะไรบ้างที่เปล่งแสงภายใต้แสงยูวี

	น้ำโทนิค หรือ คลับโซดา Tonic Water or Club Soda น้ำโทนิค คือน้ำอัดลมรสขม ปรุงแต่งรสมะนาว
	น้ำโทนิค หรือ คลับโซดา Tonic Water or Club Soda น้ำโทนิคเปล่งแสงสีฟ้า-ขาว ภายใต้แสงของแบล็กไลท์
	น้ำโทนิค หรือ คลับโซดา Tonic Water or Club Soda แก้วทางซ้ายเป็นน้ำโทนิคที่เทมาจากกระป๋องโดยตรง ส่วนแก้วทางขวาเป็นน้ำผสมยาเม็ดควินินบด
	พลาสติก Plastic พลาสติกบางชนิดเรืองแสงภายใต้แสงยูวี และสามารถเปล่งแสงต่อไปได้อีกระยะหนึ่ง
	ของเหลวในร่างกาย Body Fluids ของเหลวภายในร่างกายหลายชนิดมีส่วนประกอบของโมเลกุลที่มีคุณสมบัติฟลูออเรสเซนซ์ นักวิเคราะห์สถานที่เกิดอาชญากรรม (Crime Scene Investigator) ใช้แสงยูวีในพื้นที่เกิดเหตุเพื่อค้นหารอยเลือด, ปัสสาวะ, และน้ำกามอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ คราบน้ำลาย คราบของเหลวจากช่องคลอด คราบอสุจิ ของ วิชาการ.คอม น้องๆ อาจเคยดูภาพยนต์ในทีวี เกี่ยวกับการสืบสวนสอบสวนคดีฆาตกรรม ได้แก่ ภาพยนต์ซีรี่ส์ CSI, CSI:Miami และ CSI:NY ตำรวจจะใช้สารเคมีชื่อ ลูมินอล (luminol) พ่นเป็นฝอยบนพื้นที่ที่สงสัยว่าจะมีคราบเลือด จากนั้นจะใช้ไฟฉายแสงยูวีส่อง ก็จะเห็นคราบเลือดเรืองแสงสีน้ำเงินอมเขียว ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น คือ ลูมินอล + ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ = แสง  เหล็ก ที่อยู่ในฮีโมโกลบินในเลือด เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ทำให้การเรืองแสงเด่นชัดขึ้น การเปล่งแสงที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีนี้ มีชื่อเรียกว่า Chemiluminescence [เคมิลูมิเนสเซนซ์]
	วิตามิน Vitamins วิตามินเอ, วิตามิน B1 (thiamine - ไทอามีน), วิตามิน B2 (riboflavin - ไรโบฟลาวิน, G), วิตามิน B3 (nicotinic acid หรือ niacin - ไนอาซิน ,PP) เป็นสารฟลูออเรสเซนซ์ ลองบดเม็ดวิตามินบี-12 และละลายผงที่ได้ในน้ำส้มสายชู สารละลายจะเปล่งแสงสีเหลืองเข้มภายใต้แสงยูวี
	คลอโรฟิลด์ Chlorophyll คลอโรฟิลด์ทำให้พืชเป็นสีเขียว แต่กลับเปล่งแสงสีแดงคล้ายเลือดภายใต้แสงยูวีลองบดผักโขม หรือ swiss chard กับแอลกอฮอล์ปริมาณเล็กน้อย (เช่น เหล้าขาว) จากนั้นกรองน้ำทิ้งไป เมื่อนำกากที่เหลือไปส่องไฟยูวี จะเห็นแสงสีแดงเปล่งออกมาอย่างชัดเจน
	น้ำยากันหม้อน้ำแข็ง Antifreeze Fluid น้ำยากันหม้อน้ำแข็ง มีส่วนผสมของสารฟลูออเรสเซนซ์ ซึ่งสามารถใช้ประกอบการจำลองการเกิดอุบัติเหตุทางรถยนต์ได้โดยใช้แสงยูวี
	ผงซักฟอก Detergents ผงซักฟอกมักผสมสารทำให้ขาว (whiteners) ทำให้เสื้อผ้าที่ซักมีคุณสมบัติเป็นฟลูออเรสเซนซ์ และเปล่งแสงสีฟ้าขาวภายใต้แสงยูวีสารทำให้เกิดสีฟ้า (blueing agents) และสารทำให้ผ้านุ่ม (softening agents) ก็มักจะผสมสีย้อมฟลูออเรสเซนซ์ ทำให้เสื้อผ้าสีขาวดูเป็นสีฟ้าในภาพถ่าย
	สารทำให้ฟันขาว Tooth Whiteners สารทำให้ฟันขาว (whiteners) และสารเคลือบ (enamels) บางตัว ในยาสีฟัน จะเปล่งแสงสีฟ้า ภายใต้แสงยูวี สารเหล่านี้ช่วยให้ฟันดูเหลืองน้อยลง
	แสตมป์ Postage Stamps หมึกพิมพ์ที่ใช้ในการพิมพ์แสตมป์มีส่วนประกอบของสีย้อมที่มีคุณสมบัติฟลูออเรสเซนซ์
	แมงกะพรุน Jellyfish  โปรตีนบางตัวที่อยู่ในแมงกระพรุน ทำให้แมงกะพรุนเปล่งแสงได้ ภายใต้แสงยูวี
	หินและแร่ Minerals and Gems  หินและแร่ที่มีคุณสมบัติฟลูออเรสเซนซ์ได้แก่ ฟลูออไรท์ (fluorite), คัลไซท์ (calcite), ยิปซั่ม (gypsum), ทับทิม (ruby), ทัลค์ (talc), โอปอ (opal), อาเกท (agate), ควอทซ์ (quartz) และ อำพัน (amber)หินและแร่มีคุณสมบัติฟลูออเรสเซนซ์ หรือ ฟอสฟอเรสเซนซ์ เนื่องจากมีส่วนประกอบอื่นๆ ที่ทำให้เกิดความไม่บริสุทธิ์ เพชรโฮป? (Hope Diamond) ซึ่งมีสีฟ้า จะเรืองแสงเป็นสีแดงเป็นเวลาหลายวินาทีหลังจากได้รับแสงยูวีคลื่นสั้น
	กระดาษ Paper  กระดาษสีขาวในท้องตลาดจะมีส่วนประกอบของสารประกอบฟลูออเรสเซนซ์ สารนี้จะเปล่งแสงออกมาทำให้กระดาษสว่างขึ้น ส่งผลให้กระดาษดูขาวขึ้นกระดาษสีขาวที่ทำก่อนปี ค.ศ.1950 จะไม่มีส่วนประกอบของสารดังกล่าวฯ เราจึงสามารถใช้แสงอัลตร้าไวโอเลต ในการแยกแยะเอกสารเก่าที่ถูกปลอมแปลง (ที่ใช้กระดาษรุ่นใหม่) ได้

การเปล่งแสงประเภทอื่นๆ

	หิ่งห้อย Fire Fly  หิ่งห้อยเปล่งแสงได้ โดยอาศัยการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานแสง เห็ดชนิดหนึ่งจากประเทศอินโดนีเซียก็สามารถเปล่งแสงสีเขียวในเวลากลางคืนการเปล่งแสงประเภทนี้ เรียกไบโอลูริเนสเซนซ์ ลิ้งค์ : ภาพสวยๆ ของ Fluorescent Corals และ สัตว์ทะเล ถ่ายภาพโดย Juergen Freund
	จอโทรทัศน์ Television Screen  จอโทรทัศน์ประกอบด้วยวัสดุที่เปล่งแสงเมื่อมีลำอิเลคตรอนมาชน

การประยุกต์ใช้ (ใช้จริง หรือใช้เล่น)

	หมอกเรืองแสง
	ฟองสบู่เรืองแสง