สรุป

สรุป

คลื่นส่งพลังงานจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง (แม้ว่าแต่ละส่วนของคลื่นเพียงแต่สั่นกลับไปกลับมา) ใน คลื่นตามขวาง (เช่น คลื่นน้าและคลื่นแสง) การสั่นตั้งฉากกับทิศทางของคลื่น ในคลื่นตามยาว (เช่น คลื่นเสียง) การสั่นไปในทิศทางเดียวกับคลื่น


- ความยาวคลื่นยิ่งสั้น ความถี่จะยิ่งสูงมากสาหรับคลื่นทุกชนิด

                อัตราเร็ว = ความถี่ xความยาวคลื่น


- คลื่นสามารถสะท้อนและหักเหได้ คลื่นสามารถเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดแคบได้

คลื่นนิ่ง

คลื่นนิ่ง

คือ การแทรกสอดของคลื่นเหมือนกัน 2ขบวน เคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้ามโดยคลื่นทั้งสองจะต้องมีแอมพลิจูด เท่ากัน ความถี่เท่ากัน ความยาวคลื่นเท่ากัน และอัตราเร็วเท่ากัน

ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นของคลื่นนิ่ง ในเส้นเชือกที่ยาว L

ความถี่มูลฐาน คือ ความถี่ที่น้อยที่สุดที่ทาให้เกิดการสั่นพ้อง หรือคลื่นนิ่งในเส้นเชือกหรือฮาร์มอนิกที่หนึ่ง (n = 1)

ตัวอย่าง คลื่นรวมที่เกิดจากการแทรกสอดของคลื่น 2 ขบวนที่เกิดจากแหล่งกาเนิดอาพันธ์ ซึ่งมีแอมพลิจูดเท่ากันแต่ มีเฟสต่างกัน π เรเดียน จะมีลักษณะอย่างไร ถ้าเคลื่อนที่ไปทิศทางเดียวกัน

เหตุผล การรวมที่เกิดจากการแทรกสอดของคลื่นอาพันธ์ 2 ขบวน ที่มีแอมพลิจูดเท่ากัน แต่เฟสต่างกัน π เรเดียน และเคลื่อนที่ไปทางเดียวกันจะมีความถี่เท่าเดิม แต่แอมพลิจูดเป็นศูนย์ ดังรูป

สมบัติของคลื่น : การเลี้ยวเบนของคลื่น

สมบัติของคลื่น : การเลี้ยวเบนของคลื่น

การเลี้ยวเบนของคลื่น คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นสามารถแผ่จากขอบของสิ่งกีดขวางไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวาง

รูปการเลี้ยวเบนของคลื่นจากช่องเปิดที่แคบมากๆ (d<<λ)


หลักการของฮอยเกนส์

มีหลักว่า “แต่ละจุดบนหน้าคลื่นถือได้ว่าเป็นแหล่งกาเนิดใหม่ ซึ่งส่งคลื่นออกไปทุกทิศทางด้วยอัตราเร็วเท่ากับ อัตราเร็วของคลื่นเดิม”

สมบัติของคลื่น : การแทรกสอดของคลื่น

สมบัติของคลื่น : การแทรกสอดของคลื่น

      การแทรกสอดของคลื่น คือ การรวมกันของคลื่นที่ส่งกันมาเป็นขบวนต่อเนื่อง

        รูปการแทรกสอดของคลื่นน้าต่อเนื่อง 2 คลื่น

- บัพและปฏิบัพ

บัพ (node:N ) หมายถึง จุดที่คลื่นมาพบกันแล้วแทรกสอดกัน หักล้างหมดตลอดเวลา

ปฏิบัพ (antinode: A) หมายถึง จุดที่คลื่นมาพบกันแล้วแทรกสอดแบบเสริมกันตลอดเวลา

     รูปการรวมกันของคลื่นแบบหักล้างและเเบบเสริม

สมบัติของคลื่น : การหักเห

สมบัติของคลื่น : การหักเห

       เมื่อคลื่นผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง ซึ่งมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน จะทำให้อัตราเร็ว ( v ) แอมพลิจูด (A) และความยาวคลื่น (λ)เปลี่ยนไป แต่ความถี่ ( f ) จะคงเดิม

       ในกรณีที่คลื่นตกกระทบพุ่งเข้าตกตั้งฉากกับแนวรอยต่อตัวกลาง คลื่นที่ทะลุลงไปในตัวกลางที่ 2 จะมีแนวตั้งฉากกับแนวรอยต่อตัวกลางเช่นเดิม แต่หากคลื่นตกกระทบตกเอียงทำมุมกับแนวรอยต่อตัวกลาง คลื่นที่ทะลุลงไปในตัวกลางที่ 2 จะไม่ทะลุลงไปในแนวเส้นตรงเดิม แต่จะมีการเบี่ยงเบนไปจากแนวเดิมดังรูป ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเกิดการหักเหของคลื่น


● การหักเหของคลื่น

     การหักเหของคลื่น คือ การเปลี่ยนแปลงอัตราเร็วและความยาวคลื่นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านจากตัวกลางหนึ่ง ไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง

 - กฏการหักเห มีหลักว่า “อัตราส่วนของค่า sine ของมุมในตัวกลางที่ 1 ต่อค่า sineของมุมในตัวกลางที่ 2 จะมีค่าคงที่เสมอ เรียกอัตราส่วนนี้ว่า ดรรชนีหักเหของตัวกลางที่ 2เทียบกับตัวกลางที่ 1’’

                  รูปหน้าคลื่นตกกระทบขนานกับรอยต่อ

            รูปหน้าคลื่นตกกระทบไม่ตั้งฉากกับรอยต่อ


ข้อสังเกต:

1) คลื่นในน้าลึก อัตราเร็วคลื่น (v) จะมาก ความยาวคลื่น (λ) จะยาว มุม θ จะใหญ่
2) คลื่นในน้าตื้น อัตราเร็วคลื่น (v) จะน้อย ความยาวคลื่น (λ) จะสั้น มุม θ จะเล็ก

สมบัติของคลื่น : การสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือก

สมบัติของคลื่น : การสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือก

          หากเรานำเชือกเส้นหนึ่งมามัดติดเสา ปลายอีกข้างหนึ่งใช้มือดึงให้ตึงพอสมควร จากนั้น สะบัดให้เกิดคลื่นในเส้นเชือก คลื่นนี้จะเคลื่อนที่จากจุดที่ใช้มือสะบัดพุ่งเข้าหาต้นเสา และเมื่อคลื่นกระทบเสาแล้วจะสามารถสะท้อนย้อนกลับออกมาได้ด้วย สำหรับการสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือกนี้จะเป็นไปได้ 2กรณี ได้แก่


1) ถ้าปลายเชือกมัดไว้แน่น คลื่นที่ออกมาจะมีลักษณะตรงกันข้ามกับคลื่นที่เข้าไป นั่นคือคลื่นที่สะท้อนออกมาจะมีเฟสเปลี่ยนไป180⁰

2) ถ้าปลายเชือกมัดไว้หลวมๆ ( จุดสะท้อนไม่คงที่ ) คลื่นที่สะท้อนออกมาจะมีลักษณะเหมือนคลื่นที่เข้าไป นั่นคือคลื่นที่สะท้อนออกมาจะมีเฟสเท่าเดิมหรือมีเฟสเปลี่ยนไป 0⁰

สมบัติของคลื่น : การสะท้อนของคลื่น

สมบัติของคลื่น : การสะท้อนของคลื่น

       การสะท้อนของคลื่น เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ถึงปลายสุดของเชือก หรือสปริงที่ตรึงไว้ คลื่นจะสะท้อนกลับมา แอมพลิจูดของคลื่นที่สะเท้อนกลับ มีทิศตรงข้ามกับแอมพลิจูดของคลื่นเดิม (เฟสตรงข้ามกับคลื่นเดิม)

                     รูปการสะท้อนของคลื่นวงกลม

           รูปการสะท้อนของหน้าคลื่นที่เป็นเส้นตรง


1) สมบัติการสะท้อนของคลื่น มีดังนี้

    1.1) อัตราเร็วของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับอัตราเร็วของคลื่นตกกระทบเสมอ
    1.2) ความถี่ของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความถี่ของคลื่นตกกระทบ
    1.3) ความยาวคลื่นของคลื่นสะท้อนเท่ากับความยาวคลื่นของคลื่นตกกระทบ
     1.4) ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลังงาน แอมพลิจูดของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ


2) กฏการสะท้อน

    2.1) มุมตกกระทบ = มุมสะท้อน

    2.2) รังสีตกกระทบ เส้นปกติ และรังสีสะท้อนต้องอยู่บนระนาบเดียวกัน

รูปการสะท้อนของคลื่นต่อเนื่องเส้นตรงจากแผ่นกั้นผิวโค้งเว้า

รูปการสะท้อนของคลื่นต่อเนื่องวงกลมจากแผ่นกั้นผิวโค้งเว้า