คุณสมบัติของคลื่น

คุณสมบัติของคลื่น

คุณสมบัติ พื้นฐานของ คลื่น ต่างๆ สามารถ พิจารณา ได้ 4 ประการ ซึ่งมี
1. การสะท้อนกลับ ( Reflection )
2. การหักเห (Refraction)
3. การแพร่กระจายคลื่น (Diffraction )
4. การแทรกสอดของคลื่น ( Interference ) 1. การสะท้อนของคลื่น
การสะท้อนของคลื่นหมายถึง การเปลี่ยนทิศทางการเดินทางของคลื่นโดยทันทีทันใดเมื่อคลื่นนั้นเดินทาง ตกกระทบที่ผิวของตัวกลาง นั่นคือ คลื่นกระดอนออกจากผิวสะท้อน ของตัวกลาง ในลักษณะเดียวกับแสงสะท้อนจากกระจกเงา แสดงปรากฎการณ์ ของการสะท้อนของคลื่นวิทยุ สังเกตได้ว่ามุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน ลักษณะการสะท้อนกลับของคลื่น สามารถ แสดง ลำดับ การ ที่คลื่น ตกกระทบ พื้นผิว ของ ตัวกลาง และ สะท้อน จาก พื้นผิว ของตัวกลางได้


2. การหักเหของคลื่น
การหักเหของคลื่นวิทยุเกิดขึ้นเมื่อคลื่นวิทยุเดินทางจากตัวกลางหนึ่ง ไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าไม่เหมือนกัน โดยที่มุมตกกระทบ ณ ตัวกลางที่สองไม่เป็นมุมฉาก พลังงานคลื่นส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับเข้าไปยังตัวกลางที่หนึ่ง โดยมีมุมตกเท่ากับมุมสะท้อน แต่ยังมีพลังงานคลื่นอีกส่วนหนึ่งเดินทางเข้าไปยังตัวกลางที่สอง การเดินทางเข้าไปยังตัวกลางที่สองนี้ จะไม่เป็นแนวเส้นตรงต่อไปจากแนวทางเดินในด้านตัวกลางแรก แต่จะหักเหออกไปมากน้อยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวกลางทั้งสอง สาเหตุที่เกิดการหักเหของทางเดินของคลื่นวิทยุ เนื่องจาก ความเร็วของคลื่นวิทยุในตัวกลาง ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าแตกต่างกันจะไม่เท่ากัน เช่น คลื่นวิทยุจะเดินทางในน้ำบริสุทธิ์จะช้ากว่าเดินทางในอากาศถึง 9 เท่า เป็นต้น ลักษณะการหักเหของคลื่น สามารถแสดงลำดับการที่คลื่นเคลื่อนที่ จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งเป็นลำดับๆ


3. การแพร่กระจายคลื่น
การแพร่กระจายคลื่น มีชื่อเรียกได้ต่างๆกันไป เช่น การเลี้ยวเบนชองคลื่นหรือการเบี่ยงเบนของคลื่น การเบี่ยงเบนของ คลื่นเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเดินทางผ่านมุมหรือขอบของตัวกลางทึบ ที่คลื่นนั้นไม่สามารถผ่านได้ เช่น คลื่น วิทยุ ความถี่ สูงมากเดินผ่านยอดเขาคลื่นนี้ มีคุณสมบัติเดินทาง เป็นเส้นตรง ดังนั้น ถ้าเราลากเส้นตรงจากสายอากาศไปยังยอดเขา ส่วนที่อยู่หลังยอดเขาและต่ำกว่า เส้นนี้ลงมาไม่ควรที่จะได้รับคลื่นได้เลย แต่บางส่วนที่อยู่หลังยอดเขาสามารถรับคลื่นวิทยุย่านความถี่สูงได้ เนื่องจากความถี่สูงขึ้นการเบี่ยงเบนของคลื่นก็ยิ่งลดลง กล่าวคือคลื่นจะเดินทางเป็นแนวเส้นตรงแต่บางส่วนของคลื่นเกิดการกระทบ กับสลิตแคบๆ (ยอดเขา) ทำให้คลื่นเกิดการแตกกระจายออกไป โดยรอบเสมือนกับเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นใหม่นั่นเอง


4. การแทรกสอดของคลื่น
การแทรกสอดของคลื่น เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทาง optical ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เราพิจารณา เรื่อง Interference ต่อไปสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ 2 คลื่น ที่ออกจากแหล่งจ่ายอันเดียว และเดินทางมาด้วยเส้นทางที่ต่างกันมาถึงจุดหนึ่งพร้อมกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นบ่อยมากในการเดินทางของ High - frequency Sky - Wave propagation และใน Microwave space - wave propagation ( กรณีของแบบนี้จะอธิบายในหัวข้อนี้ ) มันเกิดขึ้นเมื่อสายอากาศของไมโครเวฟถูกตั้งอยู่ใกล้กับพื้นดิน และคลื่นที่มาถึงจุดรับไม่ใช่เพียงจากทิศทางตรง แต่เป็นคลื่นที่หลังจากสะท้อนจากพื้นดินด้วย


สมบัติอื่นๆที่เกิดขึ้นกับคลื่น

การถูกดูดกลืน ( ABSORPTION ) เมื่อคลื่นวิทยุเดินผ่านตัวกลาง พลังงานส่วนหนึ่งจะสูญเสียไปในลักษณะที่กลายเป็นความร้อนเรียกว่า คลื่นวิทยุถูกดูดกลืนโดยตัวกลาง ตัวกลางนั้นไม่ว่าจะเป็นตัวนำ หรือมีภาพเป็นตัวต้านทานต่อคลื่นวิทยุ อาคารตึก และสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ บนพื้นโลก อุณหภูมิของอากาศ น้ำ และฝุ่นละออง ซึ่งประกอบกันเป็นชั้นบรรยากาศ สามารถเป็นตัวดูดกลืนพลังงานได้ทั้งสิ้น
การกระจัดการกระจาย ( SCATTERING ) เมื่อคลื่นเดินทางตกกระทบบนตัวกลางที่รวมกันเป็นกลุ่ม พลังงานส่วนหนึ่งจะสะท้อนออกมา และบางส่วนเดินทางหักเหเข้าไปในตัวกลาง ส่วนหนึ่งของพลังงานที่เข้าไปในตัวกลางจะถูกดูดกลืนแปลงรูปเป็นความร้อน และมีอีกส่วนหนึ่งถูกตัวกลางคายออกมาอีกในรูปของการกระจายพลังงานคลื่น เนื่องจากคลื่นที่กระจายออกมานี้ไม่ค่อยเป็นระเบียบเราจึงเรียกว่า คลื่นกระจัดกระจาย การกระจัดกระจายของคลื่นนี้ บางครั้งก็นำมาใช้ประโยชน์ได้เช่น ในระบบการสื่อสารที่เรียกว่า TROPOSPHERIC SCATTER ซึ่งอาศัยการกระจัดกระจายของคลื่นวิทยุจากกลุ่มอากาศที่หนาแน่นในชั้นบรรยากาศ TROPOSPHERE ซึ่งอยู่ห่างจากผิวโลกประมาณ 10 กิโลเมตร ในบางครั้งการกระจัดกระจายของคลื่นก็มีผลเสียเช่น การสื่อสารย่านความถี่ไมโครเวฟ เมื่อคลื่นตกกระทบเม็ดฝนจะทำให้คลื่นเกิดการสูญเสียเป็นผลจากการกระจัดกระจาย และการหักเหทำให้คลื่นไม่สามารถเดินทางไปยังปลายทางได้หมด
การลดทอนพลังงาน (ATTENUATION)ของคลื่น จะมีความหมายหรือสาเหตุคล้ายคลึงกับการถูกดูดกลืน คือการลดทอนพลังงานคลื่นอันเนื่องมาจากการถ่างออกของลำคลื่นวิทยุในลักษณะที่คล้ายคลึงกับการถ่างออกของลำแสงไฟฉายปรากฎการณ์เช่นนี้จะทำให้ ความเข้มของพลังงานคลื่นวิทยุต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ลดลงไปเรื่อยๆ เมื่อคลื่นเดินทางห่างจากจุดกำเนิดออกไปถ้าแหล่งกำเนิดคลื่นมีลักษณะที่สามารถกระจายคลื่นได้ทุกทิศทางรอบตัวหรือเรียกว่า ISOTROPIC ANTENNA นั้น คลื่นที่ถูกสร้างขึ้นจะลดความเข้มลงไปเรื่อย ๆ เมื่อคลื่นเดินทางห่างออกไป โดยความเข้มจะแปรกลับ กับระยะทางกำลังสองนั่นเอง

คลื่น

ในบทความนี้แสดงในความหมายทางวิทยาศาสตร์ สำหรับความหมายอื่นดูที่ คลื่นน้ำ หรือ คลื่นวิทยุ

คลื่น หมายถึง ลักษณะของการถูกรบกวน ที่มีการแผ่กระจาย เคลื่อนที่ออกไป ในลักษณะของการกวัดแกว่ง หรือกระเพื่อม และมักจะมีการส่งถ่ายพลังงานไปด้วย คลื่นเชิงกลซึ่งเกิดขึ้นในตัวกลาง (ซึ่งเมื่อมีการปรับเปลี่ยนรูป จะมีความแรงยืดหยุ่นในการดีดตัวกลับ) จะเดินทางและส่งผ่านพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในตัวกลาง โดยไม่ทำให้เกิดการเคลื่อนตำแหน่งอย่างถาวรของอนุภาคตัวกลาง คือไม่มีการส่งถ่ายอนุภาคนั่นเอง แต่จะมีการเคลื่อนที่แกว่งกวัด (oscillation) ไปกลับของอนุภาค อย่างไรก็ตามสำหรับ การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และ การแผ่รังสีแรงดึงดูด นั้นสามารถเดินทางในสุญญากาศได้ โดยไม่ต้องมีตัวกลาง

ไม่มีความคิดเห็น:

ค้นหาบทเรียนฟิสิกส์

Custom Search