ภาพจาก : http://www.indisain.com/download/Glass_44,3389.cc04599951/

คนเราสามารถมองเห็นสิ่งต่างๆ ได้ก็เพราะว่า มีแสงส่องไปกระทบกับวัตถุแล้วสะท้อนเข้าสู่นัยน์ตาของเราเริ่มจากที่กระจกตา ( Cornea ) ผ่านเข้าทางรูม่านตา (Pupil) ไปที่แก้วตา (Lens) แล้วไปตกลงบนจอตา(Retina) ตามลำดับ โดยเซลล์รับภาพที่จอตาจะได้รับภาพมา ในลักษณะของภาพหัวกลับ แล้วส่งสัญญาณที่ได้รับไปตามประสาทตา (Optic Nerve) สู่สมองส่วนท้ายทอย จากนั้นสมองของเราจะทำหน้าที่แปลภาพหัวกลับที่ถูกส่งมานั้นให้กลายเป็นภาพหัวตั้งตามเดิมจึงทำให้เรามองเห็นสิ่งต่างๆ ได้

ภาพจาก : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/PhotochromicLens.jpg

คุำณคงเคยเห็นแว่นตาที่มีเลนส์เปลี่ยนสีได้เองจากแว่นใสกลายเป็นสีเข้มเมื่อออกไปถูกแสงแดด และเปลี่ยนกลับจากสีเข้มเป็นใสอีกครั้งเมื่อเข้ามาในที่ร่ม ที่สามารถทำได้ก็เพราะว่าแว่นตาชนิดดังกล่าว ใช้เลนส์ประเภทที่เรียกว่า Photochromic Lens ทำให้เลนส์ปรับเปลี่ยนสีได้ ซึ่งมีความไวต่อแสงดังเช่น แสงอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet) โดยเลนส์มีลักษณะโดยทั่วไปดังนี้

• ขณะอยู่ในบ้านไม่ต้องสัมผัสแสงแดด - เลนส์ได้รับแสงสว่างตามปกติจากหลอดไฟ หรือจากแสงสว่างเวลากลางวันภายในบ้าน ซึ่งมีระดับรังสีอัลตราไวโอเลตน้อย ดังนั้นกระจกหรือเลนส์แว่นตาก็จะมีสีขาวใส หรือสีเทาอ่อน
  
• ขณะออกนอกบ้านไปโดนแสงแดดจ้า - เลนส์ได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตในแดดจ้า ก็จะส่งผลให้กระจกหรือเลนส์แว่นตานั้นเปลี่ยนไปเป็นสีเข้มหรือดำของแว่นกันแดด

ซึ่งแว่นตาชนิดใช้ Photochromic Lens นี้มีใช้กันในวงการแว่นตามานานหลายสิบปีแล้ว โดยในระยะแรกๆ จะมีเฉพาะเป็นแว่นทำด้วยกระจก แต่ต่อมาเลนส์แว่นตาที่เป็นพลาสติกก็ได้รับความนิยมมากขึ้น โดย Photochromic Lens ถูกผลิตจากวัสดุที่มีสารประกอบ ได้แก่ Silver Halide ผสมอยู่ หรือเคลือบเป็นชั้นๆ อยู่ในเลนส์แว่นตา ซึ่งอณูสาร Silver Halide ที่อยู่ในเนื้อเลนส์จะสลายกลายเป็นเงินและ Halogen เมื่อถูกแดด จะทำให้เลนส์เปลี่ยนเป็นสีเข้ม และเมื่อกลับไปอยู่ในที่มืด เงินและ halogen จะจับกันเป็น Silver Halide ทำให้เลนส์มีสีจางลง โดยทั่วไปแล้วสีจะเปลี่ยนเป็นเข้มเมื่อถูกแดดได้เร็วกว่าจางลงเมื่ออยู่ในที่ร่ม ส่วนจะเข้มมากน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับชนิดของ Photochromic Lens

ตามปกติแล้วแสงที่ผ่านเข้าสู่ดวงตานั้นควรจะมีการหักเหของแสงในแต่ละระนาบเท่ากันตลอดทั้ง 360 องศาทำให้แสงมารวมกันเป็นจุดอยู่บนจอตา (Retina) ดังนั้นเราจึงมองสิ่งต่างๆ ได้อย่างชัดเจน ส่วนภาวะสายตาเอียง (Astigmatism) ก็คือมีการหักเหแสงของดวงตาในแต่ละระนาบที่ไม่เท่ากัน ทำให้ไม่สามารถจะรวมแสงที่ผ่านเข้ามาในแต่ละแกนให้เป็นจุดเดียวกัน ผู้ที่มีสายตาเอียงจะมองเห็นภาพในสองแนวแกนชัดไม่เท่ากัน โดยจะมีแนวแกนหนึ่งชัดกว่าอีกแนวแกนหนึ่งซึ่งส่วนใหญ่แล้วทั้งสองแกนมักมักตั้งจะฉากกันยกตัวอย่างเช่น มองเห็นเส้นแนวนอนชัด แต่มองเห็นเส้นแนวตั้งไม่ชัด ส่งผลให้ผู้ที่สายตาเอียงมองเห็นภาพไม่ชัดเมื่อพยายามโฟกัสไปยังตำแหน่งในแนวแกนที่มีปัญหาสายตาเอียง

มีวิธีสังเกตภาวะสายตาเอียง (Astigmatism) ง่าย ๆ คือ ผู้ที่มีสายตาสั้น หรือสายตายาว จะสามารถมองเห็นตัวเลข ตัวอักษร ชัดเท่าๆกันทุกตัว หรือมัวเท่าๆกันทุกตัว แต่ผู้ที่มีสายตาเอียงจะมองเห็นตัวเลข หรือตัวอักษรบางตัวชัด บางตัวไม่ชัด เช่น เห็นเลข 1 ชัดเจนแม้ตัวเลขจะมีขนาดเล็กมาก แต่ไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างเลข 3 , 5 , 8 , 9 ได้ แม้ตัวเลขที่มองไม่ชัดนั้นจะมีขนาดใหญ่กว่าก็ตาม

• สาเหตุ ส่วนใหญ่แล้วเกิดจากความโค้งในแต่ละแนวของกระจกตาดำไม่เท่ากัน โดยที่สายตาเอียงอาจมีลักษณะความโค้งเป็นรูปไข่หรือลูกรักบี้ทำให้กำลังหักเหของแสงในแต่ละแนวแตกต่างกัน แต่ถ้าหากเป็นคนสายตาปกติจะมีความโค้งคล้ายทรงกลมแบบเดียวกับลูกฟุตบอล
  
• อาการ เวลามองภาพโดยทั่วไปจะไม่ค่อยคมชัด เวลาโดนแสงดวงตาจะสู้แสงไม่ได้ และมักจะมีอาการปวดหัวบ่อยกว่าคนปกติ
• วิธีแก้ไข ใช้แว่นสายตาเอียง ซึ่งมีกำลังของเลนส์ในแต่ละแนวไม่เท่ากันเพื่อแก้สายตาในแนวที่มีปัญหา หรือแก้ไขด้วยการใช้เลนส์สัมผัส (Contact Lens)
  

แสงเลเซอร์เกิดขึ้นได้จากการเปล่งแสงแบบถูกเร้า (Stimulated Emission) โดยที่โฟตอน (Photon) จะมีความเป็นระเบียบสูง เกิดเป็นคลื่นแสงมีลักษณะที่พร้อมเพรียงกัน และมีการขยายสัญญาณแสงด้วยแควิตี้แสง โฟตอนจึงมีจำนวนเพิ่มมากขึ้น โดยแสงมีความเข้มสูงและวิ่งในทิศทางที่แน่นอน ซึ่งเป็นแนวตั้งฉากกับกระจกที่ใช้ทำเป็นแควิตี้เท่านั้น ดังนั้นแสงเลเซอร์จึงมีคุณสมบัติที่สำคัญอยู่ 4 ประการ คือ

1. เป็นแสงสีเดียว (มีค่าความยาวคลื่นเดียว)
2. มีเฟสเดียวกัน (มีหน้าคลื่น)
3. มีทิศทางแน่นอน (เป็นลำแสง)
4. มีความเข้มสูง (จำนวนโฟตอนต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่สูง)
   

โดยคุณสมบัติทั้ง 4 นี้ถูกเรียกรวมกันว่า คุณสมบัติโคฮีเรนต์ (Coherent) ดังนั้นเลเซอร์จึงเป็นแหล่งกำเนิดแสงแบบโคฮีเรนต์ (Coherent Light Source) โดยจุดเด่นทั้ง 4 ข้อนี้มีส่วนสำคัญที่ทำให้แสงเลเซอร์เกิดประโยชน์ในด้านประยุกต์วิธีใช้งาน ซึ่งการที่แสงเลเซอร์มีค่าความยาวคลื่น (Wavelength) ที่มีความแน่นอนจึงทำให้เลเซอร์ถูกใช้เป็นมาตรฐาน สำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูงได้แก่ การเก็บบันทึกและอ่านข้อมูลในแผ่นซีดีและดีวีดี การผ่าตัดอวัยวะภายใน การประดิษฐุ์เครื่องมือวัดระยะทางและความเร็ว

ซี.เอช. ทาวน์ส (C.H. Townes) เป็นผู้ที่คิดค้นเลเซอร์ โดยเขาได้เสนอทฤษฎีเลเซอร์ไว้ในปี ค.ศ. 1954 และต่อมาในปี ค.ศ. 1964 เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากทฤษฎีนี้

ทีโอดอร์ เอช ไมแมน (Theodore H.Maiman) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน เป็นผู้ที่ประดิษฐ์แสงเลเซอร์ได้เป็นคนแรกของโลกและสามารถพิสูจน์ทฤษฎีเลเซอร์ของ C.H. Townes ได้สำเร็จ ด้วยการศึกษาค้นคว้าและวิจัยเกี่ยวกับแสงเลเซอร์ขึ้นที่สถาบันวิจัย ฮิวจ์ (Hughes Research Laboratories) โดยการสร้่างอุปกรณ์ให้กำเนิด "เลเซอร์ทับทิม (Ruby Laser)" ซึ่งเป็นของแข็ง ในปี ค.ศ.1960 โดยการใช้ท่อแสงอิเล็กทรอนิกส์ขดรอบผลึกทับทิมซึ่งถูกสังเคราะห์ขึ้นจากการผสมอลูมิเนียมกับโครเมียมอ๊อกไซด์ ซึ่งอะตอมโครเมี่ยมในแท่งทับทิมจะถูกกระตุ้นให้ปล่อยแสงเลเซอร์ออกมาตามท่อลำแสงเป็นระยะ เร่งให้ อะตอมโครเมี่ยมเปลี่ยนจากสภาวะพลังงานต่ำไปสู่ระดับพลังงานสูง ซึ่งภายในเวลาเพียง 1 ใน 2,000-3,000 ของวินาที แล้วอะตอมโครเมี่ยมก็จะกลับเข้าสู่สภาวะปกติ โดยในขณะเดียวกันก็จะปล่อยพลังงานที่เรียกว่า "โฟตอน" ออกมาด้วย เมื่อโฟตอนที่ถูกปล่อยออกมาไปกระทบกับอะตอมของโครเมียม ก็จะทำให้โครเมี่ยมปล่อยโฟตอนที่เหมือนกันออกมาอีก และมีการเคลื่อนที่เป็นคู่ในทิศทางเดียวกัน กลายเป็นลำแสงที่สะท้อนไปมาระหว่างกระจกที่ปลายแต่ละข้างของแท่งทับทิม ซึ่งหากพุ่งผ่านกระจกที่ถูกฉาบปรอทไว้ครึ่งหนึ่ง จะเกิดเป็นลำแสงสีแดงส่องออกมาจากปลายข้างหนึ่ง

จาแวน (Javan) เป็นผู้ประดิษฐ์เลเซอร์ที่ทำจาก ก๊าซฮีเลียม-นีออน ซึ่งถือว่าเป็นเลเซอร์แบบก๊าซ ได้เป็นผลสำเร็จในปีเดียวกันนั้นเอง หลังจากนั้นพัฒนาการด้านเทคโนโลยีเลเซอร์ก็มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง และมีการผลิดเลเซอร์ชนิดต่างๆออกมามากมายซึ่งมีทั้งที่ทำจาก ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ และจากสารกึ่งตัวนำจำพวกไดโอด

ระบบกำเนิดแสงเลเซอร์โดยทั่วไปประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ 3 ส่วนคือ

1. สารเลเซอร์ หรือ เลเซอร์มีเดียม (Laser Medium) เป็นสารหรือเนื้อวัสดุที่ใช้เป็นตัวกลางทำให้เกิดแสงเลเซอร์ ที่มีโครงสร้างอะตอมหรือโมเลกุลเหมาะสมกับการเกิดเลเซอร์ ตัวอย่างเช่น ผลึกทับทิม (Ruby Crystal) สารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ฯลฯ
   
2. ระบบจ่ายกำลัง (Power Supply) เป็นระบบทางไฟฟ้าหรือทางแสง สำหรับกระตุ้นพลังงานให้แก่เนื้อวัสดุที่เป็นสารเลเซอร์ให้มีสภาพถูกกระตุ้น (Energy Pumping) เพื่อให้ปลดปล่อยแสงเลเซอร์
3. ระบบสะท้อนแสง หรือ ระบบออฟติคอล เรโซเนเตอร์ (Optical Resonator) เป็นระบบสะท้อนแสง เพื่อช่วยกระตุ้นการปลดปล่อยแสงเสเซอร์สำหรับขยายสัญญาณแสงให้มีความเข้มสูง

แสงเลเซอร์คือ คลื่นแสงที่มีความถี่เป็นค่าเดียวกัน โดย LASER ย่อมาจาก “Light Amplification by Stimulated Emission Radiation” ซึ่งหมายถึง การขยายพลังแสงด้วยการกระตุ้นให้แผ่รังสี

โดยแสงเลเซอร์จะมีลักษณะพิเศษคือเป็นคลื่นแสงที่มีความถี่ค่าเดียว (Monochromatic Light) และมีความเป็นระเบียบสูง (Coherence) ส่งผลให้ให้คลื่นแสงเลเซอร์จะไม่เกิดการหักล้างกันเองและมีการเสริมกันอยู่ตลอดเวลาตามคุณสมบัติของคลื่น ทำให้เป็นลำแสงที่มีความเข้มสูงอย่างยิ่ง มีความพร้อมเพรียงสม่ำเสมอ และคงที่โดยแสงที่ปล่อยออกมาทั้งหมด จะมีความยาวคลื่น สี และจังหวะเป็นแบบเดียวกันหมด และถ้าแสงเลเซอร์อยู่ในสเป็กตรัมที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า (visible spectrum) ก็จะสามารถระบุช่วงของความยาวคลื่นได้ง่ายจากการดูสีของเลเซอร์ ซึ่งแสงเลเซอร์จะแตกต่างจากแสงธรรมดาที่เมื่อฉายแสงออกไปลำแสงจะบานกว้างออกเป็นลักษณะรูปกรวย โดยแสงเลเซอร์จะมีคุณสมบัติทั่วไปดังนี้

• การเบี่ยงเบนของลำแสงน้อย (low-divergence beam)
• เคลื่อนที่ในทิศทางที่แน่นอนและสามารถไปได้ไกลมาก
• มีความสว่างและเจิดจ้าสูง
• สามารถบีบให้ลำแสงมีขนาดที่เล็กลงได้มาก
• มีโพลาไรเซชันและความหนาแน่นของพลังงานสูง