4 เนื้อหา

6 ชุดการสอนโดยใชก ลวิธีอภิปญญา ชดุ ท่ี 2 การซอนทบั กันของคลน่ื และสมบตั ิการสะทอ นของคลืน่ มาตรฐาน ว 5.1 มาตรฐาน ว 5.1 เขา ใจความสมั พันธร ะหวา งพลังงานกบั การดาํ รงชวี ิต การเปล่ียน รูปพลังงาน ปฏิสมั พนั ธร ะหวางสารและพลงั งาน ผลของการใชพ ลังงานตอชีวติ และ สงิ่ แวดลอ ม มกี ระบวนการสบื เสาะหาความรู ส่อื สารสง่ิ ท่เี รียนรูแ ละนําความรูไปใช ประโยชน มาตรฐานการเรยี นรชู วงช้นั ม.4-6 มาตรฐานการเรียนรชู วงชัน้ ม.4-6 สาํ รวจตรวจสอบ และอธบิ ายเกยี่ วกับสมบัตขิ อง คลนื่ กล ความสัมพันธระหวา งความถีแ่ ละความยาวคล่นื ผลการเรยี นรทู ีค่ าดหวงั (ปลายทาง) - ผลการเรียนรูทค่ี าดหวัง (นาํ ทาง) 1. อธิบายการซอ นทับของคลื่น 2. ใชหลกั การซอนทับเขยี นภาพของคล่นื ใหมท่เี กดิ จากการซอนทับของคลืน่ 2 ขบวน 3. บอกความหมายของการสะทอนของคลนื่ ได 4. ยกตัวอยา งเก่ียวกับการสะทอ นของคล่ืนได 5. ทําการทดลองเพื่อสรปุ เกย่ี วกับกฎการสะทอ นของคล่นื ได ชุดการสอนโดยใชกลวธิ ีอภิปญญา ชดุ ท่ี 2 การซอ นทับกันของคลืน่ และสมบัติการสะทอนของคล่นื

7 การซอนทับของคลนื่ เมื่อคลน่ื ตงั้ แต 2 คลนื่ ขนึ้ ไปเคลือ่ นที่มาพบกนั ณ ตําแหนง หนึง่ ขณะชั่วเวลาท่ีพบกัน จะ เกิดการรวมตัวกันตามหลักพีชคณิตของเวกเตอร หลังจากนั้นก็จะผานเลยกันไปเหมือนไมมีอะไร เกิดขนึ้ ดงั รูป รปู ที่ 1 แสดงการรวมคลนื่ เม่อื คลน่ื ยอย รูปท่ี 2 แสดงการรวมคลืน่ เมื่อคลนื่ ยอ ย มีการกระจดั ทิศเดียวกัน มกี ารกระจดั ทิศทางตรงขา ม (ก) เม่อื คลื่นทั้งสองเดนิ ทางมาพบกนั จะเกิดการรวมคลนื่ คลืน่ รวมทจี่ ดุ รวม คล่ืนจะมี แอมพลิจดู A 1 + A 2 ดังรปู ที่ 3 รูปท่ี 3 การรวมคลน่ื ทแ่ี อมพลิจูดทางเดยี วกันกันจะเสรมิ กัน ชดุ การสอนโดยใชก ลวธิ ีอภปิ ญ ญา ชดุ ท่ี 2 การซอนทับกนั ของคล่ืน และสมบัตกิ ารสะทอ นของคลน่ื

8 ถา คลื่นสองขบวนมีแอมพลิจดู ชี้ตรงขา มกัน เชน - A 1 กับ A 2 ดงั รปู 4.8 (ก) การ รวมกันทจ่ี ะรวมคล่นื แอมพลิจูดจะหกั ลา งกัน แอมพลจิ ดู ของคลนื่ รวมจะลดลง หลังจากน้ันคลืน่ แตละ ขบวนจะวงิ่ ไปในทศิ ทางเดิมแตแ ยกจากนั ดรู ูปท่ี 4 รูปท่ี 4 การรวมคลืน่ ทแ่ี อมพลจิ ูดตรงขามกนั จะหักลา งกนั หลักการรวมกันไดของคลน่ื ถา มีคลื่น 2ขบวนหรือมากกวาเดนิ ทางมาพบกนั การกระจัดของคลน่ื ลัพธ (แอมพลจิ ดู รวม)ท่ี ตําแหนง ใดๆ เทากบั ผลบวกแบบเวกเตอรของการกระจัดของคล่ืนยอยเหลานน้ั ดังนี้ รปู ท่ี 5 แสดง ผลบวกแบบเวกเตอร ของการกระจัดของ คล่นื ยอย ชุดการสอนโดยใชก ลวธิ ีอภปิ ญญา ชุดที่ 2 การซอ นทับกันของคลน่ื และสมบัติการสะทอ นของคลน่ื

9 สมบัติของคล่นื คล่นื โดยท่ัวไปจะมสี มบตั ิ 4 ประการ คือ - การสะทอน (reflection) - การหกั เห (refraction) - การแทรกสอด (interference) - การเล้ยี วเบน (diffraction) ก. การสะทอนของคลนื่ การสะทอ นของคลนื่ จะเกิดขน้ึ เม่ือคล่ืนเดนิ ทางไปปะทะสงิ่ กีดขวาง เชน คลื่นนํ้าเคลอ่ื นทไ่ี ปชนกําแพง หรอื คลน่ื เชือกเคล่อื นทไ่ี ปชนจุดทเี่ ชอื กตรงึ กบั เสา เปนตน การ สะทอ นของคลื่นมีหลกั สําคัญมา 2 ประการ คือ หลักเกยี่ วกับมมุ การสะทอนของคลนื่ จะตองมีหลักวา มุมตกกระทบ (1) เทา กบั มุม สะทอน (2) และรงั สตี กกระทบรังสีสะทอ น และเสน แนวฉากตองอยบู นระนาบเดยี วกัน ดูรูปท่ี 6 ประกอบ รปู ท่ี 6 มุมการสะทอนของคลน่ื หลักเกี่ยวกับเฟส คล่นื ท่ีสะทอนกบั จุดตรงึ แนน เชน คลื่นดลในเสนเชือกว่ิงไปสะทอนกบั ปลายเชอื กทผี่ กู ไว แนน (ก) ปรากฏวา เฟสของคลน่ื สะทอนตางกบั เฟสของคลื่นกอนสะทอ นอยู 180 เสมอ เหตทุ เี่ ปน เชน นีเ้ พราะธรรมชาตขิ องจุดตรงึ แนนจะรักษาใหจุดตรึงแนนมแี อมพลิจดู เปน ศนู ยเสมอ คล่นื ท่ีสะทอนกบั จุดอิสระ เชน คลื่นดลในเสนเชือกว่งิ ไปสะทอนกับปลายเชือกท่ีมหี ว ง คลอ งเสาใหสามารถเคลื่อนไดอิสระในแนวดิ่ง ดงั รปู ที่ 7 (ข) ปรากฏวา เฟสของคลืน่ สะทอนจะตรงกับ เฟสของคล่นื กอนสะทอ น เหตุท่ีเปน เชนนเ้ี พราะตรงจดุ สะทอ นอสิ ระแอมพลิจดู ของคลื่นไมจ ําเปน ตอง เปน ศูนย ชดุ การสอนโดยใชกลวธิ ีอภปิ ญญา ชุดท่ี 2 การซอ นทับกันของคลน่ื และสมบัตกิ ารสะทอนของคลน่ื

10 รปู ที่ 7 ลักษณะคลืน่ สะทอ นจากจุดตรงึ แนน (ก) ปรากฏวา เฟสของคลื่นสะทอนตางกับเฟสของคลืน่ กอนสะทอ นอยู 180 เสมอ และจุดอสิ ระ (ข) ปรากฏวาเฟสของคล่ืนสะทอนจะตรงกับเฟสของคลน่ื กอ นสะทอน เมื่อคล่ืนเคลอ่ื นที่ไปชนสิ่งกดี ขวาง หรือเคลื่อนท่ไี ปถงึ ปลายสุดของตัวกลางจะทําใหเกิดคลนื่ สะทอนขึน้ มา คล่ืนสะทอนท่ีเกิดขน้ึ มานั้น จะตอ งมีคุณสมบัตดิ งั น้ี 1. ความถี่ของคลื่นสะทอนมคี าเทา กบั ความถ่ขี องคลื่นตกกระทบ 2. ความเร็วและความยาวคล่ืนของคลื่นสะทอ นมคี า เทากับความเร็วและความยาวคล่ืน ของคล่นื ตกกระทบ 3. ถาการสะทอ นไมส ูญเสยี พลังงาน จะไดแอมพลจิ ดู ของคลน่ื สะทอ นมคี าเทา กบั แอม พลิจูดของคลื่นตกกระทบ ชดุ การสอนโดยใชก ลวธิ ีอภปิ ญญา ชุดท่ี 2 การซอนทับกันของคลนื่ และสมบัตกิ ารสะทอ นของคลน่ื

11 การสะทอ นของคลนื่ นํา้ แบบตาง ๆ 1. คลนื่ หนาตรงสะทอนจากผิวสะทอนเรียบตรง จะไดค ลน่ื สะทอ นหนา ตรง ดงั รูป รูปที่ 8 การสะทอนของคล่ืนหนาตรงจากผวิ สะทอนเรียบตรง 2. คลน่ื วงกลมสะทอนจากผิวสะทอ นเรยี บตรง จะไดคลื่นสะทอ นวงกลมเสมือนมีแหลง กาํ เนิด คลน่ื วงกลมอยูดา นหลงั ของสง่ิ กีดขวางดังรปู รูปท่ี 9 แสดงการสะทอนของคล่ืนหนาโคง จากผิวสะทอนเรียบตรง 3. คลื่นน้ําหนา ตรงสะทอนจากผวิ สะทอนโคง จะไดค ลนื่ สะทอนวงกลมดังรปู รปู ที่ 10 แสดงการสะทอนของคล่ืนหนาตรงจากผวิ สะทอ นโคง ชุดการสอนโดยใชก ลวิธีอภิปญญา ชดุ ท่ี 2 การซอนทบั กนั ของคลนื่ และสมบัติการสะทอนของคลน่ื

12 4. คล่นื วงกลมสะทอนจากผิวสะทอ นโคง จะไดคลนื่ สะทอนวงกลมดงั รปู รปู ท่ี 11 แสดงการสะทอนของคลน่ื หนา โคงจากผวิ สะทอนโคง 5. คล่ืนวงกลมสะทอนจากผวิ โคงรูปพาราโบลาเมื่อแหลงกาํ เนิดคลื่นอยทู ีจ่ ุดโฟกสั ของผิวโคง รูปพาราโบลา เม่อื คลืน่ ตกกระทบกับสว นผิวโคง จะไดค ลื่นสะทอ นหนาตรง รูปที่ 8 แสดงการสะทอนของคลนื่ วงกลมจากผิวสะทอนโคงรปู พาราโบลา 6. คล่นื หนา ตรงสะทอ นจากผิวโคงรูปพาราโบลา จะไดคลื่นสะทอนหนา วงกลมเสมือนมี แหลง กําเนดิ คลื่นอยูท่ีจุดโฟกัส ดงั รปู รปู ท่ี 9 แสดงการสะทอนของคลน่ื หนา ตรงจากผวิ โคงรูปพาราโบลา ชุดการสอนโดยใชก ลวิธีอภิปญ ญา ชดุ ที่ 2 การซอ นทับกันของคลน่ื และสมบัติการสะทอ นของคลืน่

13 ตวั อยา งการสรุปเนือ้ หา ชุดการสอนโดยใชก ลวิธีอภิปญญา ชุดท่ี 2 การซอ นทบั กันของคลื่น และสมบัติการสะทอ นของคลนื่