Kasintorn Saint Peter School วชิ า วทิ ยาศาสตร์กายภาพ (ฟิ สิกส์) ระดบั ช้ัน ม.5 หน่วยการเรียนรู้ท่ี 3 เรื่อง คลื่น คร้ังที่ 3 ครูผู้สอน นายธนูฤทธ์ิ แอ้นชัยภูมิ
คลื่นคืออะไร คลื่น เป็ นปรากฎการณ์ที่เกี่ยวกับการเคลื่อนท่ีรูปแบบหนึ่ง มกี ารแผ่กระจายเคลื่อนท่ีออกไป ใน ลกั ษณะของการกวดั แกว่ง หรือกระเพื่อม และมักจะมกี ารส่งถ่ายพลงั งานไปด้วย เช่น คลื่นผวิ นา้ 2
ส่วนประกอบของคล่นื 1.แนวสมดุล คือแนวที่ตวั กลางวางตวั อยเู่ มื่อไมม่ คี ล่ืนเคลื่อนที่ ผา่ น 2.สันคลื่น หรือยอดคลื่น(Crest) คือตาแหน่งที่มีการกระจดั มาก ท่ีสุด เช่นท่ีจุด B , H , N 3.ท้องคล่ืน(Trough) คือตาแหน่งท่ีมีการกระจดั มากท่ีสุด เป็นลบ เช่นที่จุด E , K ,Q 4.แอมพลจิ ูด(Amplitude;A)คือการกระจดั สูงสุดของคล่ืน จากระดบั ปกติในภาพคือระยะCB ,FE ,LK, ON,RQ
อตั ราเร็วของคลื่น (Wave speed) : v คือระยะทางท่ีคลื่นแพร่ไปไดใ้ นตวั กลางต่อหน่วยเวลา อตั ราเร็วของคลื่น = ความถ่ีx ความยาวคล่ืน v = fl 4
แหล่งกาเนิดคลื่นให้คล่ืนความถ่ี 400 Hz ความยาวคล่ืน 12.5 cm ถ้าคลื่นชุดนีเ้ คล่ือนทใ่ี นระยะทาง 300 m จะใช้เวลา เท่าไร 5
คุณสมบตั ขิ องความเป็ นคลื่น การสะทอ้ น ( Reflection) การหกั เห (Refraction) การแทรกสอด (Interference) การเล้ียวเบน (Diffraction) 6
การสะท้อนของคล่ืนในเส้นเชือกทตี่ รึงไว้ด้านเดยี ว เม่ือคล่ืนดลถึงดา้ นท่ีตรึงไว้ จะ สะทอ้ นถอยหลงั กลบั ไป โดยคล่ืนดลท่ีสะทอ้ นจะกลบั ทาง ( inverted) 7
การสะท้อนของคล่ืนในเส้นเชือกทไี่ ม่ได้ตรึงไว้ เม่ือไมไ่ ดต้ รึงเสน้ เชือกไว้ เชือกก็ สามารถเคล่ือนท่ีข้ึนไปได้ ทาให้ คล่ืนท่ีสะทอ้ นกลบั ไมก่ ลบั ทาง 8
การสะท้อนของคล่ืน (Relfection) หมายถึง การท่ีคล่ืนเคลื่อนที่จากตวั กลางหน่ึงแลว้ กระทบกบั ตวั กลางท่ี มีความหนาแน่นมากกวา่ จะสะทอ้ นกลบั สู่ตวั เดิม โดยการสะทอ้ นจะ เป็นไปตามกฎการสะทอ้ น คล่ืนตกกระทบ เป็นคลื่นที่เคล่ือนท่ีเขา้ สู่แผน่ ก้นั คล่ืนสะทอ้ น เป็นการเคลื่อนที่เปลี่ยนทิศกลบั จากแผน่ ก้นั มกบมุั ตเสกน้ กแรนะทวฉบา(กө1 ) เป็นมุมท่ีทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบทา มเสมุ น้ สแะนทวอ้ ฉนาก(ө2 ) เป็นมุมท่ีทิศการเคลื่อนท่ีของคล่ืนสะทอ้ นทากบั เสน้ แนวฉาก เป็นเสน้ ท่ีลากต้งั ฉากกบั แผน่ ก้นั 9
กฎการสะทอ้ น มุมตกกระทบเท่ากบั มุมสะทอ้ น ทิศการเคลื่อนท่ีของคลื่นตก กระทบ (รังสีตกกระทบ) เสน้ แนวฉากหรือเส้นปกติ และ ทิศการเคลื่อนท่ีของ คลื่นสะทอ้ น (รังสีสะทอ้ น) อยู่ ในระนาบเดียวกนั 10
ผลของการสะท้อนของคล่ืนทคี่ วรทราบ คือ 1. ความถขี่ องคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากบั ความถีข่ องคลื่นตกกระทบ 2. อตั ราเร็วและความยาวคล่ืนของคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากับอตั ราเร็ว และความยาวคล่ืนของคล่ืนตกกระทบ 3. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลงั งาน จะได้แอมพลจิ ูดของคล่ืน สะท้อนมคี ่าเท่ากบั แอมพลจิ ูดของคล่ืนตกกระทบ
การหักเหของคล่ืน การหักเห เป็ นสมบัติของคลื่น เกิดขนึ้ เม่ือคล่ืนเดนิ ทางจากตัวกลางหนึ่ง ไปยงั อีกตัวกลางหน่ึง ที่มคี ุณสมบัติแตกต่างกนั ซึ่งเป็ นต้นเหตุให้อัตราเร็วคลื่นเกิดการเปล่ียนแปลงไป ทาให้ความ ยาวคล่ืนเปลีย่ นแปลงตามไปด้วย เน่ืองจากการหักเหคล่ืนค่าความถี่คลื่นเป็ นค่าคงท่ีไม่ เปล่ยี นแปลง ถ้าคล่ืนตกกระทบเขตรอยต่อระหว่างตัวกลางท่ี 1 กับตัวกลางท่ี 2 แบบไม่ต้ังฉาก จะทาให้เกิดมุมตกกระทบในตัวกลางที่ 1 และเกดิ มุมหักเหในตัวกลางที่ 2 โดยคล่ืนส่วนหน่ึงจะ สะท้อนกลับในตัวตัวกลางที่ 1 (ในที่นีเ้ ราไม่สนใจ เพราะผ่านเร่ืองการสะท้อนมาแล้ว) เม่ือคล่ืน หักเหเข้าไปในตัวกลางท่ี 2 การหักเหจะมากหรือน้อยขึน้ อยู่กับคุณสมบัติของตัวกลางท้ังสอง
จากการทดลอง พบวา่ การหกั เหเป็นไปตาม \"กฎของสเนล\" (Snell's Law) คือ “ สาหรับตวั กลางคู่หน่ึง ๆ อตั ราส่วนของคา่ sine ของมุมในตวั กลางตกกระทบ (ตวั กลางท่ี 1 ) ต่อคา่ sine ของมุมในตวั กลางหกั เห (ตวั กลางที่ 2 ) จะมีคา่ คงที่เสมอ ” จากกฎของสเนล เขียนเป็นสมการไดว้ า่
การพจิ ารณามมุ ตกกระทบและมมุ หักเห พจิ ารณาได้ 2 แบบ คือ 1.ถ้าใช้รังสีตกกระทบและรังสีหักเหเป็ นหลกั ให้ดูมุมทอี่ ยู่ระหว่าง เส้นรังสีกบั เส้นปกติ 2.ถ้าใช้หน้าคลื่นเป็ นหลกั ให้ดูมมุ ทอี่ ยู่ระหว่างหน้าคล่ืนกบั เส้นเขต รอยต่อตวั กลาง
การแทรกสอด เกดิ ขนึ้ จากการทค่ี ลื่นต่อเน่ืองจากแหล่งกาเนดิ อาพนั ธ์(ส่งคล่ืนท่มี ีความถ่ีคงท่ี ความยาว คล่ืนและอตั ราเร็วคล่ืนคงที่) ต้งั แต่สองแหล่งกาเนดิ ขึน้ ไปเดนิ ทางมาพบกนั จะเกดิ การแทรกสอดหรือเกดิ การรวมกนั ของคลื่น แบ่งได้ 2 แบบ คือ 1.ตาแหน่งทเี่ กดิ การรวมแบบเสริมกนั จะมคี ่าแอมพลจิ ูดมาก เรียกตาแหน่งนวี้ ่าปฏบิ ัพ (Antinode : A) 2.ตาแหน่งท่เี กดิ การรวมแบบหักล้างกนั จะมคี ่าแอมพลจิ ูดน้อยเกือบเป็ นศูนย์ เรียกตาแหน่งนีว้ ่า บพั (node : N) เมื่อมคี ลื่นต่อเน่ืองจากแหล่งกาเนิดคลื่นสองแหล่งทีม่ เี ฟสตรงกนั เคล่ือนทีม่ าพบกนั จะเกดิ การซ้อนทับ ระหว่างคลื่นต่อเนื่องสองขบวน เกดิ แนวการแทรกสอด โดยที่แนวกลางระหว่างแหล่งกาเนดิ คล่ืนเป็ นแนว การแทรกสอดแบบเสริม ให้ช่ือว่าแนวปฏบิ ัพกลาง A0
การเลยี้ วเบนของคลื่นเกดิ ขนึ้ ได้ เม่ือคลื่นจากแหล่งกาเนิดเดนิ ทาง ไปพบส่ิงกดี ขวางทมี่ ลี กั ษณะเป็ นขอบหรือช่องทาให้คล่ืนเคล่ือนท่ี เลยี้ วอ้อมผ่านสิ่งกดี ขวางไปได้ อธิบายได้โดยใช้หลกั ของฮอยเกนส์ ซ่ึงกล่าวไว้ว่า \"ทุก ๆ จดุ บนหน้าคลื่นอาจถือได้ว่าเป็ นจุดกาเนิดคล่ืน ใหม่ทใี่ ห้คล่ืนความยาวคลื่นเดมิ และเฟสเดยี วกนั \"
ผลของการสะท้อนของคล่ืนทคี่ วรทราบ คือ 1. ความถขี่ องคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากบั ความถีข่ องคล่ืนตกกระทบ 2. อตั ราเร็วและความยาวคล่ืนของคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากับอตั ราเร็ว และความยาวคล่ืนของคล่ืนตกกระทบ 3. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลงั งาน จะได้แอมพลจิ ูดของคล่ืน สะท้อนมคี ่าเท่ากบั แอมพลจิ ูดของคล่ืนตกกระทบ
ผลของการสะท้อนของคล่ืนทคี่ วรทราบ คือ 1. ความถขี่ องคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากบั ความถีข่ องคล่ืนตกกระทบ 2. อตั ราเร็วและความยาวคล่ืนของคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากับอตั ราเร็ว และความยาวคล่ืนของคล่ืนตกกระทบ 3. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลงั งาน จะได้แอมพลจิ ูดของคล่ืน สะท้อนมคี ่าเท่ากบั แอมพลจิ ูดของคล่ืนตกกระทบ
ผลของการสะท้อนของคล่ืนทคี่ วรทราบ คือ 1. ความถขี่ องคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากบั ความถีข่ องคล่ืนตกกระทบ 2. อตั ราเร็วและความยาวคล่ืนของคลื่นสะท้อนมคี ่าเท่ากับอตั ราเร็ว และความยาวคล่ืนของคล่ืนตกกระทบ 3. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลงั งาน จะได้แอมพลจิ ูดของคล่ืน สะท้อนมคี ่าเท่ากบั แอมพลจิ ูดของคล่ืนตกกระทบ
Search
Read the Text Version
- 1 - 19
Pages: