คลื่น(waves)ภาค2ปี2563

ครูผูส้ อนและผ้จู ดั ทา นางจฑุ าทิพย์ รักษ์ศรี ตาแหนง่ ครู วิทยฐานะชานาญการพิเศษ โรงเรยี นสรุ วทิ ยาคาร อาเภอเมือง จังหวัดสรุ ินทร์ สานักงานเขตพนื้ ทกี่ ารศกึ ษามธั ยมศึกษา เขต 33

คล่นื (WAVES)

ความหมายของคลืน่  คือ กลุ่มพลงั งานทถี่ า่ ยทอดออกไปจากแหลง่ กาเนิดโดยรอบจาแนกออกเปน็ 3ประเภท มี 6 ชนดิ  1. จาแนกโดยใช้ตวั กลางเป็นเกณฑ์  2. จาแนกโดยใชก้ ่รสัน่ ของตวั กลางเป็นเกณฑ์  3. ใหก้ ารเกิดเป็นเกณฑจ์ าแนก

จาแนกโดยใช้ตวั กลางเป็นเกณฑ์  สามารถแบ่งออกได้เปน็ 2 ชนิด 1. คลืน่ กล เปน็ คลน่ื ที่ต้องอาศัยตวั กลาง เช่น คลน่ื ผิวน้า คลืน่ เสยี ง เปน็ ตน้ 2. คลน่ื แมเ่ หล็กไฟฟา้ ไม่อาศัยตวั กลางในการสง่ ผา่ น เช่น คลน่ื วิทยุ เป็นต้น

จาแนกโดยการส่นั ของตัวกลางเปน็ เกณฑ์  สามารถแบง่ งานได้เป็น 2 ชนดิ - คลื่นตามยาว โมเลกลุ ตวั กลางจะสน่ั กลบั ไปกลับมา ในแนวเดยี วกบั ทศิ คลื่น - คล่ืนตามขวาง โมเลกลุ ตัวกลางจะสัน่ ขน้ึ ลงต้งั ฉากกบั ทิศคล่นื

ใหก้ ารเกดิ เปน็ เกณฑ์จาแนก  สามารถแบง่ งานได้เป็น 2 ชนิด 1. คล่ืนดล เกิดจากการรบกวน 1 ครั้ง มีคล่นื 1-2 ลูกคลื่น เช่น คล่นื เสียงจาการเคาะโตะ๊ 1 คร้ัง 2. คลน่ื ตอ่ เนอื่ ง เกิดจากการรบกวน หลงั สง่ ผา่ นพลังงานตอ่ เนือ่ งออกไป มคี ล่ืนมากกวา่ ลกู คลนื่ ไป เชน่ คล่นื แมเ่ หล็กไฟฟ้าทกุ ชนิด

สว่ นประกอบของคล่นื 1. สันคล่นื ส่วนท่ีอยู่สูงสดุ จากแนวสมดุล มกี ารกระจดั มากสุด มีคา่ บวก 2. ทอ้ งคลื่น ส่วนทอ่ี ยูต่ ่าสดุ จากแนวสมดลุ มีการกระจดั มากสดุ มีค่าลบ 3. แอมพลจิ ูด การกระจดั ไกลสดุ จากแนวสมดลุ 4. ความยาวคลนื่ ระยะทางของคลน่ื 1 ลกู หรือระยะสันหรอื ทอ้ งคลืน่ ทต่ี ดิ กัน แทน ด้วย λ (แรมดา) หน่วยเปน็ m 5. ความถี่ จ่านวนลูกคลน่ื ที่เคลอ่ื นท่ผี ่านจดุ จดุ หนงึ่ ใน1หน่วยเวลา

6. คาบเวลา เวลาท่ีคล่นื ใชเ้ คลือ่ นท่ี1รอบได้ 7. เฟสของคลน่ื คอื มุมของคลนื่ ทีต่ าแหนง่ ใดๆ โดยจดุ เริ่มตน้ เปน็ 0 องศา สนั คลน่ื เปน็ 90องศา ครึง่ รอบ 180 องศา ท้องคลื่น 270 องศา ครบรอบ 360 องศา 8. อตั ราเรว็ ของคลื่น คา่ คงท่ใี นแตล่ ะตวั กลางได้ V=λf 9. หน้าคลนื่ คือเส้นท่ีลากเชอ่ื มจดุ ขนคลนื่ ทเ่ี ฟสตรงกนั มี 2 ชนดิ 10. รังสีคลน่ื ทศิ ทางของคลน่ื โดยรงั สตี อ้ งตง้ั ฉากกับหน้าคลื่นเสมอ

สมบตั ขิ องคลน่ื  การสะทอ้ นของคลืน่  การสะทอ้ นของคลน่ื ในเส้นเชอื ก  การสะทอ้ นของคล่ืนบนผิวน้า  การหกั เหของคล่นื  มมุ วิกฤต  การหักเหของคลื่นในแนวเชอื ก  การแทรกสอดของคล่นื  การเลย้ี วเบนของคล่ืน

การสะท้อนของคลน่ื  เป็นการเคล่ือนทีข่ องคล่นื ไปส้ินสดุ ตวั กลางเดมิ ท่คี ลื่นผ่านอีกตวั กลางไม่ไดจ้ ะสะทอ้ นกลบั โดย อัตราเรว็ คล่นื ความยาวคลืน่ ความถี่ และ แอมพลจิ ูดไมเ่ ปลีย่ นแปลง ส่วนเฟสของคล่นื จะคง เดิมเมอื่ เปน็ ปลายอสิ ระละจะเปลี่ยนไป 180 องศาเมอ่ื เปน็ ปลายตึง

กฎการสะทอ้ น 1. แนวคลื่นตกกระทบแนวคลื่นสะท้อน และแนวปกติอยู่บนระนาบเดยี วกนั 2. มมุ คลน่ื ตกกระทบ = มุมคลนื่ สะท้อน

การหักเหของคลนื่  เปน็ การเคลื่อนท่ีของคลน่ื ผา่ นรอยตอ่ ทที มอี ัตราเรว็ ของคล่นื ใน 2 ตัวกลางไมเ่ ท่ากันทาให้ คล่นื เปลยี่ นทิศทางโดยที่ความเร็วคลื่น กบั ความยาวคล่นื เปล่ยี นแปลงแต่ ความถคี่ งท่ี

กฎการหักเห 1. รังสีตกกระทบ รังสหี ักเห และเส้นปกตอิ ยู่ในระนาบเดียวกยั 2. มีอตั ราสว่ นมมุ ตกกระทบเท่ากบั มมุ หกั เห

การหักเหของคล่ืนน้า  เกิดจากคลื่นผิวน้าเคลอ่ื นทผี่ า่ น 2 บริเวณที่ลกึ ไม่เท่ากันทาใหอ้ ตั ราเรว็ ต่างกันคล่นื จึงเปลิ่ยน ทิศทางโดยจะได้ Vคลน่ื น้าลกึ › Vคล่ืนน้าต้นื λคลน่ื นา้ ลึก › λคล่นื น้าตื้น Өคลื่นน้าลึก > Өคล่ืนนา้ ตืน้ Aคลื่นน้าลกึ › Aคลืน่ น้าตนื้ แต่ fคล่ืนนา้ ลกึ = fคลน่ื นา้ ตนื้

มมุ วิกฤต(Өc)  คอื มมุ ตกกระทบท่ใี หม้ ุมหกั เหเทา่ กับ 90 องศา ในคลื่นน้าเกดิ ได้จากคลื่นผ่านบริเวณน้าต้นื ไปยงั บริเวณนา้ ลกึ โดยพบวา่ ถ้ามุมตกกระทบนอ้ ยกว่ามมุ วิกฤต คล่นื จะหักเหไปไดแ้ ตถ่ ้า มุม วกิ ฤตนอ้ ยกว่ามมุ ตกกระทบ คลนื่ จะสะทอ้ นกลบั หมด

การแทรกสอดของคลน่ื  เป็นการรวมกันของคลน่ื ชนิดเดียวกันในตัวกลางเดยี วกัน แลว้ คลื่นจะรวมกนั ขณะท่พี บกัน แต่ เมือ่ ผ่านพ้นไปแล้วจะแยกเคลอ่ื นที่ตามเดมิ

การรวมตวั กนั ของคล่นื แทรกสอด  รวมแบบเสริม เปน็ การรวมกนั ของสนั กบั สัน หรือ ท้องกบั ทอ้ ง จะได้การกระจัดมากท่สี ุด เรียนกว่า ปฏิบพั (antinode)  รวมกันแบบหักลา้ ง เกดิ จากการรวมตัวกนั ของสนั กับท้อง คลนื่ ทาใหแ้ อมพลจิ ูดรวมมีคา่ นอ้ ย ที่สดุ หรือเป็นศูนย์ เรียกว่า บพั (node)

การเลย้ี วเบนของคลน่ื  เป็นการออ้ มไปดา้ นหลังของสงิ่ กีดขวางโดยท่คี วามเร็วความยาว ความถ่ี และ แอมพลิจดู ของ คลนื่ ไมเ่ ปล่ียนแปลง จะได้ลักษณะการเลย้ี วเบนเปน็ 2แบบ

ลักษณะการเลี้ยวเบนเปน็ 2แบบ  เม่ือคล่นื หนา้ ตรงผา่ นช่องแคบเดียวท่ีความกว้างของช่องน้อยกวา่ ความยาวคล่ืนจพได้คล่ืน เลี้ยวเบนเปน็ หน้าโค้งมจี ขดุ ศูนยก์ ลางอยทู่ ่ชี ่องแคบ  คล่ืนหนา้ ตรงผา่ นชอ่ งแคบเดย่ี วทม่ี ีความกวา้ งมากกว่าความยาวคล่นื คลื่นเลย้ี วเบนจะเปน็ หนา้ ตรงแตม่ ีบางสว่ นออ้ มไปดา้ นหลังส่งิ กดี ขวางได้ ซึ่งในส่วนท่อี อ้ มคลืน่ จะสร้างหน้าคลนื่ ใหมต่ าม หลักของ หอยแกนด์ ใหม้ าแทรกสอดกัน