คลื่น (waves) จัดทำโดย กลุ่มที่ 1 คลื่นคืออะไร คลื่นคือกำรรบกวนซ้ ำๆหรื อกำรเคลื่นที่แล้วก่อให้เกิด กำรถ่ำยเทพลังงำนผ่ำนตัวกล่งหรื อไม่ผำ่ นตัวกลำง (through matter or space) คลื่นที่ถ่ำยเทพลังงำนผ่ำนตัวกลำงเรี ยกว่ำคลื่นกล คลื่นที่ถ่ำยเทพลังงำนโดยไม่ตอ้ งอำศัยตัวกลำงคือคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้ ำ.
Download
Report
Transcript คลื่น (waves) จัดทำโดย กลุ่มที่ 1 คลื่นคืออะไร คลื่นคือกำรรบกวนซ้ ำๆหรื อกำรเคลื่นที่แล้วก่อให้เกิด กำรถ่ำยเทพลังงำนผ่ำนตัวกล่งหรื อไม่ผำ่ นตัวกลำง (through matter or space) คลื่นที่ถ่ำยเทพลังงำนผ่ำนตัวกลำงเรี ยกว่ำคลื่นกล คลื่นที่ถ่ำยเทพลังงำนโดยไม่ตอ้ งอำศัยตัวกลำงคือคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้ ำ.
คลื่น (waves)
จัดทำโดย กลุ่มที่ 1
คลื่นคืออะไร
คลื่นคือกำรรบกวนซ้ ำๆหรื อกำรเคลื่นที่แล้วก่อให้เกิด
กำรถ่ำยเทพลังงำนผ่ำนตัวกล่งหรื อไม่ผำ่ นตัวกลำง
(through matter or space)
คลื่นที่ถ่ำยเทพลังงำนผ่ำนตัวกลำงเรี ยกว่ำคลื่นกล
คลื่นที่ถ่ำยเทพลังงำนโดยไม่ตอ้ งอำศัยตัวกลำงคือคลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้ ำ
2
คลื่นเป็ นกำรเคลื่อนย้ำยถ่ำยเทพลังงำน
เท่ำนั้น ไม่ได้ถ่ำยเทสสำร ตัวกลำงได้แก่ น้ ำ
ลวดสปริ ง เชือก และอำกำศ มีกำรเคลื่อนที่
อยูเ่ ฉพำะที่ ไม่ได้เคลื่อนที่ตำมคลื่นไปด้วย
3
คลืน่
คลืน่ หมำยถึง ลักษณะของกำรถูกรบกวน ที่มีกำรแผ่
กระจำย เคลื่อนที่ออกไป ในลักษณะของกำรกวัดแกว่ง
หรื อกระเพื่อม
ผิวน้ ำถูกรบกวน เกิดเป็ นคลื่นแผ่กระจำยออกรอบข้ำง
ชนิดของคลื่น
คลื่นกล (Mechanical waves)
ตัวกลำงถูกรบกวน
กำรรบกวนแพร่ ผำ่ นตัวกลำง
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ ำ (Electromagnetic
waves)
ไม่ตอ
้ งมีตวั กลำง
เช่น แสง คลื่นวิทยุ x-rays
5
ลักษณะของคลืน่
ลักษณะของคลืน่ จะระบุจำก สันคลื่น หรื อ ยอดคลื่น
(ส่ วนที่มีค่ำสูงขึ้น) และ ท้องคลื่น (ส่ วนที่มีค่ำต่ำลง)
ในลักษณะ ตั้งฉำกกับทิศทำงเดินคลื่น เรี ยก "คลื่นตำม
ขวำง" (transverse wave) หรื อ ขนำนกับทิศทำงเดิน
คลื่น เรี ยก "คลื่นตำมยำว" (longitudinal wave)
คลื่น: 1.&2. คลื่นตำมขวำง 3. คลื่นตำมยำว
ส่ วนประกอบของคลืน่
1.แนวสมดุล คือแนวที่ตวั กลำงวำงตัวอยูเ่ มื่อไม่มีคลื่นเคลื่อนที่
ผ่ำน
2.สั นคลืน่ หรื อยอดคลื่น(Crest) คือตำแหน่งที่มีกำรกระจัดมำก
ที่สุด เช่นที่จุด B , H , N
3.ท้ องคลืน่ (Trough) คือตำแหน่งที่มีกำรกระจัดมำกที่สุด
เป็ นลบ เช่นที่จุด E , K ,Q
4.แอมพลิจูด(Amplitude;A)คือกำรกระจัดสูงสุ ดของคลื่น
จำกระดับปกติในภำพคือระยะCB ,FE ,LK, ON,RQ
คุณสมบัตขิ องคลืน่
การสะท้ อน (en:reflection) คลื่นเปลี่ยนทิศทำงโดย
กำรสะท้อนเมื่อตกกระทบพื้นผิว
การหักเห (en:refraction) คลื่นเปลี่ยนทิศทำงเมื่อ
เคลื่อนที่จำกตัวกลำงหนึ่งไปยังอีกตัวกลำงหนึ่ง
กำรเลี้ยวเบน (en:diffraction) คลื่นเคลื่อนที่ขยำยวง
ออกเรื่ อยๆ เช่น ลำคลื่นที่วงิ่ ผ่ำนออกจำกช่องแคบๆ
การแทรกสอด (en:inference) เกิดจำกกำรซ้อนทับกัน
ของคลื่น เมื่อวิง่ มำตัดกัน
การกระจาย (en:dispersion) องค์ประกอบที่ควำมถี่
ต่ำงกันของคลื่น จะมีกำรแยกตัวออกห่ำงจำกกัน
การแผ่ เชิงเส้ นตรง (en:rectilinear propagation) กำร
เคลื่อนที่ของคลื่นเป็ นเส้นตรง
ตัวกลางของคลืน่
แบ่งออกเป็ นประเภทได้ตำมคุณลักษณะต่อไปนี้
ตัวกลำงเชิงเส้น มีคุณสมบัติที่ขนำดของผลรวมคลื่น ที่
จุดใด ๆ ในตัวกลำงมีขนำดเท่ำกับผลบวกของขนำดของ
คลื่นต่ำงขบวนกัน
ตัวกลำงจำกัด คือ ตัวกลำงที่มีขนำดจำกัด
ตัวกลำงเนื้อเดียว คือ ตัวกลำงที่มีคุณสมบัติเหมือนๆ กันใน
ทุกตำแหน่ง
ตัวกลำงไอโซทรอปิ ก คือ ตัวกลำงที่มีคุณสมบัติ ไม่ข้ ึนกับ
ทิศทำง
การแบ่ งประเภทของคลืน่
แบ่งตำมกำรใช้ตวั กลำง จะแบ่งเป็ น 2 ชนิด คือ
คลืน่ กล (Mechanical Wave) เป็ นคลื่นที่
อาศัยตัวกลางในกำรถ่ำยเทพลังงำน เช่น คลื่นผิวน้ ำ, คลื่น
ในเส้นเชือก และคลื่นเสี ยงฯลฯ
คลืน่ แม่ เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave)
เป็ นคลื่นที่ไม่ อาศัยตัวกลางในกำรถ่ำยเทพลังงำน แต่อำศัย
กำรเหนี่ยวนำของสนำมแม่ เหล็ก และสนำมไฟฟ้ ำ เช่น
คลื่นแสงไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ คลื่นควำมร้อน ฯลฯ
แบ่งตำมกำรสัน่ ของอนุภำคตัวกลำง หรื อ
แหล่งกำเนิด จะแบ่งเป็ น 2 ชนิดคือ
คลืน่ ตามยาว หมำยถึงคลื่นที่มี กำรสัน่ ของอนุภำค
ตัวกลำงอยูใ่ นแนวขนำน กับทิศกำรเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น
คลื่นเสี ยง คลื่นที่เกิดจำกกำรอัดและขยำยตัวในขดลวด
สปริ ง
คลืน่ ตามขวาง หมำยถึงคลื่นที่มี กำรสัน่ ของ
อนุภำคตัวกลำงในแนวตั้งฉำกกับทิศทำงกำรเคลื่อนที่
ของคลื่น เช่น คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ ำคลื่น
แม่เหล็กไฟฟ้ ำ
การรบกวนตัวกลาง
คลืน่ ดล คือ คลื่นที่เกิดจำกแหล่งกำเนิดสัน่ เพียงครั้ง
เดียวหรื อ 2 ครั้ง ทำให้เกิดคลื่นเพียง 1 หรื อ 2 ลูกคลื่น
เท่ำนั้น เช่น กำรโยนก้อนหิ นก้อนเดียวลงในน้ ำ จะพบว่ำ
คลื่นดลเพียงกลุ่มหนึ่งกระจำยออกไปโดยรอบๆ คลื่นดล
อำจมีลกั ษณะกระจำยออกจำกแหล่งกำเนิดเป็ นแนวตรง
หรื อเป็ นวงกลมก็ได้ แล้วแต่แหล่งกำเนิดที่ทำให้เกิดคลื่น
คลืน่ ต่ อเนื่อง คือ เป็ นคลื่นที่เกิดจำกกำรรบกวน
โมเลกุลของผิวน้ ำด้วยกำรให้พลังงำนภำยนอกหลำย ๆ
ครั้ง ทำให้เกิดคลื่นหลำย ๆ ลูกติดต่อกัน เช่น คลื่นน้ ำที่
เกิดจำกกำรใช้มอเตอร์ทำให้เกิดคลื่นน้ ำต่อเนื่อง
ลักษณะทางกายภาพของคลืน่
แอมพลิจูด นั้นวัดจำกขนำด ของกำรรบกวนตัวกลำง
ที่มำกที่สุด ในช่วงหนึ่งคำบ โดยมีหน่วยของกำรวัดขึ้นกับ
ประเภทของคลื่น เช่น คลื่นในเส้นเชือกมีหน่วยกำรวัดเป็ น
ระยะทำง (เช่น เมตร) ค่ำแอมพลิจูดนั้นอำจมีค่ำเป็ นคงที่
(เรี ยกคลื่นประเภทนี้วำ่ คลื่นต่ อเนื่อง (continuous wave)
ย่อ c.w. หรื อ อำจมีค่ำเปลี่ยนแปลงตำมเวลำ และ ตำแหน่ง
(หำกคลื่นเคลื่อนที่ไปในทิศทำง) กำรเปลี่ยนแปลงของ
แอมพลิจูด เรี ยกว่ำ ซอง (envelope) ของคลื่น
คาบ เป็ นช่วงเวลำที่คลื่นใช้ในกำรวนครบรอบใน
กำรกวัดแกว่ง ความถี่ คือ จำนวนรอบที่คลื่นกวัดแกว่ง
ครบรอบ ในหนึ่งหน่วยเวลำ (เช่น ใน 1 วินำที) และมี
หน่วยของกำรวัดเป็ น เฮิรตซ์ โดยมีควำมสัมพันธ์
บำงครั้งสมกำรทำงคณิ ตศำสตร์ ของคลื่นอำจอยูใ่ นรู ป
ของ ความถี่เชิงมุม(en:angularfrequency) นิยมใช้
สัญลักษณ์ และมีหน่วนเป็ น เรเดียนต่อวินำที และมี
ควำมสัมพันธ์กบั ดังต่อไปนี้
การเคลือ่ นที่ของคลืน่
คลื่นที่ไม่เคลื่อนที่เรี ยก คลื่นนิ่ง (standing wave) เช่น
กำรสัน่ ของสำยไวโอลิน ส่ วนคลื่นที่มีกำรเคลื่อนย้ำย
ตำแหน่งเรี ยก คลื่นเคลื่อนที่ (travelling wave) กำรรบกวน
ในตัวกลำงนั้นจะมีกำรเปลี่ยนแปลงตำมเวลำ และ
ระยะทำง
คลื่นกล(Mechanical Wave)
ต้องมีกำรรบกวน คือเมื่อแหล่งกำเนิดมีกำรสั่นก็จะถ่ำยโอน
พลังงำนให้กบั ตัวกลำงที่อยูน่ ิ่ ง
ตัวกลำงต้องถูกรบกวนได้ และมีกลไกทำงกำยภำพให้มีกำร
ถ่ำยโอนกำรรบกวนจำกส่ วนหนึ่ งของตัวกลำงไปสู่ ส่วนอื่น
ที่อยูต่ ิดกัน โดยส่ วนนั้นๆของตัวกลำงไม่ได้เคลื่อนที่ตำมไป
ด้วย
ถ้ำตัวกลำงนี้มีสมบัติยดื หยุน่ และไม่ดูดกลืนพลังงำนหรื อไม่
แปลงพลังงำนไปเป็ นพลังงำนควำมร้อน โมเลกุลของ
ตัวกลำงนั้นก็จะมีกำรสั่นแล้วถ่ำยโอนพลังงำนให้กบั
โมเลกุลข้ำงเคียงจำนวนมำกต่อเนื่องกันไปทำให้คลื่น
เคลื่อนที่ออกไปโดยโมเลกุลของตัวกลำงหรื ออนุภำคจะสัน่
หรื อเคลื่อนที่วนไปมำ ณ ตำแหน่งหนึ่งๆเท่ำนั้น
19
คลื่นดลในเส้นเชือก
กำรเคลื่อนที่ปลำบเชือกขึ้นลงหนึ่งรอบ
เป็ นกำรรบกวน
เชือกเป็ นตัวกลำง
เกิดเป็ นคลื่นหนึ่งลูกเรี ยกว่ำคลื่นดล
(pulse) เคลื่อนที่ไปตำมเส้นเชือก
ส่ วนใดๆของเส้นเชือกมีกำรเคลื่อนที่
ขึ้นลง แต่ไม่ได้เคลื่อนที่ตำมคลื่นไป
ด้วย
ถ้ำเคลื่อนที่ปลำยเชือกขึ้นลงต่อเนื่องก็
จะเกิดคลื่นต่อเนื่อง
20
ชนิดของคลื่นแบ่งตำมกำรเคลื่อนที่ของอนุภำค
ของตัวกลำง
คลื่นตำมขวำง (Transverse Wave )
อนุ ภำคของตัวกลำงเคลื่อนที่ต้ งั ฉำกกับทิศทำงกำร
เคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ ำใน
อ่ำงน้ ำหรื อบ่อน้ ำ
คลื่นตำมยำว (Longitudinal Wave)
อนุภำคของตัวกลำงเคลื่อนที่กลับไปกลับมำใน
แนวขนำนกับทิศทำงกำรเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น
คลื่นเสี ยง คลื่นื่นของกำรอัดตัวของขดลวดสปริ งใน
แนวขนำนกับแนวยำวของขดลวดสปริ ง
21
คลื่นตำมขวำง (Transverse Wave )
22
คลื่นตำมยำว (Longitudinal Wave
or
Compression Waves)
23
คลื่นตำมยำว (Longitudinal Wave)
24
Complex Waves
คลื่นบำงแบบแสดงลักษณะของทั้งคลื่นตำมขวำงและคลื่นตำมยำว
(combination of transverse and
longitudinal waves)
เช่น คลื่นผิวน้ ำ
25
คลื่นแผ่นดินไหว
คลื่นแผ่ดินไหวเป็ นทั้งคลื่นตำมขวำงและคลื่นตำมยำว มีท้ งั เคลื่อนเข้ำไปในโลก
และเคลื่อนบนผิวโลก
P waves
S waves
“P” stands for primary
ควำมเร็ว 7 – 8 km / s
เป็ นคลื่นตำมยำว
“S” stands for secondary
ช้ำกว่ำ คือประมำณ 4 – 5 km/s
เป็ นคลื่นตำมขวำง
Seismograph เป็ นเครื่ องมือบันทึกคลื่น
26
ภำพรวมของคลื่น
กำรเคลื่อนที่แบบคลื่นเป็ นกำรถ่ำยโอนพลังงำนจำกกำรรบกวน โดยโมเลกุล
ของตัวกลำงไม่เคลื่อนที่ตำมไปด้วย
สมบัติของกำรเคลื่อนที่แบบคลื่นที่เหมือนกับกำรเคลื่อนที่ของอนุภำคคือ
กำรสะท้อนและกำรหักเห
สมบัติเฉพำะของคลื่นได้แก่ กำรซ้อนทับ กำรแทรกสอด กำรเลี้ยวเบน
กำรเคลื่อนที่ของคลื่นมีท้ งั แบบใช้ตวั กลำงและไม่ใช้ตวั กลำง
กำรเกิดคลื่นเป็ นผลจำกกำรรบกวนแล้วมีกำรถ่ำยโอนพลังงำนจำกตำแหน่ง
หนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง โดยกำรรบกวนนี้อำจมีตวั กลำงหรื อไม่กไ็ ด้
27
หน้ำคลื่น
หมำยถึง เส้นที่ลำกผ่ำนตำแหน่ง
ต่ำงๆ บนคลื่นลูกเดียวกันที่มี
เฟสตรงกัน เป็ นแนวของสัน
คลื่นหรื อท้องคลื่นก็ได้ หน้ำ
คลื่นมีได้หลำยแนวและทิศ
ทำงกำรเคลื่อนที่ของคลื่นจะต้อง
ตั้งฉำกกับหน้ำคลื่นเสมอ คลื่น
วงกลมหน้ำคลื่นจะเป็ นวงกลม
คลื่นเส้นตรง หน้ำคลื่นก็เป็ น
เส้นตรง
28
คุณลักษณะเชิงปริ มำณของคลื่น
ควำมยำวคลื่น (Wavelength)
แอมพิจูด(Amplitude)
ควำมถี่ (Frequency)
คำบ(Period)
อัตรำเร็ วของคลื่น (Wave speed)
29
ควำมยำวคลื่น (Wavelength) : l
คือระยะจำกสันคลื่นถึงสันคลื่นถัดไป หรื อคือ
ระยะทำงที่ส้ นั ที่สุดระหว่ำงจุดสองจุดที่เหมือนกันทุก
ประกำรของคลื่นที่อยูถ่ ดั ไป
30
แอมพิจูด(Amplitude) : A
คือค่ำกำรกระจัดสูงสุ ดของตัวกลำงเมื่อวัดจำกตำแหน่ง
ปกติ
A
31
ควำมถี่ (Frequency) : f
คือจำนวนสันคลื่นหรื อตำแหน่งใดบนคลื่นที่ผำ่ นจุด
หนึ่งที่กำหนดให้ในหนึ่งหน่วยเวลำ
จำนวนคลื่นต่อวินำที เรำเรี ยกว่ำ Hertz (Hz)
32
คำบ(Period) : T
คือช่วงเวลำระหว่ำงจุดสองจุดที่เหมือนกันทุกประกำร
ที่คลื่นที่อยูถ่ ุดไปใช้ในกำรเคลื่อนที่ผำ่ น
1
frequency
period
1
f
T
33
อัตรำเร็ วของคลื่น (Wave speed) : v
คือระยะทำงที่คลื่นแพร่ ไปได้ในตัวกลำงต่อหน่วยเวลำ
อัตรำเร็ วของคลื่น = ควำมยำวคลื่น x ควำมถี่
v = lf
34
Wave Function
คือพิกดั ของจุดใดๆ ในตัวกลำง ณ เวลำหนึ่ง
ฟังก์ชนั่ คลื่น y(x,t) เป็ นฟังก์ชนั่ ที่แสดงพิกดั บนแกน Y
ของตัวกลำงที่พิกดั x ณ เวลำ t ใดๆ
35
กำรเคลื่อนที่ของคลื่นดล (Pulse)
รู ปร่ ำงของคลื่นดล ณ เวลำ t
= 0 เป็ นดังภำพด้ำนข้ำงนี้
พิกดั ของจุดใดๆบนคลื่น
อธิบำยได้ดว้ ยสมกำร
y (x,0) = f (x)
สมกำรนี้ อธิ บำยระยะทำง
ในแนวดิ่ง y ของ
อนุภำคของเชือกที่
ตำแหน่ง x ใดๆ ณ
เวลำ t = 0
36
เมื่อเวลำผ่ำนไป t
คลื่นแพร่ ไปด้วยควำมเร็ ว v
ณ เวลำ t คลื่นดลลูกนีเ้ คลื่อนที่
ไปเป็ นระยะทาง vt
รู ปร่ ำงของคลื่นดลไม่
เปลี่ยนแปลง
พิกดั ของจุดใดๆ บนเส้นเชือก
อธิบำยด้วยสมกำร
y = f (x – vt)
37
กำรเคลื่อนที่ของคลื่นดล
คลื่นดลหนึ่งลูกเคลื่อนที่ไปทำงขวำ
y (x, t) = f (x – vt)
คลื่นดลหนึ่ งลูกเคลื่อนที่ไปทำงซ้ำย
y (x, t) = f (x + vt)
เรี ยกฟั งก์ชน
ั y นี้วำ่ ฟังก์ชนั คลื่น( wave
function) : y (x, t)
ฟั งก์ชน
ั คลื่นแสดงพิกดั ของ y ของส่ วนใดๆของเส้นเชือกที่อยู่
ณ ตำแหน่ง x ที่เวลำ t ใดๆ
ั y ตั้งฉำกกับทิศทำงกำรเคลื่อนที่ของคลื่น
กรณี น้ ี พิกด
38
รู ปคลื่น (waveform)
ณ เวลำ t ใดๆ ถ้ำเรำถ่ำยรู ปคลื่น รู ปที่ได้จะเห็นเป็ น
รู ปแบบของคลื่น (waveform) นั้นคือ
ถ้ำกำหนดค่ำให้ t แน่นอน เรำเรี ยกฟังก์ชนั คลื่น
(wave function) ว่ำ รู ปคลื่น
(waveform)
รู ปคลื่น (waveform) แสดงถึงรู ปทรงทำง
เรขำคณิ ตของคลื่น ณ เวลำหนึ่ง
รู ปคลื่นที่เห็นบ่อยได้แก่ คลื่นรู ปไซน์
(sinusoidal wave) ซึ่งจะเหมือนกับกรำฟ
ของไซน์
39
คลื่นรู ปไซน์(Sinusoidal Waves)
รู ปคลื่นที่เหมือนกับกรำฟของ
ฟังก์ชนั sine คือกรำฟ
ระหว่ำงค่ำ sinq กับมุม q
เรี ยกว่ำ คลื่นรู ปไซน์
(Sinusoidal Waves)
คลื่นรู ปไซน์เป็ นรู ปแบบคลื่น
พื้นฐำนของคลื่นต่อเนื่อง
(periodic
continuous wave)
สำมำรถใช้คลื่นรู ปแบบนี้สร้ำง
คลื่นที่ซบั ซ้อนกว่ำได้
40
คลื่นรู ปไซน์(Sinusoidal Waves)
จำกรู ปจะเห็นว่ำคลื่นเคลื่อนที่ไปทำงขวำ
สี น้ ำตำลแสดงรู ปคลื่น ณ เวลำเริ่ มต้น
เมื่อเวลำผ่ำนไป t คลื่นเคลื่อนที่ไปทำงขวำ
ไปอยูใ่ นตำแหน่งดังรู ปสี ฟ้ำ
แต่ละอนุภำคของตัวกลำงจะเคลื่อนที่ข้ ึนลงแบบ
ฮำร์ มอนิกส์อย่ำงง่ำย ( simple
harmonic motion )
ต้องแยกให้ออกระหว่ำงกำรเคลื่อนที่ของคลื่นกับ
กำรเคลื่อนที่ของอนุภำคของตัวกลำง
41
ฟังก์ชนั คลื่นของคลื่นรู ปไซน์ ที่เคลื่อนที่ดว้ ย
อัตรำเร็ ว v
คลื่นเคลื่อนที่ไปทำงขวำ
2
y ( x, t ) A sin x vt
l
คลื่นเคลื่อนที่ไปทำงซ้ำย
2
y( x, t ) A sin x vt
l
42
คลื่นรู ปไซน์บนเส้นเชือก
เพื่อที่จะสร้ำงคลื่นดลต่อเนื่อง ด้ำน
หนึ่งของเส้นเชือกจะต้องติดกับกลไก
ที่มีกำรสัน่
คลื่นที่ได้เป็ นคลื่นรู ปไซน์
จุด P ใดๆในเส้นเชือกจะเคลื่อนที่ข้ ึน
ลงแบบฮำร์มอนิก อย่ำงง่ำย
(SHM) โดยมีควำมถี่ของกำรสัน่
เท่ำกับควำมถี่ของกลไกที่ติดอยูก่ บั
ปลำยเชือก
43
อัตรำเร็ วของคลื่นบนเส้นเชือก
อัตรำเร็ วของคลื่นบนเส้นเชือกขึ้นอยูก่ บั คุณลักษณะ
ทำงกำยภำพและควำมตึงของเส้นเชือก
tension
T
v
mass/length
โดยมีสมมุติฐำนว่ำคลื่นไม่มีผลต่อควำมตึงของเส้น
เชือก
44
คุณสมบัติของควำมเป็ นคลื่น
กำรสะท้อน ( Reflection)
กำรหักเห (Refraction)
กำรแทรกสอด (Interference)
กำรเลี้ยวเบน (Diffraction)
45
กำรสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือกที่ตรึ งไว้ดำ้ นเดียว
เมื่อคลื่นดลถึงด้ำนที่ตรึ งไว้ จะ
สะท้อนถอยหลังกลับไป
โดยคลื่นดลที่สะท้อนจะกลับทำง
( inverted)
46
กำรสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือกที่ไม่ได้ตรึ งไว้
เมื่อไม่ได้ตรึ งเส้นเชือกไว้
เชือกก็สำมำรถเคลื่อนที่ข้ ึน
ไปได้ ทำให้คลื่นที่สะท้อน
กลับไม่กลับทำง
47
กำรสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือก
48
กำรสะท้อนของคลื่น (Relfection)
หมำยถึง กำรที่คลื่นเคลื่อนที่จำกตัวกลำงหนึ่งแล้วกระทบกับตัวกลำงที่มีควำม
หนำแน่นมำกกว่ำจะสะท้อนกลับสู่ตวั เดิม โดยกำรสะท้อนจะเป็ นไปตำมกฎกำร
สะท้อน
คลื่นตกกระทบ เป็ นคลื่นที่เคลื่อนที่เข้ำสู่แผ่นกั้น
คลื่นสะท้อน เป็ นกำรเคลื่อนที่เปลี่ยนทิศกลับจำกแผ่นกั้น
มุมตกกระทบ (ө1 ) เป็ นมุมที่ทิศกำรเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบทำกับเส้นแนว
ฉำก
มุมสะท้อน (ө2 ) เป็ นมุมที่ทิศกำรเคลื่อนที่ของคลื่นสะท้อนทำกับเส้นแนวฉำก
เส้นแนวฉำก เป็ นเส้นที่ลำกตั้งฉำกกับแผ่นกั้น
49
กฎกำรสะท้อน
มุมตกกระทบเท่ำกับมุมสะท้อน
ทิศกำรเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบ (รังสี ตกกระทบ)
เส้นแนวฉำกหรื อเส้นปกติ และทิศกำรเคลื่อนที่ของ
คลื่นสะท้อน (รังสี สะท้อน) อยูใ่ นระนำบเดียวกัน
50
กำรสะท้อนของคลื่น
กำรสะท้อนของคลื่น ควำมถี่ ควำมเร็ ว และควำมยำว
ของคลื่นจะไม่เปลี่ยนแปลง
51
คลื่นเส้นตรงเคลื่อนที่กระทบแผ่นสะท้อนรู ป
พำรำโบลำ
คลื่นสะท้อนจะมีทิศพุง่ สู่จุดโฟกัส ทำให้คลื่นสะท้อน
เป็ นวงกลม
52
คลื่นวงกลมอยูท่ ี่จุดโฟกัส และตกกระทบแผ่น
พำรำโบลำ
ก็จะได้คลื่นสะท้อนเป็ นเส้นตรง
53
กำรหักเห (Refraction)
เมื่อคลื่นเคลื่อนที่จำกตัวกลำงหนึ่งไปสู่ อีกตัวกลำงหนึ่ง
จะเกิดกำรหักเห
สำหรับคลื่นน้ ำถือว่ำน้ ำตื้นและน้ ำลึกเป็ นคนละ
ตัวกลำงกัน กำรหักเหของคลื่นน้ ำเมื่อคลื่นเคลื่อนที่
จำกบริ เวณน้ ำลึกไปน้ ำตื้น
ควำมยำวคลื่นของคลื่นน้ ำจะเปลี่ยนไป โดยควำมยำว
คลื่นในน้ ำลึกจะยำวกว่ำในน้ ำตื้น เพรำะคลื่นน้ ำ
เคลื่อนที่ในน้ ำลึกได้เร็ วกว่ำในน้ ำตื้น
54
กำรหักเหลักษณะนี้ แนวกำรเคลื่อนที่
ของคลื่นไม่เปลี่ยนแต่ควำมเร็ วของ
คลื่น ควำมยำวคลื่นเปลี่ยนไปโดย
ควำมถี่มีค่ำคงเดิม
f1 = f2
v1
l1
v2
l2
v1 l1
v2 l2
55
กำรหักเหกรณี หน้ำคลื่นตกกระทบไม่ต้ งั ฉำกกับรอยต่อ
กำรหักเหลักษณะนี้จะทำให้แนวกำร
เคลื่อนที่ของคลื่นเปลี่ยนไป
เกิดมุมตกกระทบ(ө1) และมุมหัก
เห (ө2)
อัตรำส่ วนของค่ำไซน์ของมุมตก
กระทบ( sinө1 )ต่อค่ำไซน์ของมุม
หักเห( sinө2 ) ของตัวกลำงน้ ำลึก
น้ ำตื้นคู่หนึ่งๆจะเท่ำกับอัตรำส่ วน
ของควำมยำวคลื่นและอัตรำส่ วนของ
ควำมเร็ วของคลื่น
sin q1 l1 v1
sin q 2 l2 v2
56
Reference
นำภำพและเนื้อหำมำจำกหลำย WEB ขออภัยที่
ไม่ได้จดไว้ จะพยำยำมหำแล้วนำมำแสดงภำยหลัง ขอ
อภัยด้วยครับ
57