ปัจจุบันเราจะพบเห็นสินค้าของกลุ่มสตรีทอผ้าพื้นเมืองทั้งผ้าฝ้ายและไหมย้อมสีจากผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ได้เกือบทุกภาคของประเทศไทย สีเหล่านี้ได้จากใบไม้ เปลือกไม้ และแก่นไม้หลากหลายชนิด อาทิ เปลือกมะม่วงป่า แก่นขนุน ใบย่านาง ฯลฯ และบางครั้งมีการนำสารอื่นเช่นผงเหล็กลงไปต้มผสมด้วยเพื่อให้ได้สีที่หลากหลายขึ้น
สีบนเส้นด้ายเส้นไหมที่ย้อมได้จะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลาย และสีของสารละลายก็จะแปรผันไปตามปริมาณ ความแก่อ่อนของส่วนของต้นไม้ที่ได้มา เราจึงพบบ่อยครั้งว่า หากซื้อผ้ามาไม่เพียงพอกับการตัดเป็นชิ้นงานแล้วกลับไปหาซื้อใหม่อาจไม่ได้สีที่เหมือนกันเหมือนผ้าทออุตสาหกรรม
สีที่เรามองเห็นนั้นเกิดจากการดูดกลืนแสงในช่วงที่ตามองเห็น (Visible Light) ของโมเลกุลสารสี เหมือนดังเราเห็นใบไม้เป็นสีเขียวเพราะสารนั้นดูดกลืนแสง (A: light absorption) ได้ดีที่สุดในช่วงแสงสีแดง ดังนั้นหากสารละลายมีความเข้มข้น (c: concentration) คือมีโมเลกุลของสารมากขึ้นในปริมาตรของสารละลายเท่าเดิม โอกาสที่คลื่นแสงจะไปกระทบโมเลกุลสารสีและถูกดูดกลืนไว้จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย อีกทางหนึ่งคือหากเราเปลี่ยนภาชนะที่บรรจุสารละลายให้ระยะทางที่แสงผ่านสารละลาย (l: light path) มากขึ้น แสงก็จะกระทบและถูกโมเลกุลสารสีดูดกลืนไว้มากขึ้นด้วย หลักการนี้ แลมเบิร์ตนักคณิตศาสตร์ และเบียร์นักวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นชาวเยอรมันทั้งคู่ได้เขียนเป็นกฏไว้เมื่อกว่าร้อยกว่าปีมาแล้ว คือ A α cl
การวัดปริมาณแสงที่ถูกดูดซึมไว้นี้ เป็นเรื่องที่ทำได้โดยไม่ยาก ด้วยอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่เรียกว่า Visible Spectrophotometer ซึ่งมีหลักการทำงานภายในเครื่องตามกฏของเบียร์และแลมเบิร์ต ดังภาพประกอบ
ดังนั้นเราจึงอนุมานได้ว่า หากเป็นสารละลายชนิดเดียวกัน เมื่อนำมาปรับความเข้มข้นให้ได้ค่าการดูดกลืนแสงเท่ากัน สีของสารละลายนั้นจะเท่ากันเสมอ เมื่อได้สารละลายสีที่เหมือนกันแล้ว ผู้ย้อมจำเป็นต้องควบคุมชนิดของเส้นด้าย/ฝ้าย/ไหม ระยะเวลาการย้อม อุณหภูมิให้คงที่เหมือนเดิมก็จะทำให้ได้สีของผืนผ้าออกมาเหมือนเดิม
คำแนะนำสำหรับครู
ออกแบบการเรียนแบบปฏิบัติการ ให้นักเรียนนำสารที่สนใจอยากรู้ว่า สารละลายในท้องตลาดที่พบเห็น ที่มีราคาต่างกัน มีความเข้มข้นของสารสำคัญ ที่สามารถหาคำตอบด้วยวิธีการนี้ในระดับมัธยมต้นได้ เช่น โปรตีน น้ำตาล มีความเข้มข้นต่างกันหรือไม่ หากหาโปรตีน นักเรียนสามารถใช้วิธี Biuret Test ส่วนน้ำตาล ใช้วิธี Benedict Test เป็นการเสริมสร้าง cognitive domain ระดับสูง(ประยุกต็ใช้ และ การเปรียบเทียบ)
ข้อมูลเพิ่มเติม
กฏของเบียร์และแลมเบิร์ต ที่อ่านเข้าใจได้ไม่ยาก ของ สถาบันนวัตกรรมและพัฒนาการเรียนรู้ มหาวิทยาลัยมหิดล
ตัวชี้วัดที่เกี่ยวข้อง
สาระที่ 5 : พลังงาน
ว 5.1 ม.2/3 ทดลองและอธิบายการดูดกลืนแสงสี การมองเห็นสีของวัตถุ และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
