ชนิดของคลื่น
1.1 การจำแนกคลื่นตามลักษณะของตัวกลาง แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1) คลื่นกล (mechanical wave) คือ
คลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่สามารถถ่ายทอดและโมเมนตัมโดยอาศัยความยืดหยุ่นของตัวกลาง
เช่น คลื่นเสียง คลื่นน้ำ คลื่นในเส้นเชือก
2) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) คือ คลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น แสง คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์
1.2 การจำแนกคลื่นตามลักษณะการกำเนิดคลื่น แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1) คลื่นดล (pulse wave) คือ
คลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่นเพียงครั้งเดียว ทำให้เกิดคลื่นเพียงหนึ่งลูก
อาจมีลักษณะกระจายออกจากแหล่งกำเนิดที่ทำให้เกิดคลื่น เช่น การโยนหินลงไปในน้ำ
2) คลื่นต่อเนื่อง (continuous wave) คือ
คลื่นที่เกิดจากการสั่นของแหล่งกำเนิดหลายครั้งติดต่อกัน ทำให้เกิด
คลื่นหลายลูกติดต่อกัน
โดยความถี่ของคลื่นที่เกิดขึ้นเท่ากับความถี่ของการรบกวนของแหล่งกำเนิดคลื่น เช่น
คลื่นน้ำที่ เกิดจากการใช้มอเตอร์
1.3 การจำแนกคลื่นตามลักษณะการเคลื่อนที่แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
1) คลื่นตามยาว (longitudinal wave) คือ
คลื่นที่อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านมีการเคลื่อนที่ไปกลับ
ในทิศทางเดียวกันกับทิศทางที่คลื่นเคลื่อนที่ เช่น คลื่นเสียง
คลื่นที่เกิดจากการอัดและขยายของสปริง
2) คลื่นตามขวาง (transverse wave) คือ
คลื่นที่ทำให้อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านมีการเคลื่อนที่
ไปกลับในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางที่เคลื่นเคลื่อนที่เช่น คลื่นในเส้น เชือก
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ส่วนประกอบของคลื่น
1) แอมพลิจูด
คือ ระยะการกระจัดที่มีค่ามากที่สุดจากแนวสมดุลไปยังสันคลื่น หรือท้องคลื่น (ระยะ A)
2) ยอดคลื่น
หรือ สันคลื่น คือ ตำแหน่งบนสุดของคลื่นแต่ละลูก
3) ท้องคลื่น
คือ ตำแหน่งล่างสุดของคลื่นแต่ละลูก
4) ความยาวคลื่น
คือ ความยาวของคลื่น 1 ลูก เป็นระยะทางที่วัดจากเฟสถึงเฟสเดียวกันของคลื่นลูกถัดไป
6) คาบ
(period
, T) คือเวลาที่คลื่นใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 ลูกคลื่น
มีหน่วยเป็น วินาที
(s)
7) ความถี่
(frequency
, f ) คือจํานวนลูกคลื่นที่เกิดขึ้นในหนึ่งหน่วยเวลา
เช่น ถ้าเกิด คลื่น 3 ลูกในเวลา 1 วินาที
เช่นนี้เรียกได้ว่าความถี่คลื่นมีค่า 3 รอบต่อวินาที ความถี่ มีหน่วยเป็น รอบ/วินาที หรือ 1 /วินาที หรือสั้นๆ ว่า
เฮิตรซ์ (Hz) เราอาจคํานวณหาค่าความถี่ได้จาก
8) อัตราเร็วคลื่น (wave speed , v ) คือระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา เราสามารถคํานวณหาอัตราเร็วคลื่นได้จาก
9) เฟสของคลื่น (phase , Φ ) เป็นการบอกตำแหน่งบนหน้าคลื่นในรูปของมุมหน่วย องศาหรือเรเดียนสูตรใช้คํานวณเกี่ยวกบเฟสของคลื่น
ได้แก่
10) เฟสตรงกัน
คือจุดบนหน้าคลื่นซึ่งอยู่ห่างกันเท่ากับ n λ เมื่อ n = 1 , 2 , 3 , …
11) เฟสตรงกันข้าม
คือจุดบนหน้าคลื่นซึ่งอยู่ห่างกัน ( n – 21) λ เมื่อ n = 1 , 2 , 3 , …
สมบัติของคลื่น
คลื่นทุกชนิดจะมีคุณสมบัติ 4 ประการ คือ
1 การสะท้อนของคลื่น
การสะท้อนของคลื่น
เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ถึงปลายสุดของเชือก หรือสปริงที่ตรึงไว้
คลื่นจะสะท้อนกลับมา แอมพลิจูดของคลื่นที่สะเท้อนกลับ
มีทิศตรงข้ามกับแอมพลิจูดของคลื่นเดิม (เฟสตรงข้ามกับคลื่นเดิม)
สมบัติการสะท้อนของคลื่น
มีดังนี้
1.1) อัตราเร็วของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับอัตราเร็วของคลื่นตกกระทบเสมอ
1.2) ความถี่ของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความถี่ของคลื่นตกกระทบ
1.3) ความยาวคลื่นของคลื่นสะท้อนเท่ากับความยาวคลื่นของคลื่นตกกระทบ
1.4) ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลังงาน
แอมพลิจูดของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ
2. การหักเห
เมื่อคลื่นผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง
ซึ่งมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน จะทำให้อัตราเร็ว ( v
) แอมพลิจูด (A) และความยาวคลื่น (λ) เปลี่ยนไป แต่ความถี่ ( f ) จะคงเดิม
ในกรณีที่คลื่นตกกระทบพุ่งเข้าตกตั้งฉากกับแนวรอยต่อตัวกลาง
คลื่นที่ทะลุลงไปในตัวกลางที่ 2 จะมีแนวตั้งฉากกับแนวรอยต่อตัวกลางเช่นเดิม
แต่หากคลื่นตกกระทบตกเอียงทำมุมกับแนวรอยต่อตัวกลาง คลื่นที่ทะลุลงไปในตัวกลางที่ 2 จะไม่ทะลุลงไปในแนวเส้นตรงเดิม แต่จะมีการเบี่ยงเบนไปจากแนวเดิมดังรูป
ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเกิดการหักเหของคลื่น
ข้อสังเกต:
1) คลื่นในน้าลึก อัตราเร็วคลื่น (v) จะมาก
ความยาวคลื่น (λ) จะยาว มุม θ จะใหญ่
2) คลื่นในน้าตื้น อัตราเร็วคลื่น (v) จะน้อย
ความยาวคลื่น (λ) จะสั้น มุม θ จะเล็ก
3.การเลี้ยวเบนของคลื่น
การเลี้ยวเบนของคลื่น
คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นสามารถแผ่จากขอบของสิ่งกีดขวางไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวาง
4. การแทรกสอดของคลื่น
การแทรกสอดของคลื่น คือ
การรวมกันของคลื่นที่ส่งกันมาเป็นขบวนต่อเนื่อง
- บัพและปฏิบัพ
บัพ (node:N ) หมายถึง
จุดที่คลื่นมาพบกันแล้วแทรกสอดกัน หักล้างหมดตลอดเวลา
ปฏิบัพ (antinode: A) หมายถึง
จุดที่คลื่นมาพบกันแล้วแทรกสอดแบบเสริมกันตลอดเวลา
สรุป
คลื่นส่งพลังงานจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง
(แม้ว่าแต่ละส่วนของคลื่นเพียงแต่สั่นกลับไปกลับมา) ใน คลื่นตามขวาง (เช่น
คลื่นน้าและคลื่นแสง) การสั่นตั้งฉากกับทิศทางของคลื่น ในคลื่นตามยาว (เช่น
คลื่นเสียง) การสั่นไปในทิศทางเดียวกับคลื่น
- ความยาวคลื่นยิ่งสั้น ความถี่จะยิ่งสูงมากสาหรับคลื่นทุกชนิด
อัตราเร็ว = ความถี่ x ความยาวคลื่น
- คลื่นสามารถสะท้อนและหักเหได้
คลื่นสามารถเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดแคบได้
หาความรู้เพิ่มเติมได้ที่
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น