ทวิภาคของคลื่นและอนุภาคของเดอ บรอยล์

ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นที่แสงตกกระทบผิวโลหะ แล้วมีอิเล็กตรอนหลุดจากผิวโลหะ โดยไอสน์ไตน์ เสนอแนวคิดว่า การเกิดปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริกนี้ แสงไม่ใช่คลื่น แต่เป็นอนุภาคที่มีพลังงาน
เดอ บรอยล์ นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส จึงเสนอแนวคิดว่า ถ้าแสงที่เป็นคลื่นแสดงสมบัติเป็นอนุภาคได้ สิ่งที่เป็นอนุภาค ก็ควรแสดงสมบัติเป็นคลื่นได้
สิ่งใดที่แสดงสมบัติคู่เป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค เรียกว่ามี ทวิภาพของคลื่นและอนุภาค แสงเป็นได้ทั้งคลื่น และอนุภาค แสงจึงมีทวิภาพของคลื่นและอนุภาค
จากการศึกษาต่อมา พบว่า อิเล็กตรอนซึ่งเป็นอนุภาคแสดงสมบัติของคลื่นได้ คือเลี้ยวเบนและแทรกสอดได้ และสามารถหาความยาวคลื่นของอนุภาคได้ เรียกความยาวคลื่นของอนุภาค นี้ว่า ความยาวคลื่นเดอบรอยล์
อนุภาคที่จะแสดงสมบัติเป็นคลื่นได้ ต้องเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็ก
เดอ บรอยล์ ได้นำความรู้เรื่องทวิภาพของคลื่นและอนุภาค ไปอธิบายทฤษฎีอะตอมของบอร์ ข้อ 2 ให้สมบูรณ์ ขึ้น โดยอธิบายว่าอิเล็กตรอนที่จะไม่มีการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา อิเล็กตรอนตัวนั้นต้องแสดงสมบัติเป็นคลื่นนิ่ง โดยมีความยาวของเส้นรอบวงเป็นจำนวนเต็มเท่าของความยาวคลื่นของอิเล็กตรอน ถ้าคิดว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาค จะไม่สามารถอธิบายได้.












ชนิดของคลื่น
คลื่นเป็นปรากฎการณ์ที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่รูปแบบหนึ่ง คลื่นสามารถจำแนกตามลักษณะต่าง ๆได้ดังนี้
1. จำแนกตามลักษณะการอาศัยตัวกลาง
1.1 คลื่นกล (Mechanical wave) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยอาศัยตัวกลางซึ่งอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้ ตัวอย่างของคลื่นกลได้แก่ คลื่นเสียง คลื่นที่ผิวน้ำ คลื่นในเส้นเชือก เป็นต้น
1.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง สามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้ เช่น คลื่นแสง คลื่นวิทยุและโทรทัศน์ คลื่นไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา เป็นต้น
2. จำแนกตามลักษณะการเคลื่อนที่
2.1 คลื่นตามขวาง (Transverse wave) เป็นคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่ในทิศตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น ตัวอย่างของคลื่นตามขวางได้แก่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
2.2 คลื่นตามยาว (Longitudinal wave) เป็นคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่ไปมาในแนวเดียวกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น ตัวอย่างของคลื่นตามยาวได้แก่ คลื่นเสียง
3. จำแนกตามลักษณะการเกิดคลื่น
3.1 คลื่นดล (Pulse wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดถูกรบกวนเพียงครั้งเดียว
3.2 คลื่นต่อเนื่อง (Continuous wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดถูกรบกวนเป็นจังหวะต่อเนื่อง ส่วนประกอบของคลื่น
สันคลื่น (Crest) เป็นตำแหน่งสูงสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุดในทางบวก
ท้องคลื่น (Crest) เป็นตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุดในทางลบ
แอมพลิจูด (Amplitude) เป็นระยะการกระจัดมากสุด ทั้งค่าบวกและค่าลบ
ความยาวคลื่น (wavelength) เป็นความยาวของคลื่นหนึ่งลูกมีค่าเท่ากับระยะระหว่างสันคลื่นหรือท้องคลื่นที่อยู่ถัดกัน ความยาวคลื่นแทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นเมตร (m)
ความถี่ (frequency) หมายถึง จำนวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ ในหนึ่งหน่วยเวลา แทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที (s-1) หรือ เฮิรตซ์ (Hz)
คาบ (period) หมายถึง ช่วงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ ครบหนึ่งลูกคลื่น แทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นวินาทีต่อรอบ (s)
อัตราเร็วของคลื่น (wave speed) หาได้จากผลคูณระหว่างความยาวคลื่นและความถี่ สมบัติของคลื่น (wave properties)
คลื่นทุกชนิดแสดงสมบัติ 4 อย่าง คือการสะท้อน การหักเห การแทรกสอด และการเลี้ยวเบน
การสะท้อน (reflection) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวาง แล้วเปลี่ยนทิศทางกลับสู่ตัวกลางเดิม
การหักเห (refraction) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่ต่างกัน แล้วทำให้อัตราเร็วเปลี่ยนไป
การเลี้ยวเบน (diffraction) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง ทำให้คลื่นส่วนหนึ่งอ้อมบริเวณของสิ่งกีดขวางแผ่ไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวางนั้น
การแทรกสอด (interference) เกิดจากคลื่นสองขบวนที่เหมือนกันทุกประการเคลื่อนที่มาพบกัน แล้วเกิดการซ้อนทับกัน ถ้าเป็นคลื่นแสงจะเห็นแถบมืดและแถบสว่างสลับกัน ส่วนคลื่นเสียงจะได้ยินเสียงดังเสียงค่อยสลับกัน












คลื่นและชนิดของคลื่น


คลื่น (Wave) เป็นปรากฏการที่เกิดจากการรบกวนแหล่งกำเนิด หรือตัวกลาง เกิดการสั่นสะทือน ทำให้มีการแผ่หรือถ่ายโอนพลังงานจากการสั่นสะเทือนไปยังจุดต่าง ๆ โดยที่ตัวกลางนั้นไม่มีการเคลื่อนที่ไปกับคลื่น เช่น เด็กชายนั่งอยู่บนเรือ แล้วโยนก้อนหินขนาดใหญ่ลงไปในน้ำให้เกิดคลื่น จะสังเกตเห็นว่า คลื่นจะแผ่ขยายออกเป็นวงกลมโดยรอบจุดที่ก้อนหินตกกระทบผิวน้ำ เรือที่เด็กชายนั่งจะกระเพื่อมขึ้นลงอยู่กับที่ โดยได้รับพลังงานจลน์จากผิวน้ำ แต่จะไม่เคลื่อนที่ไปพร้อมกับคลื่น ซึ่งแสดงให้เห็นว่า การเกิดคลื่นเป็นการถ่ายโอนพลังงานโดยผ่านโมเลกุลของน้ำ ซึ่งโมเลกุลของน้ำ (ตัวกลาง) จะไม่เคลื่อนที่ไปกับคลื่น








!! คลื่นกล







เมื่อจับเชือกเส้นหนึ่งให้อยู่ในแนวราบโดยปลายหนึ่งตรึงไว้กับผนัง แล้วจับอีกปลายหนึ่งสบัดขึ้นลงดังรูปด้านซ้ายมือ การที่เราออกแรงสบัดปลายเชือกเป็นการให้พลังงานแก่เส้นเชือก พลังงานจะถูกถ่ายโอนผ่านเส้นเชือกไปยังปลายเชือกด้านที่ติดกับผนัง การถ่ายโอนพลังงานผ่านเส้นเชือกจะทำให้มีคลื่นเกิดขึ้น ซึ่งมีทิศทางในแนวราบ แต่อนุภาคของเส้นเชือกจะสั่นขึ้นลงในแนวดิ่งเท่านั้น ไม่ได้เคลื่อนที่ไปตามแนวราบกับคลื่น คลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่อย่างนี้ เรียกว่า คลื่นกล ตัวอย่างของคลื่นที่พบเสมอในชีวิตประจำวัน เช่น คลื่นเสียง คลื่นน้ำ คลื่นบนเส้นเชือก




ตัวอย่างของคลื่นบนสปริง ที่เรียกว่าคลื่นกล







ตัวอย่างของคลื่นผิวน้ำ
ตัวอย่างของคลื่นบนเส้นเชือก ที่เรียกว่าคลื่นกล







!! การจำแนกคลื่นตามลักษณะการสั่นของอนุภาคตัวกลางกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น





คลื่นที่เกิดขึ้นในตัวกลาง ถ้าพิจารณาตามลักษณะการสั่นของอนุภาคของตัวกลางกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น จะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ได้แก่


ก. คลื่นตามขวาง (Transverse wave) เป็นคลื่นที่เกิดขึ้นโดยอนุภาคของตัวกลางสั่นในแนวตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นน้ำ คลื่นบนเส้นเชือก คลื่นบนสปริง จากรูปทางด้านซ้ายมือ เมื่อเราสะบัดเชือกที่ปลายด้านหนึ่งอาจะจะตรึงติดผนังหรือไม่ตรึงก็ได้ โดยสะบัดขึ้นและลงดังภาพด้านล่างซ้าย จะเห็นท้องคลื่นและสันคลื่นเกิดขึ้น โดยทิศทางของอนุภาคตั้งฉากกับทิศของการเคลื่อนที่ของคลื่น เรียกว่าคลื่นตามขวาง จะเห็นการเคลื่อนที่โดยรวมเมื่อสะบัดอย่างต่อเนื่องในภาพด้านล่างนี้


ภาพก่อนที่จะสะบัดเชือก




ภาพขณะสะบัดเชือกขึ้นลง
ภาพแสดงการเคลื่อนที่ของคลื่นบนเส้นเชือกขณะสะบัดเชือกขึ้นลงอย่างต่อเนื่อง






ข. คลื่นตามยาว (Longitudinal wave ) เป็นคลื่นที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของตัวกลางสั่นในแนวเดียวกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง ซึ่งบางครั้งเราอาจจะเรียกว่า คลื่นลูกอัด ลูกขยาย ลักษณะการสั่นของอนุภาคของตัวกลางของคลื่นเสียงเราไม่สามารถสังเกตเห็นได้ แต่เราสามารถทดลองได้โดยใช้ลวดสปริง โดยปลายหนึ่งตรึงไว้กับที่ แล้วใช้มือจับอีกลายหนึ่งดึงสปริงเข้าออก จะเห็นว่าระยะห่างระหว่างขดลวดสปริงบางช่วงชิดกันบางช่วงห่างกัน และเปลี่ยนแปลงไปตามทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น ดังภาพ


ภาพแสดงส่วนอัด/ขยายของคลื่นเสียง











ภาพแสดงส่วนอัด/ขยายของคลื่นตามยาวที่เกิดบนสปริงด้วยการออกแรงผลักเข้า - ออก เป็นจังหวะ








ภาพแสดงทิศทางของอนุภาคและทิศทางของคลื่น
ภาพเปรียบเทียบระหว่างคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว สังเกตลูกศรสีแดง















ภาพแสดงให้เห็นว่าพลังงานถ่ายโอนผ่านคลื่นจะมีทิศทางไปทางเดียวกับทิศทางของคลื่น สังเกตลูกศรสีน้ำเงิน












!! การจำแนกคลื่นตามลักษณะของตัวกลาง แบ่งได้เป็น 2 ประเภท





ก. คลื่นกล ( Mechanical ) คือ คลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ ได้แก่ คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ำ คลื่นสปริง คลื่นเสียง เหล่านี้เป็นต้น


ข. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic ) คือ คลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ ได้แก่ คลื่นแสง คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ รังสีเอ็กซ์ เป็นต้น












!! การจำแนกส่วนประกอบของคลื่นตามขวาง (คลื่นผิวน้ำ)








ภาพแสดงส่วนประกอบต่าง ๆ ของคลื่นตามขวาง





ก. สันคลื่น ( Crest ) คือ ตำแหน่งสูงสุดของคลื่น จากภาพ คือจุด B และ F


ข. ท้องคลื่น (Trough) คือ ตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น จากภาพ คือจุด D








ภาพแสดงส่วนประกอบต่าง ๆ ของคลื่นตามขวาง


ค. การกระจัด ( Displacement , d) คือ ระยะทางตั้งฉากที่วัดจากตำแหน่งสมดุลไปยังตำแหน่งบนคลื่นมีเครื่องหมายเป็น + และ - แทนทิศทางการกระจัด


ง. แอมพลิจูด ( Amplitude ,A) คือ ระยะการกระจัดที่วัดจากแนวสมดุลไปยังตำแหน่งสูงสุดหรือต่ำสุดของคลื่น จากภาพ แอมพลิจูก คือ D


จ. ความยาวคลื่น ( Wave length ) คือ ระยะห่างระหว่างตำแหน่ง (เฟส) หนึ่งถึงตำแหน่งหนึ่งที่ตรงกันของคลื่นลูกถัดไป ซึ่งวัดได้จาก


=> จากจุดเริ่มต้นของคลื่นถึงจุดสุดท้ายของคลื่นลูกหนึ่ง (สำหรับคลื่น 1 ลูก ประกอบด้วยส่วนที่เป็นท้องคลื่นและสันคลื่น ) จากภาพคือ A


ฉ. คาบ ( Period , T) คือ เวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ไปได้ 1 ลูกคลื่น หรือเวลาที่อนุภาคในตัวกลางสั่นขึ้นลงได้ 1 รอบ มีหน่วยเป็นวินาที (s)


ช. ความถี่ ( Frequency , f) คือ จำนวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านจุด ๆ หนึ่ง ในเวลา 1 วินาที มีหน่วยเป็นรอบ/วินาที (Hz)






ซ. ความเร็วคลื่น ( Speed wave, V) คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ 1 ลูก( Wave length ) ในเวลา 1 วินาที ใช้บอกการเคลื่อนที่ของคลื่นดลหรือคลื่นต่อเนื่องก็ได้ มีหน่วยเป็นเมตร/วินาที































ทำไมคลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศได้


[ ขยายดูภาพใหญ่ ]
การเคลื่อนที่แบบคลื่น
คนเราส่วนมากมีประสบการณ์เกี่ยวกับคลื่นมาตั้งแต่อยู่ในวัยเด็ก เช่น เมื่อเราโยนก้อนหินลงไปในสระน้ำ ก้อนหินลงไปรบกวนน้ำทำให้เกิดเป็นระลอกคลื่นเคลื่อนที่ออกไป และในที่สุดก็ถึงขอบสระ ถ้าสังเกตให้ดีจะเห็นใบไม้ที่ลอยอยู่ใกล้ ๆ จุดที่น้ำถูกรบกวนจะกร ะเพื่อมขึ้นลงผ่านตำแหน่งเดิม แต่ไม่มีการกระจัดออกไปหรือเคลื่อนเข้ามาหาตำแหน่งที่ถูกรบกวนเลย มีแต่เพียงคลื่นเคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งโดยที่น้ำไม่ได้ถูกนำพาไปด้วย
คลื่นน้ำเป็นเพียงตัวอย่างเดียวของปรากฏการณ์ทางกายภาพที่มีลักษณะทางคลื่น ในโลกเรานี้มีคลื่นเต็มไปหมด ได้แก่ คลื่นเสียง คลื่นกล เช่น คลื่นในเส้นเชือก คลื่นแผ่นดินไหว คลื่นกระแทกที่เกิดจากเครื่องบินไอพ่นซึ่งมีความเร็วเหนือเสียง และคลื่นแม่เหล ็กไฟฟ้า เช่น แสงที่เรามองเห็น คลื่นวิทยุ สัญญาณโทรทัศน์ และรังสีเอกซ์ เป็นต้น
สำหรับคลื่นน้ำ สิ่งที่เรามองเห็นก็คือ การจัดพื้นผิวของน้ำใหม่ ถ้าไม่มีน้ำก็จะไม่มีคลื่นเราสะบัดเส้นเชือกให้มีคลื่นวิ่งไป ถ้าไม่มีเส้นเชือกก็จะไม่มีคลื่น คลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศก็เพราะว่ามีการแปรผันความดันที่จุดหนึ่งเดินไปยังอีกจุดหนึ่ง เร าเรียกว่า เป็นคลื่นในรูปแบบของการรบกวนที่เกิดต่อตัวกลางและเคลื่อนที่ไปจึงพิจารณาได้ว่า คลื่นก็คือการเคลื่อนที่ของการรบกวน ซึ่งก็เป็นสถานะของตัวกลางนั่นเอง ไม่ใช่การเคลื่อนที่ของอนุภาค

เงื่อนไขในการเกิดคลื่นมีอะไรบ้าง


[ ขยายดูภาพใหญ่ ]
เงื่อนไขในการเกิดคลื่น
เงื่อนไขที่สำคัญของการเกิดคลื่น ได้แก่ ข้อที่หนึ่ง คลื่นเกิดขึ้นเมื่อมีการรบกวนกระทำต่อบริเวณใดบริเวณหนึ่ง การรบกวนดังกล่าวคือ การกระตุ้นด้วยแรงต่อวัตถุหรือมวลซึ่งทำให้เกิดมีการขจัดผ่านตำแหน่งหยุดนิ่งไปมา ข้อที่สอง การรบกวนเดินไปด้วยอัตราเร็วที่ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวกลาง จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในระยะเวลาอันจำกัด ข้อที่สาม คลื่นต้องอาศัยตัวกลางในการเผยแผ่ออกไป ตัวกลางอาจเป็นของแข็งหรือของไหลก็ได้
ก่อนเกิดคลื่น สภาพของตัวกลางอาจอยู่นิ่ง ๆ หรืออยู่ในสภาพไม่สมดุล เช่น การกระจายของคลื่นน้ำเมื่อโยนก้อนหินลงในสระที่ราบเรียบ ก็เป็นการรบกวนที่เกิดเป็นคลื่น ตรงกันข้ามกับคลื่นในมหาสมุทร ซึ่งสภาพก่อนเกิดคลื่น พื้นน้ำมีการกระเพื่อมอยู่แล้ว หรือการกระจายคลื่นเสียงในอากาศก็เป็นตัวอย่างคล้ายคลื่นในมหาสมุทร กล่าวคือ อนุภาคอากาศเคลื่อนที่สับสนอยู่แล้ว บางครั้งยังมีลมพัดหรือมีอุณหภูมิเข้ามาเกี่ยวข้องอีกด้วย ซึ่งทั้งนี้ก็เป็นสถานะก่อนเกิดคลื่นเสียง ในการยิงปืน ก๊าซที่ดันออกมาจากปากกร ะบอกปืนทำความรบกวนต่ออากาศ เกิดคลื่นเสียงกระจายออกไปซ้อนกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคอากาศซึ่งมีอยู่แล้วในทิศทางต่าง ๆ กัน
ความยืดหยุ่นเป็นสมบัติของตัวกลางที่จะสร้างแรงคืนตัวให้กับอนุภาคที่ถูกขจัดออกไปกลับคืนสู่ตำแหน่งสมดุลของมัน ส่วนความเฉื่อยนั้นสัมพันธ์กับมวลของตัวกลางในสองลักษณะที่สำคัญ ข้อแรกคือ อนุภาคของตัวกลางซึ่งมีมวลจะต่อต้านการเปลี่ยนสภาพ (ปกติ) และทิศทางก ารเคลื่อนที่ของมันเพราะมีแรงกระทำ ข้อที่สอง คือ ความสามารถที่อนุภาคส่งถ่ายโมเมนตัมและพลังงานให้กับอนุภาคมวลตัวอื่น

ความเฉื่อยและความยืดหยุ่นมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร


[ ขยายดูภาพใหญ่ ]
ความเฉื่อยและความยืดหยุ่นมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร จึงเกิดเป็นคลื่นส่งกระจายออกมา เริ่มด้วยเมื่อมีการรบกวนเกิดขึ้น และส่งโมเมนตัมให้กับอนุภาคซึ่งมีมวล จากนั้นการเคลื่อนที่จากตำแหน่งสมดุลก็จะเกิดขึ้นด้วยอัตราเร็วค่าหนึ่ง ซึ่งแล้วแต่ว่าจะเ ป็นตัวกลางชนิดใด เนื่องจากอนุภาคมีความเฉื่อยมันจึงยังคงเคลื่อนที่ต่อไปในทิศเดิม ด้วยความเร็วเดิมจนกระทั่งไปกระทบอนุภาคอีกตัวหนึ่งซึ่งถ้าคิดว่าการชนเป็นแบบยืดหยุ่น โมเมนตัมของอนุภาคตัวแรกจะถูกถ่ายทอดให้กับอนุภาคตัวที่สองทำให้อนุภาคแรกหยุดอนุภาคที่สองจ ะวิ่งต่อไปในทิศเดิมเหมือนอนุภาคแรก ด้วยอัตราเร็วเท่าเดิมตามธรรมชาติของความยืดหยุ่น (ทั้งนี้โดยสมมติว่ามวลของอนุภาคทั้งสองมีค่าเท่ากัน) อนุภาคแรกกระทำตัวคล้ายกับเป็นระบบของมวลและสปริงที่ถูกกระทบให้เริ่มมีการกระจัด ดังนั้นหลังจากอนุภาคแรกหยุดนิ่งอาการ สปริงของตัวกลางจะออกแรงทำให้มันถอยกลับผ่านตำแหน่งสมดุล ส่วนอนุภาคที่สองเคลื่อนที่ต่อไปจนชนอนุภาคที่สามและสี่ไปเรื่อย ๆ หลังจากชนแล้วอนุภาคตัวที่ชนจะสั่นไปมาผ่านตำแหน่งสมดุล เหมือนอนุภาคแรก และเกิดเป็นแบบลูกโซ่ต่อกันไป การกระจายคลื่นเกิดขึ้นโดยไม่มี การย้ายที่ของอนุภาคใด ๆ ไปมากนัก เป็นแต่เพียงการสั่นไปมาผ่านตำแหน่งสมดุลของมันเท่านั้น
คลื่นเสียงในอากาศเป็นคลื่นตามยาวกล่าวคือ อนุภาคของอากาศที่กระจายคลื่นจะสั่นในทิศทางที่คลื่นเคลื่อนไป ต่างไปจากคลื่นแสง คลื่นความร้อน คลื่นวิทยุ หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอื่น ๆ ที่กระจายออกสู่อากาศตรงที่คลื่นเหล่านี้เป็นคลื่นตามขวาง เพราะสนาม ไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กในคลื่นสั่นในทิศตั้งฉากกับทิศของคลื่นเอง


เสียงเกิดขึ้นได้อย่างไร



[ ขยายดูภาพใหญ่ ]
ระบบการได้ยิน
หูเป็นอวัยวะสำหรับฟังเสียง แบ่งเป็น ๓ ส่วนด้วยกันคือ หูชั้นนอก หูชั้นกลาง และหูชั้นใน
หูชั้นนอก ประกอบด้วยใบหู รูหู และเยื่อแก้วหู เยื่อแก้วหูมีลักษณะเป็นเนื้อเยื่อประสานแผ่นบาง ๆ รูปรี ตั้งอยู่ระหว่างหูชั้นนอกกับหูชั้นกลาง เมื่อมีคลื่นเสียงส่งมาตามตัวกลาง เช่น อากาศถึงใบหู ใบหูจะรวบรวมคลื่นเสียง (หรือคลื่นคว ามดังนั่นเอง) เข้าทางรูหูซึ่งอยู่ติดกับอากาศภายนอก เข้าไปถึงเยื่อแก้วหู คลื่นเสียงนี้ทำให้เยื่อแก้วหูสั่น
หูชั้นกลาง เป็นส่วนที่อยู่ต่อจากหูชั้นนอก มีลักษณะเป็นโพรงตั้งอยู่ในกระดูกขมับ มีกระดูกเล็ก ๆ ๓ ชิ้น ได้แก่ กระดูกรูปค้อน ทั่งและโกลน ต่อกันอยู่ด้วยข้อต่อ ปลายด้านหนึ่งของกระดูกค้อนยึดติดอยู่กับเยื่อแก้วหู ส่วนทางด้านกระดูกโก ลนมีฐานยึดติดกับช่องรูปรี ทั้งนี้โดยอาศัยเอ็นของกล้ามเนื้อเป็นตัวยึด หน้าต่าง รูปรีเป็นทางผ่านของการสั่นสะเทือนจากเยื่อแก้วหู ซึ่งถูกส่งถ่ายทอดมาตามกระดูกทั้งสามชิ้นไปยังช่องรูปรีเข้าสู่หูชั้นใน การทำงานของกระดูก ๓ ชิ้น มีลักษณะคล้ายระบบของคาน ซึ่งมีการได้เปรียบเชิงกลประมาณ ๓ : ๑ ผลก็คือ ระยะทางการขยับตัวของเยื่อแก้วหูน้อย เมื่อส่งผ่านเป็นการสั่นไปสู่ฐานของกระดูกโกลน แต่เกิดแรงกระตุ้นมากขึ้น บริเวณด้านล่างของหูชั้นกลางมีท่อซึ่งติดต่อกับอากาศภายนอกทางด้านหลังของจมูกเรียกว่า ท่อยูสเต เชี่ยน ทำหน้าที่ปรับความดันอากาศภายในหูชั้นกลางให้เท่ากับความดันบรรยากาศอยู่เสมอ
หูชั้นใน อยู่ภายในส่วนลึกของกระดูกขมับ ประกอบด้วยอวัยวะที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการได้ยินและอวัยวะที่ใช้ในการทรงตัว มีชื่อว่า โคเคลีย (cochlea) เป็นอวัยวะที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการได้ยินเสียง ลักษณะเป็นท่อยาวประมาณ ๓๐ มม. ขดเป็นวงซ้อนขึ ้นรูปกันหอยประมาณ ๒ ๑/๒ รอบ โคเคลียถูกแบ่งออกเป็น ๒ ส่วน ตามความยาวโดยแผ่นเยื่อ เบซิลาร์ เมมเบรน (Basilar membrane) ช่องบนเรียก สกาลา เวสติบุไล (Scala vestibuli) และช่องล่างเรียกว่า สกาลา ทิมปาไน (Scala tympani) ช่องทั้งสองติดต่ อกันที่บริเวณยอดของโคเคลีย เป็นรูเปิดเล็ก ๆ เรียกว่า เฮลิโคทริมา (Helicotrema) ภายในช่องทั้งสองมีของเหลวบรรจุอยู่
บนเบซิลาร์ เมมเบรน มีอวัยวะรับเสียงคือ ออร์แกนออฟคอร์ติ (Organ of corti) ประกอบด้วยเซลล์ขน (Tectorian membrane) และเซลล์อื่น ๆ เมื่อคลื่นความสั่นสะเทือนถูกส่งมาถึงของรูปรี คลื่นจะถูกส่งผ่านของเหลวในหูส่วนในไปตามช่องบน ผ่านรูเปิดลงสู ่ช่องล่าง สุดท้ายจะไปถึงช่องรูปวงกลม ระหว่างที่มีคลื่นรบกวนเดินผ่านตามเส้นทางดังกล่าว เบซิลาร์ เมมเบรนจะ ถูกกระตุ้นให้สั่น เซลล์ขนซึ่งมีความไวสูงจำนวนมากจะเปลี่ยนความสั่นสะเทือนให้เป็นศักย์ไฟฟ้า กลายเป็นกระแสประสาทสู่สมองทางเส้นประสาทเสียงเพื่อ แปลเป็นความรู้สึกของเสียง อัตราการผลิตกระแสประสาทของเซลล์ขนขึ้นอยู่กับความเข้มและความถื่ของเสียง


ซึ่งสามารถเขียนแผนภาพของสเปคตรัมของอะตอมไฮโดรเจนได้ดังนี้
รูปที่ 15 แสดงสเปกตรัมของตะตอมไฮโดรเจน
ผลของทฤษฎีอะตอมของบอร์สามารถคำนวณหาระดับพลังงานของอะตอม และอธิบายการเกิดสเปกตรัมของไฮโดรเจนได้ดียิ่งขึ้น และยังสามารถทำนายความยาวคลื่นของสเปกตรัมที่ยังไม่ค้นพบซึ่งต่อมาค้นพบภายหลังได้อย่างถูกต้อง แต่อย่างไรก็ตามยังพบว่าแบบจำลองนี้ยังมีข้อจำกัดอยู่มาก โดยไม่สามารถใช้กับอะตอมที่มีหลายอิเล็กตรอนได้ และไม่สามารถอธิบายสเปกตรัมของอะตอมที่อยู่ในสนามแม่เหล็กได้
ดังนั้นได้มีผู้พยายามค้นหาทฤษฎีใหม่ ๆ เพื่อที่จะอธิบายโครงสร้างอะตอมให้ถูกต้องยิ่งขึ้น ซึ่งเป็นผลทำให้เกิดวิชากลศาสตร์ขึ้น 2 รูปแบบด้วยกันคือ รูปที่เป็นกลศาสตร์ควันตัม (wave mechanics) ของชโรดิงเจอร์ และรูปที่เป็นกลศาสตร์เมตริกซ์ (matrix mechanics) ของไฮเซนเบอร์ก ซึ่งสองแบบนี้พิสูจน์ได้ภายหลังว่าให้ผลเท่ากัน
6. ทวิภาคของคลื่นและอนุภาค
แสงมีสมบัติคู่ คือเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค โดยแสงมีคุณสมบัติของการแทรกสอดและการเลี้ยวเบน แสดงว่าแสงเป็นคลื่น และจากปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริกทำให้ทราบว่าแสงเป็นอนุภาค (โฟตอน)
หลุยส์ เดอ บรอยด์ (Louis de Broglie) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ได้แสดงความเห็นว่า “ในสสารทั่วไป ถ้ามีคุณสมบัติเป็นอนุภาค ก็น่าจะมีคุณสมบัติเป็นคลื่นด้วย ” โดยสามารถหาความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นและอนุภาค โดยการหาความยาวคลื่นของสสารได้จากทฤษฎีของไอสไตน์กับทฤษฎีของแพลงค์ ได้ดังนี้
จากทฤษฎีของไอสไตน์
=


เรื่อง ทวิภาพของคลื่นและอนุภาค1. ทวิภาพของคลื่นและอนุภาค หมายถึงตอบ การที่คลื่นสามารถแสดงสมบัติของอนุภาคได้และในทางกลับกันอนุภาคก็สามารถแสดงสมบัติของคลื่นเช่นกัน ดังปรากฏโฟโตอิเล็กทริก (Photoeletric Effect) , ปรากฏการณ์คอมป์ตัน (Compton Effect) และสมมติฐานของเดอบรอยล์ (De Broglie's Hypothesis)2. ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (photoelectric effect) หมายถึงตอบ ปรากฏการณ์ที่แสงที่เชื่อว่าเป็นคลื่น แสดงคุณสมบัติเป็นอนุภาค เพื่อสนับสนุนเรื่องทวิภาพคลื่นและอนุภาคเมื่อแสงความยาวคลื่นสั้น (หรือความถี่สูง) ตกกระทบผิวโลหะ จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากผิวโลหะได้ (เรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกมานี้ว่า โฟโตอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่ได้จากปรากฎการณ์ทางแสงเท่านั้น ไม่ได้หมายความว่า โฟโตอิเล็กตรอนจะแตกต่างไปจากอิเล็กตรอนตัวอื่นๆ ซึ่งเป็นที่อิเล็กตรอนสั่น อิเล็กตรอนนั้นจะรับและสะสมพลังงานจากแสงจนเมื่อมีพลังงานมากกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของโลหะ อิเล็กตรอนก็จะหลุดออก จากผิวโลหะ ยิ่งแสงมีความเข้มมากเท่าไร อิเล็กตรอนก็จะหลุดได้เร็วและมีพลังงานสูง3. หลักทวิภาพของคลื่นและอนุภาคเสนอขึ้นมาโดยใคร ตอบ เดอ บรอยล์4. หางของดาวหางเบนออกจากดวงอาทิตย์เสมอ เพราะเหตุใดตอบ เพราะถูกชนโดยโมเมนตัมของแสง5. ทวิ และ ภาพ แปลว่าอะไรตอบ ทวิ แปลว่า สอง ภาพ แปลว่า ภาวะ6. ใครทดลองได้ว่า อิเล็กตรอน (รังสีแคโทด) เลี้ยวเบนได้จริง และเขาหาความยาวคลื่น ได้หรือไม่ตอบ Germer และ Davisson และเขาวัดหา ได้จริงจากการทดลอง7. ใครเป็นผู้เสนอคนแรกว่า อิเล็กตรอนวนรอบนิวเคลียส คล้ายวงแหวนของดาวพระเสาร์ตอบ นักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่น ชื่อ นาเกาคา8. ความต่างศักย์หยุดยั้ง (Stopping Potential , Vs ) หมายถึง ตอบ ความต่างศักย์ที่พอดีหยุดอิเล็กตรอน เรียกว่า ความต่างศักย์หยุดยั้ง (Stopping Potential , Vs ) ซึ่งอิเล็กตรอนที่ถูกหยุดได้ด้วยความต่างศักย์ Vs ก็แสดงว่าอิเล็กตรอนนั้นมีพลังงาน E = eVs จูล ทำให้เขียนสมการหาพลังงานของโฟโตอิเล็กตรอนได้ใหม่เป็น eVs = hf – w9. ผลการศึกษาปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก สรุปได้กี่ข้อ อะไรบ้างตอบ สรุปได้ 3 ข้อ ดังต่อไปนี้1) โฟโตอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้น เมื่อแสงที่ตกกระทบโลหะมีความถี่อย่างน้อยเท่ากับความถี่ขีดเริ่มและโฟโตอิเล็กตรอนจะเกิดทันทีที่แสงตกกระทบผิวของโลหะ2) จำนวนโฟโตอิเล็กตรอนจะเพิ่มมากขึ้น ถ้าแสงที่ใช้มีความเข้มมากขึ้น3) พลังงานจลน์สูงสุดของอิเล็กตรอนไม่ขึ้นกับความเข้มแสง แต่ขึ้นกับความถี่ของแสง10. ในการทดลองเรื่องปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ใช้แสงความถี่ 7.0 x 1014 เฮิรตซ์ ตกกระทบผิวโลหะที่มีค่าฟังก์ชันงานเท่ากับ 2.3 อิเล็กตรอนโวลต์ จงหาความต่างศักย์หยุดยั้งของโฟโตอิเล็กตรอนนี้ตอบ ความต่างศักย์หยุดยั้งของโฟโตอิเล็กตรอนประมาณ 0.6 โวลต์

กลศาสตร์ควอนตัม

เรื่อง กลศาสตร์ควอนตัม

เนื่องจากทฤษฎีอะตอมของโบร์ ไม่สามารถอธิบายโครงสร้างของอะตอมได้ทุกธาตุ , โดยอธิบายได้ดีเฉพาะธาตุไฮโดรเจน หรือธาตุเล็ก ๆ เช่น He , Li , ซึ่งถูกอิออนไนซ์จนเหลืออิเล็กตรอนตัวเดียว เมื่อเดอบรอยล์ เสนอสมมติฐานว่า อนุภาคสามารถแสดงสมบัติเป็นคลื่น และทดลองได้ด้วยว่าอิเล็กตรอนสามารถเลี้ยวเบนได้จริง
นักฟิสิกส์หลายคนจึงพยายยามสร้างทฤษฎีขึ้นมาเรียกว่า กลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) ซึ่งเป็นหัวใจของฟิสิกส์สมัยใหม่ (Modern Physics) นักฟิสิกส์ในกลศาสตร์ที่สำคัญคือ โชรดิงเจอร์ (Schro”dinger และ Heisenberg)
ภาพแสดงกลุ่มหมอกของการพบอิเล็กตรอน

โดยโชรดิงเจอร์ ได้วิเคราะห์ตามรากฐานของคลื่นสสารของเดอ บรอยล์ ว่า ถ้าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาค แต่ประพฤติตัวแบบคลื่นได้ ก็ควรจะมีสมการการเคลื่อนที่เช่นเดียวกับคลื่น เขาจึงสร้างสมการของอะตอมทุกธาตุในลักษณะของสมการคลื่น จากการสร้างสมการคลื่นของอิเล็กตรอนขึ้นมา ปรากฏว่าอธิบายทุกธาตุได้ดี เช่นกรณีธาตุไฮโดรเจน 1) แสดงให้เห็นการขาดห้วงของพลังงาน 2) โมเมนตัมเชิงมุมของอิเล็กตรอน ตรงกับทฤษฎีอะตอมของโบร์
ในกรณีอะตอมที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 1 ตัว…
กลศาสตร์ควอนตัม บอกถึงระดับพลังงานในชั้นต่าง ๆ ได้หมดอย่างชัดเจน และไม่ขัดแย้งกับวิชาเคมี
ชเรอดิงเงอร์ (Schrodinger) สร้างสมการคลื่นของอิเล็กตรอนขึ้น โดยแทนอิเล็กตรอนด้วยกลุ่มคลื่น (wave packet) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วกลุ่ม (group velocity) ที่เท่ากับความเร็วอนุภาค

หลักความไม่แน่นอนและโอกาสที่จะเป็นไปได้
วิชากลศาสตร์ควอนตัมมีพื้นฐานมาจากความเป็นทวิภาพของคลื่นและอนุภาค คือ คลื่นอาจแสดงสมบัติเสมือนเป็นอนุภาค และอนุภาคอาจแสดงสมบัติเสมือนเป็นคลื่นได้เช่นกัน
l=?


กลุ่มคลื่นที่ใช้แทนอนุภาค กลุ่มคลื่นแคบ บอก DX ได้ง่าย แต่บอก l ได้ยาก
l


DX
DX น้อย, Dp มาก
กลุ่มคลื่นกว้าง บอกตำแหน่งของอนุภาค DX ได้ยาก แต่บอกความยาวคลื่น l ได้ถูกต้องง่าย

ไฮเซนเบิร์ก (Werner K. Heisenberg) ได้ตั้งหลักการอย่างหนึ่งว่า เราไม่สามารถรู้ตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคในเวลาเดียวกันได้อย่างแม่นยำ หลักการนี้เรียกว่า หลักความไม่แน่นอน (uncertainty principle) จากหลักการนี้สรุปเป็นสูตรได้



โดย เป็นความไม่แน่นอนทางตำแหน่ง
เป็นความไม่แน่นอนทางโมเมนตัม

ตัวอย่าง จงหาความไม่แน่นอนที่ต่ำสุดของระดับพลังงานในชั้นหนึ่งของอะตอมไฮโดรเจน ถ้าอิเล็กตรอนอยู่ในชั้นนั้นเป็นเวลา 10-8 / 4p วินาที ก่อนที่จะเปลี่ยนไปชั้นอื่น
วิธีทำ จาก (DX)(DPx)≈ h
DX(mDVx) ≈Һ
DVx= h / mDVx
= 6.63 x 10-34
0.001 x 10-3 x 0.01 x 10-3
= 6.63 x 10-23 เมตรต่อวินาที
กรณีอิเลกตรอน m = 9.1 x 10-34
DVx = 6.63 x 10-34
9.1 x 10-31 x 0.01 x 10-3

ผู้จัดทำ

นายปราโมทย์ สังกรณี เลขที่15

นายณัฐชัย สำลีอ่อน เลขที่ 14

นางสาวนิพาดา กรุ่นสูงเนิน เลขที่ 3

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

http://www.google.com/

http://www.sripatum.ac.th/online/physics5/k28.htm

ปราฏการณ์โฟโต้อิเล็กทริก

ปราฏการณ์โฟโต้อิเล็กทริก
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก (photoelectric effect) เป็นปรากฏการณ์ที่แสงที่เชื่อว่าเป็นคลื่น แสดงคุณสมบัติเป็นอนุภาค เพื่อสนับสนุนเรื่องทวิภาพคลื่นและอนุภาค มีอุปกรณ์สำหรับการทดลองดังนี้

จากสมมติฐานของพลังค์ที่ว่า พลังงานสามารถเขียนในรูป E=n(hf) แสดงว่าแสงซึ่งเราได้ทราบมาแล้วว่า เป็นคลื่นชนิดหนึ่งนั้นสามารถแสดงปรากฏการณ์ของการเป็นอนุภาคได้ คือ มีหน่วยมูลฐาน ที่เรียกว่า ควอนตัม ( 1 ควอนตัม คือ พลังงาน E = hf ) จากความคิดนี้ ไอน์สไตน์สามารถนำมาอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกได้เป็นผลสำเร็จ ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก เป็นปรากฏการณ์ที่เมื่อแสงความยาวคลื่นสั้น (หรือความถี่สูง) ตกกระทบผิวโลหะ จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากผิวโลหะได้ (เรียกอิเล็กตรอนที่หลุดออกมานี้ว่า โฟโตอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่ได้จากปรากฎการณ์ทางแสงเท่านั้น ไม่ได้หมายความว่า โฟโตอิเล็กตรอนจะแตกต่างไปจากอิเล็กตรอนตัวอื่นๆ
นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้ โดยอาศัยทฤษฎีที่ว่าแสงเป็นคลื่นพลังงานของแสงจะขึ้นกับความเข้มแสง (ความเข้มแสง คือ ปริมาณพลังงานที่ตกตั้งฉากบนพื้นที่ผิวหนึ่งตารางหน่วยในหนึ่งหน่วยเวลา)ดังนั้นเมื่อแสงตกกระทบอิเล็กตรอนในโลหะ ก็จะทำให้อิเล็กตรอนสั่น อิเล็กตรอนนั้นจะรับและสะสมพลังงานจากแสงจนเมื่อมีพลังงานมากกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของโลหะ อิเล็กตรอนก็จะหลุดออกจากผิวโลหะ ยิ่งแสงมีความเข้มมากเท่าไร อิเล็กตรอนก็จะหลุดได้เร็วและมีพลังงานสูง

ทฤษฎีอะตอมของโบร์

โบร์ (Niel Bohr) นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ค ได้แก้ไขทฤษฎีอะตอมใหม่เพื่ออธิบายการเกิดสเปคตรัมชนิดเส้นได้ โดยอาศัยทฤษฎีโฟตอนของไอน์สไตน์รวมกับโครงสร้างอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด ปรากฏว่าโบร์สามารถอธิบายสเปกตรัมของอะตอมไฮโดรเจนได้อย่างดี ซึ่งในการอธิบายโบร์ได้ตั้งสมมติฐานดังนี้คือ
1. อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบนิวเคลียส จะมีวงโคจรบางวงที่อิเล็กตรอนไม่แผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา ในวงโคจรดังกล่าวอิเล็กตรอนจะมีโมเมนตัมเชิงมุม L คงตัว และโมเมนตัมเชิงมุมนี้มีค่าเป็นจำนวนเท่าของค่าคงตัวมูลฐาน คือ Ћ ซึ่งมีค่าเท่ากับ h/2p
ความสัมพันธ์
Enf
เมื่อ h คือ ค่าคงที่ของพลังค์ V
m = มวลของอิเล็กตรอน r
V = ความเร็วของอิเล็กตรอน โฟตอนชน +e -e
r = รัศมีวงโคจรของอิเล็กตรอน Eni
n = เลขควอนตัม มีค่า 1, 2, 3,…. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
L = โมเมนตัมเชิงมุม n=1 (ground state)
2. อิเล็กตรอนจะรับหรือปล่อยพลังงานทุกครั้งที่มีการเปลี่ยนวงโคจรในข้อ1 พลังงานที่อิเล็กตรอนรับหรือปล่อยจะปรากฏในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และพลังงานจะมีค่าตามสมมติฐานของพลังค์ สามารถเขียนเป็นสมการ คือ
E=hf à
3. สามารถหารัศมีของวงโคจรใดในอะตอมได้ ตามความสัมพันธ์
rn = a0n2 เมื่อ rn คือ รัศมีวงโคจรใดๆ
a0 คือ รัศมีของโบร์ เท่ากับ 5.29 x 10-11 เมตร
จากรูป อิเล็คตรอนวิ่งเป็นวงกลมรอบนิวเคลียส จากสมมติฐานข้างต้นจะได้
Ke2 / r2 = mv2 / r
แต่ mvr = nЋ
จะได้สมการที่สำคัญในทฤษฎีอะตอมของโบร์ ดังนี้
rn =5.29 x 10-11 n2 หรือ r¥ n2
พลังงานยึดเหนี่ยวของอิเลคตรอน
En = -13.6 / n2 eV
จากสมการจะเห็นว่า พลังงานของอะตอมไฮโดรเจนที่ระดับพลังงานต่างๆ เป็นปฏิภาคผกผันกับ n2 สถานะพื้น (ground state) เป็นสภาวะที่อะตอมมีเสถียรมากที่สุด คือ n=1สถานะกระตุ้น (excited state) คือระดับพลังงานอะตอมเมื่ออยู่ในระดับสูงกว่าสถานะพื้น (n≥2)

การทดลองของฟรังก์และเฮิรตซ์
ในเวลาต่อมาได้มีการทดลองและพบปรากฏการณ์ต่างๆ อีก ที่สนับสนุนทฤษฎีอะตอมของโบร์ว่า อะตอมมีระดับพลังงานเป็นขั้นๆ เช่น การทดลองของฟรังก์และเฮิรตซ์ โดยให้อิเล็กตรอนวิ่งด้วยพลังงานจลน์เข้าชนกับอะตอมของปรอท เขาสังเกตพบว่า ถ้าพลังงานน้อยกว่า 4.9 eV อิเล็กตรอนจะไม่เสียพลังงานจลน์เลย และถ้าเพิ่มพลังงานจลน์ไปถึงประมาณ 5 eV อิเล็กตรอนจะถ่ายเทพลังงานประมาณ 4.9 eV ถ้าเพิ่มพลังงานจลน์ขึ้นไปอีก การถ่ายเทพลังงานก็ยังเป็น 4.9 eV จึงสรุปได้ว่าอะตอมพลังงานของอะตอมปรอท มีลักษณะเป็นระดับชั้นที่ไม่ต่อเนื่อง และจากทฤษฏีของโบร์ เมื่ออิเล็กตรอนในอะตอมของปรอทลดระดับพลังงานมายังระดับพื้นจะต้องให้โฟตอนที่มีพลังงานเท่ากับ 4.9 eV ซึ่งจากการทดลองปรากฏว่าวัดความยาวคลื่นแสงที่เปล่งออกมาจากไอปรอทได้แสงมีความยาวคลื่น 253.5 นาโนเมตร ตรงกับพลังงาน 4.9 eV พอดี

ตัวอย่างที่น่าสนใจ ถ้าระดับพลังงาน 3 ระดับ เรียงจากต่ำสุดของอะตอมปรอทคือ –10.4 eV , -5.5 eV และ –3.7 eV
ก. อิเล็กตรอนจะต้องมีพลังงานอย่างน้อยที่สุดเท่าใดจึงจะชนกับอะตอมปรอทแบบถ่ายเทพลังงานได้
ข. ถ้าอะตอมปรอทจะเปลี่ยนระดับจาก –3.7 eV ไปสู่ระดับ –5.5 eV จะต้องดูดกลืนหรือปลดปล่อยโฟตอนซึ่งมีพลังงานเท่าใด
วิธีทำ ก. หาพลังงานน้อยที่สุดที่ชนอะตอมปรอทแบบถ่ายเทพลังงาน เดิมอะตอมปรอทอยู่ในสภาวะพื้น
n = 3 -3.7 eV ดังนั้นพลังงานที่น้อยที่สุดที่ชนอะตอมแบบถ่ายเทพลังงานได้
n = 2 -5.5 eV คือ พลังงานที่ทำให้อะตอมปรอทเปลี่ยนจาก n = 1 ไป n = 2
4.9 6.7 จาก n = 1 ไป n = 2
n = 1 - 10.4 eV ดังนั้นน้อยสุด = (-5.5) – (-10.4)
= 4.9 eV ตอบ

ข. หาโฟตอนที่อะตอมปรอทปล่อยออกมา
โฟตอนที่เกิดจากการเปลี่ยนระดับ n = 3 ไป n = 2 มีค่า
= (-3.7) – (-5.5) = 1.8 eV ตอบ








แหล่งข้อมูลอ้างอิง

http://www.rmutphysics.com/PHYSICS/oldfront/quantum/quantum2/quantum_4.htm
http://www.sripatum.ac.th/online/physics5/k23.htm

การค้นพบอะตอม

อะตอม

อะตอม (กรีก: άτομον; อังกฤษ: Atom) มีความหมายตามรากศัพท์ว่าแบ่งแยกไม่ได้เพราะในอดีตที่ตั้งชื่อคำนี้ขึ้นมาเชื่อว่าอะตอมเป็นสิ่งที่เล็กที่สุดแล้ว แม้ว่าอะตอมเป็นโครงสร้างขนาดเล็กมากมองด้วยตาเปล่าไม่เห็นในปัจจุบันเราทราบว่าอะตอมนั้นประกอบขึ้นจากอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอม อะตอมพบได้สสารทุกชนิดและเป็นรากฐานของการศึกษาวิชาเคมีและฟิสิกส์ อะตอมแต่ละชนิดมีชื่อเรียกต่างกันไปตามจำนวนอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นอะตอมนั้น รายชื่อเรียกอะตอมมีจัดทำขึ้นเป็นตารางเรียกว่าตารางธาตุ
อนุภาคหลักที่พบได้ในอะตอมทั่วไปมี 3 ชนิด คือ
โปรตอน มีประจุบวก อยู่ในส่วนนิวเคลียสเป็นแกนกลางของอะตอม
นิวตรอน ซึ่งไม่มีประจุ น้ำหนักใกล้เคียงกับโปรตอน ในอะตอมบางชนิดไม่มีนิวเคลียส เช่นอะตอมของโปรเทียม (ไอโซโทปหนึ่งของไฮโดรเจน)
อิเล็กตรอน มีประจุลบ เบากว่าอนุภาคทั้งสองชนิดแรกมาก เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วอยู่รอบนิวเคลียส
อะตอมเป็นองค์ประกอบพื้นฐานทางเคมีซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงตามปฏิกิริยาเคมี ธาตุที่พบได้ตามธรรมชาติบนโลกนี้นั้นมีปรากฏอยู่ประมาณ 90 ชนิดเท่านั้น (นอกเหนือจากนี้มี ธาตุบางชนิดเช่น เทคนิเซียม และ แคลิฟอร์เนียม ที่พบได้ในซูเปอร์โนวา และธาตุที่เลขอะตอมสูง (มากกว่า 100 ขึ้นไป) ที่สามารถสังเคราะห์ได้จาก การนำอะตอมมาชนกันด้วยความเร็วสูง)
เราเรียกอะตอม สองอะตอมว่าเป็นธาตุเดียวกันก็ต่อเมื่อ อะตอมสองอันนั้นมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว ธาตุแต่ละธาตุไม่เหมือนกัน อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันอาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างกัน เราเรียกสองอะตอมที่มีจำนวนโปรตรอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนแตกต่างกันนั้นจะเรียกว่าเป็นไอโซโทป (isotope)
นอกจากธาตุที่เกิดตามธรรมชาติแล้ว ยังมีธาตุที่ถูกสร้างขึ้น แต่ธาตุเหล่านี้มักจะไม่เสถียร และ สลายไปเป็นธาตุอื่นที่เสถียร โดยกระบวนการสลายกัมมันตรังสี ตัวอย่างเช่น Beta Decay, Double Beta Decay, Beta Capture, Gamma Decay และอื่น ๆ
ถึงแม้ว่าจะมีธาตุที่เกิดตามธรรมชาติเพียง 90 ชนิด อะตอมของธาตุเหล่านี้สามารถสร้างพันธะทางเคมี รวมกันเป็นโมเลกุล และองค์ประกอบชนิดอื่นๆ โมเลกุลเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมหลายอะตอม เช่น โมเลกุลของน้ำเกิดจากการรวมตัวกันของอะตอมไฮโดรเจน 2 อะตอม และ อะตอมออกซิเจน 1 อะตอม
เนื่องจากอะตอมเป็นสิ่งที่มีอยู่ไปทั่วทุกที่ จึงเป็นหัวข้อศึกษาที่ได้รับความสำคัญในหลายศตวรรษที่ผ่านมา หัวข้อวิจัยทางด้านอะตอมในปัจจุบันจะเน้นทางด้าน quantum effects เช่น ของเหลวผลควบแน่นโบส-ไอน์สไตน์

โครงสร้าง

แบบจำลองของอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดคือ แบบจำลองเชิงคลื่น (wave model) ซึ่งพัฒนามาจาก แบบจำลองของบอหร์ (Bohr model) โดยได้รวมเอาการค้นพบ และ พัฒนาการทางด้าน กลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) เข้าไปด้วย

The electron orbital wavefunctions ของ ไฮโดรเจน (hydrogen). เลขควอนตัมหลัก (principal quantum number) อยู่ทางขวาของแถวในแนวนอนแต่ละแถว และ เลขควอนตัมเชิงมุม (azimuthal quantum number) ถูกแทนด้วยตัวอักษร (s, p และ d) ด้านบนของแต่ละ แถวในแนวตั้ง (สดมภ์ หรือ column)
แบบจำลองเชิงคลื่นอย่างง่าย (ของ อิเล็กตรอน หรือ อะตอมของไฮโดรเจน) ตั้งอยู่บนสมมติฐานว่า ความน่าจะเป็นที่จะพบ อนุภาค สามารถที่จะถูกเขียนได้ด้วย ฟังก์ชันคลื่น (wavefunctions) ซึ่งจะต้อง สอดคล้องกับ สมการของชเรอดิงเงอร์ (Schrödinger Equation) และ หากอนุภาคนั้นเป็น อนุภาคสปินครึ่ง (เช่น อิเล็กตรอน, โปรตอน หรือ นิวตรอน) ฟังก์ชันคลื่น ของ อนุภาคนั้นต้องตกอยู่ภายใต้เงื่อนไข หลักการกีดกันของ เพาลี (Pauli Exclusion Principle) นั่นคือ ฟังก์ชันคลื่น ต้องมี สมมาตรต่อต้าน (anti-symmetric) ภายใต้การสลับตำแหน่งของ อนุภาคสองตัว
ซึ่งโดยสมมติฐานเหล่านี้ แบบจำลองเชิงคลื่นได้ ทำนาย ว่าอิเล็กตรอนของ ไฮโดรเจน นั้น
·
สามารถมี Orbital Angular Momentum เป็น จำนวนเท่าของ
สามารถมี Energy Level นั้น Quantized (นั่นคือ มีค่าได้เพียงบางค่าเท่านั้น)
วงโคจรแต่ละวงนั้นสามารถมีอิเล็กตรอนได้อย่างมาก 2 ตัว และถูกควบคุมด้วย เลขควอนตัม (quantum number) 3 ตัว คือ principal, azimuthal, and magnetic
อิเล็กตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีเลขควอนตัมตัวที่ 4 เฉพาะตัว คือ spin
การที่จะใช้แบบจำลองเชิงคลื่นกับ อะตอมที่ซับซ้อนกว่า อะตอมของไฮโดรเจน นั้นค่อนข้างยากต่อการคำนวณเชิงวิเคราะห์ (Analytical calculation) เนื่องจากต้องเพิ่ม อันตรกิริยา หลายแบบ เข้าไปใน สมการของชเรอดิงเงอร์ ยกตัวอย่างเช่น Spin-Orbit Coupling และ Electron-Electron interaction ซึ่งเป็นพจน์ที่ ไม่เป็นเชิงเส้น (Non-Linear) แต่การคำนวณเหล่านี้สามารถทำได้โดยใช้ คอมพิวเตอร์ (computer) เช่น การคำนวณประมาณด้วยวิธีของ ฮาร์ทรี-ฟ็อค (Hartree-Fock method)
ขนาดอะตอม

ขนาดของอะตอมนั้นจะกำหนดได้ยาก เนื่องจากวงโคจรของอิเล็กตรอน (ความน่าจะเป็น) นั้น จะลดลงอย่างต่อเนื่องจนเป็นศูนย์นั่นคือ ไม่ว่าระยะทางจะไกลจากนิวเคลียสเท่าไรเรายังมี ความน่าจะเป็น (ที่ไม่เป็นศูนย์) ในการค้นพบอิเล็คตรอน ของอะตอมนั้น ในกรณีของอะตอมที่สามารถก่อตัวในรูปผลึกของแข็งนั้น ขนาดของอะตอมสามารถประมาณโดยใช้ระยะทางระหว่างอะตอมที่อยู่ติดกัน ส่วนอะตอมที่ไม่สามารถก่อตัวเป็นผลึกแข็งนั้น การหาขนาดจะใช้เทคนิคอื่นๆ รวมทั้งการคำนวณทางทฤษฎี โดยใช้ ค่าเฉลี่ยรากที่สอง (Root mean square) ของ อิเล็คตรอน ตัวอย่างเช่น ขนาดของอะตอมไฮโดรเจนนั้นจะประมาณ 1.2×10-10m เมื่อเทียบกันขนาดของโปรตอนซึ่งเป็นเพียงอนุภาคในนิวเคลียส ซึ่งมีขนาดประมาณ 0.87×10-15m จะเห็นได้ว่าอัตราส่วนระหว่างขนาดของอะตอมไฮโดรเจน และ นิวเคลียสนั้นจะประมาณ 100,000 อะตอมของธาตุต่างชนิดกันนั้นจะมีขนาดต่างกัน แต่สัดส่วนของขนาดก็จะอยู่ในช่วงประมาณไม่เกิน 2 เท่า เหตุที่ขนาดไม่เท่ากันนั้นเนื่องมาจากนิวเคลียสที่มีจำนวนประจุบวกไม่เท่ากัน นิวเคลียสที่มีประจุบวกมากก็จะสามารถดึงดูดอิเล็กตรอนให้เข้าใกล้จุดศูนย์กลางได้มากขึ้น
ธาตุและไอโซโทป

อะตอมโดยทั่วไปแล้วจะแบ่งตามเลขอะตอม ซึ่งเท่ากับจำนวนโปรตอนในอะตอม เลขอะตอมจะเป็นตัวระบุว่าอะตอมนั้นเป็นอะตอมของธาตุอะไร ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอน จะมีโปรตอน 6 ตัว อะตอมที่มีเลขอะตอมเท่ากันจะมีคุณสมบัติร่วมทางกายภาพหลายอย่าง และ จะมีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมือนกัน ในตารางธาตุ อะตอมจะถูกเรียงตามค่าเลขอะตอม
เลขมวล หรือ เรียก เลขมวลอะตอม หรือ เลขนิวคลีออน ของธาตุคือ จำนวนรวมของโปรตอน และ นิวตรอน ในอะตอม โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวนั้นจะมีมวล 1 amu จำนวนนิวตรอนในอะตอมนั้นไม่ได้เป็นตัวกำหนดชนิดของธาตุ ธาตุแต่ละชนิดนั้นจะมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนที่แน่นอน แต่อาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างไป เรียกว่า ไอโซโทปของธาตุ การเรียกชื่อของไอโซโทป นั้นจะขึ้นต้นด้วยชื่อของธาตุและตามด้วยเลขมวล ตัวอย่างเช่น อะตอมของ คาร์บอน-14 มีโปรตอน 6 ตัว และ นิวตรอน 8 ตัว รวมเป็นเลขมวล 14
อะตอม ที่เรียบง่ายที่สุดคืออะตอมของ ไฮโดรเจน มีเลขอะตอมเท่ากับ 1 และ มี โปรตอน 1 ตัว อิเล็กตรอน 1 ตัว ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 1 ตัวจะเรียกว่า ดิวทีเรียม หรือ ไฮโดรเจน-2 ไอโซโทปของไฮโดรเจนซึ่งมีนิวตรอน 2 ตัว จะเรียก ทริเทียม หรือ ไฮโดรเจน-3
เลขมวลอะตอมของธาตุที่ระบุในตารางธาตุ เป็นค่าเฉลี่ยมวลของไอโซโทปที่พบตามธรรมชาติ โดยเฉลี่ยแบบถ่วงน้ำหนักตามปริมาณที่ปรากฏในธรรมชาติ
ประวัติ

ประมาณ 400 ปีก่อนคริสต์ศักราช - เดโมคริตุส นำเสนอแนวความคิดแรกเกี่ยวกับอะตอม
นักปรัชญากรีก เดโมคริตุส (Democritus) และ ลุยซิปปุส (Leucippus) ได้เสนอทฤษฎีแรกเกี่ยวกับอะตอม ว่า อะตอมแต่ละอะตอมนั้นมีรูปร่างแตกต่างกัน ในลักษณะเดียวกับก้อนหิน ซึ่งรูปร่างนี้เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติของอะตอม
1803 - จอห์น ดัลตัน (John Dalton) - พิสูจน์ว่าอะตอมนั้นมีอยู่จริง
จอห์น ดัลตัน ได้พิสูจน์ว่าสสารประกอบขึ้นจากอะตอม แต่ก็ไม่ได้รู้ว่าอะตอมนั้นมีรูปร่างอย่างไร ซึ่งงานของดัลตันนี้ขัดแย้งกับ ทฤษฎีของการแบ่งแยกได้อย่างไม่สิ้นสุด (infinite divisibility) ซึ่งได้กล่าวว่า สสารนั้นสามารถถูกแบ่งเป็นส่วนย่อยได้เสมอ อย่างไม่สิ้นสุด
1897 - โจเซฟ จอห์น ทอมสัน (Joseph John Thomson) - ค้นพบอิเล็กตรอน
ความเชื่อที่ว่า อะตอม เป็นส่วนที่เล็กที่สุดของสาร นั้นคงอยู่จนกระทั่งได้มีการพิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กกว่า โดยทอมสัน นั้นเป็นผู้ค้นพบอิเล็กตรอน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอะตอมนั้นยังสามารถแบ่งแยกเป็นส่วนย่อยได้อีก
1898 - Marie und Pierre Curie - กัมมันตภาพรังสี
1900 - Ludwig Boltzmann - ทฤษฎีปรมาณู
1900 - มักซ์ พลังค์ (Max Planck) - ควอนตัม
1906 - เออร์เนสท์ รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) - นิวเคลียส
รัทเธอร์ฟอร์ดได้พิสูจน์ให้เห็นว่าอะตอมนั้นมี นิวเคลียสซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก
1913 - Niels Bohr - แบบจำลองแบบเป็นระดับชั้น
1929 - Ernest O. Lawrence - เครื่องเร่งอนุภาค ไซโคลตรอน (cyclotron)
1932 - Paul Dirac und David Anderson - แอนตี้แมทเทอร์
1964 - Murray Gell-Mann - ควาร์ก
1995 - Eric Cornell und Carl Wieman - โบส-ไอน์สไตน์ คอนเดนเสท
2000 - เซิร์น - โบซอนฮิกส์
2002 - Brookhaven - สารประหลาด
แบบจำลองอะตอม

แบบจำลองอะตอมที่เป็นที่รู้จักดีมีอยู่ 5 แบบ คือ
1. แบบจำลองอะตอมของดอนตัลซึ่งมีลักษณะป็นทรงกลมและภายในว่างเปล่าไม่มีอะไรไม่สามารถทำให้สูญหายหรือเกิดขึ้นใหม่ได้
2. แบบจำลองอะตอมของทอมสันซึ่งภายในอะตอมมีโปรตอนและมีอิเล็กตรอนเท่าๆกันกระจัดกระจายอยู่ทั่วภายในอะตอม
3. แบบจำลองอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ดซึ่งภายในนิวเคลียสของอะตอมมีโปรตอนและนิวตรอนอยู่ภายในส่วนบริเวณนอกมีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆอย่างอิสระ
4. แบบจำลองอะตอมของโบร์ซึ่งภายในอะตอมจะมีชั้นพลังงานและแบ่งเป็นชั้นได้7ชั้นคือ k l m n o p q ตามลำดับซึ่งแต่ละระดับชั้นพลังงานก็จะมีพลังงานที่ไม่เท่ากัน
5. แบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก ภายในตรงกลางนิวเคลียสจะเป็นโปรตอนและนิวตรอน ส่วนภายนอกเป็นกลุ่มหมอก ถ้ากลุ่มหมอกตรงบริเวณไหนมากก็แสดงว่าตรงนั้นมีโอกาสที่จะมีอิเล็กตรอนอยู่มากกว่าที่อื่นๆ
แบบจำลองอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดในปัจจุบันคือแบบจำลองอะตอมของกลุ่มหมอก
การค้นพบอิเล็กตรอน

ความรู้เกี่ยวกับสมบัติทางไฟฟ้าในสมัยโบราณเริ่มขึ้นเมื่อมนุษย์รู้จักนำแท่งอำพันมาถูกับผ้าขนสัตว์แล้วพบว่าแท่งนั้นสามารถดูดของเบาๆได้ นักปราชญ์ในสมัยคริสตศตวรรษที่สิบแปดอธิบายว่า สารทั้งปวงประกอบด้วยของไหลสองอย่าง คือ ไฟฟ้าลบและไฟฟ้าบวก หากเกิดการเสียดสีหรือถู สมบัติทางไฟฟ้าของสารจะปรากฏขึ้น เนื่องจากของไหลทั้งสองมีไม่เท่ากัน
ในปี ค.ศ.1897 เจ เจ ทอมสัน ตั้งสมมุติฐานว่ารังสีแคโทดประกอบด้วยอนุภาค คือ อิเล็กตรอน ทอมสันทำการทดลองหาอัตราส่วนระหว่างประจุต่อมวลของอิเล็กตรอนโดยใช้สนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าช่วยได้ 1.75 x 1011คูลอมบ์ต่อกิโลกรัมและพบว่าอัตราส่วนนี้มีค่าคงที่ไม่ขึ้นกับชนิดของก๊าซที่ใช้ แสดงว่าในอะตอมทุกชนิดมีอนุภาคอิเล็กตรอนเหมือนกัน

ใน ค.ศ. 1909 เอ อาร์ มิลลิแกนสามารถหาค่าประจุของอิเล็กตรอนได้โดยการทำการทดลอง
ด้วยขั้วบวก และถ้าเพิ่มความต่างศักย์มากพอจนถึงค่าหนึ่ง จะทำให้หยดน้ำมันหยุดนิ่งได้ แสดงว่าแรงจากสนามไฟฟ้าและแรงเนื่องจากความโน้มถ่วงเท่ากันพอดี ถ้าเราทราบค่าความต่างศักย์และน้ำหนักของหยดน้ำมัน เราก็สามารถหาค่าประจุบนหยดน้ำมันได้ ซึ่งพบว่ามักมีค่าเป็นเลขจำนวนเต็มคูณกับค่าประจุที่เล็กที่สุดเสมอ (เป็นจำนวนเท่าของ 1.60x10-19 คูลอมบ์) เมื่อกำหนดค่าประจุของอิเล็กตรอนดังกล่าวและจากค่าอัตราส่วน(e/m)ของทอมสัน เราก็สามารถทราบได้ว่าน้ำหนักของอิเล็กตรอนคือ 9.11x10-31 ซึ่งปรากฎว่าเบากว่าอะตอมที่เบาที่สุด คือ ไฮโดรเจนราว 1/2000 เท่า
จากผลการทดลองเหล่านี้แสดงว่าอิเล็กตรอนในอะตอมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดและยังสนับสนุนว่าอิเล็กตรอนเป็นอนุภาคซึ่งแบ่งย่อยต่อไปไม่ได้อีกด้วย
ใน ค.ศ.1896 แบคเคอเรลพบว่าเกลือของยูเรเนียมเปล่งรังสีซึ่งสามารถทะลุผ่านกระดาษสีดำที่ใช้หุ้มแผ่นฟิล์มและทำให้แผ่นฟิล์มดำได้ โดยเขาเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า กัมมันตภาพรังสี
สองปีต่อมา มารี คูรี และปิแอร์ คูรีแยกธาตุกัมมันตรังสีออกจากยูเรเนียมได้สองธาตุ คือ พอโลเนียม และ เรเดียม ต่อมาจึงมีการยอมรับว่าอะตอมไม่ใช่อนุภาคที่แบ่งแยกไม่ได้
ภายหลัง รัทเธอร์ฟอร์ดได้พบรังสีอีก 3 ชนิด จากธาตุกัมมันตรังสี คือ รังสีแอลฟา เบตา และแกมมา โดยที่รังสีแอลฟาประกอบด้วยนิวเคลียสของฮีเลียม รังสีเบตาเป็นลำอิเล็กตรอนและ รังสีแกมมาเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเหมือนรังสีเอกซ์แต่มีความถี่สูงกว่า
ทฤษฎีอะตอมของดาลตัน
จอห์น ดาลตัน ชาวอังกฤษได้รวบรวมเรื่องเกี่ยวกับอะตอมและตั้งเป็นทฤษฎีขึ้นเรียกว่า ทฤษฎีอะตอมของดาลตัน ซึ่งนับเป็นก้าวแรกที่ทำให้เกิดความเข้าใจเกี่ยวกับอะตอมมากขึ้น ทฤษฎีอะตอมของดาลตันมีใจความสำคัญดังนี้
1. สสารทุกชนิดประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดเรียกว่าอะตอมซึ่งไม่สามารถแบ่งแยกต่อไปได้อีก
2. อะตอมไม่สามารถสร้างขึ้นใหม่หรือทำให้สูญหายไปได้
3. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันย่อมเหมือนกันกล่าวคือมีสมบัติเหมือนกันทั้งทางกายภาพและทางเคมี
4. อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันย่อมมีมวลหรือน้ำหนักเท่ากัน
5. สารประกอบเกิดจากการรวมตัวทางเคมีระหว่างอะตอมของธาตุต่างชนิดกันด้วยอัตราส่วนของจำนวนอะตอมเป็นเลขลงตัวน้อยๆ
6. อะตอมของธาตุสองชนิดขึ้นไปอาจรวมกันเป็นสารประกอบด้วยอัตราส่วนที่มากกว่าหนึ่งอย่างเพื่อเกิดสารประกอบมากกว่า 1 ชนิด

แบบจำลองอะตอมของทอมสัน

แบบจำลองนี้อธิบายสมบัติต่างๆของธาตุรวมทั้งทฤษฎีพันธะเคมีด้วย ซึ่งก็ใช้ได้บ้างในบางกรณี จนในปี ค.ศ. 1911 แบบจำลองนี้ก็ยกเลิกไป เมื่อ อี อาร์ รัทเธอร์ฟอร์ด ศึกษาการกระเจิง (scattering) ของรังสีแอลฟาในแผ่นโลหะบางๆแล้วพบว่าแบบจำลองอะตอมของทอมสันใช้อธิบายผลการทดลองไม่ได้

แบบจำลองอะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด
รัทเธอร์ฟอร์ดพบว่ารังสีส่วนใหญ่ไม่เบี่ยงเบน และส่วนน้อยที่เบี่ยงเบนนั้น ทำมุมเบี่ยงเบนใหญ่มาก บางส่วนยังเบี่ยงเบนกลับทิศทางเดิมด้วย จำนวนรังสีที่เบี่ยงเบนจะมากขึ้นถ้าความหนาแน่นของแผ่นโลหะเพิ่มขึ้น
จากการคำนวณ รัทเธอร์ฟอร์ดพบว่า ในบรรดาอนุภาคแอลฟา 108 อนุภาคจะมีเพียงอนุภาคเดียวเท่านั้นที่จะถูกกระจายกลับทางเดิม รัทเธอร์ฟอร์ดจึงเสนอว่าพื้นที่หน้าตัดของนิวเคลียสเป็นเพียงราว 10-8 ของพื้นที่อะตอมหรือรัศมีของนิวเคลียสเป็นเพียง 10-4เท่าของรัศมีอะตอม นั่นคือนิวเคลียสมีรัศมีประมาณ 10-14 เมตร
ทฤษฎีอะตอมของบอห์รและการทดลองที่เกี่ยวข้องสเปกตรัมของไฮโดรเจน
จากการศึกษาเกี่ยวกับการเปล่งรังสีของวัตถุร้อนทำให้ทราบว่า ถ้าให้ความร้อนแก่อะตอมจนมากพอ จะทำให้อะตอมเปล่งแสง เมื่อทำการวิเคราะห์แสงที่เปล่งออกมาอย่างละเอียดโดยใช้ปริซึมหรือเกรตติง พบว่าสเปกตรัมนั้นประกอบด้วยแสงที่มีค่าความถี่หรือความยาวคลื่นเรียงตัวอย่างมีระเบียบเป็นชุดๆ
บาล์มเมอร์ (Balmer) ได้ทำการทดลองพบสเปกตรัมของไฮโดรเจนในช่วงแสงขาวซึ่งตามองเห็นได้ และหาสูตรสำหรับคำนวณความถี่ต่างๆในสเปกตรัมชุดที่พบ (อนุกรมบาล์มเมอร์)
ไลแมน (Lyman) ทำการทดลองพบสเปกตรัมในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต (อนุกรมไลแมน)
ปาสเชน(Paschen) พบสเปกตรัมในช่วงรังสีอินฟราเรด (อนุกรมปาสเชน)
นอกจากนี้ยังมีอีก 2 ชุด ในช่วงพลังงานที่ต่ำลงไปอีกคือ อนุกรม แบรกเกตต์ (Brackett) และ ฟุนด์ (Pfund)
ริดเบอร์ก(J.R. Rydberg) ได้เสนอสมการที่ใช้คำนวณหา wave number ของสเปกตรัมทุกชุดดังนี้
R คือค่าคงที่ของริดเบอร์ก มีค่า 1.09678 x 105
n1, n2 เป็นเลขจำนวนเต็ม (n2 > n1)
นำสมการของริดเบอร์กไปคำนวณหา wave function ของสเปกตรัมในอนุกรมต่างๆ โดยแทนค่า n1และ n2 ดังนี้
อนุกรมไลแมน
n1 คงที่ = 1
n2 = 2,3,4,...
อนุกรมบาล์มเมอร์
n1 คงที่ = 2
n2 = 3,4,5....
อนุกรมปาสเชน
n1 คงที่ = 3
n2 = 4,5,6...
อนุกรมแบรกเกตต์
n1 คงที่ = 4
n2 = 5,6,7...
อนุกรมฟุนด์
n1 คงที่ = 5
n2 = 6,7,8...

ทฤษฎีของบอห์รสำหรับไฮโดรเจนอะตอม
นีลส์ บอห์ร ได้รวบรวมผลการทดลองต่างๆ และเสนอแบบจำลองของอะตอมขึ้น โดยตั้งสมมุติฐานไว้ดังนี้
1. อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบๆนิวเคลียสจะมีโมเมนตัมเชิงมุม (angular momentum) เป็นค่าเฉพาะ โดยมีค่าเป็นจำนวนเท่าของค่าคงที่ค่าหนึ่ง คือ h/2 ถ้าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน (มีมวล me)เป็นวงกลม (รัศมี r) และความเร็ว v
§ h เป็นค่าคงที่ของพลังค์
§ n เป็นเลขจำนวนเต็ม (1,2,3...)

n จะบ่งถึงพลังงานของอิเล็กตรอนในวงโคจรหนึ่งๆ ซึ่งเรียกว่าเลขควอนตัม (quantum number) การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในลักษณะนี้จะไม่มีการสูญเสียพลังงาน พลังงานของอิเล็กตรอนจะคงตัว ระดับพลังงานของวงโคจรที่ n เรียก En อิเล็กตรอนที่มีค่า n ต่ำ จะมีพลังงานต่ำ สถานะของอะตอมที่มีระดับพลังงานต่ำสุดเรียกว่าสถานะพื้น (ground state) ส่วนสถานะอื่นๆ ทีมีพลังงานสูงกว่าเรียกว่าสถานะกระตุ้น (excited state)
1. เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรจะมีการดูดกลืนหรือเปล่งรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า วงโคจรของอิเล็กตรอนที่มีค่า n1 จะมีพลังงานน้อยกว่า n2 ดังนั้น E1 < E2
การเปลี่ยนวงโคจรจาก n1 ไปสู่วงโคจร n2 จะเป็นการดูดกลืนรังสี การเปลี่ยนวงโคจรจาก n2 ไปสู่วงโคจร n1 จะเป็นการเปล่งรังสี
เนื่องจาก E = h ดังนั้นความถี่() ของรังสีที่เปล่งออกมาจะมีค่าสูงหรือต่ำจะขึ้นอยู่กับผลต่างของระดับพลังงานทั้งสอง(E) บอห์รได้เสนอสูตรสำหรับหา En โดยอาศัยกฎทางกลศาสตร์และไฟฟ้า
§ me คือ มวลของอิเล็กตรอน (9.11 x 10-28g)
§ e เป็นประจุของอิเล็กตรอน (4.8 x 10-10 esu)
§ z เป็นเลขอะตอมมิกของไฮโดรเจน (1)
§ h คือค่าคงที่ของพลังค์ (6.62 x 10-27 erg-sec)
เมื่อแทนค่า me, e, z, h ที่อยู่ในวงเล็บ ค่าในวงเล็บคือ 2.18 x 10 -11 erg หรือ 13.6 eV หรือ 1311.65 kJ mol-1สูตรของบอห์รสำหรับหารัศมีของวงโคจรอิเล็กตรอนที่มีเลขควอนตัม n คือ
a0 = ค่าคงที่เรียกว่า รัศมีของบอห์ร (Bohr radius) = h2/42 mee2 =0.529 Ao
อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่รอบนิวเคลียสที่ระดับพลังงาน n = 1 จะมีพลังงานต่ำสุด (มีค่าเป็นลบ) เมื่อ n มีค่าสูงขึ้นจนกระทั่ง n = infinity จะมีพลังงานสูงสุดคือ เท่ากับศูนย์
จุดอ่อนทฤษฎีของบอห์รและการค้นคว้าหาทฤษฎีใหม่
ทฤษฎีของบอห์รใช้อธิบายได้กับสเปกตรัมของอะตอมหรือไอออนที่มีเพียง 1 อิเล็กตรอน เช่น H, He+, Li+ แต่ใช้อธิบายสเปกตรัมทั่วไปที่มีหลายอิเล็กตรอนไม่ได้ นอกจากนั้นตามทฤษฎีของบอห์รจะอธิบายโครงสร้างของอะตอมในระดับสองมิติเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์จึงค้นคว้าทดลองหาข้อมูลต่างๆ เพื่อใช้อธิบายโครงสร้างของอะตอมให้ถูกต้องยิ่งขึ้น ผลงานที่สำคัญที่ทำให้เข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอนที่จะนำไปสู่ความรู้ ความเข้าใจเกี่ยวกับอะตอมมากขึ้น คือ ผลงานของเดอบรอยล์ (Louis de Bröglie) เกี่ยวกับหลักทวิภาพ อนุภาค-คลื่นของสาร และของไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg) เกี่ยวกับหลักความไม่แน่นอน (uncertainty principle)
การเปล่งรังสีของวัตถุร้อน
แสงเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าความยาวคลื่น หรือ ความถี่ต่างๆกัน รังสีที่มีพลังงานสูงจะมีความยาวคลื่นสั้น ส่วนรังสีที่มีพลังงานต่ำมีความยาวคลื่นยาว รังสีในช่วงที่ตาคนมองได้ (แสงขาว) มีความยาวคลื่น 400 nm ถึง 700 nm

เมื่อนำแสงขาวมาผ่านปริซึมจะเกิดการหักเหของแสงได้สเปกตรัมของแสง ซึ่งมีสีเรียงตามลำดับจากความยาวคลื่นสั้นไปหายาว คือ ม่วง น้ำเงิน เขียว เหลือง ส้ม แดง เหมือนสีรุ้ง
นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาเกี่ยวกับการเปล่งรังสีของวัตถุร้อนพบว่า เมื่อให้ความร้อนแก่โลหะต่างๆ จะมีการเปล่งรังสีออกมาเป็นแสงสีต่างๆ ขึ้นกับความร้อนที่ให้แก่แท่งเหล็ก แสดงว่าอะตอมของโลหะ สามารถเปล่งแสงออกมาเมื่อได้รับความร้อน
ในคริสตศตวรรษที่ 19 ปรากฏการณ์เกี่ยวกับการแผ่รังสีความร้อนสรุปได้ 2 ประการ คือ
1. ถ้าให้ความร้อนแก่วัตถุมาก วัตถุนั้นจะเปล่งรังสีออกมามากด้วย ทั้งในรูปของความร้อนและแสง ความเข้มของรังสีขึ้นกับอุณหภูมิของวัตถุ เช่น ถ้าเพิ่มอุณหภูมิเป็นสามเท่า ความเข้มอาจเพิ่มขึ้นถึง 100 เท่า
2. สี (หรือชนิด) ของรังสีที่วัตถุเปล่งออกมาขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ เช่น ถ้าเราใช้ไฟเผาแท่งเหล็กซึ่งเดิมมีสีคล้ำ แต่เมื่อเผาไฟไปนานพอ เหล็กจะเริ่มเปล่งรังสีสีแดง ถ้าเผาให้ร้อนขึ้นกว่านั้นจะเป็นสีส้มและสีเหลือง และในที่สุดจะเป็นสีขาว
นักวิทยาศาสตร์พยายามจะเข้าใจปรากฏการณ์ของรังสีความร้อน และผลจากการทดลองนี้ เพื่อให้สะดวกจึงตั้งแบบจำลอง โดยสมมติให้วัตถุที่ใช้ศึกษาเป็นชนิดที่ดูดและคายรังสีความร้อนได้ดีที่สุด นั่นคือต้องเป็น วัตถุดำ (black body)
ทฤษฎีที่ว่าด้วยวัตถุดำในยุคแรกนั้นเป็นผลงานของเรย์เลห์ (Rayleigh) จีนส์ (Jeans) เคอร์ชฮอฟฟ์(Kirchhoff) และวีน(Wien) ซึ่งใช้ทฤษฎีคลาสสิกของฟิสิกส์อธิบาย โดยพิจารณาว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและถูกเปล่งออกมาเนื่องจากการสั่นสะเทือนของวัตถุที่มีประจุคือ อิเล็กตรอน เนื่องจากอิเล็กตรอนจะสั่นด้วยความถี่เท่าใดก็ได้ไม่จำกัด ดังนั้นรังสีที่เปล่งออกมาจากวัตถุดำที่ร้อน (ไม่ว่าจะอยู่ในรูปของแสงหรือความร้อน) จึงน่าจะมีความถี่เป็นค่าต่อเนื่อง เมื่อคำนวณความเข้มและพลังงานของแสงที่มีความถี่ต่างๆ โดยหาจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมที่สั่นสะเทือนด้วยความถี่นั้นๆเสียก่อน ก็ปรากฏว่าผลการคำนวณไม่ตรงกับผลการทดลอง และไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดวัตถุที่อุณหภูมิหนึ่งจึงเปล่งแสงที่มีความเข้มสูงสุดในช่วงความถี่หนึ่งเท่านั้น นอกจากนี้จากทฤษฎีของเรย์เลห์และจีนส์ จะพบว่ายิ่งความถี่ของแสงที่เปล่งออกมาสูงขึ้น ความเข้มของแสงก็ยิ่งสูงขี้นไม่มีขอบเขตจำกัด ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติ

จุดเริ่มต้นของทฤษฎีควอนตัม
แมกซ์ พลังค์ ได้เสนอทฤษฎีควอนตัม (quantum theory) และอธิบายเกี่ยวกับการเปล่งรังสีว่า รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปล่งออกมามีลักษณะเป็นกลุ่มๆ ซึ่งประกอบด้วยหน่วยเล็กๆ เรียกว่า ควอนตัม (quantum) ขนาดของควอนตัมขึ้นกับความถี่ของรังสี และแต่ละควอนตัมมีพลังงาน(E)โดยที่ E เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความถี่() ดังนี้
E = h
เมื่อ
· E = พลังงานหนึ่งควอนตัมแสง (J)
· h = ค่าคงที่ของพลังค์ (6.62 x 10-34 Js)
·  = ความถี่ (s-1)
จากทฤษฎีควอนตัมนี้ กลุ่มของอะตอมที่สั่นด้วยความถี่สูงจะเปล่งแสงที่มีพลังงานสูงๆ เท่านั้น ที่อุณหภูมิหนึ่งๆ โอกาสที่จะพบอะตอมที่สั่นสะเทือนด้วยความสูงมากๆ หรือต่ำมากๆนั้นมีน้อย ดังนั้นความเข้ม (ซึ่งขึ้นกับพลังงานและจำนวนอะตอม)ของพวกที่มีความถี่ดังกล่าวจึงน้อยกว่า ซึ่งตรงกับผลการทดลองที่กราฟเส้นโค้งลดลงในบริเวณที่มีความถี่สูงมาก และต่ำมาก(หรือถ้าคิดเป็นความยาวคลื่นก็กลับกัน) นอกจากนี้ แม้อะตอมต่างๆ จะสั่นด้วยความถี่ต่างกัน จะมีความถี่ค่าหนึ่งที่เป็นของอะตอมส่วนใหญ่ ความถี่ค่านี้เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งใช้อธิบายการเปลี่ยนจุดสูงสุดของกราฟกับอุณหภูมิได้
ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก
เมื่อแสงที่มีความถี่เหมาะสมตกกระทบผิวหน้าของโลหะ จะมีอิเล็กตรอนหลุดออกมา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก และเรียกอิเล็กตรอนนั้นว่าโฟโตอิเล็กตรอน จากการศึกษาอย่างละเอียดพบว่า
1. โฟโตอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อแสงตกกระทบมีความถี่สูงกว่าค่าหนึ่งซึ่งเป็นค่าจำเพาะสำหรับสารนั้นๆ ความถี่ต่ำสุดที่มำให้เกิดโฟโตอิเล็กตรอนได้นี้เรียกว่า ความถี่ขีดเริ่ม (threshold frequency)
2. ถ้าใช้แสงที่มีความถี่สูงกว่าความถี่ขีดเริ่ม พลังงานส่วนที่เกินนี้จะไปทำให้โฟโตอิเล็กตรอนมีพลังงานจลน์เพิ่มขึ้น ปรากฏว่าพลังงานจลน์สูงสุดของโฟโตอิเล็กตรอนไม่ขึ้นกับความเข้มของแสงนั้นๆ แต่ขึ้นกับความถี่
3. จำนวนโฟโตอิเล็กตรอนขึ้นกับความเข้มของแสง ถ้าลดความเข้มของแสงลง จำนวนโฟโตอิเล็กตรอนจะลดลงด้วย
ผลข้อ 2 ขัดกับทฤษฎีคลาสสิกของฟิสิกส์อย่างยิ่ง เพราะตามทฤษฏีดังกล่าว พลังงานของโฟโตอิเล็กตรอนควรจะขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงโดยตรง ส่วนผลข้อ 3 นั้น ทฤษฎีคลาสสิกอธิบายไม่ได้เลย
ในปี ค.ศ.1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์(Albert Einstein)สามารถอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตรอนนี้ได้อย่างถูกต้อง เขาเสนอว่าแสงควรมีคุณสมบัติเป็นอนุภาคได้ด้วย เรียกว่า โฟตอน(photon) และใช้ทฤษฏีของพลังค์กำหนดค่าพลังงานของโฟตอนนั้น กล่าวคือ อนุภาคแสง 1 โฟตอนที่มีความถี่ มีพลังงาน E = h คิดเป็น 1 ควอนตัม ค่าพลังงานของโฟตอนเป็นค่าเฉพาะสำหรับแสงที่มีความถี่หนึ่งๆ เท่านั้น ดังนั้นพลังงานของ 1 ควอนตัมของแสงสีแดง 1 โฟตอน มีค่าน้อยกว่าพลังงาน 1 ควอนตัมของแสงสีนำเงิน 1 โฟตอน (แสงสีน้ำเงินมีความถี่สูงกว่า)
คำอธิบายของไอน์สไตน์สำหรับผลการทดลองแต่ละข้อเป็นดังนี้
1. ปัญหาของความถี่ขีดเริ่ม
การที่จะดึงอิเล็กตรอนให้หลุดออกมาจากผิวหน้าโลหะได้ ต้องใช้พลังงานอย่างน้อยที่สุดเท่ากับแรงดึงดูดที่โลหะมีต่ออิเล็กตรอนนั้น จากทฤษฎีของพลังค์ พลังงานของแสงแต่ละชนิดขึ้นอยู่กับความถี่ ดังนั้นถ้าเขียนแทนความถี่ต่ำสุดว่า min และแรงดึงดูดของอิเล็กตรอนว่า W (work function) ดังนั้น
W = h min

2. ปัญหาพลังงานจลน์สูงสุดของโฟโตอิเล็กตรอนจากแสงชนิดหนึ่งๆ
ถ้าเราใช้แสงที่มีความถี่  พลังงานของแสงคือ h (  มากกว่า min ส่วนที่เหลือจะใช้เป็นพลังงานของอิเล็กตรอนนั้น ดังนั้น
พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอน = h( - min)
minมีค่าคงที่สำหรับโลหะชนิดหนึ่งๆ ดังนั้นพลังงานจลน์สูงสุดจึงแปรผันโดยตรงกับ 
3. ปัญหาความเข้มของแสงกับจำนวนโฟโตอิเล็กตรอน
เนื่องจากความเข้มของแสงขึ้นอยู่กับพลังงานของแสงโดยตรง(ความเข้ม คือ พลังงานต่อหน่วยพื้นที่ต่อหน่วยเวลา) ถ้าให้พลังงานของแสงทั้งหมดที่ตกกระทบต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ของผิวหน้าโลหะเป็น Er
· Et คือพลังงานของแสงทั้งหมดที่ตกกระทบ
· h คือ พลังงานของแสง 1 โฟตอน
· I คือความเข้มของแสง
จากนี้ไอน์สไตน์ให้ข้อสมมุติฐานที่สำคัญอีกข้อหนึ่งว่า
"1 โฟตอนจะทำให้เกิด 1 โฟโตอิเล็กตรอนเท่านั้น"
ผลงานของไอน์สไตน์ชิ้นนี้เป็นจุดเริ่มต้นของความคิดที่ว่า แสงมีสมบัติเป็นอนุภาคที่เรียกว่า โฟตอน นอกเหนือจากความเป็นคลื่นตามที่เคยทราบกันมาแต่ก่อน
สมมุติฐานของเดอบรอยล์ ( ลักษณะทวิภาค )
เดอบรอยล์ ได้เสนอแนวความคิดว่าสารทุกชนิดนอกจากจะเป็นอนุภาคแล้วยังมีสมบัติความเป็นคลื่นอยู่ในตัวด้วย และสามารถยกตัวอย่างของสารที่แสดงสมบัติเป็นคลื่นที่มีระดับพลังงานเป็นช่วงๆ (quantized energy level)นั่นคือการสั่นของเชือกที่ปลายทั้งสองข้างไม่เคลื่อนที่ เชือกหรือลวดพวกนี้สามารถสั่นด้วยความถี่บางค่าเท่านั้น (ดังที่นิยมเรียกกันว่าความถี่ขั้นมูลฐานและโอเวอร์โทนต่างๆ) และการสั่นแบบนี้อยู่ในลักษณะของ คลื่นนิ่ง (standing wave)
เดอบรอยล์ศึกษางานของไอน์สไตน์ในเรื่องของ สมบัติทวิภาค (อนุภาค-คลื่น) ของแสง และเสนอว่าสมบัตินี้ใช้กับสารอื่นๆได้ด้วย

ผู้จัดทำ

นางสาวกนกวรรณ โปรดสูงเนิน
นางสาววนิดา ศรีชมพู
นางสาวพรรณ กลมกลาง
นางสาวพัชรินทร์ เหียงสูงเนิน
นางสาวมะลิสา เดสูงเนิน
นางสาวศุภยา เมียกขุนทด




แหล่งข้อมูลอ้างอิง

www.wikipedia.org
http://203.114.105.84/virtual/E-Learning_Malinee/chem.malinee/www.bwc.ac.th/stuchem44/m4/pp03/page9.htm

www.google.com

การค้นหาgogle.comโดย .doc

การค้นหาgogle.comโดย .ppt

การค้นหาgogle.comโดย เครื่องหมายคำพูด

การค้นหาgogle.comโดย +

การกำเนิดโลก

กำเนิดโลก
เมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว กลุ่มก๊าซในเอกภพบริเวณนี้ ได้รวมตัวกันเป็นหมอกเพลิงมีชื่อว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar แปลว่า สุริยะ, Nebula แปลว่า หมอกเพลิง) แรงโน้มถ่วงทำให้กลุ่มก๊าซยุบตัวและหมุนตัวเป็นรูปจาน ใจกลางมีความร้อนสูงเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่น กลายเป็นดาวฤกษ์ที่ชื่อว่าดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่อยู่รอบๆ มีอุณหภูมิต่ำกว่า รวมตัวเป็นกลุ่มๆ มีมวลสารและความหนาแน่นมากขึ้นเป็นชั้นๆ และกลายเป็นดาวเคราะห์ในที่สุด (ภาพที่ 1)

ภาพที่ 1 กำเนิดระบบสุริยะ
โลกในยุคแรกเป็นของเหลวหนืดร้อน ถูกกระหน่ำชนด้วยอุกกาบาตตลอดเวลา องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุหนัก เช่น เหล็ก และนิเกิล จมตัวลงสู่แก่นกลางของโลก ขณะที่องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุเบา เช่น ซิลิกอน ลอยตัวขึ้นสู่เปลือกนอก ก๊าซต่างๆ เช่น ไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ พยายามแทรกตัวออกจากพื้นผิว ก๊าซไฮโดรเจนถูกลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ทำลายให้แตกเป็นประจุ ส่วนหนึ่งหลุดหนีออกสู่อวกาศ อีกส่วนหนึ่งรวมตัวกับออกซิเจนกลายเป็นไอน้ำ เมื่อโลกเย็นลง เปลือกนอกตกผลึกเป็นของแข็ง ไอน้ำในอากาศควบแน่นเกิดฝน น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์ลงมาสะสมบนพื้นผิว เกิดทะเลและมหาสมุทร สองพันล้านปีต่อมาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ได้นำคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านการสังเคราะห์แสง เพื่อสร้างพลังงาน และให้ผลผลิตเป็นก๊าซออกซิเจน ก๊าซออกซิเจนที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบน แตกตัวและรวมตัวเป็นก๊าซโอโซน ซึ่งช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีอุลตราไวโอเล็ต ทำให้สิ่งมีชีวิตมากขึ้น และปริมาณของออกซิเจนมากขึ้นอีก ออกซิเจนจึงมีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวโลกในเวลาต่อมา

ภาพที่ 2 กำเนิดโลก
โครงสร้างภายในของโลก โลกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 12,756 กิโลเมตร (รัศมี 6,378 กิโลเมตร) มีมวลสาร 6 x 1024 กิโลกรัม และมีความหนาแน่นเฉลี่ย 5.5 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (หนาแน่นกว่าน้ำ 5.5 เท่า) นักธรณีวิทยาทำการศึกษาโครงสร้างภายในของโลก โดยศึกษาการเดินทางของ “คลื่นซิสมิค” (Seismic waves) ซึ่งมี 2 ลักษณะ คือ

ภาพที่ 3 คลื่นปฐมภูมิ (P wave) และคลื่นทุติยภูมิ (S wave)

คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 8 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน ดังภาพที่ 3 คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง
ภาพที่ 4 การเดินทางของ P wave และ S wave ขณะเกิดแผ่นดินไหว

ขณะที่เกิดแผ่นดินไหว (Earthquake) จะเกิดแรงสั่นสะเทือนหรือคลื่นซิสมิคขยายแผ่จากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวออกไปโดยรอบทุกทิศทุกทาง เนื่องจากวัสดุภายในของโลกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน และมีสถานะต่างกัน คลื่นทั้งสองจึงมีความเร็วและทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไปดังภาพที่ 4 คลื่นปฐมภูมิหรือ P wave สามารถเดินทางผ่านศูนย์กลางของโลกไปยังซีกโลกตรงข้ามโดยมีเขตอับ (Shadow zone) อยู่ระหว่างมุม 100 – 140 องศา แต่คลื่นทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดินทางผ่านชั้นของเหลวได้ จึงปรากฏแต่บนซีกโลกเดียวกับจุดเกิดแผ่นดินไหว โดยมีเขตอับอยู่ที่มุม 120 องศาเป็นต้นไป โครงสร้างภายในของโลกแบ่งตามองค์ประกอบทางเคมี นักธรณีวิทยา แบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 3 ส่วน โดยพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมี ดังนี้ (ภาพที่ 5)เปลือกโลก (Crust) เป็นผิวโลกชั้นนอก มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นซิลิกอนออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์แมนเทิล (Mantle) คือส่วนซึ่งอยู่อยู่ใต้เปลือกโลกลงไปจนถึงระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบหลักเป็นซิลิคอนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ และเหล็กออกไซด์แก่นโลก (Core) คือส่วนที่อยู่ใจกลางของโลก มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก และนิเกิล




ภาพที่ 5 องค์ประกอบทางเคมีของโครงสร้างภายในของโลก

ภาพที่ 6 โครงสร้างภายในของโลก

โครงสร้างภายในของโลกแบ่งตามคุณสมบัติทางกายภาพ นักธรณีวิทยา แบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 5 ส่วน โดยพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพ ดังนี้ (ภาพที่ 6) ลิโทสเฟียร์ (Lithosphere) คือ ส่วนชั้นนอกสุดของโลก ประกอบด้วย เปลือกโลกและแมนเทิลชั้นบนสุด ดังนี้ o เปลือกทวีป (Continental crust) ส่วนใหญ่เป็นหินแกรนิตมีความหนาเฉลี่ย 35 กิโลเมตร ความหนาแน่น 2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร o เปลือกสมุทร (Oceanic crust) เป็นหินบะซอลต์ความหนาเฉลี่ย 5 กิโลเมตร ความหนาแน่น 3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร (มากกว่าเปลือกทวีป) o แมนเทิลชั้นบนสุด (Uppermost mantle) เป็นวัตถุแข็งซึ่งรองรับเปลือกทวีปและเปลือกสมุทรอยู่ลึกลงมาถึงระดับลึก 100 กิโลเมตร แอสทีโนสเฟียร์ (Asthenosphere) เป็นแมนเทิลชั้นบนซึ่งอยู่ใต้ลิโทสเฟียร์ลงมาจนถึงระดับ 700 กิโลเมตร เป็นวัสดุเนื้ออ่อนอุณหภูมิประมาณ 600 – 1,000ฐC เคลื่อนที่ด้วยกลไกการพาความร้อน (Convection) มีความหนาแน่นประมาณ 3.3 กรัม/เซนติเมตร เมโซสเฟียร์ (Mesosphere) เป็นแมนเทิลชั้นล่างซึ่งอยู่ลึกลงไปจนถึงระดับ 2,900 กิโลเมตร มีสถานะเป็นของแข็งอุณหภูมิประมาณ 1,000 – 3,500ฐC มีความหนาแน่นประมาณ 5.5 กรัม/เซนติเมตร แก่นชั้นนอก (Outer core) อยู่ลึกลงไปถึงระดับ 5,150 กิโลเมตร เป็นเหล็กหลอมละลายมีอุณหภูมิสูง 1,000 – 3,500ฐC เคลื่อนตัวด้วยกลไกการพาความร้อนทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก มีความหนาแน่น 10 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร แก่นชั้นใน (Inner core) เป็นเหล็กและนิเกิลในสถานะของแข็งซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000 ?C ความหนาแน่น 12 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จุดศูนย์กลางของโลกอยู่ที่ระดับลึก 6,370 กิโลเมตร
สนามแม่เหล็กโลก แก่นโลกมีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก แก่นโลกชั้นใน (Inner core) มีความกดดันสูงจึงมีสถานะเป็นของแข็ง ส่วนแก่นชั้นนอก (Outer core) มีความกดดันน้อยกว่าจึงมีสถานะเป็นของเหลวหนืด แก่นชั้นในมีอุณหภูมิสูงกว่าแก่นชั้นนอก พลังงานความร้อนจากแก่นชั้นใน จึงถ่ายเทขึ้นสู่แก่นชั้นนอกด้วยการพาความร้อน (Convection) เหล็กหลอมละลายเคลื่อนที่หมุนวนอย่างช้าๆ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า และเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก (The Earth’s magnetic field)

ภาพที่ 7 แกนแม่เหล็กโลก
อย่างไรก็ตามแกนแม่เหล็กโลกและแกนหมุนของโลกมิใช่แกนเดียวกัน แกนแม่เหล็กโลกมีขั้วเหนืออยู่ทางด้านใต้ และมีแกนใต้อยู่ทางด้านเหนือ แกนแม่เหล็กโลกเอียงทำมุมกับแกนเหนือ-ใต้ทางภูมิศาสตร์ (แกนหมุนของโลก) 12 องศา ดังภาพที่ 7

ภาพที่ 8 สนามแม่เหล็กโลก
สนามแม่เหล็กโลกก็มิใช่เป็นรูปทรงกลม (ภาพที่ 8) อิทธิพลของลมสุริยะทำให้ด้านที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มีความกว้างน้อยกว่าด้านตรงข้ามดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กโลกไม่ใช่สิ่งคงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงความเข้มและสลับขั้วเหนือ-ใต้ ทุกๆ หนึ่งหมื่นปี ในปัจจุบันสนามแม่เหล็กโลกอยู่ในช่วงที่มีกำลังอ่อน สนามแม่เหล็กโลกเป็นสิ่งที่จำเป็นที่เอื้ออำนวยในการดำรงชีวิต หากปราศจากสนามแม่เหล็กโลกแล้ว อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์และอวกาศ จะพุ่งชนพื้นผิวโลก ทำให้สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้ (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในบทที่ 3 พลังงานจากดวงอาทิตย์)

เกร็ดความรู้: ทิศเหนือที่อ่านได้จากเข็มทิศแม่เหล็ก อาจจะไม่ตรงกับทิศเหนือจริง ด้วยเหตุผล 2 ประการคือ
ขั้วแม่เหล็กโลก และขั้วโลก มิใช่จุดเดียวกัน
ในบางพื้นที่ของโลก เส้นแรงแม่เหล็กมีความเบี่ยงเบน (Magnetic deviation) มิได้ขนานกับเส้นลองจิจูด (เส้นแวง) ทางภูมิศาสตร์ แต่โชคดีที่บริเวณประเทศไทยมีค่าความเบี่ยงเบน = 0 ดังนั้นจึงถือว่า ทิศเหนือแม่เหล็กเป็นทิศเหนือจริงได้

ความรู้เกี่ยวกับนวัตกรรมและสารสนเทศ

ความหมายนวัตกรรม

คำว่า "นวัตกรรม" หรือ นวกรรม มาจากคำภาษาอังกฤษว่า "Innovation" มีรากศัพท์เดิมมาจากคำว่า นว แปลว่า ใหม่ กรรม แปลว่า การกระทำ ดังนั้นนวัตกรรมจึงแปลตามรูปศัพท์เดิมว่าเป็นการปฏิบัติหรือการกระทำใหม่ๆ ในความหมายโดยทั่วไปแล้วสิ่งใหม่ๆ อาจ
หมายถึงความคิด วิธีปฏิบัติ วัตถุหรือสิ่งของที่ใหม่ ซึ่งยังไม่เป็นที่รู้จักมาก่อน คำว่านวัตกรรมนี้อาจมีผู้ใช้คำอื่นๆ อีก เช่น นวัตกรรม ความจริงแล้วก็เป็นคำ ๆ เดียวกันนั่นเอง

Everette M. Rogers (1983 : หน้า 11) ได้ให้ความหมายของคำว่า นวัตกรรม
(Innovation) ว่า นวัตกรรมคือ ความคิด การกระทำ หรือวัตถุใหม่ ๆ ซึ่งถูกรับรู้ว่า
เป็นสิ่งใหม่ๆ ด้วยตัวบุคคลเแต่ละคนหรือหน่วยอื่น ๆ ของการยอมรับในสังคม
(Innovation is a new idea, practice or object, that is perceived as new by the
individual or other unit of adoption)

การพิจารณาว่าสิ่งหนึ่งสิ่งใดเป็นนวัตกรรมนั้น Rogers ได้ชี้ให้เห็นว่าขึ้นอยู่กับการรับรู้ของแต่ละบุคคลหรือกลุ่มบุคคลว่าเป็นสิ่งใหม่สำหรับเขา ดังนั้นนวัตกรรมของบุคคลกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งอาจไม่ใช้นวัตกรรมบุคคลกลุ่มอื่น ๆ ก็ได้ ขึ้นอยู่กับการรับรู้ของบุคคลนั้นว่าเป็นสิ่งใหม่สำหรับเขาหรือไม่ อีกประการหนึ่งความใหม่ (newness) อาจขึ้นอยู่กับระยะเวลาด้วย สิ่งใหม่ๆ ตามความหมายของนวัตกรรมไม่จำเป็นจะต้องใหม่จริงๆ แต่อาจจะหมายถึงสิ่งใดสิ่งหนึ่งที่เป็นความคิดหรือการปฏิบัติที่เคยทำกันมาแล้วแต่ได้หยุดกันไประยะเวลาหนึ่ง ต่อมาได้มีการรื้อฟื้นขึ้นมาทำใหม่เนื่องจากเห็นว่าสามารถช่วยแก้ปัญหาในสภาพการณ์ใหม่นั้นได้ ก็นับว่าสิ่งนั้นเป็นสิ่งใหม่ได้

ดังนั้น นวัตกรรมอาจหมายถึงสิ่งใหม่ๆ ดังต่อไปนี้
1. สิ่งใหม่ที่ไม่เคยมีผู้ใดเคยทำมาก่อนเลย
2. สิ่งใหม่ที่เคยทำมาแล้วในอดีตแต่ได้มีการรื้อฟื้นขึ้นมาใหม่
3. สิ่งใหม่ที่มีการพัฒนามาจากของเก่าที่มีอยู่เดิม

ความสำคัญของนวัตกรรมการศึกษา

นวัตกรรมมีความสำคัญต่อการศึกษาหลายประการ ทั้งนี้เนื่องจากในโลกยุคโลกาภิวัตต์โลกมีการเปลี่ยนแปลงในทุกด้านอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความก้าวหน้าทั้งด้านเทคโนโลยีและสารสนเทศ การศึกษาจึงจำเป็นต้องมีการพัฒนาเปล่ยนแปลงจากระบบการศึกษาที่มีอยู่เดิม เพื่อให้ทันสมัยต่อการเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยี และสภาพสังคมที่เปลี่ยนแปลงไป อีกทั้งเพื่อแก้ไขปัญหาทางด้านศึกษาบางอย่างที่เกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพเช่นเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงทางด้านการศึกษาจึงจำเป็นต้องมีการศึกษาเกี่ยวกับนวัตกรรมการศึกษาที่จะนำมาใช้เพ่อแก้ไขปัญหาทางการศึกษาในบางเร่อง เช่น ปัญหาที่เกี่ยวเนื่องกัน จำนวนผู้เรียนที่มากขึ้น การพัฒนาหลักสูตรให้ทันสมัย การผลิตและพัฒนาสื่อใหม่ ๆ ขึ้นมาเพื่อตอบสนองการเรียนรู้ของมนุษย์ให้เพิ่มมากขึ้นด้วยระยะเวลาที่สั้นลง การใช้นวัตกรรมมาประยุกต์ในระบบการบริหารจัดการด้านการศึกษาก็มีส่วนช่วยให้การใช้ทรัพยากรการเรียนรู้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น เกิดการเรียนรู้ด้วยตนเอง

กล่าวโดยสรุป นวัตกรรมการศึกษาเกิดขึ้นตามสาเหตุใหม่ ๆ ดังต่อไปนี้
1) การเพิ่มปริมาณของผู้เรียนในระดับชั้นประถมศกษาและมัธยมศึกษาเป็นไปอย่างรวดเร็ว ทำให้นักเทคโนโลยีการศึกษาต้องหานวัตกรรมใหม่ ๆ มาใช้ เพื่อให้สามารถสอนนักเรียนได้มากขึ้น

2) การเปลี่ยนแปลงของเทคโนโลยีเป็นไปอย่างรวดเร็ว การเรียนการสอนจึงต้องตอบสนองการเรียนการสอนแบบใหม่ ๆ ที่ช่วยให้ผู้เรียนสามารถเรียนรู้ได้เร็วและเรียนรูบได้มากในเวลาจำกัดนักเทคโนโลยีการศึกษาจ่งต้องค้นหานวัตกรรมมาประยุกต์ใช้เพื่อวัตถุประสงค์นี้

3) การเรียนรู้ของผู้เรียนมีแนวโน้มในการเรียนรู้ด้วยตนเองมากขึ้น ตามแนวปรัชญาสมัยใหม่ที่ยึดผู้เรียนเป็นศูนย์กลาง นวัตกรรมการศึกษาสามารถช่วยตอบสนองการเรียนรู้ตามอัตภาพ ตามความสามารถของแต่ละคน เช่นการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ช่วยสอน CAI (Computer Assisted instruction) การเรียนแบบศูนย์การเรียน

4) ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีสารสนเทศและเทคโนโลยีโทรคมนาคม ที่ส่วนผลักดันให้
มีการใช้นวัตกรรมการศึกษาเพิ่มมากขึ้น เช่น เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ทำให้คอมพิวเตอร์ มีขนาดเล็กลง แต่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นมาก เทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์และอินเตอร์เน็ต ทำให้เกิดการสื่อสารไร้พรมแดน นักเทคโนโลยีการศึกษาจึงคิดค้นหาวิธีการใหม่ ๆ ในการประยุกต์ใช้ระบบเครือข่ายคอมพิวเตอร์เป็นฐานในการเรียนรู้ ที่เรียกว่า "Web-based Learning" ทำให้สามารถเรียนรู้ในทุกพี่ทุกเวลาสำหรับทุกคน (Sny where, Any time for Everyone ) ถ้าหากผู้เรียนสามารถใช้อิเตอร์เน็ตได้

การใช้คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันเป็นไปอย่างกว้างขวาง ในวงการศึกษาคอมพิวเตอร์มิใช่เพียงแต่สิ่งอำนวยความสะดวกในสำนักงานเท่านั้น แต่ยังใช้เป็นสื่อหรือเป็นเครื่องมือสร้างสื่อได้อย่างสวยงามเหมือนจริง และรวดเร็วมากกว่าก่อน นักเทคโนโลยีการศึกษาจึงศึกษาวิจัยบทนวัตกรรมทางด้านการผลิตและการใช้สื่อใหม่ ๆ ตามศักยภาพของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ เช่น คอมพิวเตอร์กราฟิก ระบบมัลติมีเดีย วิดีโอออนดีมานด์ การประชุมทางไกล อี-เส้นนิ่ง
อี-เอ็ดดูเคชั่น เป็นต้น

เรื่องที่ 2 องค์ประกอบและเกณฑ์ในการพิจารณานวัตกรรมการศึกษา

ยังมีผู้เข้าใจผิดว่าคำว่า "นวัตกรรม" มีความหมายเดียวกันกับคำว่า "เทคโนโลยี"
ความจริงแล้ว "เทคโนโลยี" หมายถึงวิทยาการหรือวิธีการใหม่ ๆ ที่สามารถนำไปปฏิบัติได้ผลจริง จนเป็นที่แพร่หลายเป็นที่รู้จักกันโดยทั่วไปแล้ว ดังนั้นเมื่อนักวิจัยหรือบุคคลที่เกี่ยวข้องทำการศึกษา ค้นคว้าทดลอง จนได้ผลงานใหม่ๆ ออกมาแล้ว ผลงานวิจัยนั้นยังมีข้อจำกัดคือทำการทดลองภายใต้สภาวการณ์หนึ่งเท่านั้น ซึ่งมักจะเป็นภายในห้องทดลองหรือในพื้นที่ที่มีการควบคุมตัวแปรอื่นๆ อย่างดี จึงยังไม่อาจแน่ใจได้ว่าผลการวิจัยนั้นจะนำไปใช้ปฏิบัติตามสภาพที่เป็นจริงได้หรือไม่ เนื่องจากยังไม่ได้ผ่านการทดสอบว่าจะมีความเหมาะสมกับสภาพของท้องถิ่นนั้น ๆ หรือไม่ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นที่จะต้องทำการทดลองใช้ในพื้นที่จริงๆอีกหลายครั้ง จนแน่ใจว่าสามารถใช้ได้ ในขั้นตอนนี้จึงถือเป็นการพัฒนาเทคโนโลยีอีกขั้นตอนหนึ่ง ดังนั้นเทคโนโลยีจึงอาจหมายถึงผล การวิจัยที่ได้ผ่านการทดสอบและพัฒนามาแล้วจนสามารถใช้ได้ผลในสภาพตามความเป็นจริง และมีการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายแล้วนั่นเอง

ศ.ดร. ชัยยงค์ พรหมวงศ์ ได้ให้เกณฑ์การพิจารณาว่าสิ่งใดเป็นนวัตกรรมไว้ 4 ประการ คือ
1. นวัตกรรมจะต้องเป็นสิ่งใหม่ทั้งหมด หรือบางส่วนอาจเป็นของเก่าใช้ไม่ได้ผลในอดีต แต่นำมาปัดฝุ่นปรับปรุงใหม่ หรือเป็นของปัจจุบันที่เรานำมาปรับปรุงให้ดีขึ้น
2. มีการนำวิธีการจัดระบบมาใช้ โดยพิจารณาองค์ประกอบทั้งส่วนข้อมูลที่นำเข้าไปฌเรจบบกระบวนการและผลลัพธ์ โดยกำหนดขั้นตอนการดำเนินการให้เหมาะสมก่อนที่จะทำการเปลี่ยนแปลง
3. มีการพิสูจน์ด้วยการวิจัยหรืออยู่ระหว่างการวิจัยว่า "สิ่งใหม่" นั้นจะช่วยแก้ปัญหาและการดำเนินงานบางอย่างได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงขึ้นกว่าเดิม
4. ยังไม่เป็นส่วนหนึ่งของระบบงานในปัจจุบันหาก "สิ่งใหม่" นั้น ได้รับการเผยแพร่และยอมรับจนกลายเป็นส่วนหนึ่งของระบบงานที่ดำเนินอยู่ในขณะนั้นไม่ถือว่าสิ่งใหม่นั้นเป็น นวัตกรรมแต่จะเปลี่ยนสภาพเป็นเทคโนโลยีอย่างเต็มที่

ขอบข่ายของนวัตกรรม

สำหรับนวัตกรรมการศึกษา อาจมีขอบข่ายในเรื่องอื่น ๆ ดังต่อไปนี้
สำหรับนวัตกรรมทางการศึกษา อาจมีขอบข่ายในเรื่องอื่นๆ ดังต่อไปนี้
1. การจัดการเรื่องการสอนด้วยวิธีการใหม่ๆ
2. เทคนิควิธีการสอนแบบต่าง ๆ ที่ไม่เคยมีการทำมาก่อน
3. การพัฒนาสื่อใหม่ ๆ เข้ามาใช้ในกระบวนการเรียนการสอน
4. การใช้เทคโนโลยีด้านคอมพิวเตอร์มาปรับใช้ในระบบการเรียนการสอนในระบบทางไกลและการเรียนด้วยตัวเอง
5. วิธีการในการออกแบบหลักสูตรใหม่ๆ
6. การจัดการด้านการวัดผลแบบใหม่

ในอนาคตมีแนวโน้มการเรียนการสอนไปในทางพึงประสงค์ เพราะมีสาเหตุดังต่อไปนี้
(สมพร ชมอุตม์, 2532)
1. ปัจจุบันมีนวัตกรรมเกิดขึ้นใหม่ๆ ในทางการเรียนการสอน มีสื่อซึ่งผลิตออกมาอย่างไม่หยุดยั้ง ที่สหรัฐอเมริกามีบริษัทผลิตสื่อดัง ๆ แข่งขันกันหลายบริษัทเช่น บริษัทคอมพิวเตอร์ แอปเปิล แมคอินทอช ไอบีเอ็ม ฮิวเล็กแพคการ์ด คอมแพค เป็นต้น
2. การเปลี่ยนวิธีการสอนแบบใหม่ ๆ ซึ่งครูใช้กันอย่างกว้างขวางด้วยการเผยแพร่ทางโทรทัศน์ โดยผลิตรายการทางการเรียนการสอนออกมาเป็นเกมส์ ซึ่งผสมผสานกับวิชาการ ผู้เรียนเรียนอย่างสนุกสนานและมีความสนใจสูง แถมยังเรียนได้ผลดีด้วย
3. มีสื่อหลากหลายซึ่งช่วยให้เด็กได้เรียนรู้ด้วยตนเองเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
4. มีการเปลี่ยนแปลงหลักสูตรเพื่อให้เข้ากับสภาวะการณ์ในปัจจุบัน
5. คนสนใจทางการศึกษาเพิ่มขึ้นเพื่อเพิ่มพูนความรู้จากการศึกษานอกระบบ เช่น มหาวิทยาลัยเปิด มีการเรียนการสอนโดยใช้วิทยุกระจายเสียง วิทยุโทรทัศน์ สิ่งพิมพ์ตลอดจนการเรียนคอมพิวเตอร์ มีระบบการเรียนแบบการให้การศึกษาทบทวนความรู้เก่าที่ลืมไปแล้ว
(re-education)
6. ทรัพยากรการเรียนรู้เพิ่มขึ้น กล่าวคือ มีการผลิตสื่อออกมาหลาย ๆ รูปแบบและยังมี
นักวิชาการสาขาใหม่ๆ เพิ่มขึ้น เช่น วิศวกรการจราจร (Traffic Engineering) เพราะการสัญจรกลายเป็นเรื่องศาสตร์ที่ต้องศึกษากันอย่างกว้างขวางและลึกซึ้ง วิศวกรจะต้องวางแผนการสร้างถนนหนทางว่าทำอย่างไรจึงทำให้การจราจรไม่ติดขัด หรือมีวิชาการใหม่ ๆ เช่น ปิโตรเคมี สาขาเกษตรทางการประมง เป็นต้น
7. การวิจัยเกี่ยวกับผลสัมฤทธิ์ทางการเรียนการสอนมีเพิ่มขึ้นทั้งในและนอกประเทศ
8. ความสัมพันธ์ระหว่างโรงเรียนในระบบและนอกระบบ มีความร่วมมือกันระหว่างเอกชนกับรัฐที่ประสานงานกันในเรื่องของการเรียนการสอน ตลอดจนมีการฝึกอบรมทางวิชาการเพิ่มขึ้นทั้งฝ่ายของรัฐและเอกชน

ตอนที่ 2 เรื่อง การยอมรับนวัตกรรมการศึกษา

เรื่องที่ 1 การแพร่กระจายนวัตกรรมการศึกษา

การแพร่กระจายนวัตกรรมการศึกษา (Diffusion of Innovation)

การแพร่กระจายนวัตกรรมเป็นกระบวนการในการถ่ายเทความคิด การปฏิบัติ ข่าวสาร หรือพฤติกรรมไปสู่ที่ต่างๆ จากบุคคลหรือกลุ่มบุคลไปสู่กลุ่มบุคคลอื่นโดยกว้างขวาง จนเป็นผลให้เกิดการยอมรับความคิดและการปฏิบัติเหล่านั้นอันมีผลต่อโครงสร้างและวัฒนธรรมและการเปลี่ยนแปลงทางสังคมในที่สุด

Everette M. Roger (19834 : หน้า 5) ได้ให้ความหมายคำว่าการแพร่กระจาย หรือ "Diffusion" ดังต่อไปนี้

การแพร่กระจาย คือ กระบวนการ ซึ่งนวัตกรรมถูกสื่อสารผ่านช่องทางใน
ช่วงเวลาหนึ่งระหว่างสมาชิกต่างๆ ที่อยู่ในระบบสังคม (Diffusion is the
process by which an innovation is communicated through certain
channels overtime among the members of a social systems)

ตามความหมายข้างต้น Roger ได้อธิบายส่วนประกอบของการแพร่กระจาย นวัตกรรมไว้ 4 ประการคือ
1. มีนวัตกรรมเกิดขึ้น
2. ใช้สื่อเป็นช่องทางในการส่งผ่านนวัตกรรมนั้น
3. ช่วงระยะเวลาที่เกิดแพร่กระจาย
4. ผ่านไปยังสมาชิกในระบบสังคมหนึ่ง

มีผู้วิจารณ์เกี่ยวกับการนำนวัตกรรมมาทดลองใช้ในเรื่องต่าง ๆ โดยเฉพาะกับ
คอมพิวเตอร์ที่นำมาใช้งานด้านการศึกษา ชูทซ์ (Sehutz; 1982) ได้ให้ข้อสังเกตเกี่ยวกับเรื่องนี้ไว้ โดยให้แง่คิดเกี่ยวกับขั้นตอนของการเกิด นวตกรรม ดังนี้ (ไชยยศ เรืองสุวรรณ, 2533)
1) มีการเรียกหานวัตกรรมอยูเสมอ เหมือนกับว่า นวัตกรรมเป็นยาครอบจักรวาลที่สามารถเยียวยาอาการป่วย (ปัญหา) ของการศึกษาทั้งมวลได้
2) หลังจากเรียกหาได้ไม่นานนัก ปัญหาเพียงเล็กน้อยก็ถูกนำมากล่าวถึงและในช่วงนี้ก็มีใครสักคนหนึ่งเสนอนวัตกรรมเทคโนโลยีเข้ามาสู่การศึกษา และให้ความมั่นใจแก่เราว่า ความสำเร็จในการแก้ปัญหาด้วยการใช้นวัตกรรมเทคโนโลยีนั้นอยู่แค่เอื้อม
3) เมื่อเกิดความบกพร่องผิดพลาดปรากฎออกมาอย่างชัดเจน ก็พบว่า นวัตกรรมนั้นไม่ได้ช่วยแก้ไขปัญหาอะไรได้อย่างแท้จริง นวัตกรรมเป็นเพียงการเล่นตลกของสื่ออย่างไม่มีวันจบสิ้น ใครคนนั้นก็กระโดดหายไปจาก วงการ พร้อมกับตำหนิความบกพร่องของโรงเรียน ในการใช้จ่ายเงินอย่างสุรุ่ยสุร่ายเพื่อจัดซื้อสิ่งต่างๆ ซึ่งขณะนี้อยู่บนชั้นหรือในตู้ของโรงเรียนเรียบร้อยแล้ว
4) วงจรของปัญหาทำนองนี้มักจะเกิดขึ้นอีก พร้อมกันนั้นก็มีการเสนอนวัตกรรมทางเทคโนโลยีแบบแปลกใหม่ต่อไป

ลักษณะที่สำคัญบางประการของการแพร่กระจายนวัตกรรม

1. การแพร่กระจายเป็นการเปลี่ยนแปลงทางสังคม
Rogers ให้ความหมายของการเปลี่ยนแปลงทางสังคม (social change) ว่า หมายถึง
กระบวนการซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงปรากฏขึ้นในโครงสร้างและหน้าที่ของระบบสังคม เมื่อมีความคิดใหม่ๆ ถูกประดิษฐ์คิดค้นขึ้นมา มีการแพร่กระจายออกไปและได้รับการยอมรับหรือไม่ยอมรับ จนกระทั่งมีการนำไปสู่ผลกระทบจริงๆ ต่อสังคม การเปลี่ยนแปลงทางสังคมก็ได้ปรากฏขึ้นแล้ว ความจริงแล้วการเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นจากสาเหตุอื่นๆ เช่น เป็นผลกระทบจากธรรมชาติ ยกตัวอย่างการเกิดความแห้งแล้งหรือแผ่นดินไหว ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงต่อสังคมตามมาหลายอย่าง แต่การเปลี่ยนแปลงลักษณะนี้ไม่ได้เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของนวัตกรรม

โดยปกติแล้วกระบวนการของนวัตกรรมของสังคมใดสังคมหนึ่งเป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงสังคมซึ่งประกอบด้วยขั้นตอน 3 ประการ คือ (สุรพงษ์ โสธนะเสถียร, 2533 หน้า 97-98)
1. การประดิษฐ์คิดค้น หมายถึง ตัวนวัตกรรมที่เกิดจากการพัฒนาขึ้นเองหรือนำเข้ามาจากตางประเทศ สำหรับประเทศกำลังพัฒนามักมีข้อจำกัดทางด้านทุนและเทคโนโลยีภายในประเทศ ทำให้การประดิษฐ์คิดค้นมีลักษณะเป็นวิชาการประยุกต์ (applied) มากกว่าเป็นองค์ความรู้ (body of knowledge) และจะต้องมีการปรับนวัตกรรมนั้นให้สอดล้องกับสภาพสังคมให้มากที่สุด
3. ผลของการรับนวัตกรรม การแพร่นวัตกรรมนั้นจะสำเร็จหรือไม่ขึ้นอยู่กับชาวบ้านว่าจะยอมรับนวัตกรรมนั้นหรือไม่ ดังนั้นผลของนวัตกรรมจะควบคู่กับการประเมินเสมอ เช่น การประเมินว่าชาวบ้านยอมรับนวัตกรรมโดยสมัครใจหรือไม่ นวัตกรรมมีคุณค่าในสายตาชาวบ้านอย่างไร และผลกระทบที่เกิดจากนวัตกรรมนั้นมีมากน้อยเพียงใด

หลังจากที่มีการปฏิวัติอุตสาหกรรมในคริสตวรรษที่ 18 การเศรษฐกิจ การทำมาหากินได้เปลี่ยนไป มีการประดิษฐ์ สร้างสรรค์ ประดิษฐ์กรรมใหม่ๆ เกิดขึ้นมากมายมาใช้ในระบบ
อุตสาหกรรมโดยนำเครื่องมือ เครื่องจักรมาใช้ทดแทนแรงงานคนมากยิ่งขึ้น ด้วยการปฏิวัติทาง
อุตสาหกรรมที่เกิดขึ้น ก่อให้เกิดการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจอย่างไม่หยุดยั้ง เช่นเดียวกับการพัฒนาทางเทคโนโลยีการผลิต เครื่องจักรต่างๆ ที่ถูกสร้างขึ้นได้พัฒนาไปข้างหน้าอย่างรวดเร็ว เช่น การพัฒนาของเครื่องคิดเลข ไปเป็นเครื่องคอมพิวเตอร์แบบเมนเฟรม ไมโครคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในสำนักงานและบ้าน และการพัฒนาในขั้นต่อไปก็คือ เครื่องคอมพิวเตอร์ที่สามารถถาม-ตอบได้ เพื่อเอามาใช้ในระบบอุตสาหกรรม (ทอฟฟ์เลอร์ อัลวิน, 2532 หน้า 154)

ในด้านของสังคมการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นก็เป็นผลมาจากปัจจัยทางสังคม เช่นเดียวกัน ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงในระบบการผลิตเป็นระบบอุตสหกรรมได้ทำให้คนในครอบครัวต้องออกไปทำงานนอกบ้านมากขึ้น เวลาจึงเป็นสิ่งมีค่าสำหรับทุกคน เครื่องใช้ไม้สอยในบ้านจึงถูกประดิษฐ์ขึ้นเพี่อสนองตอบต่อการเปลี่ยนแปลงทางสังคม อาทิ หม้อหุงข้าวไฟฟ้า เครื่องล้างจาน เตาไมโครเวฟ ระบบเครื่องปรับอากาศอัตโนมัติ โทรศัพท์ ฯลฯ อันเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยทุ่นเวลาสำหรับทุกคน

นอกจากนั้น ระบบการสื่อสารของมนุษย์เราจะเริ่มขยายเครือข่ายมากยิ่งขึ้น เป็นผลจากการพัฒนาเทคโนโลยีทางการสื่อสาร แต่เป็นลักษณะการสื่อสารแบบไม่ต้องพบตัว นับแต่โทรศัพท์จนไปถึงโทรศัพท์แบบเห็นภาพ ซึ่งมีผลดีในเรื่องการประหยัดเวลาการเดินทางในการพบปะกัน แต่มีผลในทางลบ ในการแยกตัวเองเป็นเอกเทศของมนุษย์ เกิดสังคมแบบต่างคนต่างอยู่มากขึ้น

ดังจะเห็นได้จากสังคมในยุคปัจจุบันที่เป็นสังคมที่ต้องการข่าวสารข้อมูลเพื่อนำมาใช้ในการพิจารณาตัดสินใจ นับแต่การเลือกซื้อสินค้า บริการ จนถึงการบริหารกิจการงานต่างๆ เทคโนโลยีการสื่อสาร อาทิ โทรศัพท์ โทรทัศน์ วิทยุ คอมพิวเตอร์ ดาวเทียม ได้มีการเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว

ปัจจัยที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีดังที่กล่าวมาแล้วข้างต้นนั้น นอกจากเป็นปัจจัยที่มีผลในทางบวก อันเป็นปัจจัยในการสร้างความเจริญเติบโตให้สังคมแล้ว อีกด้านหนึ่งการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีที่เกิดขึ้น ยังมีผลกระทบต่อสังคมในทางลบที่เป็นลูกโซ่ตามมาด้วย
ดังตัวอยางต่อไปนี้คือ

ผลกระทบต่อชุมชน การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีด้านต่างๆ ที่เกิดขึ้น ส่งผลให้มนุษย์มีส่วนร่วมในสังคมลดน้อยลง ความรู้สึกว่าเป็นส่วนหนึ่งของชุมชน มีความสัมพันธ์กับเพื่อนบ้านหายไป เพราะมนุษย์ทุกคนสามารถพึ่งตนเองได้

ผลกระทบต่อเศรษฐกิจ การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีทำให้เกิดเทคโนโลยีที่ใช้แรงงานคนน้อยลง ผู้ที่มีทุนมากอาจนำเทคโนโลยีใหม่มาใช้งานทั้งหมดเป็นธุรกิจขนาดใหญ่มากขึ้น ทำให้ธุรกิจขนาดเล็กหดลงแต่ในทางตรงกันข้ามการที่แต่ละคนสามารถเป็นเจ้าของเทคโนโลยีที่มีขนาดเล็กอาจจะทำให้เขากลายเป็นนายทุนอิสระ หรือรวมตัวเป็นสหกรณ์เจ้าของเทคโนโลยี
ร่วมกัน และอาจทำให้เกิดองค์กรทางธุรกิจใหม่ ๆ ได้

ผลกระทบด้านจิตวิทยา ความเจริญทางเทคโนเลยีที่เพิ่มขึ้นในเครื่องมือส่อสารทำให้มนุษย์จะมีการติดต่อสื่อสารผ่านทางจออิเล็กทรอนิกส์เท่านั้น จึงทำให้ความสัมพันธ์ของมนุษย์ต้องแบ่งแยกเป็น ความสัมพันธ์อันแท้จริงโดยการสื่อสารกันตัวต่อตัวที่บ้านกับความสัมพันธ์ผ่านจออิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีผลให้ความรู้สึกนึกคิดในความเป็นมนุษย์เปลี่ยนไป

ผลกระทบทางด้านสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีบางตัวมีผล กระทบต่อสภาพแวดล้อมด้วย เช่น กรณีของโฟมที่กล่าวไว้แล้ว นอกจากนี้การสร้างเทคโนโลยีการผลิตมากขึ้น มีผลทำให้มีการขุดค้นพลังงานธรรมชาติมาใช้ได้มากขึ้นและเร็วขึ้น เป็นการทำลายทรัพยากรธรรมาติในทางอ้อมและการสร้างโรงงานอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้น โดยปราศจากทิศทางการดูแลที่เหมาะสมจะทำให้สิ่งแวดล้อม อาทิ แม่น้ำ พื้นดิน อากาศ เกิดมลภาวะมากยิ่งขึ้น

ผลกระทบทางด้านการศึกษา
นวัตกรรมทางการศึกษามีลักษณะตามธรรมชาติที่เป็นสิ่งใหม่ ดังนั้นในความใหม่จึงอาจทำให้ทั้งครู และผู้ที่เกี่ยวข้อง เช่นนักเทคโนโลยีทางการศึกษา ผู้บริหารการศึกษา อาจตั้งข้อสงสัยและไม่แน่ใจว่า จะมีความพร้อมที่จะนำมาใช้เมื่อใด และเมื่อใช้แล้วจะทำให้เกิดการเรียนรู้มากน้อยอย่างไร แต่นวัตกรรมก็ยังมีเสน่ห์ในการดึงดูดความสนใจ เกิดการตื่นตัว อยากรู้อยากเห็นตามธรรมชาติของมนุษย์ หรือ อาจเกิดผลในเชิงตรงข้าม คือกลัวและไม่กล้าเข้ามาสัมผัสสิ่งใหม่ เพราะเกิดความไม่แน่ใจว่าจะทำให้เกิดความเสียหาย หรือใช้เป็นหรือไม่ ครูในฐานะผู้ใช้นวัตกรรมโดยตรงจึงต้องมีความตื่นตัวและหมั่นติดตามความก้าวหน้าทางด้านเทคโนโลยีต่างๆ ให้ทันตามความก้าวหน้า และเลือกนวัตกรรมและเทคโนโลยีที่สอดคล้องกับสถานภาพและสิ่งแวดล้อมของตนเอง การหมั่นศึกษา และติดตามความรู้วิทยาการใหม่ ๆ ให้ทันจะช่วยทำให้การตัดสินใจนำนวัตกรรมมาใช้เพื่อการศึกษา สามารถทำได้อย่างถูกต้องมีประสิทธิภาพและลดการเสี่ยงและความสั้นเปลืองงบประมาณและเวลาได้มากที่สุด

สุดท้าย ก็คือ จะต้องมีกระบวนการในการตรวจสอบการใช้นวัตกรรมนั้น ๆ ว่า มีความเหมาะสม มีข้อบกพร่องและแนวทางปรับปรุงแก้ไขอย่างไร ทั้งโดยการสังเกต การใช้แบบทดสอบเพื่อตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของผู้เรียนอยู่เสมอ ก็จะทำให้เราเชื่อแน่ได้ว่าการใช้
นวัตกรรมนั้นมีประสิทธิภาพสูงสุด

2. การแพร่กระจายเป็นลักษณะเฉพาะของการสื่อสารแบบหนึ่ง
การแพร่กระจายนั้นมีลักษณะพิเศษในประเด็นที่ข่าวสาร (messages) มีความเกี่ยวข้องกับความคิดใหม่ ๆ เนื่องจากการสือสารเป็นกระบวนการที่ผู้มีส่วนร่วมเป็นผู้สร้างข้อมูลและแลกเปลี่ยนข้อมูลกับบุคคลอื่น ๆ เพื่อให้เกิดความเข้าใจร่วมกันขึ้น ดังนั้นการสื่อสารจึงเป็นกระบวนการในการทำให้เกิดการบรรจบกัน (convergence) ของบุคคลตั้งแต่ 2 คนขึ้นไป ในการ
แลกเปลี่ยนข่าวสารเพื่อให้เข้าใจความหมายได้ตรงกันการสื่อสารเป็นกระบวนการสอนทางของการบรรจบกัน (two-way process of convergence) ด้วยเหตุนี้กระบวนการทางการสื่อสารของมนุษย์จึงนำมาใช้ในการอธิบาย เหตุการณ์ที่เกี่ยวกับการแพร่กระจายได้ ยกตัวอย่างเช่นเมื่อผู้นำการเปลี่ยนแปลง (change agent) หาทางชักจูงใจให้เป้าหมาย (client) ยอนรับนวัตกรรมเมื่อเรามองย้อนกลับไปถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนการยอมรับ และสิ่งที่เกิดตามมาเราจะเห็นได้ว่าเหตุการณ์นั้นเป็นเพียงบางส่วนของกระบวนการทั้งหมดในการแลกเปลี่ยนข่าวสารระหว่างบุคคลสองคนเช่นผู้ที่เป็นผู้รับ (client) อาจจะพบผู้นำการเปลี่ยนแปลง (change agent) พร้อมด้วยปัญหาและความต้องการของเขา และนวัตกรรมเป็นสิ่งที่น่าจะนำไปสู่การแก้ปัญหานี้ได้ ดังนั้นเมื่อเรามองการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างผู้นำการเปลี่ยนแปลงและผู้รับในมุมกว้างก็จะเห็นว่าการมีปฏิสัมพันธ์จะมีความต่อเนื่องไปหลายๆ วงจร ซึ่งความจริงก็คือกระบวนการของการแลกเปลี่ยนข่าวสารนั่นเอง

3. ความใหม่ของนวัตกรรมคือระดับของความไม่แน่ใจ (uncertainty)
Rogers อธิบายว่า ในการติดต่อสื่อสารนวัตกรรมที่เป็นความคิดใหม่ ๆ นั้น ความใหม่ของความคิดในเนื้อหาของข่าวสารจะมีลักษณะเฉพาะคือ ความใหม่ หมายถึงระดับของความไม่แน่ใจ (uncertainty) ที่เกี่ยวข้องกับนวัตกรรมนั้น (newness means that some degree of uncertainty is involved) ความไม่แน่ใจจะมีระดับของตัวเลือกที่สามารถรับรู้ในเหตุการณ์นั้น ๆ ซึ่งมีความเป็นไปได้ที่สัมพันธ์กับตัวเลือกนั้น ข่าวสาร (information) เป็นความแตกต่างในพลังงานสาร (matter-energy) ซึ่งกระทบต่อความไม่แน่ใจในสถานการณ์หนึ่ง ๆ ที่ซึ่งมีตัวเลือกปรากฎอยู่หลายตัวเลือก

ตัวอย่างของนวัตกรรมที่เกี่ยวข้องกับความไม่แน่ใจ เช่น นวัตกรรมเกี่ยวกับการใช้เครื่องทำน้ำร้อนพลังแสงอาทิตย์ ข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับประโยชน์และวิธีการทำงานของเครื่องดังกล่าว ตลอดจนการเพิ่มราคาของน้ำมันในอนาคต มีส่วนช่วยลดความไม่แน่ใจของนวัตกรรมลงไประดับหนึ่ง เนื่องจากผลของการสื่อสารจึงทำให้เกิดการยอมรับเครื่องทำน้ำร้อนพลังแสงอาทิตย์ ความคิดรวบยอดนี้ช่วยให้เราเข้าใจเกี่ยวกับการแพร่กระจายของนวัตกรรมในรูปแบบของกระบวนการติดต่อสื่อสารมากยิ่งขึ้น

เรื่องที่ 2 การยอมรับนวัตกรรมการศึกษา

ขั้นตอนการยอมรับนวัตกรรม (Adoption Process)

ในการแพร่กระจายนวัตกรรมไปสู่สังคมนั้น นวัตกรรมจะถูกนำไปใช้หรือยอมรับโดยบุคคล Rogers (1971 หน้า 100) ได้สรุปทฤษฎีและรายงานการวิจัยเกี่ยวกับขั้นตอนการยอมรับนวัตกรรม5 ขั้นตอน ดังนี้คือ

1. ขั้นตื่นตัวหรือรับทราบ (awareness) เป็นขั้นแรกที่บุคคลรับรู้ว่ามีความคิดใหม่ สิ่งใหม่หรือวิธีปฏิบัติใหม่ๆ เกิดขึ้นแล้วนวัตกรรมมีอยู่จริง แต่ยังไม่มีข้อมูลรายละเอียดของสิ่งนั้นอยู่

2. ขั้นสนใจ (interest) เป็นขั้นที่บุคคลจะรู้สึกสนใจในนวัตกรรมนั้นทันทีที่เขาเห็นว่าตรงกับปัญหาที่เขาประสบอยู่ หรือตรงกับความสนใจ และจะเริ่มหาข้อเท็จจริงและข่าวสารมากขึ้น โดยอาจสอบถามจากเพื่อนซึ่งได้เคยทดลองทำมาแล้ว หรือเสาะหาความรู้จากผู้ที่เกี่ยวข้องกับ
นวัตกรรมนั้นเพื่อสนองตอบความอยากรู้ของตนเอง

3. ขั้นประเมินผล (evaluation) ในขั้นตอนนี้บุคคลจะพิจารณาว่า นวัตกรรมนั้นจะมีความเหมาะสมกับเขาหรือไม่ จะให้ผลคุ้มค่าเพียงใด หลังจากที่ได้ศึกษานวัตกรรมนั้นมาระยะหนึ่งแล้ว นวัตกรรมนั้นมีความยากและข้อจำกัดสำหรับเขาเพียงใด และจะปรับให้เข้ากับสถานการณ์ได้อย่างไร แล้วจึงตัดสินใจว่าจะทดลองใช้ความคิดใหม่ๆ นั้นหรือไม่

4. ขั้นทดลอง (rtrail) เป็นขั้นตอนที่บุคคลได้ผ่านการไตร่ตรองมาแล้วและตัดสินใจที่จะทดลองปฏิบัติตามความคิดใหม่ๆ ซึ่งอาจทดลองเพียงบางส่วนหรือทั้งหมด การทดลองปฏิบัตินี้เป็นเพียงการยอมรับนวัตกรรมชั่วคราว เพื่อดูผลว่าควรจะตัดสินใจยอมรับโดยถาวรหรือไม่

5. ขั้นยอมรับปฏิบัติ (adoption) ถ้าการทดลองของบุคคลได้ผลเป็นที่น่าพอใจ ก็จะยอมรับความคิดใหม่ๆ อย่างเต็มที่และขยายการปฏิบัติออกไปเรื่อย ๆ อย่างต่อเนื่อง จนกระทั่ง
นวัตกรรมนั้นกลายเป็นวิธีการที่เขายึดถือปฏิบัติโดยถาวรต่อไป ซึ่งถือเป็นขั้นสุดท้ายของการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมอย่างถาวร

ความรู้เกี่ยวกับกระบวนการยอมรับนี้ได้มีการนำแนวคิดไปใช้อย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการวางแผนโครงการต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการนำเสนอ การใช้และการประเมินผลเทคโนโลยีใหม่ ๆ สำหรับคนกลุ่มต่างๆ

ในวงการด้านการโฆษณาและประชาสัมพันธ์ เพื่อนำเสนอสิ่งใหม่ๆ ให้กับกลุ่มเป้าหมายก็มีการประยุกต์กระบวนการยอมรับไปใช้กันอย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำเสนอ
สินค้าใหม่ๆ ไปยังกลุ่มผู้ใช้สินค้า มีการกำหนดยุทธวิธีในการใช้สื่อเป็นขั้นๆ ให้สอดคล้องกับขั้นตอนการยอมรับแต่ละขั้นแต่ผลสำเร็จของการปฏิบัตินั้นมีมากน้อยเพียงใดยังไม่มีรายงานออกมาอย่างชัดเจน

อย่างไรก็ตามกระบวนการยอมรับทั้ง 5 ขั้นนี้ Rogers และ Shoemake ชี้ให้เห็นว่ายังมีข้อบกพร่องอยู่ในบางประการคือ

1. กระบวนการยอมรับ เป็นกระบวนการที่อธิบายเฉพาะในด้านบวก (Positive) เท่านั้น ซึ่งความจริงแล้วในขั้นสุดท้ายของกระบวนการ เกษตรกรอาจจะไม่ยอมรับก็ได้ หากได้ทดลองปฏิบัติแล้วไม่ได้ผลหรือไม่ได้ผลคุ้มค่ากับการลงทุน

2. กระบวนการยอมรับทั้ง 5 ขั้นนี้ ในความเป็นจริงแล้วอาจเกิดไม่ครบทุกขั้นตอนหรือบางขั้นตอนอาจเกิดขึ้นทุกระยะ เช่น ขั้นทดลองอาจจะไม่เกิดขึ้นเลย หรือขั้นประเมินผลอาจเกิดขึ้นได้ทุกระยะก็ได้

3. ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า การยอมรับปฏิบัติทั้ง 5 ขั้นนี้ ยังไม่ใช่การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมที่ถาวรทีเดียว แต่เขาจะหาสิ่งอื่น ๆ หรือบุคคลยืนยันความคิดของเขา และถ้าหากว่าไม่ได้รับการยืนยันว่าสิ่งที่เขารับปฏิบัติตามแนวคิดใหม่นี้ถูกต้อง เขาก็อาจจะเลิกล้มไม่ยอมรับความคิดนั้นก็ได้

Rogers และ Shoemaker จึงได้เสนอเครงสร้างใหม่ เรียกว่า กระบวนการตัดสินใจ
นวัตกรรม (Innovation decision process) ซึ่งประกอบไปด้วย 4 ขั้นตอน คือ

1. ขั้นความรู้ (knowledge) เป็นขั้นตอนที่รับทราบว่ามีนวัตกรรมเกิดขึ้น และหาข่าวสารจนเข้าใจในนวัตกรรมนั้น ๆ
2. ขั้นชักชวน (persuasion) เป็นขั้นตอนที่เกษตรกรมีทัศนคติต่อสิ่งใหม่ ๆ ในทางที่เห็นด้วยหรือไม่เห็นด้วยต่อ "นวัตกรรม" นั้น ๆ

3. ขั้นตัดสินใจ (decision) เป็นขั้นที่เกษตรกรสนใจเข้าร่วมกิจกรรมที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมแล้ว และตัดสินใจว่าจะรับนวัตกรรมนั้นหรือไม่ แต่การตัดสินใจนั้นยังไม่ถาวรอาจมีการเปลี่ยนแปลงได้ภายหลัง

4. ขั้นยืนยัน (confirmation) เป็นขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการ ซึ่งเป็นการหาข้อมูลมาสนับสนุนการตัดสินใจของเขา อาจมีระยะเวลายาวนาน จนกระทั่งยอมรับแนวความคิดใหม่ๆ ไปปฏิบัติเป็นการถาวรจริงๆ
เรื่องที่ 3 ปัจจัยที่มีผลต่อการยอมรับนวัตกรรมการศึกษา

ปัจจัยต่างๆ ที่มีผลต่อการยอมรับนวัตกรรมการศึกษา

การยอมรับนวัตกรรมของบุคคลในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ๆ นั้น อาจมีความแตกต่างกันทั้งทางด้านความรวดเร็วของการยอมรับนวัตกรรมว่าจะยอมรับช้าหรือเร็วกว่ากัน และยังแตกต่างกันเกี่ยวกับจำนวนของผู้รับนวัตกรรมนั้นว่ามีมากหรือน้อย อีกทั้งการคงทนหรือความถาวรในการยอมรับนั้นด้วย ผลของการยอมรับที่จะเกิดขึ้นในลักษณะต่างๆ นี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ หลายประการ คือ

1. ปัจจัยเกี่ยวกับลักษณะของนวัตกรรม
เนื่องจากนวัตกรรมเป็นสิ่งใหม่ที่กำเนิดมาจากงานวิจัย (Research) และการพัฒนา (Development) รวมทั้งมาจากประสบการณ์ของผู้ใช้นวัตกรรมนั่นเอง ดังนั้นนวัตกรรมแต่ละอย่างจึงมีลักษณะเฉพาะตัวซึ่งสามารถนำมาใช้แก้ไขปัญหาหรือเพิ่มประสิทธิภาพในการปฏิบัติงาน ได้ตามสถานการณ์และความต้องการของผู้ใช้นวัตกรรมนั้น ๆ ซึ่งไม่จำเป็นที่นวัตกรรมซึ่งใช้ได้ผลดีในที่แห่งหนึ่ง จะได้ผลดีในที่อื่น ๆ ด้วย ขึ้นอยู่กับว่านวัตกรรมนั้น ๆ มีความเหมาะสมกับสถานการณ์
นั้น ๆ หรือไม่ ดังนั้นลักษณะของนวัตกรรมนั่นเองจึงเป็นปัจจัยหนึ่งที่มีผลต่อการโน้มน้าวใจ (persuasion) ให้เกิดการยอมรับ โดยนำไปใช้เป็นข้อมูลในการประเมินนวัตกรรมของผู้รับสาร และตัดสินใจได้ว่าจะดำเนินการอย่างไรต่อไป

คุณลักษณะของนวัตกรรมที่มีอิทธิพลต่อการยอมรับ ได้แก่

1. ผลประโยชน์ที่ได้รับจากนวัตกรรม (Relation advantage) คือ ระดับของการรับรู้หรือความเชื่อว่านวัตกรรมนั้นมีคุณสมบัติที่ดีกว่าความคิดหรือสิ่งที่มีอยู่เดิม ซึ่งถูกแทนที่ด้วยสิ่งใหม่ ถ้าหากนวัตกรรมนั้นมีข้อดีและให้ประโยชน์ต่อผู้ในนวัตกรรมนั้นมากเท่าใด ก็มีโอกาสที่จะมีผู้ที่ยอมรับมากขึ้น

ดังนั้นการพัฒนานวัตกรรมเพื่อนำมาใช้แก้ปัญหาหรือเพิ่นประสิทธิภาพการทำงานจึงต้องมีการศึกษาค้นคว้ามาอย่างดีให้ตรงกับความต้องการและเกิดประโยชน์จากผู้ใช้สูงสุดจึงจะมีการยอมรับอย่างรวดเร็ว

2. การเข้ากันได้ดีกับสิ่งที่มีอยู่เดิม (Compatibility) การเข้ากันได้ คือ ระดับ
ของนวัตกรรมซึ่งมีความสอดคล้องกับคุณค่า ประสบการณ์และความต้องการที่มีอยู่แล้วในตัวผู้รับ
นวัตกรรมนั้น ๆ ถ้าหากนวัตกรรมนั้นสามารถเข้ากันได้ดีกับสิ่งต่างๆ ที่กล่าวมาก็มีโอกาสได้รับการยอมรับได้ง่ายขึ้น

3. ความซับซ้อน (Complexity) ความซับซ้อมคือระดับของความเชื่อว่านวัตกรรมนั้นมีความยากต่อการเข้าใจและการนงไปใช้ นวัตกรรมบางอย่างสามารถทำความเข้าใจและนำมาใช้ได้ง่าย ในขณะที่บางอย่างมีความซับซ้อนและเข้าใจยอมรับ นวัตกรรมที่มีความซับซ้อนน้อยกว่ามีโอกาสที่จะได้รับการยอมรับมากกว่า

ความซับซ้อนของนวัตกรรมอาจเกิดจากกรรมวิธีที่ใช้ในการปฏิบัตินั้นมีความ
ยุ่งยาก จำเป็นต้องอาศัยพื้นฐานความรู้ระดับสูงมาสนับสนุนจึงจะใช้งานได้ผล อุปกรณ์ที่ใช้มีความยุ่งยากจนผู้ใช้อาจหมดความอดทนที่จะเรียนรู้

4.การทดลองได้ (Trailability) การทดลองได้คือระดับของนวัตกรรมที่สามารถ
มองเห็นผลจากการทดลองปฏิบัติเพื่อให้เห็นผลได้จริง อย่างน้อยภายใต้สภาพที่จำกัด ความคิดเหล่านี้สามารถทดสอบหรือทดลองได้อย่างเป็นขั้นตอนหรือเป็นช่วง ๆ ไป ก็จะได้รับการยอมรับอย่างรวดเร็ว นวัตกรรมที่ไม่สามารถทดลองได้ก่อนมีโอกาสที่จะไดรับการยอมรับน้อยกว่า

5. การสังเกตได้ (Observability) การสังเกตได้คือระดับของนวัตกรรมที่
สามารถมองเห็นกระบวนการในการปฏิบัติได้อย่างเป็นรูปธรรม สามารถสัมผัสและแตะต้องได้
จริง ๆ การเสนอขายสินค้าที่เป็นแบบขายตรง (direct sale) ที่ได้รับผลสำเร็จสูงถึงแม้ว่าราคาจะค่อนข้างแพงก็เนื่องมาจากคุณสมบัติของนวัตกรรมในข้อนี้ คอ สามารถนำมาให้ลูกค้าชมและสาธิตให้ดูว่าสินค้าชิ้นนี้มีข้อดีอย่างไร เป็นขั้น ๆ เมื่อดูแล้วลูกค้ามีความเห็นว่าดีจริงจึงจะซื้อ
สินค้านั้น

2. ปัจจัยเกี่ยวกับผู้รับนวัตกรรม
การที่บุคคลจะยอมรับนวัตกรรมหรือไม่ ปัจจัยหนึ่งก็คือตัวของผู้รับนวัตกรรมนั้นเอง เพราะถึงแม้ว่านวัตกรรมและเทคโนโลยีจะมีลักษณะที่ดีและเหมาะสมเพียงใด แต่ผู้รับนวัตกรรมนั้นไม่มีความพร้อมที่จะยอมรับและปฏิบัตินวัตกรรมนั้นก็ไร้ความหมาย
ปัจจัยเกี่ยวกับผู้รับนวัตกรรมนั้นได้แก่ สถานภาพทางเศรษฐกิจสังคมและบุคคล
(socioeconomicstatus) เช่น ระดับการศึกษา อาชีพ รายได้ ฐานะทางสังคม กับปัจจัยส่วนบุคคล เช่น อุปนิสัย บุคลิกภาพ เป็นต้น

- สถานภาพทางเศรษฐกิจสังคม (socioeconomic)
ผลงานวิจัยเป็นจำนวนมากศึกษาหูมิหลังของประชากรที่เกี่ยวกับสถานภาพทางเศรษฐกิจ
สังคมของตัวบุคคลว่าจะมีผลต่อการยอมรับนวัตกรรมและเทคโนโลยีหรือไม่ ซึ่งการวิจัยส่วนใหญ่จะเน้นศึกษานวัตกรรมหรือเทคโนโลยีเฉพาะเรื่องและผลการวิจัยส่วนใหญ่ก็มีแนวโน้มแสดงว่าสถานภาพทางเศรษฐกิจ ได้แก่ เพศ การศึกษา รายได้ ฐานะทางเศรษฐกิจ อาชีพ ตลอดจนการมีตำแหน่งเป็นผู้นำในสังคมล้วนเป็นปัจจัยที่มีผลต่อการยอมรับ

- คุณลักษณะของบุคลิกภาพ (personality)
เป็นลักษณะเฉพาะตัวของบุคคลที่ได้รับการสั่งสมกันมาตั้งแต่เล็กจนโต จากการหล่อหลอมของครอบครัว ขนบธรรมเนียมประเพณี จนกระทั่งถึงสถาบันการศึกษา เป็นส่วนที่ทำให้เกิด
บุคลิกภาพ เช่น อาจจะเป็นคนที่อ่อนโยน แข็งกระด้าง การยอมรับความคิดเห็นของผู้อื่น การต่อต้านสังคม เป็นต้น ลักษณะทางบุคลิกภาพย่อมเป็นส่วนที่เกื้อหนุนหรือต่อต้านการยอมรับ
นวัตกรรมก็เป็นได้

ข้อสรุปบางประการที่เป็นผลจากการศึกษาเปรียบเทียบการยอมรับของกลุ่มต่างๆ คือ
1. สิ่งสำคัญที่ควรบันทึกไว้ก็คือนวัตกรรม โดยปกติแล้วจะเป็นผู้ที่พายามหาข้อมูล
ข่าวสารใหม่ ๆ อยู่ตลอดเวลา กลุ่มคนเหล่านี้มีการรับข่าวสารจากสื่อมวลมากกว่าบุคคลกลุ่มอื่น ๆ ในขณะเดียวกันก็ยังคงมีการติดต่อสื่อสารระหว่างบุคคลและมีเครอข่ายของตนเอง

2. ลำดับขั้นตอนการยอมรับมีความแตกต่างกัน กล่าวคือ ผู้ที่ยอมรับก่อนใช้เวลานานกว่าผู้ที่ยอมรับทีหลังในการเปลี่ยนจากขั้นทดลองไปสู่ขั้นยอมรับเนื่องจากผู้ยอมรับทีหลังมีความเสี่ยงน้อยกว่าผู้ยอมรับก่อน

3. ผู้ที่ยอมรับก่อนหรือนวัตกรรม และผู้นำทางความคิดมีส่วนคล้ายกันบางอย่าง เช่น รับรู้ข่าวสารมาจากแหล่งอื่นที่ไกลตัวออกไป มีการศึกษาดี มีสถผนภาพทางสังคมและเศรษฐกิจสูงกว่าผู้ที่ยอมรับทีหลังมีความสัมพันธ์ต่อสื่อมวลชนหากสื่อมวลชนต้องการทำหน้าที่เผยแพร่ข่าวสารให้มีประสิทธิภาพมากที่สุดก็ต้องมีความเข้าใจผู้ที่ยอมรับก่อน (early adopters) และผู้นำทางความคิด (opinion leaders) เพราะพลังของบุคคลเหล่านี้สามารถช่วยเร่งให้กระบวนการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นเร็วหรือช้าได้

4. ผู้นำความคิดเห็นจะเป็นเสมือนช่องทางการแพร่กระจายข่าวสารและสร้างเครือข่ายการสื่อสารในสังคมซึ่งจะแพร่กระจายข่าวสารผสมผสานกับความคิดเห็นส่วนตัวไปยังสมาชิกในกลุ่มสังคมนั้น นอกจากนี้ผู้นำความคิดเห็นมักจะเป็นผู้มีโอกาสในการรับสื่อและมีสถานภาพทางเศรษฐกิจและสังคมสูงกว่าบุคคลอื่น ๆ เป็นผู้มีความสัมพันธ์กับสมาชิกในกลุ่มสังคมมาก เป็น
ผู้ที่กล้าเสี่ยงและยอมรับการเปลี่ยนแปลง

โรเจอร์ส ได้ให้ความหมายของคำว่าอัตราการยอมรับ (Rate of Adoption) คือความเร็วที่สัมพันธ์กันกับการยอมรับของสมาชิกในระบบสังคมนั้น อัตราการยอมรับปกติจะวัดจากความยาวนานของเวลา และเปอร์เซ็นต์ของสมาชิกของระบบสังคมในการยอม
รับนวัตกรรมนั้น

3. ปัจจัยทางด้านระบบสังคม (social system)
ระบบสังคม คือหน่วยที่มีความสัมพันธ์เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาร่วมกัน เพื่อให้เกิดความสำเร็จตามจุดมุ่งหมาย เมื่อพูดถึงระบบสังคมเราศึกษาไปถึงคุณสมบัติเฉพาะของบุคคลที่อยู่ในระบบนั้น ดังนั้นระบบสังคมจะประกอบไปด้วยความสัมพันธ์ที่เกิดระหว่างบุคคล กลุ่มบุคคลหรือองค์กร ซึ่งประกอบกันเป็นโครงสร้างของสังคม

4. ปัจจัยทางด้านการติดต่อสื่อสาร
ตามที่ได้กล่าวมาแล้วว่า การติดต่อสื่อสารเป็นส่วนประกอบสำคัญของกระบวนการเปลี่ยนแปลงทางสังคม และกระบวนการแพร่กระจายนวัตกรรมเป็นการติดต่อส่อสารประเภทหนึ่ง กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับข่าวสารที่เป็นแนวความคิดใหม่ ๆ ข่าวสารเหล่านี้จึงมีความแตกต่างจากข่าวสารทั่ว ๆ ไป ในชีวิตประจำวันและเกี่ยวข้องกับระดับความเสี่ยงของผู้รับอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังนั้นงานวิจัยด้านการติดต่อสื่อสารในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญในการแพร่กระจายนวัตกรรมจึงอาจศึกษาถึงส่วนประกอบในกระบวนการติดต่อสื่อสาร ได้แก่ แหล่งของข่าวสาร ข่าวสาร ช่องทางและผู้รับสาร ยกตัวอย่างเช่น มีการศึกษาว่าแหล่งข่าวมีอิทธิพลอย่างไรในการยอมรับนวัตกรรมทางด้านความน่าเชื่อถือ (credibility) ทักษะในการติดต่อสื่อสาร และฐานะทางสังคม ข่าวสารที่เกี่ยวกับนวัตกรรมควรมีรูปแบบใดที่เหมาะสมกับผู้รับ อิทธิพลของช่องทางหรือสื่อประเภทใดที่มีผลต่อการยอมรับนวัตกรรมและมีผลในขั้นตอนใดมากที่สุด ตลอดจนศึกษาลักษณะของผู้รับสารที่เอื้ออำนวยต่อการยอมรับนวัตกรรมมากที่สุด เป็นต้น ผลของการศึกษาจะเป็นประโยชน์ต่อการนำไปประยุกต์ใช้ในการวางแผนงาน ในการส่งเสริมเผยแพร่นวัตกรรมได้อย่างมีประสิทธิภาพต่อไป


ความหมายของข้อมูล
ข้อมูล (Data) หมายถึง ข่าวสาร เอกสาร ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับบุคคล สิ่งของหรือเหตุการณ์ที่มีอยู่ในรูปของตัวเลข ภาษา ภาพ สัญลักษณ์ต่างๆ ที่มีความหมายเฉพาะตัว ซึ่งยังไม่มีการประมวลไม่เกี่ยวกับการนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ (ไพโรจน์ คชชา, 2542)
พจนานุกรมฉบับราชบัณฑิตยสถาน (2525) ให้ความหมายของ ข้อมูล(Data) หมายถึง ข้อเท็จจริงหรือสิ่งที่ถือหรือยอมรับว่าเป็นข้อเท็จจริง สำหรับใช้เป็นหลักอนุมานหาความจริงหรือ การคำนวณ
ข้อมูล (Data) หมายถึง ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับเรื่องใดเรื่องหนึ่งที่อยู่ในรูปของตัวเลขหรือสัญลักษณ์ต่างๆ ที่ยังไม่ผ่านการประมวลข้อมูล (มนตรี ดวงจิโน, 2546)
" กล่าวโดยสรุป ข้อมูล คือ ข้อเท็จจริงที่ยังไม่ผ่านการประมวลผล"
ลักษณะข้อมูล 1. ข้อมูลที่คำนวณไม่ได้ ได้แก่ ตัวอักษร ตัวเลข รูปภาพ รหัสประจำตัว 2. ข้อมูลที่คำนวณได้ ได้แก่ ตัวเลขที่มีความหมายในการคำนวณ
ประเภทของข้อมูล 1. ข้อมูลเพื่อการวางแผน หมายถึง ข้อมูลที่มีความสำคัญเกี่ยวกับการวางแผนงานการบริหาร ใช้ในการควบคุม การตัดสินใจ โดยได้มีการสรุปเป็นหมวดหมู่เป็นตาราง มีการคำนวณ จัดเรียงลำดับ ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่า สารสนเทศ 2. ข้อมูลการปฏิบัติงาน หมายถึง ข้อมูลที่เกิดขึ้นจากการปฏิบัติงานที่เกิดขึ้นเป็นประจำ 3. ข้อมูลอ้างอิง หมายถึง ข้อมูลที่เก็บไว้สำหรับอ้างอิง
ความหมายของสารสนเทศ
สารสนเทศ (Information) หมายถึง ข้อมูลต่างๆ ที่ได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงหรือมี การประมวลหรือวิเคราะห์ผลสรุปด้วยวิธีการต่างๆ ให้อยู่ในรูปแบบที่มีความสัมพันธ์กัน มีความหมาย มีคุณค่าเพิ่มขึ้นและมีวัตถุประสงค์ในการใช้งาน (ไพโรจน์ คชชา, 2542)
สารสนเทศ (Information) หมายถึง ความรู้หรือข้อมูลและข้อเท็จจริงต่างๆ ที่ได้รับการประมวลแล้วและสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ (มนตรี ดวงจิโน, 2546)
วิเศษศักดิ์ โคตรอาษา (2542) ได้ให้ความหมาย สารสนเทศ (Information) หมายถึง ข้อมูลที่ได้ถูกกระทำให้มีความสัมพันธ์หรือความหมายนำไปใช้ประโยชน์ได้ เช่น การเก็บข้อมูล การขายรายวันแล้วนำการประมวลผล เพื่อหาว่าสินค้าใดมียอดขายสูงที่สุด เพื่อจัดทำแผนการขายในเดือนต่อไป ซึ่งสารสนเทศมีประโยชน์ คือ 1. ให้ความรู้ 2. ทำให้เกิดความคิดและความเข้าใจ 3. ทำให้เห็นสภาพปัญหา สภาพการเปลี่ยนแปลงว่าก้าวหน้าหรือตกต่ำ 4. สามารถประเมินค่าได้" กล่าวโดยสรุป สารสนเทศ คือ ข้อมูลที่ผ่านการประมวลผลแล้วสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้"
ภาพประกอบที่ 1 การเปลี่ยนรูปจากข้อมูลสู่สารสนเทศ
ความหมายของระบบสารสนเทศ
ระบบสารสนเทศ (Information System) คือ กระบวนการจัดเก็บรวบรวมข้อมูลซึ่งทำให้เป็นสารสนเทศ การจัดเก็บและการนำเสนอสารสนเทศให้เป็นปัจจุบันทันเหตุการณ์
วิเศษศักดิ์ โคตรอาษา (2542) ได้ให้ความหมายของ ระบบสารสนเทศ (Information System) หมายถึง ขบวนการประมวลผลข่าวสารที่มีอยู่ให้อยู่ในรูปของข่าวสารที่เป็นประโยชน์สูงสุด เพื่อเป็นข้อสรุปที่ใช้สนับสนุนการบริหารและการตัดสินใจทั้งในระดับปฏิบัติการ ระดับกลาง และระดับสูง ระบบสารสนเทศจึงเป็นระบบที่ได้จัดตั้งขึ้นเพื่อปฏิบัติการเกี่ยวกับข้อมูลตังต่อไปนี้ 1. รวบรวมข้อมูลทั้งภายใน ภายนอก ซึ่งจำเป็นต่อหน่วยงาน 2. จัดกระทำเกี่ยวกับข้อมูลเพื่อให้เป็นสารสนเทศที่พร้อมจะใช้ประโยชน์ได้ 3. จัดให้มีระบบเก็บเป็นหมวดหมู่ เพื่อสะดวกต่อการค้นหาและนำไปใช้ 4. มีการปรับปรุงข้อมูลเสมอ เพื่อให้อยู่ในภาพที่ถูกต้องทันสมัย
ขบวนการที่ทำให้เกิดสารสนเทศเรียกว่า “การประมวลผลสารสนเทศ” (Information Processing) และเรียกวิธีการประมวลผลสารสนเทศด้วยเครื่องมือทางอิเล็กทรอนิกส์ว่า “เทคโนโลยีสารสนเทศ” (Information Technology : IT)
ภาพประกอบที่ 2 การเปลี่ยนรูปจากข้อมูลสู่สารสนเทศโดยผ่านการประมวลผลสารสนเทศ(วิเศษศักดิ์ โคตรอาษา. 2542 : 148)
แหล่งที่มาของข้อมูลสารสนเทศ 1. ข้อมูลภายใน หมายถึง ข้อมูลที่เกิดขึ้นภายในองค์กรนั้น ได้แก่ ข้อมูล การปฏิบัติงาน ที่เกี่ยวข้อง เช่น ข้อมูลงานบุคลากร ข้อมูลงานกิจการนักเรียน 2. ข้อมูลภายนอก หมายถึง ข้อมูลที่เกิดขึ้นนอกองค์กร ข้อมูลหน่วยงานอื่นๆ
ประโยชน์ของสารสนเทศ 1. ให้ความรู้ทำให้เกิดความคิดและความเข้าใจ 2. ใช้ในการวางแผนการบริหารงาน 3. ใช้ประกอบการตัดสินใจ 4. ใช้ในการควบคุมสถานการณ์ หรือเหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้น 5. เพื่อให้การบริหารงานมีระบบ ลดความซ้ำซ้อน
แนวทางในการจัดทำระบบสารสนเทศ 1. การเก็บรวบรวมข้อมูล 2. การตรวจสอบข้อมูล 3. การประมวลผล 4. การจัดเก็บข้อมูล 5. การวิเคราะห์ 6. การนำไปใช้


ระบบสารสนเทศที่ใช้ในองค์กร สามารถแบ่งเป็น 6 ประเภท คือ
1. ระบบการประมวลผลทางธุรกิจ (Transaction Processing System : TPS) ระบบการประมวลผลทางธุรกิจ มักเป็นการประมวลผลต่อวัน เช่น การรับ – จ่ายบิล ระบบควบคุมสินค้าคงคลัง ระบบรายรับ – จ่ายสินค้า ระบบนี้เป็นระบบสารสนเทศลำดับแรกที่ได้รับ การพัฒนาให้ใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์
ลักษณะเด่นของระบบ TPS คือ การทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์ทำงานง่าย ไม่ยุ่งยาก ซับซ้อน ซึ่งระบบนี้เกือบทั้งหมดใช้การประมวลผลแบบออนไลน์ และสิ่งที่องค์กรจะได้รับเมื่อใช้ระบบนี้ คือ - ลดจำนวนพนักงาน - องค์กรจะมีการบริการที่สะดวกรวดเร็ว - ลูกค้ามีจำนวนเพิ่มมากขึ้น
2. ระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ (Management Information System : MIS) ระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ คือ ระบบที่เกี่ยวข้องกับผู้บริหารที่ต้องการ การประมวลผลของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่ให้ประโยชน์มากกว่าการช่วยงานแบบต่อวัน MIS จึงมีความสามารถในการคำนวณเปรียบเทียบข้อมูล ซึ่งมีความหมายต่อการจัดการและบริหารงานเป็นอย่างมาก นอกจากนั้นระบบนี้ยังสามารถสร้างสารสนเทศที่ถูกต้องทันสมัย
คุณสมบัติของระบบ MIS คือ - ระบบ MIS สนับสนุนการทำงานของระบบประมวลผลข้อมูลและการจัดเก็บข้อมูลรายวัน - ระบบ MIS จะใช้ฐานข้อมูลที่ถูกรวมเข้าด้วยกัน และสนับสนุนการทำงานของฝ่ายต่างๆ ในองค์กร - ระบบ MIS จะช่วยให้ผู้บริหารระดับต้น ระดับกลาง ระดับสูงเรียกใช้ข้อมูลที่เป็นโครงสร้างได้ตามเวลาที่ต้องการ - ระบบ MIS จะมีความยืดหยุ่นและสามารถรองรับความต้องการข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงขององค์กร - ระบบ MIS ต้องมีระบบรักษาความลับของข้อมูล และจำกัดการใช้งานของบุคคลเฉพาะผู้ที่เกี่ยวข้องเท่านั้น
3. ระบบช่วยตัดสินใจ (Decision Support System : DSS) ระบบช่วยตัดสินใจ หมายถึง ระบบที่ทำหน้าที่จัดเตรียมสารสนเทศ เพื่อช่วยในการตัดสินใจ หากเป็นการใช้โดยผู้บริหารระดับสูง เรียกว่า “ระบบสนับสนุนการตัดสินในเพื่อผู้บริหารระดับสูง” (Executive Support System : ESS) บางครั้งสารสนเทศที่ TPS และ MIS ไม่สามารถช่วยให้ผู้บริหารตัดสินใจได้จำเป็นต้องพัฒนาระบบช่วยตัดสินใจ DSS ขึ้น เพื่อช่วยในการตัดสินใจภายใต้ผลสรุปและการเปรียบเทียบข้อมูลจากแหล่งอื่น ทั้งภายในและนอกองค์กร โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อช่วยในการตัดสินใจที่ไม่ได้คาดไว้ล่วงหน้า เช่น การตัดสินใจเกี่ยวกับการรวมบริษัท การขยายโรงงานใหม่ เป็นต้น
คุณสมบัติของระบบ DSS คือ - ระบบ DSS จะต้องช่วยผู้บริหารในกระบวนการการตัดสินใจ - ระบบ DSS จะต้องถูกออกแบบมาให้สามารถเรียกใช้ทั้งข้อมูลแบบกึ่งโครงสร้างและแบบไม่มีโครงสร้างแน่นอนได้ - ระบบ DSS จะต้องสามารถสนับสนุนผู้ตัดสินใจได้ในทุกระดับแต่จะเน้นที่ระดับวางแผนบริหารและวางแผนยุทธศาสตร์ - ระบบ DSS มีรูปแบบการใช้งานอเนกประสงค์ มีความสามารถในการจำลองสถานการณ์และมีเครื่องมือในการวิเคราะห์สำหรับช่วยเหลือผู้ทำการตัดสินใจ - ระบบ DSS ต้องเป็นระบบที่โต้ตอบกับผู้ใช้ได้ สามารถใช้งานได้ง่ายผู้บริหารต้องสามารถใช้งานโดยพึ่งความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญน้อยที่สุดหรือไม่ต้องพึ่งเลย - ระบบ DSS ต้องสามารถปรับให้เข้ากับความต้องการข่าวสารในสภาพการณ์ต่างๆ - ระบบ DSS ต้องมีกลไกช่วยให้สามารถเรียกใช้ข้อมูลที่ต้องการได้อย่างรวดเร็ว - ระบบ DSS ต้องสามารถติดต่อกับฐานข้อมูลขององค์กรได้ - ระบบ DSS ต้องทำงานโดยไม่ขึ้นกับระบบการทำงานตามตารางเวลาขององค์กร - ระบบ DSS มีความยืดหยุ่นพอที่จะรองรับรูปแบบการบริหารแบบต่าง ๆ
4. ระบบสารสนเทศเพื่อผู้บริหารระดับสูง (Executive Information System : EIS) ระบบสารสนเทศเพื่อผู้บริหารระดับสูง คือ MIS ประเภทพิเศษที่ถูกพัฒนาสำหรับผู้บริหารระดับสูง โดยเฉพาะช่วยให้ผู้บริหารระดับสูงที่ไม่คุ้นเคยกับเครื่องคอมพิวเตอร์สามารถใช้ระบบสารสนเทศได้ง่ายขึ้น โดยใช้เมาส์เลื่อนหรือจอภาพแบบสัมผัส เพื่อเชื่อมโยงข่าวสารระหว่างกันทำให้ผู้บริหารไม่ต้องจำคำสั่ง
คุณสมบัติของระบบ EIS - มีการใช้งานบ่อย - ไม่ต้องมีทักษะทางคอมพิวเตอร์สูง - ความยืดหยุ่นสูงสามารถเข้ากันได้กับรูปแบบการทำงานของผู้บริหาร - การใช้งานใช้ในการตรวจสอบ ควบคุม - การสนับสนุนการตัดสินใจไม่มีโครงสร้างแน่นอน - ผลลัพธ์ที่แสดงจะเป็นตัวอักษร ตาราง ภาพและเสียง รวมทั้งระบบมัลติมีเดีย - การใช้งานภาพกราฟิกสูง จะใช้รูปแบบการนำเสนอต่างๆ - ความเร็วในการตอบสนองรวดเร็วทันทีทันใด
ข้อดีของระบบ EIS 1. ง่ายต่อผู้บริหารระดับสูงในการใช้งาน 2. การใช้งานไม่จำเป็นต้องมีความรู้เรื่องคอมพิวเตอร์ 3. ให้สารสนเทศสรุปของบริษัทในเวลาที่ต้องการ 4. ทำให้สามารถเข้าในสารสนเทศได้ดีขึ้น 5. มีการกรองข้อมูลให้ประหยัดเวลา 6. ทำให้ระบบสามารติดตามสารสนเทศได้ดีขึ้น
ข้อด้อยของระบบ EIS 1. มีข้อจำกัดในการใช้งาน 2. อาจทำให้ผู้บริหารจำนวนมากรู้สึกว่าได้รับข้อมูลมากเกินไป 3. ยากต่อการประเมินผลประโยชน์ที่ได้จากระบบ 4. ไม่สามารถทำการคำนวณที่ซับซ้อนได้ 5. ระบบอาจนะใหญ่เกินกว่าที่จะจัดการได้ 6. ยากต่อการรักษาข้อมูลให้ทันสมัยอยู่ตลอดเวลา 7. ก่อให้เกิดปัญหาการรักษาความลับของข้อมูล
5. ระบบสำนักงานอัตโนมัติ (Office Automation System : OAS) ระบบสำนักงานอัตโนมัติ หมายถึง ระบบสารสนเทศที่ใช้บุคลากรน้อยที่สุด โดยอาศัยเครื่องมือแบบอัตโนมัติและระบบสื่อสารเชื่อมโยงข่าวสารระหว่างเครื่องมือเหล่านั้นเข้าด้วยกัน OAS มีจุดมุ่งหมายให้เป็นระบบที่ไม่ใช้กระดาษข่าวสารถึงกันด้วยข้อมูลทางอิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Data Interchange) แทน ซึ่งมีรูปแบบในการใช้งาน 2 ลักษณะ คือ 1. รูปแบบของระบบงานพิมพ์และการประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์ ได้แก่ การสื่อสารด้วยข้อความ E – mail , FAX 2. รูปแบบการประชุมทางไกลด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การประชุมทางไกลแบบมีแต่เสียง (Audio Conferencing) การประชุมทางไกลแบบมีทั้งภาพและเสียง (Video - Conferencing)
สำนักงานที่จัดว่าเป็นสำนักงานอัตโนมัติ ต้องประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ คือ 1. Networking System คือ ระบบข่ายงานที่เชื่อมโยงระบบคอมพิวเตอร์ระหว่างกันทั่วองค์กร 2. Electronic Data Interchange คือ การสื่อสารข้อมูลข่าวสารระหว่างกน โดยอาศัยสัญญาณข้อมูลข่าวสารแบบอิเล็กทรอนิกส์ ผ่านระบบข่ายงาน 3. Internet Working (Internet) คือ การรวมตัวกันของระบบข่ายงาน ที่กระจายอยู่ทั่วโลกจนกลายเป็นเครือข่ายขนาดใหญ่ 4. Paperless System คือ ระบบที่ไม่ใช้กระดาษอาทิ Post Of Sale (POS) เป็นการขายแบบมีการบันทึกรายการขายและรายละเอียดอื่นที่เกี่ยวกับสินค้าทันทีที่มีการขาย ณ จุดขายนั้นๆ Electronic Funds Transfer (EFT) เป็นระบบการโอนเงินอัตโนมัติของธนาคารโลก
6. ระบบผู้เชี่ยวชาญ (Artificial Intelligence / Expert System : AI/ES) ระบบผู้เชี่ยวชาญ หมายถึง ระบบที่ทำให้เครื่องคอมพิวเตอร์กลายเป็นผู้เชี่ยวชาญในสาขาใดสาขาหนึ่งคล้ายกับมนุษย์ ระบบนี้ได้รับความรู้จากมนุษย์ผู้เชี่ยวชาญในสาขาใดสาขาหนึ่งเก็บไว้ในระบบคอมพิวเตอร์ เพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถวิเคราะห์เหตุผล เพื่อตัดสินใจ ความรู้ที่เก็บไว้ในระบบคอมพิวเตอร์นี้ประกอบด้วย ฐานความรู้ (Knowledge Bass) และกฎข้อวินิจฉัย (Inference Rule) ซึ่งเป็นความสามารถเฉพาะที่ทำให้ระบบคอมพิวเตอร์สามารถตัดสินใจได้เอง เช่น การวินิจฉัยความผิดพลาดของรถจักรดีเซลไฟฟ้าโดยใช้คอมพิวเตอร์


ขอบข่ายของระบบสารสนเทศเพื่อการจัดการ ไม่ใช่เป็นรายการหรือสิ่งหนึ่งสิ่งใดที่แยกออกจากระบบสารสนเทศอื่นๆ อย่างจริงจัง แต่เป็นเพียงการกำหนดกรอบ ที่ระบบสารสนเทศใดๆ จะเข้าไปรวมได้อย่างเหมาะสม ซึ่งเราสามารถอธิบายโครงสร้างของระบบสารสนเทศขององค์กรได้ 4 ส่วน
1. ส่วนประกอบการปฏิบัติงาน (Operating Elements)
2. การสนับสนุนการตัดสินใจ (Decision Support)
3. กิจกรรมด้านการจัดการ (Management Activity)
4. หน้าที่ในหน่วยงาน (Organization Function
จาก
http://tsl.tsu.ac.th/file.php/1/courseware/aa_2/lesson02/lesson2-3.htm
http://tikkatar.is.in.th/?md=content&ma=show&id=2