คลื่นและสมบัติของคลื่น

1. รายวิชาฟิสิกส์พื้นฐาน ว30101
ครูทวีศักดิ์ ภู่ชัย
Powerpoint Templates
Page 1

2. คําถามกอนเรียน
1.คลืื่นคืืออะไร ?
ไ
2.คลนมกชนด อะไรบาง
2 คลื่นมีกี่ชนิด อะไรบาง ?
3.สวนประกอบของคลื่นมีอะไรบาง ?
4.สมบัติของคลื่นมีอะไรบาง ?
Powerpoint Templates
Page 2

3. คลื่น คือ อะไร???
คลื่น คือ การรบกวนระบบใดๆในธรรมชาติ ทําใหมีการเปลี่ยนแปลงไป
จากสภาวะสมดล ณ บริ เ วณใดบริ เ วณหนึ่ ง ในระบบ ซึ่ ง การเปลี่ ย นแปลงนั้ น
ุ
สามารถแพรขยายไปยังสวนอื่นๆของระบบนี้
เชน การใชมือจุมน้ําในขัน ในตุม ในสระ ในแมน้ําลําคลอง หรือขวาง
วัตถุลงไปในน้ํา เราจะมองเห็นผิวน้ํากระเพื่อม แลวแผเปนวงกลมออกไปโดยรอบ
ซึ่งลักษณะนี้วา คลื่นน้ําเกิดขึ้นบนผิวน้ํา
Powerpoint Templates
Page 3

4. คลื่นมีกี่ชนิด???
ในการจําแนกคลื่นเราสารถจําแนกได้หลายวิธี เช่น
ไ ้
1. จําแนกคลื่นตามความจําเป็นของการใช้ตัวกลางในการแผ่ โดยแบ่งได้ 2 ชนิดคือ
1.1 คลื่นกล (Mechanical Wave) เป็นคลื่นที่จําเป็นต้องอาศัยตัวกลางในการ
แผ่ คลื่นประเภทนี้ได้แก่ คลื่นน้ํา คลื่นน้ําในเส้นเชือก คลื่นเสียง
1.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากการ
เหนยวนาใหเกดการเปลยนแปลงของสนามแมเหลกและสนามไฟฟาในทศทางตงฉากซง
เหนี่ยวนําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าในทิศทางตั้งฉากซึ่ง
กันและกัน เช่น คลื่นวิทยุ เรดาร์ ไมโครเวฟ แสง รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอ็กซ์
Powerpoint Templates
Page 4

5. คลื่นมีกี่ชนิด(ตอ)
2. จําแนกคลื่นตามลักษณะของการสั่นของแหล่งกําเนิดหรือตามลักษณะการแผ่ การ
จาแนกประเภทน แบ่งคลื่นออกได้ ชนด
จําแนกประเภทนี้ แบงคลนออกได 2 ชนิด
2.1 คลื่นตามขวาง (Transverse Wave) เป็นคลื่นที่มีทิศทางการสั่นของตัวกลาง
หรอทศทาง ตงฉากกบทศทางการแผ (ทศทางการเคลอนทของคลน) เชน คลนในเสนเชอก
หรือทิศทาง ตั้งฉากกับทิศทางการแผ่ (ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น) เช่น คลื่นในเส้นเชือก
คลื่นน้ํา คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นตามขวางอาจมีทั้งคลื่นกลและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้
2.2 คลืื่นตามยาว (Longitudinal Wave ) เป็็นคลืื่นทีี่มีทิศทางการสัั่นของ
ตัวกลางอยู่ในแนวขนานกับการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง คลื่นที่เกิดจากการอัดและ
การขยายตัวในขดลวดสปริง และคลื่นตามยาวทุกชนิดจะเป็นคลื่นกลทั้งสิ้น
Powerpoint Templates
Page 5

6. คลื่นมีกี่ชนิด (ตอ)
3. จําแนกตามความต่อเนื่องของแหล่งกําเนิดแบ่งออกได้ 2 ชนิด
3.1 คลนดล
3 1 คลื่นดล (Pulse Wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกําเนิดสั่น หรือรบกวน
เปนคลนทเกดจากแหลงกาเนดสน หรอรบกวน
ตัวกลางเป็นช่วงเวลาสั่นๆ แผ่ออกไปจํานวนน้อยๆ เพียง 1 หรือ 2 คลื่น เช่นการนิ้ว
จุ่มที่ผิวนํ้ําเพีียงครั้งหรืือ 2 ครัั้ง
ี ั
3.2 คลื่นต่อเนื่อง (Continuous Wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกําเนิดสั่น
หรือรบกวนตัวกลางอย่างต่อเนื่อง ทําให้เกิดคลื่นแผ่ออกไปเป็นขบวนอย่างต่อเนื่อง
เช่นการเกิดคลื่นผิวน้ําเนื่องจากแหล่งกําเนิดติดกับมอเตอร์ หรือการสะบัดเชือกอย่าง
ต่อเนื่องแล้วแผ่เป็นวงกลมออกไปโดยรอบซึ่งลักษณะนี้ว่า คลื่นน้ําเกิดขึ้นบนผิวน้ํา
Powerpoint Templates
Page 6

7. สวนประกอบคลื่น
Powerpoint Templates
Page 7

8. อัตราเร็วคลื่น
Powerpoint Templates
Page 8

9. อัตราเร็วคลื่น
http://www.il.mahidol.ac.th/e-media/waves/equation/velocity.html
Powerpoint Templates
Page 9

10. อุปกรณเพื่อการศึกษาคลื่น
ถาดคลื่น (Ripple tank) มีส่วนประกอบที่สาคัญ ได้แก่
( pp ) ํ
– ตัวถาดคลืน่
– ตัวกําเนิดคลืน
่
– โ ไฟ
โคมไฟ
Powerpoint Templates
Page 10

11. อุปกรณเพื่อการศึกษาคลื่น (ตอ)
• ส่วนประกอบที่สาคัญของถาดคลื่น
ํ
– จุดกึ่งกลางของแถบมืดแทนตําแหน่งของ
ทองคลน
ท้องคลืน
่
– จุดกึ่งกลางของแถบสว่างแทนตําแหน่ง
ของสันคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 11

12. หนาคลื่น
หน้าคลื่น (Wave front) เป็นแนวทางเดินของตําแหน่งบนคลืนทีมีเฟสเท่ากัน
่ ่
หน้าคลืนตรง
่ หน้าคลื่นวงกลม
Powerpoint Templates
Page 12

13. หนาคลื่น (ตอ)
• ลักษณะของหน้าคลืน ่
– คลืนหน้้าตรงทิิศทางคลืนขนานกััน
ื่ ื่
– คลืนหน้าโค้งวงกลมทิศทางคลืนเป็นแนวรัศมีของวงกลม
่ ่
– ทิศทางคลืนจะตั้งฉากกับหน้าคลื่นเสมอ
่
– หน้้าคลืื่นทีี่ติดกันจะห่างกัันเท่ากับความยาวคลืื่น
ั ั
Powerpoint Templates
Page 13

14. การซอนทับกันของคลื่น
• การซ้อนทับหรือการรวมกันของคลื่น
– การรวมกันแบบเสริม (Constructive Superposition)
• การกระจัดของคลื่นอยูในทิศเดียวกัน
่
Powerpoint Templates
Page 14

15. การซอนทับกันแบบเสริม
Powerpoint Templates
Page 15

16. การซอนทับกันของคลื่น (ตอ)
• การซ้อนทับหรือการรวมกันของคลื่น
– การรวมกันแบบหักล้าง (Destructive Superposition)
• การกระจัดของคลื่นอยูในทิศตรงข้ามกัน
่
Powerpoint Templates
Page 16

17. การซอนทับกันแบบหักลาง
Powerpoint Templates
Page 17

18. คําถาม
(10 นาทีี)
คําชี้แจง: หลังจากนักเรียนศึกษาวิดีโอเรื่องการเคลื่อนที่ของคลื่นกล ให้
นกเรยนตอบคาถามตอไปน
นักเรียนตอบคําถามต่อไปนี้
1. คลื่นตามขวางมีลักษณะอย่างไร
2. คลื่นสะท้อนปลายอิสระจะมีเฟสเหมือนหรือต่างไปจากเดิม อย่างไร
Hint: เฟส (phase) ในทางฟิสิกส์ คือ ปริมาณที่ใช้บอกตําแหน่งใดตําแหน่งหนึ่งใน
ในทางฟสกส คอ ปรมาณทใชบอกตาแหนงใดตาแหนงหนงใน
ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของคลื่น
3.
3 การรวมกนไดของคลน (S
ั ไ ้ ื่ (Superposition) เปนอยางไร
iti ) ป็ ่ ไ
Powerpoint Templates
Page 18

19. คําถาม
(10 นาทีี)
คําชี้แจง: หลังจากนักเรียนศึกษาวิดีโอเรื่องการเคลื่อนที่ของคลื่นกล ให้
นกเรยนตอบคาถามตอไปน
นักเรียนตอบคําถามต่อไปนี้
1. คลื่นตามขวางมีลักษณะอย่างไร
2. คลื่นสะท้อนปลายอิสระจะมีเฟสเหมือนหรือต่างไปจากเดิม อย่างไร
Hint: เฟส (phase) ในทางฟิสิกส์ คือ ปริมาณที่ใช้บอกตําแหน่งใดตําแหน่งหนึ่งใน
ในทางฟสกส คอ ปรมาณทใชบอกตาแหนงใดตาแหนงหนงใน
ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของคลื่น
3.
3 การรวมกนไดของคลน (S
ั ไ ้ ื่ (Superposition) เปนอยางไร
iti ) ป็ ่ ไ
Powerpoint Templates
Page 19

20. Powerpoint Templates
Page 20

21. สมบัติของคลื่น
• จะเรียกสิงใดว่าคลื่น ต้องมีสมบัติ 4 ประการ
่
– การสะท้อน(Reflection)
– การหักเห(R f ti )
การหกเห(Refraction)
– การแทรกสอด(Interference)
– การเลียวเบน(Diffraction)
้
Powerpoint Templates
Page 21

22. การสะทอนของคลืน
่
การสะท้้อนของคลืื่น (W reflection) เกิิดเมืื่อคลืื่น
(Wave fl ti )
เคลอนทไปกระทบสงกดขวาง
เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวาง
Powerpoint Templates
Page 22

23. การสะทอนของคลืน
่
การสะท้อนของคลืนในเส้นเชือก
่
• การสะท้อนของคลืนในเส้นเชือกเมื่อจดสะท้อนเป็นจดตรึงแน่น
การสะทอนของคลนในเสนเชอกเมอจุดสะทอนเปนจุดตรงแนน
่
– เฟสเปลี่ยน 180 องศา(เฟสตรงข้ามกัน)
• การสะท้อนของคลืนในเส้นเชือกเมื่อจุดสะท้อนอิสระ
่
– เฟสไม่เปลี่ยน (เฟสตรงกัน)
เฟสไมเปลยน (เฟสตรงกน)
Powerpoint Templates
Page 23

24. การสะทอนของคลืน
่
การสะท้อนของคลืนในเส้นเชือก
่
Powerpoint Templates
Page 24

25. การสะทอนของคลืน
่
การสะท้อนของคลืนน้ํา เฟสของคลื่นสะท้อนจะไม่เปลี่ยน
่
Powerpoint Templates
Page 25

26. การสะทอนของคลืน
่
การสะท้้อนของคลืนนํ้ํา มุมตกกระทบเท่ากบมุมสะท้อน (  )
ื่ ่ ั ้
Powerpoint Templates
Page 26

27. การสะทอนของคลืน
่
การสะท้อนของคลืนน้ําวงกลมสะท้อนผิวเรียบตรง
่
Powerpoint Templates
Page 27

28. การสะทอนของคลืน
่
การสะท้อนของคลืนน้ําหน้าตรงสะท้อนผิวโค้งพาราโบลา
่
Powerpoint Templates
Page 28

29. การสะทอนของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 29

30. Powerpoint Templates
Page 30

31. ความถี่ คือ จํานวนลูกคลื่น (หรือตัวกลางสันครบ 1 รอบ) ที่เคลื่อนทีไดใน 1 วินาที
่ ่
คาบเวลา คือ เวลาที่คลืนเคลื่อนที่ (หรือตัวกลางสันครบ 1 รอบ) ครบ 1 รอบ
่ ่
Powerpoint Templates
Page 31

32. ขนท วาดรูป
ขันที่ 1 วาดรป
้
Powerpoint Templates
Page 32

33. ขันที่ 2 โจทยบอก
้
ขันที่ 3 สมการ/การวิเคราะห
้
Powerpoint Templates
Page 33

34. ขันที่ 4 แทนคา
้
Powerpoint Templates
Page 34

35. คําถาม 20
ความถี่ คือ จํานวนลูกคลื่น (หรือตัวกลางสันครบ 1 รอบ) ที่เคลื่อนทีไดใน 1 วินาที
่ ่
คาบเวลา คือ เวลาที่คลืนเคลื่อนที่ (หรือตัวกลางสันครบ 1 รอบ) ครบ 1 รอบ
่ ่
Powerpoint Templates
Page 35

36. การหักเหของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 36

37. การหักเหของคลืน
่
การหัักเหของคลืน (wave refraction) เกิดเมืื่อคลืื่น
่ื
เคลือนทีผ่านตวกลางต่่างชนิดกน
ื่ ี่ ั ิ ั
Powerpoint Templates
Page 37

38. การหักเหของคลืน
่
คลืื่นเคลืื่อนทีี่ผ่านตวกลางตางชนิิดกนพบวา อตราเรว ของคลื่นและความยาว
ั ่ ั ่ ั ็ ื
คลืนเปลี่ยนแปลง แต่ ความถี่คงเดิม
่
Powerpoint Templates
Page 38

39. การหักเหของคลืน
่
คลืนเคลือนทีผ่านตวกลางตางชนิิดกนทิิศทางของคลืนตงฉากกบรอยตอ
ื่ ื่ ี่ ั ่ ั ่ื ั้ ั ่
Powerpoint Templates
Page 39

40. การหักเหของคลืน
่
คลืนเคลือนทีผ่านตวกลางตางชนิิดกน
ื่ ื่ ี่ ั ่ ั
ทิิศทางของคลืนตัั้งฉากกัับรอยต่อ
ื่ ทิิศทางของคลืนไ ตั้งฉากกัับรอยต่อ
ื่ ไม่
Powerpoint Templates
Page 40

41. การหักเหของคลืน
่
“กฎของสเนลล” Snell’s law
พจารณาการหกเหของคลนนาทรอยตอของนาลกกบนาตน
พิจารณาการหักเหของคลื่นน้ําที่รอยตอของน้าลึกกับน้าตื้น
ํ ํ
Powerpoint Templates
Page 41

42. การหักเหของคลืน
่
• ลักษณะการหักเหของคลืน
่
– จากบริเวณน้้ําตื้นไปสูน้ําลึก
่
คลื่นเคลือนที่จากน้ําตื้น(v น้อย , น้อย) สู่น้ําลึก (v มาก , มาก) ทิศทางคลื่นหักเหจะเบนออกจากเส้นแนวฉาก
่
Powerpoint Templates
Page 42

43. การหักเหของคลืน
่
• ลักษณะการหักเหของคลืน
่ พระเจ้า จ๊อด มัน
ยอดมาก
– จากบริเวณน้้ําลึกไปสูน้ําตื้น
่
คลื่นเคลือนที่จากน้ําลึก(v มาก ,มาก) สู่น้ําตื้น (v น้อย ,น้อย) ทิศทางคลื่นหักเหจะเบนเข้าหาเส้นแนวฉาก
่
Powerpoint Templates
Page 43

44. การหักเหของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 44

45. การหักเหของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 45

46. การหักเหของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 46

47. การหักเหของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 47

48. การหักเหของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 48

49. การหักเหของคลืน
่
• มุมวิกฤตและการสะท้อนกลับหมด
– เมื่อคลื่นผิวน้ําเคลื่อนทีจากบริเวณ
่ น้้ําตื้นเข้าสู่บริเวณน้้ําลึก
– มุมตกกระทบที่ทาให้เกิดมุมหักเหมีค่าเท่ากับ 90 เรียกว่า มุมวิกฤต
ํ
– มุมตกกระทบโตมากกว่ามุมวิกฤต จะเกิดการสะท้อนขึ้นที่รอยต่อของตัวกลางทั้งสอง เรียกปรากฏการณ์นี้
ว่า การสะท้อนกลับหมด
การสะท้อนกลับหมด
“มุมวิกฤต” ( Critical Angle ; c )
Powerpoint Templates
Page 49

50. การแทรกสอดของคลืน
การแทรกสอดของคลน่
Powerpoint Templates
Page 50

51. การแทรกสอดของคลน
การแทรกสอดของคลืน
่
การแทรกสอดของคลืน (wave interference) เกิดเมืื่อ
ื่
คลืนสองขบวนเคลืื่อนทีี่มาพบกน
ื่ ั
Powerpoint Templates
Page 51

52. การแทรกสอดของคลน
การแทรกสอดของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 52

53. การรวมตัวกันของคลื่นแบบเสริม
Powerpoint Templates
Page 53

54. การรวมตัวกันของคลื่นแบบเสริม
Powerpoint Templates
Page 54

55. การรวมตัวกันของคลื่นแบบหักลาง
Powerpoint Templates
Page 55

56. การรวมตัวกันของคลื่นแบบหักลาง
Powerpoint Templates
Page 56

57. การเลยวเบนของคลน
การเลี้ยวเบนของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 57

58. การเลยวเบนของคลน
การเลี้ยวเบนของคลืน
่
การเลีี้ยวเบนของคลืน (wave diffraction) เกิดเมืื่อ
ื่
คลืนเคลือนทีผ่านสิิ่งกดขวาง
ื่ ื่ ี่ ั
Powerpoint Templates
Page 58

59. การเลยวเบนของคลน
การเลี้ยวเบนของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 59

60. การเลยวเบนของคลน
การเลี้ยวเบนของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 60

61. การเลยวเบนของคลน
การเลี้ยวเบนของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 61

62. การเลยวเบนของคลน
การเลี้ยวเบนของคลืน
่
Powerpoint Templates
Page 62

63. Powerpoint Templates
Page 63