คลื่น ปรากฏการณ์คลื่น

คลื่น ปรากฏการณ์คลื่น
คลื่นเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่รูปแบบหนึ่ง คลื่นสามารถจำแนกตามลักษณะต่าง ๆได้ดังนี้
1.จำแนกตามลักษณะการอาศัยตัวกลาง
1.1 คลื่นกล (Mechanical wave) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยอาศัยตัวกลางซึ่งอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้ ตัวอย่างของคลื่นกลได้แก่ คลื่นเสียง คลื่นที่ผิวน้ำ คลื่นในเส้นเชือก เป็นต้น
1.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง สามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้ เช่น คลื่นแสง คลื่นวิทยุและโทรทัศน์ คลื่นไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา เป็นต้น
2.จำแนกตามลักษณะการเคลื่อนที่
2.1 คลื่นตามขวาง (Transverse wave) เป็นคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่ในทิศตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น ตัวอย่างของคลื่นตามขวางได้แก่ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
2.2 คลื่นตามยาว (Longitudinal wave) เป็นคลื่นที่อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่ไปมาในแนวเดียวกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น ตัวอย่างของคลื่นตามยาวได้แก่ คลื่นเสียง
3.จำแนกตามลักษณะการเกิดคลื่น
3.1 คลื่นดล (Pulse wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดถูกรบกวนเพียงครั้งเดียว
3.2 คลื่นต่อเนื่อง (Continuous wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดถูกรบกวนเป็นจังหวะต่อเนื่อง
ส่วนประกอบของคลื่น
สันคลื่น (Crest) เป็นตำแหน่งสูงสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุดในทางบวก
ท้องคลื่น (Crest) เป็นตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุดในทางลบ
แอมพลิจูด (Amplitude) เป็นระยะการกระจัดมากสุด ทั้งค่าบวกและค่าลบ
ความยาวคลื่น (Wavelength) เป็นความยาวของคลื่นหนึ่งลูกมีค่าเท่ากับระยะระหว่างสันคลื่นหรือท้องคลื่นที่อยู่ถัดกัน ความยาวคลื่นแทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นเมตร (m)
ความถี่ (Frequency) หมายถึง จำนวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ ในหนึ่งหน่วยเวลา แทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที (s-1) หรือ เฮิรตซ์ (Hz)
คาบ (period) หมายถึง ช่วงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ ครบหนึ่งลูกคลื่น แทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นวินาทีต่อรอบ (s)
อัตราเร็วของคลื่น (wave speed) หาได้จากผลคูณระหว่างความยาวคลื่นและความถี่
สมบัติของคลื่น (wave properties)
คลื่นทุกชนิดแสดงสมบัติ 4 อย่าง คือการสะท้อน การหักเห การแทรกสอด และการเลี้ยวเบน
การสะท้อน (reflection) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวาง แล้วเปลี่ยนทิศทางกลับสู่ตัวกลางเดิม
การหักเห (refraction) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่ต่างกัน แล้วทำให้อัตราเร็วเปลี่ยนไป
การเลี้ยวเบน (diffraction) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง ทำให้คลื่นส่วนหนึ่งอ้อมบริเวณของสิ่งกีดขวางแผ่ไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวางนั้น
การแทรกสอด (interference) เกิดจากคลื่นสองขบวนที่เหมือนกันทุกประการเคลื่อนที่มาพบกัน แล้วเกิดการซ้อนทับกัน ถ้าเป็นคลื่นแสงจะเห็นแถบมืดและแถบสว่างสลับกัน ส่วนคลื่นเสียงจะได้ยินเสียงดังเสียงค่อยสลับกัน

การสะท้อนของคลื่น เป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญประการหนึ่งของคลื่น ถือได้ว่าเป็นสมบัติของคลื่นอย่างหนึ่ง จะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง หรือเปลี่ยนตัวกลางในการเคลื่อนที่ โดยคลื่นที่เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางเรียกว่า คลื่นตกกระทบ และคลื่นที่สะท้อนออกมาเรียกว่าคลื่นสะท้อน ในการสะท้อนแต่ละครั้งพบว่ามุมที่หน้าคลื่นตกกระทบกระทำกับสิ่งกีดขวางจะเท่ากับมุมที่หน้าคลื่นสะท้อนกระทำกับสิ่งกีดขวางเสมอ นั่นคือการสะท้อนของคลื่นจะเป็นไปตามกฎการสะท้อนที่ว่า
“เมื่อคลื่นเกิดการสะท้อนจะได้มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ”

คุณสมบัติการสะท้อนของคลื่น
เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปชนสิ่งกีดขวาง หรือเคลื่อนที่ไปถึงปลายสุดของตัวกลางจะทำให้เกิดคลื่นสะท้อนขึ้นมา คลื่นสะท้อนที่เกิดขึ้นมานั้น จะต้องมีคุณสมบัติดังนี้…
1. ความถี่ของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความถี่ของคลื่นตกกระทบ
2. ความเร็วและความยาวคลื่นของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความเร็วและความยาวคลื่นของคลื่นตกกระทบ
3. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลังงาน จะได้แอมพลิจูดของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ

การหักเหของคลื่น เป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของคลื่น ถือเป็นอีกสมบัติของคลื่น ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเปลี่ยนตัวกลางในการคลื่นที่ หรือคลื่นเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางที่มีสมบัติต่างกัน มีผลทำให้อัตราเร็วและความยาวของคลื่นเปลี่ยนไป การหักเหของคลื่นมักเกิดขึ้นพร้อม ๆ กับการสะท้อนของคลื่น



สรุป “กฎการหักเหของคลื่น” ได้ว่า
1. ทิศทางของคลื่นตกกระทบ เส้นแนวฉากและทิศทางของคลื่นหักเหอยู่ในระนาบเดียวกัน
2. อัตราส่วนของค่า sine ของมุมตกกระทบต่อค่า sine ของมุมหักเหสำหรับตัวกลางคู่หนึ่ง ๆ จะมีค่าคงที่เสมอ

ปรากฏการณ์การแทรกสอด (interference) ถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญประการหนึ่งของคลื่นซึ่งเป็นสิ่งที่ชี้ให้เห็นความแตกต่างระหว่างคลื่นกับอนุภาค เกิดขึ้นจากการที่คลื่นจากแหล่งกำเนิดตั้งแต่สองแหล่งกำเนิดขึ้นไปเดินทางมาพบกันจะเกิดการแทรกสอดหรือเกิดการรวมกันของคลื่นหลังจากรวมกันหรือแทรกสอดกันแล้วลักษณะของคลื่นจะไม่เปลี่ยนแปลง กล่าวคือรูปร่างของคลื่นก่อนการแทรกสอดและหลังการแทรกสอดมีลักษณะเหมือนเดิม การแทรกสอดกันของคือจะมีสองชนิดคือ
การแทรกสอดแบบเสริม ซึ่งเป็นแทรกสอดที่เกิดจากคลื่นที่มีการกระจัดไปทางเดียวกันเดินทางมาพบกันจะมีผลทำให้แอมพลิจูดรวมของคลื่นรวมสูงกว่าเดิม เราเรียกตำแหน่งนี้ว่าตำแหน่งปฏิบัพ
การแทรกสอดแบบหักล้าง ซึ่งเป็นแทรกสอดที่เกิดจากคลื่นที่มีการกระจัดทิศตรงข้ามกันเดินทางมาพบกันจะมีผลทำให้แอมพลิจูดรวมของคลื่นรวมต่ำกว่าเดิม เราเรียกตำแหน่งนี้ว่าตำแหน่งบัพ

การแทรกสอดของคลื่นจากแหล่งกำเนิดคลื่น 2 แหล่ง ถ้าต้องการให้เกิดลวดลายการแทรกสอดที่คงที่ตลอดเวลาแหล่งกำเนิดทั้งสองต้อง
ก. มีความถี่เท่ากัน ข. มีแอมพลิจูดเท่ากัน
ค. มีเฟสต่างกันคงที่ ง. มีความยาวคลื่นเท่ากัน
1. ข้อ ก เท่านั้น 2. ข้อ ก และ ค
3. ข้อ ข และ ง 4. ข้อ ก ข ค และ ง

เกี่ยวกับการซ้อนทับกันของคลื่นจงพิจารณาข้อความต่อไปนี้
ก. การกระจัดของคลื่นรวมจะเท่ากับผลบวกการกระจัดของคลื่นย่อยที่มาซ้อนทับกัน
ข. คลื่นจะเปลี่ยนรูปร่างขณะซ้อนทับกัน และจะมีรูปร่างคงเดิมเมื่อแยกตัวออกจากกัน
ค. พลังงานงานของคลื่นรวมเท่ากับผลบวกพลังงานของคลื่นย่อยที่มาซ้อนทับกัน
ข้อใดสรุปได้ถูกต้อง
1. ข้อ ก เท่านั้น 2. ข้อ ข เท่านั้น
3. ข้อ ก และ ข 4. ข้อ ก , ข และ ค









แสง ถือเป็นพลังงานรูปหนึ่ง ที่เกิดจากการแผ่รังสีของแหล่งกำเนิด แสงมีลักษณะพิเศษตรงที่สามารถพฤติตัวเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค การที่เราสามารถจัดได้ว่าแสงเป็นคลื่นชนิดหนึ่งก็เพราะว่าแสงสามารถแสดงสมบัติของการเป็นคลื่นได้ไม่ว่าจะเป็นการสะท้อน การหักเห
การแทรกสอดและการเลี้ยวเบน และแสงถือเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่

แสงสีปฐมภูมิ เป็น แสงสีที่ไม่สามารถแยกออกเป็นสีอื่นๆได้ มี 3 สี ได้แก่ สีแดง (Red) สีเขียว (Green) และสีน้ำเงิน (blue)
แสงสีทุติยมิ เป็นแสงสี ที่เกิดจากการนำแสงสีปฐมภูมิ มาผสมกัน
หลักการผสมแสงสี อาจใช้รูป สามเหลี่ยมแสดงการผสมสี หรือ รูปวงกลมแสดงการผสมสี
เพื่อให้ดูง่ายขึ้น






สารสี (pigment) เป็นสารหรือวัตถุที่มีคุณสมบัติในการสะท้อนสีเฉพาะบางสี สารสีปฐมภูมิ มี 3 สารสี ได้แก่ สารสี เหลือง (yellow) สารสี น้ำเงินเขียว (Cyan) และสารสี ม่วงแดง (Magenta)
สารสีทุติยภูมิ เป็นสารสีที่ เกิดจากการผสมสารสีปฐมภูมิ หลักการผสมสารสี อาจใช้ รูปวงกลมแสดงการผสมสารสี เพื่อให้ดูง่ายขึ้น





คนเราสามารถมองเห็นวัตถุเป็นสีได้เนื่องจาก วัตถุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติการสะท้อนสีได้ต่างกัน คนเรามองเห็นวัตถุเป็นสีใด แสดงว่าเมื่อมีแสงตกกระทบวัตถุ วัตถุจะสะท้อนสีนั้นออกมาเข้าสู่ตา และไปกระตุ้นเซลล์ประสาทรูปกรวยที่ไวต่อแสงสี แดง เขียว และน้ำเงิน ผสมกันจนเห็นเป็นสีนั้นๆ