บทที่ 9 คลื่น

คลื่น

      คลื่นเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่รูปแบบหนึ่ง มีการแพร่กระจายเคลื่อนที่ออกไป ในลักษณะของการกวัดแกว่ง หรือกับเพื่อม และมักจะมีการส่งถ่ายพลังงานไปด้วย เช่นคลื่นผิวน้ำ คลื่นยังแบ่งออกเป็นหลายชนิด โดยที่คลื่นบางชนิดอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ แต่บางชนิดก็ไม่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่

เนื่องจากการเคลื่อนที่แบบคลื่นเกิดจากการรบกวนสภาวะสมดุลทางฟิสิกส์ ทำให้เกิดการส่งผ่านพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง โดยจำเป็นต้องมี ตัวกลางหรือไม่ก็ได้ ดังนั้นในการแบ่งชนิดของคลื่น ซึ่งแบ่งออกได้เป็นชนิดต่างๆดังนี้

  1 แบ่งชนิดของคลื่นโดยพิจารณาการอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ สามารถแบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ

      1.1 คลื่นกลหรือคลื่นยืดหยุ่น

         คือคลื่นที่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่โดยตัวกลางจะเกิดการสั่น ทำให้เกิดการส่งผ่านพลังงาน จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง เช่น คลื่นเสียง คลื่นน้ำ คลื่นในเส้นเชือกเป็นต้น

      1.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

          คือ คลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นแสงคลื่นวิทยุเป็นต้น

  2 แบ่งชนิดของคลื่น โดยพิจารณาทิศทางของการเคลื่อนที่ของคลื่น และของตัวกลางที่ถูกรบกวน สามารถแบ่งได้ 2 ชนิดคือ

      2.1 คลื่นตามยาว

          คือ คลื่นที่ทำให้อนุภาคของตัวกลาง ที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่าน มีการเคลื่อนที่ไปกลับในทิศทางเดียวกันกับ ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียงคลื่นในสปริงเป็นต้น

  3 แบ่งตามความต่อเนื่องของแหล่งกำเนิด แบ่งออกได้ 2 ชนิด

      3.1 คลื่นดล

         เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่น หรือการรบกวนตัวกลาง เป็นช่วงเวลาสั้นๆ ทำให้เกิดขึ้นเพียง 1 คืนหรือ 2 คืน แผ่ออกไป เช่นการจุ่มนิ้วที่ผิวน้ำ เพียงครั้งหรือสองครั้ง

      3.2 คลื่นต่อเนื่อง

         เป็นคลื่นที่เกิดจาก แหล่งกำเนิดสั่น หรือการรบกวนตัวกลางอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดขึ้นแพร่ออกไปเป็น ขบวนอย่าง ต่อเนื่อง เช่น การเกิดคลื่นผิวน้ำเนื่องจากแหล่งกำเนิดติดกับมอเตอร์ หรือการสะบัดเชือกอย่างต่อเนื่อง

สารประกอบ​ของคลื่น

   1. สันคลื่น

      เป็นตำแหน่งสูงสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุด ในทางบวกจุด b, f

   2 ท้องคลื่น

      เป็นตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุดในทางลบ ตรุษ d, s

   3 แอมพลิจูด

      เป็นระยะการกระจัดมากสุด ทั้งค่าบวกและค่าลบ วัดจากระดับปกติ ไปถึงสันคลื่นหรือไปถึงท้องคลื่น สัญลักษณ์ A

   4 ความยาวคลื่น

      เป็นความยาวของคลื่นลูกมีค่าเท่ากับระยะระหว่างสันคลื่นกับท้องคลื่นที่อยู่ถัดกัน หรือระยะระหว่าง 2 คลื่นที่เฟสตรงกัน ความยาวคลื่นแทนด้วยสัญลักษณ์แลมด้า มีหน่วยเป็นเมตร ระยะเส้นสีแดงและสีฟ้า

   5 คาบ

      หมายถึง ช่วงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใดๆ ครบ หนึ่ง ลูกคลื่น แทนด้วยสัญลักษณ์มีหน่วยเป็นวินาทีต่อรอบ โดยT= 1 / f

   6 ความถี่

      หมายถึง จำนวนลูกคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใดๆใน 1 หน่วยเวลา แทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที หรือ เฮิร์ต​ โดย f = 1 / T

   7. มุมเฟส (Phases Angle : Φ )

      หมายถึง มุมที่ใช้กำหนดตำแหน่งบนคลื่นขณะที่เคลื่อนที่ โดยมีความสัมพันธ์กับการกระจัดของการเคลื่อนที่ของ คลื่น ในระบบ SI มีหน่วยเป็นเรเดียน (Radian : rad)\

สมบัติของคลื่น

คลื่นทุกชนิดแสดงสมบัติ 4 อย่างคือ การสะท้อน การหักเห การแทรกสอดการเลี้ยวเบน

  1.การสะท้อน

     เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางแล้วเปลี่ยนทิศทางกลับสู่ตัวกลางเดิม

   2 การหักเห

     เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่ต่างกัน แล้วทำให้อัตราเร็วเปลี่ยนไป เช่น อากาศผ่านสู่น้ำ

การวัดองศาคลื่นจะวัดจากทิศของคลื่นกับเส้นแนวฉาก

  การเลี้ยวเบน

      เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง ทำให้คลื่นส่วนหนึ่งอ้อมบริเวณของสิ่งกีดขวาง ถ้าไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวางนั้น

   การแทรกสอด

      เกิดจากคลื่น 2 ขบวนที่เหมือนกันทุกประการเคลื่อนที่พบกัน แล้วเกิดการซ้อนทับกัน เช่น ถ้าคลื่นแสงจะเห็นแถบมืดและแถบสว่างสลับกัน ส่วนคลื่นเสียง จะได้ยินเสียงดังค่อยสลับกัน การแทรกสอดแบ่งออกเป็น 2 แบบได้แก่

    แบบที่ 1 การแทรกสอดแบบเสริมกัน

        การเกิดในลักษณะนี้มี ได้ 2 กรณีคือ เมื่อสันคลื่นมาเจอกับสันคลื่น และเมื่อท้องคลื่นมาเจอกับท้องคลื่น จังรูปนี้

     แบบที่ 2 การแทรกสอดแบบหักล้าง

        จะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นหรือส่วนของคลื่นที่มาเจอกันมีการกระจัดในทิศตรงข้ามกัน

      ข้อสังเกต คลื่นรวมที่เกิดขึ้น จะมีขนาดเปลี่ยนไปตามผลรวมของคลื่นทั้งสอง โดยการรวมคลื่นจะเกิดขึ้นทุกๆตำแหน่งที่ขึ้นทั้งสองเจอกัน และหลังจากการซ้อนทับของคลื่นทั้งสองแล้ว คลื่นแต่ละลูกจะเคลื่อนที่ผ่านกันไปโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปจากตอนแรก

หา'ความเร็ว'กัน

————————————————

————————————————

————————————————

หา'มวลวัตถุที่ติดกับเชือก'กัน

หา'ค่าแรงตรึงเชือก'กัน

แบบทดสอบเรื่อง คลื่น

Quizizz	rmutphysics
seekan	krukird

แหล่งที่มา

https://sites.google.com/

แหล่งที่มา แบบทดสอบ

https://quizizz.com/

http://www.rmutphysics.com/

http://kwanruedee11.blogspot.com/

http://www.seekan.ac.th/test/

http://www.krukird.com/