ม.5 เรื่อง การซ้อนทับของคลื่นและการสะท้อนของคลื่น

ใบความรู้เรื่อง การซ้อนทับกันของคลื่น และสมบัติการสะท้อนของคลื่นรายวิชา ฟิสิกส์เพิ่มเติม รหัสวิชา ว.31201 ปีการศึกษา 2564 ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 ห้อง 1-2

ช่องทางตดตอสื่อสารกับผู้เรียนิ่( / ) Facebook ( / ) Line ( ) Google Hangout ( ) Zoom ( ) Google Classroom ( ) ติดต่อโดยตรง (ส่งใบงานถึงบ้าน) มาตรฐาน ว 5.1 เข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับการด ารงชีวิต การเปลี่ยนรูปพลังงาน ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารและพลังงาน ผลของการใช้พลังงานต่อชีวิตและสิ่งแวดล้อม มีกระบวนการสืบเสาะหาความรู้ สื่อสารสิ่งที่เรียนรู้และน าความรู้ไปใช้ประโยชน์มาตรฐานการเรียนรู้ช่วงชั้น ม.4-6 ส ารวจตรวจสอบ และอธิบายเกี่ยวกับสมบัติของคลื่นกล ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่และความยาวคลื่น 3. กิจกรรมการเรียนรู้ 3.1 .ให้นักเรียนศึกษาเนื้อหาการค้นหาความรู้ทางฟิสิกส์ (สรุปเนื้อหาท าลงกระดาษรายงาน หรือ ฉีกปกกลางของสมุดเล่มที่เหลือใช้ ส่งในชั่วโมงแรกที่ท าการเรียนปกติ OnSite) การซ้อนทับของคลื่น สามารถเรียนผ่านระบบเว็บไซต์ Clickเมื่อคลื่นตั้งแต่ 2 คลื่นขึ้นไปเคลื่อนที่มาพบกัน ณ ต าแหน่งหนึ่ง ขณะชั่วเวลาที่พบกัน จะเกิดการรวมตัวกันตามหลักพีชคณิตของเวกเตอร์ หลังจากนั้นก็จะผ่านเลยกันไปเหมือนไม่มีอะไรเกิดขึ้นดังรูป รูปที่ 1 แสดงการรวมคลื่นเมื่อคลื่นย่อย รูปที่ 2 แสดงการรวมคลื่นเมื่อคลื่นย่อย

มีการกระจัดทิศเดียวกัน มีการกระจัดทิศทางตรงข้าม (ก) เมื่อคลื่นทั้งสองเดินทางมาพบกันจะเกิดการรวมคลื่น คลื่นรวมที่จุดรวม คลื่นจะมี แอมพลิจูด + ดังรูปที่ 3 A 1A 2รูปที่ 3 การรวมคลื่นที่แอมพลิจูดทางเดียวกันกันจะเสริมกัน ถ้าคลื่นสองขบวนมีแอมพลิจูดชี้ตรงข้ามกัน เช่น - กับ ดังรูป A 1A 2 4.8 (ก) การรวมกันที่จะรวมคลื่นแอมพลิจูดจะหักล้างกัน แอมพลิจูดของคลื่นรวมจะลดลง หลังจากนั้นคลื่นแต่ละขบวนจะวิ่งไปในทิศทางเดิมแต่แยกจากัน ดูรูปที่ 4 รูปที่ 4 การรวมคลื่นที่แอมพลิจูดตรงข้ามกันจะหักล้างกัน

หลักการรวมกันได้ของคลื่น ถ้ามีคลื่น 2ขบวนหรือมากกว่าเดินทางมาพบกัน การกระจัดของคลื่นลัพธ์ (แอมพลิจูดรวม)ที่ต าแหน่งใดๆ เท่ากับผลบวกแบบเวกเตอร์ของการกระจัดของคลื่นย่อยเหล่านั้น ดังนี้สมบัติของคลื่น คลื่นโดยทั่วไปจะมีสมบัติ 4 ประการ คือ - การสะท้อน (reflection) - การหักเห (refraction) - การแทรกสอด (interference) - การเลี้ยวเบน (diffraction) ก. การสะท้อนของคลื่น การสะท้อนของคลื่นจะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเดินทางไปปะทะสิ่งกีดขวาง เช่น คลื่นน้ าเคลื่อนที่ไปชนก าแพง หรือคลื่นเชือกเคลื่อนที่ไปชนจุดที่เชือกตรึงกับเสา เป็นต้น การสะท้อนของคลื่นมีหลักส าคัญมา 2 ประการ คือ รูปที่ 5 แสดงผลบวกแบบเวกเตอร์ของการกระจัดของคลื่นย่อย

หลักเกี่ยวกับมุม การสะท้อนของคลื่นจะต้องมีหลักว่า มุมตกกระทบ ( ) เท่ากับมุมสะท้อน ( ) และรังสีตกกระทบรังสีสะท้อน และเส้นแนว  1 2ฉากต้องอยู่บนระนาบเดียวกัน ดูรูปที่ 6 ประกอบ รูปที่ 6 มุมการสะท้อนของคลื่น หลักเกี่ยวกับเฟส คลื่นที่สะท้อนกับจุดตรึงแน่น เช่น คลื่นดลในเส้นเชือกวิ่งไปสะท้อนกับปลายเชือกที่ผูกไว้แน่น (ก) ปรากฏว่าเฟสของคลื่นสะท้อนต่างกับเฟสของคลื่นก่อนสะท้อนอยู่ 180 เสมอ เหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะธรรมชาติของจุดตรึงแน่นจะรักษาให้จุดตรึงแน่นมีแอมพลิจูดเป็นศูนย์เสมอ คลื่นที่สะท้อนกับจุดอิสระ เช่น คลื่นดลในเส้นเชือกวิ่งไปสะท้อนกับปลายเชือกที่มีห่วงคล้องเสาให้สามารถเคลื่อนได้อิสระในแนวดิ่ง ดังรูปที่ 7 (ข) ปรากฏว่าเฟสของคลื่นสะท้อนจะตรงกับเฟสของคลื่นก่อนสะท้อน เหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะตรงจุดสะท้อนอิสระแอมพลิจูดของคลื่นไม่จ าเป็นต้องเป็นศูนย์

รูปที่ 7 ลักษณะคลื่นสะท้อนจากจุดตรึงแน่น (ก) ปรากฏว่าเฟสของคลื่นสะท้อนต่างกับเฟสของคลื่นก่อนสะท้อนอยู่ 180 เสมอ และจุดอิสระ (ข) ปรากฏว่าเฟสของคลื่นสะท้อนจะตรงกับเฟสของคลื่นก่อนสะท้อน เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปชนสิ่งกีดขวาง หรือเคลื่อนที่ไปถึงปลายสุดของตัวกลางจะท าให้เกิดคลื่นสะท้อนขึ้นมา คลื่นสะท้อนที่เกิดขึ้นมานั้น จะต้องมีคุณสมบัติดังนี้ 1. ความถี่ของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความถี่ของคลื่นตกกระทบ 2. ความเร็วและความยาวคลื่นของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความเร็วและความยาวคลื่นของคลื่นตกกระทบ

3. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลังงาน จะได้แอมพลิจูดของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ การสะท้อนของคลื่นน ้าแบบต่าง ๆ 1. คลื่นหน้าตรงสะท้อนจากผิวสะท้อนเรียบตรง จะได้คลื่นสะท้อนหน้าตรง ดังรูป รูปที่ 8 การสะท้อนของคลื่นหน้าตรงจากผิวสะท้อนเรียบตรง 2. คลื่นวงกลมสะท้อนจากผิวสะท้อนเรียบตรง จะได้คลื่นสะท้อนวงกลมเสมือนมีแหล่งก าเนิด คลื่นวงกลมอยู่ด้านหลังของสิ่งกีดขวางดังรูป รูปที่ 9 แสดงการสะท้อนของคลื่นหน้าโค้งจากผิวสะท้อนเรียบตรง 3. คลื่นน้ าหน้าตรงสะท้อนจากผิวสะท้อนโค้ง จะได้คลื่นสะท้อนวงกลมดังรูป รูปที่ 10 แสดงการสะท้อนของคลื่นหน้าตรงจากผิวสะท้อนโค้ง

4. คลื่นวงกลมสะท้อนจากผิวสะท้อนโค้ง จะได้คลื่นสะท้อนวงกลมดังรูป รูปที่ 11 แสดงการสะท้อนของคลื่นหน้าโค้งจากผิวสะท้อนโค้ง 5. คลื่นวงกลมสะท้อนจากผิวโค้งรูปพาราโบลาเมื่อแหล่งก าเนิดคลื่นอยู่ที่จุดโฟกัสของผิวโคงรูปพาราโบลา เมื่อคลื่นตกกระทบกับส่วนผิวโค้ง จะได้คลื่นสะท้อนหน้าตรง รูปที่ 8 แสดงการสะท้อนของคลื่น วงกลมจากผิวสะท้อนโค้งรูปพาราโบลา 6. คลื่นหน้าตรงสะท้อนจากผิวโค้งรูปพาราโบลา จะได้คลื่นสะท้อนหน้าวงกลมเสมือนมีแหล่งก าเนิดคลื่นอยู่ที่จุดโฟกัส ดังรูป รูปที่ 9 แสดงการสะท้อนของคลื่นหน้าตรงจากผิวโค้งรูปพาราโบลา

ตัวอย่างการสรุปเนื้อหา

เข้าดูการใช้ความรู้ทางฟิสิกส์ อธิบายการซ้อนทับของคลื่นClickใบงาน 1.ให้นกเรียนสรุปเนื้อหาลงในสมุดของโรงเรียนเล่มใหญ่ แล้วัใช้กล้องโทรศัพท์ของนักเรียนถ่ายอัพโหลดลงใน Google Form 2.ท าแบบทดสอบวัดความรู้ (ท าการทดสอบไม่จ ากัดจ านวนครั้ง จนกว่าจะพอใจคะแนนเกณฑ์ผ่านที่ 6 คะแนน)

ห้องส่งงาน 1.ให้นักเรียนสรุปเนื้อหาลงในสมุดของโรงเรียนเล่มใหญ่ แล้วใช้กล้องโทรศัพท์ของนักเรียนถ่ายอัพโหลดลงใน Google Form ก าหนดส่งวัน วันเสาร์ที่ 12 มิถุนายน 2564แบบส่งงานของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปที่ 5/1ีClick++ ตรวจสอบการส่งงานชั้นมัธยมศึกษาปที่ 5/1 ีClickแบบส่งงานของนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปที่ 5/2ีClick++ ตรวจสอบการส่งงานชั้นมัธยมศึกษาปที่ 5/2 ีClick2.ท าแบบทดสอบวดความรู้ (ท าการทดสอบไม่จ ากัดจ านวนัครั้ง จนกว่าจะพอใจคะแนน) ก าหนดส่งวัน วันเสาร์ที่ 12 มิถุนายน 2564 แบบทดสอบและตรวจสอบคะแนน เข้าทาแบบทดสอบนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/1Click++ ตรวจสอบคะแนนชั้นมัธยมศกษาปท 5/1 ึีี่Clickเข้าทาแบบทดสอบนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/2Click++ ตรวจสอบคะแนนชั้นมัธยมศกษาปท 5/2 ึีี่Click

เว็บไซต์ที่เกี่ยวข้อง Nampleeksuksa School ClickPhysicsNampleeksuksa ClickVDO PhysicslearningClick