สื่อการสอน นางสาวอภิญญา แซ่หลี รหัส61003161004

บทที่ 2 คณุ สมบตั ขิ องคลื่น

หลกั ของฮอยเกนส์ คลืน่ มหี นา้ คลื่นเป็ นระนาบ หรือเป็ นทรง กลม ขนึ้ อยกู่ บั ลกั ษณะของตน้ กาเนดิ คลน่ื หลกั ของ ฮอยเกนส์ กลา่ ววา่ “ทกุ จดุ บน หนา้ คลนื่ ใดๆ อาจถือไดว้ า่ เป็ นตน้ กาเนดิ คลนื่ ใหม่ ซ่ึงปลอ่ ยคลนื่ เล็กๆ ออกไปรอบๆ”

คณุ สมบตั ขิ องคล่นื 1 การสะทอ้ น 3 การแทรกสอด 2 การหกั เห 4 การเลี้ยวเบน

การสะท้อน Reflection

การสะท้อน การสะทอ้ น เกดิ ขน้ึ เมอ่ื คลน่ื เคลือ่ นท่ไี ปกระทบรอยตอ่ ของตวั กลางหนง่ึ ที่ มคี วามหนาแนน่ ตา่ งกนั แลว้ ทาใหส้ ่วนหนง่ึ ของคล่ืนเคลื่อนที่กลบั เขา้ ไปในตวั กลางเดมิ ถา้ มมุ ตกกระทบเทา่ กบั มมุ สะทอ้ น ทาใหภ้ ายหลงั การสะทอ้ น ความถี่ ความยาว คลื่น และความเร็ว มคี า่ คงเดมิ กอ่ นการ กระทบ กฎการสะทอ้ นของคล่ืนประกอบดว้ ย เสน้ ตง้ั ฉาก มมุ ตกกระทบ และมมุ สะทอ้ น

การสะท้อน การสะทอ้ นของคลื่นเสียง จะพบไดโ้ ดยทวั่ ไป ทีเ่ ป็ นประโยชนไ์ ดแ้ ก่ การใชเ้ สยี งสะทอ้ นในการนาทางของคา้ งคาว การสารวจพน้ื ผวิ ทะเล การทาอลุ ตราซาวดใ์ นครรภม์ ารดา ถา้ เสียงสะทอ้ นเดนิ ทางเขา้ สหู่ ผู ฟู้ ังชา้ กว่าเสียงกาเนดิ อยา่ งนอ้ ย 0.1 วินาที เรียกว่าเสยี งกอ้ ง (echo) เชน่ เสยี งกอ้ งในหอ้ งประชมุ เป็ นตน้

ก า ร หั ก เ ห Refraction

การหักเห การหักเห คือการเปล่ียนทิศทางการ เคลื่อนท่ขี องคลื่นเมอ่ื คลื่นเคล่อื นที่จากตวั กลางหนง่ึ ไปยงั อีกตวั กลางหนง่ึ ที่มอี ตั ราเร็วของคลน่ื ตา่ งกนั การหกั เหเป็ นไปตาม กฎของสเนลล์ (Snell’s law) sin θ1  v1  λ1 sin θ2 v2 λ2 2.1 n1sinθ1  n2sinθ2

การหักเห ในกรณีของคล่ืนที่มีการเคล่ือนที่ดว้ ยอัตราเร็วที่ นอ้ ยไปส่ตู วั กลางดว้ ยอตั ราเร็วท่ีมาก (v2 > v1) หรือคล่ืน เคลื่อนท่ีผ่านตวั กลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปส่บู ริเวณ ตวั กลางทีม่ คี วามหนาแนน่ นอ้ ยกว่า ผลลพั ธท์ ่ีได้ คือ มมุ หกั เห จะมีคา่ มากกว่ามมุ ตกกระทบ ดงั นนั้ เสน้ รังสีหักเหจะเบนออก จากเสน้ ตงั้ ฉาก

การหักเห มมุ หักเห สามารถมีค่าเท่ากับ 90 องศาได้ ใน กรณีท่ีคล่ืนตกกระทบไม่ไดเ้ คลื่อนที่เขา้ ส่ตู วั กลางท่ีสอง แต่ เคล่ือนที่ตามแนวรอยต่อระหว่างตัวกลาง เราเรียกมมุ ตก กระทบที่ทาใหม้ มุ หักเหมีค่าเท่ากับ 90 องศา ว่า มมุ วิกฤต (critical angle) หาไดจ้ าก v1  sin c  sin c 2.2 v2 sin(90) 1 n1 sin c  n2 sin 90 sin c  n2 sin 90 2.3 n1

การหักเห • ดงั นนั้ มมุ วิกฤตคอื n1  v1  sin c n2 v2 1 2.4 c  sin 1 v1  v2 • มมุ วิกฤตจะเกิดไดก้ ็ตอ่ เมอื่ v1  v2 เทา่ นน้ั คอื คล่นื เคลอื่ นทจ่ี ากท่ีมอี ตั ราเร็วคลน่ื ตา่ ไปสงู • ในกรณีที่มมุ ตกกระทบมากกว่ามมุ วิกฤต ส่ิงที่เกิดขน้ึ คือ คล่ืนจะสะทอ้ นกลบั ไปยงั ตวั กลางที่มนั เดินทางมาท้ังหมด เรียกปรากฏการณน์ ี้ว่าการสะทอ้ นกลับหมดภายใน หลักการนี้เรานามาใช้ ประดษิ ฐเ์ สน้ ใยนาแสงทคี่ ลื่นเป็ นคลืน่ แสง

การหกั เห • ตวั อยา่ ง การหกั เหของคลื่นในชวี ิตประจาวนั ไดแ้ ก่ ฟ้ าแลบ แตไ่ มไ่ ดย้ ินเสยี งฟ้ ารอ้ งโดยปกตเิ ราจะ เห็นฟ้ าแลบกอ่ นทีจ่ ะไดย้ ินเสียงฟ้ ารอ้ ง เพราะแสงเดินทางไดเ้ ร็วกว่าเสียงมากกว่ามาก • ในกรณีทไ่ี มไ่ ดย้ ินเสียงฟ้ ารอ้ งแตเ่ ห็นแสงฟ้ าพลบ นนั่ หมายความว่า เสียงเกิดการหักเห เพราะ อตั ราเร็ว ของเสยี งขนึ้ นอย่กู บั อากาศทม่ี อี ณุ หภมู แิ ตกตา่ งกนั ไปตามชน้ั บรรยากาศ

การหักเห ทๆ่ี มอี ณุ หภมู สิ งู (อากาศรอ้ น) ความหนาแนน่ ของอากาศนอ้ ยกวา่ เสียงจะมอี ตั รา การเคลอ่ื นท่เี ร็วกวา่ อากาศที่มอี ณุ หภมู ติ า่ (อากาศเย็น) ความหนาแนน่ ของอากาศ มากกว่า เสียงจึงเดนิ ทางไดเ้ ร็วกวา่ ในอากาศรอ้ นเมอื่ เทยี บกบั เสียงเดนิ ทางในอากาศเย็น จงึ ทาใหค้ ลืน่ เสยี งเดนิ ทางในลกั ษณะทีเ่ บนออกจากเสน้ ตง้ั ฉากทกุ ครง้ั ทเ่ี ปลี่ยนตวั กลาง ดงั นนั้ ถา้ ผสู้ งั เกตอยหู่ ่างจากแหลง่ กาเนดิ มากจนกระทงั่ มมุ ตกกระทบมคี า่ มากกว่ามมุ วิกฤตคลน่ื เสียงจะเกดิ การสะทอ้ นกลบั หมดภายใน ไมห่ กั เหสพู่ นื้ ดนิ

การแทรกสอด Interference

การแทรกสอด การแทรกสอด เป็ นการรวมกนั ทางกายภาพของคลนื่ หลายๆคลื่นๆซึ่งอาจมคี วามถ่ี และ แอมพลิจดู แตกตา่ งซึ่งเป็ นไปตามหลกั การรวมกนั ของคลืน่ superposition มคี า่ เทา่ กบั ผลบวกแบบ เวกเตอรข์ องการกระจดั ของคลนื่ ยอ่ ยที่มารวมกนั แบง่ ออกเป็ นสองแบบ 1. การแทรกสอดแบบเสริมกนั 2.การแทรกสอดแบบหกั ลา้ งกนั

การเลี้ยวเบน Diffraction

การเล้ียวเบน เป็ นปรากฏการณท์ ่ีคลน่ื แผจ่ ากขอบของสงิ่ กดี ขวางไปทางดา้ นหลงั ได้ การเล้ียวเบนจะเกดิ ไดด้ หี รือไมด่ ขี น้ึ กบั สดั สว่ นระหวา่ งความยาวคล่ืนของคลน่ื กบั ขนาดของชอ่ งเปิ ด ท่ีคลื่นเคล่ือนท่ีผ่าน ถา้ ความยาวคลื่นนอ้ ยกว่าความกวา้ งของชอ่ งเปิ ด (aperture, d) มากๆ การ เล้ยี วเบนจะเกิดไดไ้ มด่ ี หรือไมม่ กี ารเลี้ยวเบนของคลื่นเกิดขน้ึ เหมอื นกบั คลื่นเคล่ือนที่ผา่ นชอ่ งเปิ ดนนั้ ไปตรงๆ เชน่ รปู (ก)

การเล้ียวเบน ในกรณีที่ λ d แทบจะไมม่ กี ารเล้ยี วเบนแตอ่ ยา่ งใด เหมือนกบั คล่นื เคล่ือนท่ไี ปตรงๆ ดงั รปู ก

การเล้ียวเบน ในกรณีที่ λ ≈ d มกี ารเล้ียวเบนพอสมควร คลื่นทบ่ี ริเวณ สว่ นกลางของชอ่ งเปิ ดแทบไมม่ กี ารเปลีย่ นแปลง ดงั รปู ข

การเล้ียวเบน ในกรณีที่ λ d การเลี้ยวเบนสงู คลืน่ ท่ีผา่ นชอ่ งเปิ ดมามลี กั ษณะเกอื บเป็ นวงกลม ดงั รปู ข ตวั อยา่ งการเล้ยี วเบนของแสงนนั้ เห็นไมม่ ากนกั เพราะแสงเป็ นคลนื่ ที่มคี วามยาวคลน่ื ตา่ (ประมาณ 400-700 nm) จะใหเ้ กดิ การเล้ียวเบนของแสง ตอ้ งทาใหช้ อ่ งเปิ ดมขี นาดเล็กมากๆ

จดั ทาโดย นางสาวอภญิ ญา แซห่ ลี รหสั นกั ศึกษา 61003161004 กลมุ่ เรียน 6100316101 สาขาการสอนวิทยาศาสตรท์ วั่ ไป คณะครศุ าสตร์ มหาวทิ ยาลยั ราชภฏั ราชนครินทร์

Thank You APINYA SAEHLEE