คลื่นกล

10. เมอื คลืนแนวตรงเคลือนทจี ากบรเิ วณ A ไปสู่บรเิ วณ B ในถาดคลืน ทาํ ให้เกดิ การหักเห ของคลืนปรากฏดังรูป ถ้าคลืนนี เกดิ จากแหล่งกาํ เนิ ดซงึ มคี วามถี 9 เฮิรตซ์ จงหาอัตราเรว็ ของคลืนนาทบี รเิ วณ B 2 cm 45 30 A B

การแทรกสอดของคลืน เมือมีคลืนตังแต่ 2 คลืน เคลือนทมี าพบกันจะเกิดการรวมกันแบบเสรมิ และ แบบหักล้าง ซงึ สังเกตได้จากการเกิดแนวสว่างและแนวมืดของถาดคลืน เราเรยี กสมบัติการรวมกันของคลืนนี ว่า “การแทรกสอด” (interference) และเรยี กแนวสว่างและแนวมืดทเี กิดว่า “ลวดลายการแทรกสอดหรอื รวิ ของการแทรกสอด” (interference pattern) ซงึ เปนการแทรกสอดของ คลืนวงกลมต่อเนื องสองขบวนทเี หมือนกันทกุ ประการ

การแทรกสอดของคลืน 1. การแทรกสอดแบบเสรมิ ( constructive interference) เกดิ ขนึ เมอื ส่วนทเี ปนสันคลนื พบส่วนทเี ปนสันคลนื หรอื ส่วนทเี ปนทอ้ งคลนื พบส่วนทเี ปนทอ้ งคลนื แอมพลจิ ดู ของคลนื ทงั สองจะเสรมิ กนั ทําใหผ้ วิ นา ณ ตําแหน่งนันมรี ะดบั สงู ขนึ มากทสี ดุ และลดตามากทสี ดุ ตามลําดบั เราเรยี กตําแหน่งนี วา่ “ปฏิบัพ” (antinode) 2. การแทรกสอดแบบหักล้าง (destructive interference) เกดิ ขนึ เมอื ส่วนทเี ปนสันคลนื พบกบั ส่วนทเี ปนทอ้ งคลนื แอมพลจิ ดู ของคลนื ทงั สอง จะหกั ลา้ งกนั ทําใหผ้ วิ นา ณ ตําแหน่งนันไมก่ ระเพือม เราเรยี กตําแหน่งนีวา่ “บัพ” (node)

การแทรกสอดของคลืน ลักษณะการรวมกนั ได้ของคลืนหรอื การซอ้ นทบั กนั ของคลืน

การแทรกสอดของคลืน แนวปฏิบัพ (A) : เส้นทลี ากเชอื มระหวา่ ง จดุ แทรกสอดแบบเสรมิ แนวบัพ (N) : เส้นทลี ากเชอื มระหวา่ ง จดุ แทรกสอดแบบหักล้าง

การแทรกสอดของคลืน ถ้า P เปนจดุ ปฏิบัติ ถ้า P เปนจดุ บัพ

การแทรกสอดของคลืน สูตรหาแนวปฏิบัพและแนวบัพทงั หมด ข้อควรระวงั แนวปฏิบัพ แนวบัพ

1.จากรูป เปนภาพการแทรกสอดของคลืนผวิ นาทเี กดิ จากแหล่งกาํ เนิ ดอาพันธ์ S1 S2 , P เปนจดุ ใดๆ บนแนวเส้นบัพ S1P = 10 เซนตเิ มตร S2P = 7 เซนติเมตร ถ้าอัตราเรว็ ของ คลืนทงั สองเทา่ กบั 30 เซนตเิ มตร/วนิ าที แหล่งกาํ เนิ ดคลืนทงั สองมีความถีเทา่ ใด

2. S1 , S2 เปนแหล่งกาํ เนิ ดอาพันธม์ เี ฟสตรงกนั ให้คลืนมคี วามยาวคลืน 2 เซนติเมตร ณ จดุ ทหี ่างจาก S1และ S2 เปนระยะ 11 และ 14 เซนตเิ มตร ตามลําดับ จะมีการแทรกสอดบนแนว บัพหรอื ปฏิบัพทเี ทา่ ไร

3. จดุ A อย่หู ่างจาก S1 และ S2ซงึ เปนแหล่งกาํ เนิ ดอาพันธม์ ีเฟสตรงกนั ให้กาํ เนิ ดคลืนความ ยาวคลืน 3 เซนตเิ มตร จดุ A นี อย่หู ่างจาก S1 เปนระยะ 6 เซนติเมตร และจะอยู่ ห่างจาก S2 เทา่ ไร ถ้าจดุ A เปนตาํ แหน่ งบนแนวบัพเส้นแรกถัดจากเส้นกลาง

4. S1 และ S2 เปนแหล่งกาํ เนิ ดอาพันธใ์ ห้คลืนเฟสตรงกนั | S1P – S2P | = 20 เซนตเิ มตร และ P อย่บู นแนวปฏิบัพที 4 ถ้า Q อย่บู นแนวบัพที 3 จงหาค่า | S1Q – S2Q |

5. แหล่งกาํ เนิ ดคลืนนาสรา้ งคลืนนาทสี องตาํ แหน่ ง A และ B มคี วามยาวคลืน 1.5 เซนตเิ มตร และได้แนวของเส้นปฏิบัพดังแสดงในรูป อยากทราบวา่ AC และ BC มคี วามยาวตา่ งกนั เทา่ ไร

6. แหล่งกาํ เนิ ดคลืนนาอาพันธใ์ ห้หน้ าคลืนวงกลมสองแหล่งอย่หู ่างกนั 10 เซนตเิ มตร มคี วามยาวคลืน 2 เซนตเิ มตร ทตี าํ แหน่ งหนึ งห่างจากแหล่งกาํ เนิ ดคลืนทงั สองเปนระยะ 10 เซนตเิ มตร และ 19 เซนตเิ มตร ตามลําดับ จะอย่บู นแนวบัพหรอื ปฏิบัพทเี ทา่ ไร นั บจากแนว กลาง

7. จากรูปเปนภาพการแทรกสอดของคลืนผวิ นาทเี กดิ จากแหล่งกาํ เนิ ดอาพันธ์ โดยมี P เปน จดุ ใดๆ บนแนวเส้นบัพ S1P = 15 เซนตเิ มตร S2P = 5 เซนตเิ มตร ถ้าอัตราเรว็ ของคลืนทงั สองเทา่ กบั 50 เซนตเิ มตรตอ่ วนิ าที แหล่งกาํ เนิ ดคลืนทงั สองมคี วามถีเทา่ ใด

8. จากรูป S1 และ S2 เปนแหล่งกาํ เนิ ดคลืนผวิ นา ซงึ เปนแหล่งกาํ เนิ ดอาพันธ์ ระยะ S1P = 12 เซนตเิ มตร และ S2P = 18 เซนตเิ มตร ถ้าความถีของคลืนเทา่ กบั 10 เฮิรตซ์ จงหาความเรว็ ของคลืน

การเลียวเบนของคลืน การเลียวเบนของคลืนเกดิ ขึนได้ เมอื คลืนจากแหล่งกาํ เนิ ดอาพันเดินทางไปพบสิงกดี ขวาง ทมี ลี ักษณะเปนขอบหรอื ชอ่ งทมี ขี นาดใกล้เคียงกบั ความยาวคลืน ทาํ ให้คลืนเคลือนที เลียวผา่ นสิงกดี ขวางไปได้ ซงึ อธบิ ายได้โดยใชห้ ลักของฮอยเกนส์ ซงึ กล่าวไวว้ า่ \"ทกุ ๆ จดุ บนหน้ าคลืนอาจถือได้วา่ เปนจดุ กาํ เนิ ดคลืนใหมท่ ใี ห้คลืนความยาวคลืนเดิม และเฟสเดียวกนั \" คลืนผวิ นาจะ ขนาดชอ่ งใกล้เคียง ขนาดชอ่ งใหญ่กว่า ขนาดชอ่ งใหญ่มากเมือ เลียวเบนได้ กับความยาวคลืน ความยาวคลืน เทยี บกับความยาวคลืน ดีเมอื d น้ อย ( d>λ ) ( d~λ ) ( d>>λ ) กวา่ หรอื เทา่ กบั λ ขนาดชอ่ งเล็กกว่า ความยาวคลืน ( d<λ )

การเลียวเบนของคลืน

การเลียวเบนของคลืน

คลืนนิ งในเส้นเชอื ก คลืนนิ งเปนรูปแบบของการ แทรกสอดของคลืนตงั แต่ 2 ขบวน ขึนไปในตวั กลางเดียวกนั และ มผี ลทาํ ให้เกดิ ตาํ แหน่ งบัพ (node) คงที (หมายถึงจดุ ใดทเี ปนตาํ แหน่ ง บัพกเ็ ปนตาํ แหน่ งบัพอยู่ เสมอ) ส่วนจดุ ทเี ปนตาํ แหน่ งปฏิบัพ (antinode) กเ็ ปนตาํ แหน่ งปฏิบัพ เสมอ

1. คลืนนิ งในเส้นเชอื กมคี วามเรว็ 10 เมตรตอ่ วนิ าที สันด้วยความถี 5 เฮิรตซ์ ถ้ากระทบ กาํ แพงแล้วสะทอ้ นกลับจะเกดิ Loop กี Loop และ มจี าํ นวนปฏิบัพและจํานวนบัพเทา่ ใด สมมตุ กิ าํ แพงอย่หู ่างจากเครอื งสัน 4 เมตร

2. ลวดเส้นหนึ งดึงปลายทงั สองให้ตงึ ขึงเข้ากบั จดุ ตรงึ แน่ น 2 จดุ ซงึ ห่างกนั 40 ซม. ดีดตรง กลางของลวดให้สันพบวา่ มกี ารสันขึนลง 60 รอบในเวลา 5 วนิ าที จงหาอัตราเรว็ ของคลืนที เกดิ ในลวดเส้นนี ในหน่ วยเมตร/วนิ าที

3. เมอื สันเชอื กเส้นหนึ งซงึ ยาว 1.6 เมตร ถูกขึงตงึ ด้วยความถี 50 Hz ปรากฏวา่ เกดิ คลืนนิ ง มลี ักษณะเปน Loop 5 Loop พอดี จงหาอัตราเรว็ ของคลืนในเชอื กเส้นนี ในหน่ วย เมตร/วนิ าที

4. เชอื กเส้นหนึ ง ปลายข้างหนึ งถูกตรงึ แน่ น ปลายอีกข้างหนึ ง ตดิ กบั ตวั สันสะเทอื น สันด้วย ความถี 30 Hz ปรากฏวา่ เกดิ คลืนนิ งพอดี 3 Loop ถ้าใชเ้ ชอื กยาว 1.5 m จงหาอัตราเรว็ คลืน ในเส้นเชอื ก

5. คลืนนิ งในเส้นเชอื กยาว 0.8 m มจี าํ นวน 4 Loop อัตราเรว็ คลืน 20 เมตร/วินาที จงหาความถีคลืน

6. คลืนนิ งในเส้นเชอื กทยี าว 60 cm มจี าํ นวน 3 loop อัตราเรว็ คลืน 20 m/s จงหาว่าความถี คลืนเปนกเี ฮิรตซ์

7. เชอื กเส้นหนึ งยาว 1 เมตร ปลายข้างหนึ งถูกตรงึ แน่ น ปลายอีกข้างหนึ งติดกบั เครอื งสัน ทสี ันด้วยความถี 50 เฮิรตซ์ ถ้าเกดิ คลืนนิ งมปี ฏิบัพ 5 แห่ง อัตราเรว็ ของคลืนในเส้นเชอื ก เปนเทา่ ใด

9. คลืนในเส้นเชอื กเคลือนทดี ้วยอัตราเรว็ 6.0 m/s ไปยังอีกด้านหนึ งซงึ ยึดแน่ นไว้ และ สะทอ้ นกลับเปนคลืนนิ ง ซงึ มบี ัพอยู่ 5 บัพ ถ้าเชอื กยาว 6 m จะมคี วามถีกรี อบ/วนิ าที

ขอบคุณรูปภาพสวย ๆ และแหล่งข้อมูล หนั งสือวทิ ยาศาสตรเ์ พิมเตมิ ฟสิกส์ เล่ม3 สสวท. ศักดินรทิ ร์ นั ตธลิ ม. (2559). หนั งสือสรุปฟสิกส์ ม.ปลาย พิชติ ทกุ สนามสอบ. บรษิ ัท วี พรนิ ท์ (1991) จาํ กดั . https://www.scimath.org/lesson-physics/item/7315-2017-06-14-15-51-22 https://gfycat.com/gifs/search/longitudinal+wave https://www.pasco.com/resources/blog/237 https://sites.google.com/a/phonmuang.ac.th/fisiks123/contact-us https://www.pasco.com/resources/blog/237 https://www.toyo-chem.com/en/products/electronics/column/emishield.html http://wavesrp512.blogspot.com/2014/07/blog-post_3257.html http://www.pk.ac.th/main2/teacher/p4.pdf https://sites.google.com/site/numwanphysic/kar-thaerk-sxd http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/286/7/5/huygen/wa_diffraction.htm https://sites.google.com/site/supuldee2505/smbati-kar-leiyw-ben-khxng-khlun