8. 6 คลื่นตามขวาง เป็นคลื่นที่มีทิศทางการสั่นของตัวกลางหรือทิศทาง ตั้งฉากกับทิศทางการแผ่(ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น ) เช่น คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ำ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คลื่นตามขวางอาจมีทั้งคลื่นกลและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็ได้ 12. 10 ชนิดของคลื่น คลื่นดล - เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่น หรือรบกวนตัวกลางเป็นช่วงเวลาสั่นๆ แผ่ออกไปจำนวนน้อยๆ เพียง 1 หรือ 2 คลื่น เช่นการนิ้วจุ่มที่ผิวน้ำเพียงครั้งหรือ 2 ครั้ง 13. 11 ชนิดของคลื่น คลื่นต่อเนื่อง - เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่น หรือรบกวนตัวกลางอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดคลื่นแผ่ออกไปเป็นขบวนอย่างต่อเนื่อง เช่นการเกิดคลื่นผิวน้ำเนื่องจากแหล่งกำเนิดติดกับมอเตอร์ หรือการสะบัดเชือกอย่างต่อเนื่อง 14. 12 ภาพรวมของคลื่น การเคลื่อนที่แบบคลื่นเป็นการถ่ายโอนพลังงานจากการรบกวน โดยโมเลกุลของตัวกลางไม่เคลื่อนที่ตามไปด้วย สมบัติของการเคลื่อนที่แบบคลื่นที่เหมือนกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคคือการสะท้อนและการหักเห สมบัติเฉพาะของคลื่นได้แก่ การซ้อนทับ การแทรกสอด การเลี้ยวเบน การเคลื่อนที่ของคลื่นมีทั้งแบบใช้ตัวกลางและไม่ใช้ตัวกลาง การเกิดคลื่นเป็นผลจากการรบกวนแล้วมีการถ่ายโอนพลังงานจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง โดยการรบกวนนี้อาจมีตัวกลางหรือไม่ก็ได้ 16. 14 ความยาวคลื่น (Wavelength) : l คือระยะจากสันคลื่นถึงสันคลื่นถัดไป หรือคือระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสองจุดที่เหมือนกันทุกประการของคลื่นที่อยู่ถัดไป 20. 18 The amplitude of a compressional wave is determined by the closeness of the compressional waves. The closer the compressional waves and the farther the rarefaction lines. 21. 19 ความถี่ (Frequency) : f คือจำนวนสันคลื่นหรือตำแหน่งใดบนคลื่นที่ผ่านจุดหนึ่งที่กำหนดให้ในหนึ่งหน่วยเวลา จำนวนคลื่นต่อวินาที เราเรียกว่า Hertz (Hz) 22. 20 คาบ(Period): T คือช่วงเวลาระหว่างจุดสองจุดที่เหมือนกันทุกประการที่คลื่นที่อยู่ถุดไปใช้ในการเคลื่อนที่ผ่าน 23. 21 อัตราเร็วของคลื่น (Wave speed) : v คือระยะทางที่คลื่นแพร่ไปได้ในตัวกลางต่อหน่วยเวลา อัตราเร็วของคลื่น = ความยาวคลื่น x ความถี่ v = lf 24. 22 ลองทำดู 1. จงเติมแผนผังแสดงการจำแนกชนิดของคลื่นให้ถูกต้อง ชนิดของคลื่น 25. 23 2. แหล่งกำเนิดคลื่น O แผ่ออกไปทางขวามือเป็นเวลา 0.3 วินาที ปรากฏคลื่นดังรูป จงหาความถี่และคาบของแหล่งกำเนิดคลื่น 26. 24 3. แหล่งกำเนิด O มีความถี่ 20 Hz แผ่คลื่นออกไปทางขวามือ ดังรูป จงหาความยาวคลื่น และอัตราเร็วคลื่น Y (cm) 2 X (cm) 4 8 6 27. 25 4. แหล่งกำเนิด O แผ่คลื่นออกไปทางขวามือ ดังรูป จงหาคาบและแอมพลิจูดของคลื่น และถ้าคลื่นนี้มีอัตราเร็ว 2 m/s จงหาความยาวคลื่น Y (cm) 6 0.2 0.6 t (s) 1.0 2.2 1.8 1.4 -6 28. 26 5. คลื่นขบวนหนึ่งมีความเร็ว 8 เมตรต่อวินาที ระยะห่างระหว่างยอดคลื่นที่อยู่ถัดไปมีค่าเท่ากับ 16 เมตร คลื่นนี้จะเคลื่อนที่ผ่านจุดๆ หนึ่ง นาทีละกี่ลูกคลื่น 29. 27 แนวคำตอบ จากโจทย์ ระยะห่างระหว่างยอดคลื่นที่อยู่ถัดกันคือความยาวคลื่น ดังนั้น = 16 เมตร v = 8 เมตร/วินาที หาความถี่ จาก v = f แสดงว่า ในเวลา 1 วินาที มีคลื่นผ่านจำนวน 0.5 ลูก ถ้าเวลา 60 วินาที มีคลื่นผ่านจำนวน 30 ลูก ดังนั้น คลื่นนี้จะเคลื่อนที่ผ่านจุด ๆ หนึ่ง นาทีละ 30 ลูกคลื่น 30. 28 คลื่นกล(Mechanical Wave) ต้องมีการรบกวน คือเมื่อแหล่งกำเนิดมีการสั่นก็จะถ่ายโอนพลังงานให้กับตัวกลางที่อยู่นิ่ง ตัวกลางต้องถูกรบกวนได้ และมีกลไกทางกายภาพให้มีการถ่ายโอนการรบกวนจากส่วนหนึ่งของตัวกลางไปสู่ส่วนอื่นที่อยู่ติดกัน โดยส่วนนั้นๆของตัวกลางไม่ได้เคลื่อนที่ตามไปด้วย ถ้าตัวกลางนี้มีสมบัติยืดหยุ่นและไม่ดูดกลืนพลังงานหรือไม่แปลงพลังงานไปเป็นพลังงานความร้อน โมเลกุลของตัวกลางนั้นก็จะมีการสั่นแล้วถ่ายโอนพลังงานให้กับโมเลกุลข้างเคียงจำนวนมากต่อเนื่องกันไปทำให้คลื่นเคลื่อนที่ออกไปโดยโมเลกุลของตัวกลางหรืออนุภาคจะสั่นหรือเคลื่อนที่วนไปมา ณ ตำแหน่งหนึ่งๆเท่านั้น 32. 30 ชนิดของคลื่นแบ่งตามการเคลื่อนที่ของอนุภาคของตัวกลาง คลื่นตามขวาง (Transverse Wave ) อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นในเส้นเชือก คลื่นน้ำในอ่างน้ำหรือบ่อน้ำ คลื่นตามยาว (Longitudinal Wave) อนุภาคของตัวกลางเคลื่อนที่กลับไปกลับมาในแนวขนานกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง คลื่นื่นของการอัดตัวของขดลวดสปริงในแนวขนานกับแนวยาวของขดลวดสปริง 36. 34 Complex Waves คลื่นบางแบบแสดงลักษณะของทั้งคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว(combination of transverse and longitudinal waves) เช่น คลื่นผิวน้ำ 38. 36 หน้าคลื่น หมายถึง เส้นที่ลากผ่านตำแหน่งต่างๆ บนคลื่นลูกเดียวกันที่มีเฟสตรงกัน เป็นแนวของสันคลื่นหรือท้องคลื่นก็ได้ หน้าคลื่นมีได้หลายแนวและทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นจะต้องตั้งฉากกับหน้าคลื่นเสมอ คลื่นวงกลมหน้าคลื่นจะเป็นวงกลม คลื่นเส้นตรง หน้าคลื่นก็เป็นเส้นตรง 39. 37 Wave Function คือพิกัดของจุดใดๆ ในตัวกลาง ณ เวลาหนึ่ง ฟังก์ชั่นคลื่น y(x,t) เป็นฟังก์ชั่นที่แสดงพิกัดบนแกน Y ของตัวกลางที่พิกัด x ณ เวลา t ใดๆ 40. 38 การเคลื่อนที่ของคลื่นดล (Pulse) รูปร่างของคลื่นดล ณ เวลา t = 0 เป็นดังภาพด้านข้างนี้ พิกัดของจุดใดๆบนคลื่นอธิบายได้ด้วยสมการ y (x,0) = f (x) สมการนี้อธิบายระยะทางในแนวดิ่ง y ของอนุภาคของเชือกที่ตำแหน่ง x ใดๆ ณ เวลา t = 0 41. 39 เมื่อเวลาผ่านไป t คลื่นแพร่ไปด้วยความเร็ว v ณ เวลา t คลื่นดลลูกนี้เคลื่อนที่ไปเป็นระยะทาง vt รูปร่างของคลื่นดลไม่เปลี่ยนแปลง พิกัดของจุดใดๆ บนเส้นเชือกอธิบายด้วยสมการ y = f (x – vt) 42. 40 การเคลื่อนที่ของคลื่นดล คลื่นดลหนึ่งลูกเคลื่อนที่ไปทางขวา y (x, t) = f (x – vt) คลื่นดลหนึ่งลูกเคลื่อนที่ไปทางซ้าย y (x, t) = f (x + vt) เรียกฟังก์ชัน y นี้ว่า ฟังก์ชันคลื่น( wave function) : y (x, t) ฟังก์ชันคลื่นแสดงพิกัดของ y ของส่วนใดๆของเส้นเชือกที่อยู่ ณ ตำแหน่ง x ที่เวลา t ใดๆ กรณีนี้ พิกัดyตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น 43. 41 รูปคลื่น (waveform) ณ เวลา t ใดๆ ถ้าเราถ่ายรูปคลื่น รูปที่ได้จะเห็นเป็นรูปแบบของคลื่น (waveform) นั้นคือ ถ้ากำหนดค่าให้ tแน่นอน เราเรียกฟังก์ชันคลื่น(wave function) ว่า รูปคลื่น (waveform) รูปคลื่น (waveform) แสดงถึงรูปทรงทางเรขาคณิตของคลื่น ณ เวลาหนึ่ง รูปคลื่นที่เห็นบ่อยได้แก่ คลื่นรูปไซน์(sinusoidal wave) ซึ่งจะเหมือนกับกราฟของไซน์ 44. 42 คลื่นรูปไซน์(Sinusoidal Waves) รูปคลื่นที่เหมือนกับกราฟของฟังก์ชัน sine คือกราฟระหว่างค่า sinqกับมุม q เรียกว่า คลื่นรูปไซน์(Sinusoidal Waves) คลื่นรูปไซน์เป็นรูปแบบคลื่นพื้นฐานของคลื่นต่อเนื่อง (periodic continuous wave) สามารถใช้คลื่นรูปแบบนี้สร้างคลื่นที่ซับซ้อนกว่าได้ 45. 43 คลื่นรูปไซน์(Sinusoidal Waves) จากรูปจะเห็นว่าคลื่นเคลื่อนที่ไปทางขวา สีน้ำตาลแสดงรูปคลื่น ณ เวลาเริ่มต้น เมื่อเวลาผ่านไป t คลื่นเคลื่อนที่ไปทางขวา ไปอยู่ในตำแหน่งดังรูปสีฟ้า แต่ละอนุภาคของตัวกลางจะเคลื่อนที่ขึ้นลงแบบฮาร์มอนิกส์อย่างง่าย ( simple harmonic motion ) ต้องแยกให้ออกระหว่างการเคลื่อนที่ของคลื่นกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคของตัวกลาง 50. 48 ฟังก์ชันคลื่นจึงเขียนใหม่ได้เป็น y = A sin (k x – wt) ซึ่งเป็นกรณี ที่เวลา t =0 , x=0 และ y = 0 ถ้า y ไม่เท่ากับ 0 ณ เวลา t = 0, เขียนรูปแบบทั่วไปของฟังก์ชันคลื่น y = A sin (k x – wt + f) เมื่อ fเป็นค่าคงตัวเฟส ( phase constant ) 61. 59 การหักเห (Refraction) เมื่อคลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปสู่อีกตัวกลางหนึ่งจะเกิดการหักเห สำหรับคลื่นน้ำถือว่าน้ำตื้นและน้ำลึกเป็นคนละตัวกลางกัน การหักเหของคลื่นน้ำเมื่อคลื่นเคลื่อนที่จากบริเวณน้ำลึกไปน้ำตื้น ความยาวคลื่นของคลื่นน้ำจะเปลี่ยนไป โดยความยาวคลื่นในน้ำลึกจะยาวกว่าในน้ำตื้น เพราะคลื่นน้ำเคลื่อนที่ในน้ำลึกได้เร็วกว่าในน้ำตื้น 64. 62 จากรูปที่ 1 เมื่อคลื่นจากแหล่งกำเนิดทั้งสองเคลื่อนที่มาพบกันจะเกิดการซ้อนทับ (superposition) ซึ่งมี 2 ลักษณะ การแทรกสอดแบบเสริม เกิดขึ้นเมื่อส่วนที่เป็นสันคลื่นพบส่วนที่เป็นสันคลื่น หรือส่วนที่เป็นท้องคลื่นพบส่วนที่เป็นท้องคลื่น แอมพลิจูดของคลื่นทั้งสองจะเสริมกัน ทำให้ผิวน้ำ ณ ตำแหน่งนั้นมีระดับสูงขึ้นมากที่สุดและลดต่ำมากที่สุดตามลำดับ เราเรียกตำแหน่งนี้ว่า “ปฏิบัพ” (antinode) 66. 64 2. การแทรกสอดแบบหักล้าง เกิดขึ้นเมื่อส่วนที่เป็นสันคลื่นพบท้องคลื่นหรือส่วนที่เป็นท้องคลื่นพบสันคลื่น แอมพลิจูดของคลื่นทั้งสองจะหักล้างกัน ณ ตำแหน่งนั้นไม่กระเพื่อม เราเรียกตำแหน่งนี้ว่า “บัพ” (node) 71. 70 การสะท้อนของคลื่น (Relfection) หมายถึง การที่คลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งแล้วกระทบกับตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะสะท้อนกลับสู่ตัวเดิม โดยการสะท้อนจะเป็นไปตามกฎการสะท้อน คลื่นตกกระทบ เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่เข้าสู่แผ่นกั้น คลื่นสะท้อน เป็นการเคลื่อนที่เปลี่ยนทิศกลับจากแผ่นกั้น มุมตกกระทบ (ө1 ) เป็นมุมที่ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบทำกับเส้นแนวฉาก มุมสะท้อน (ө2 ) เป็นมุมที่ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นสะท้อนทำกับเส้นแนวฉาก เส้นแนวฉาก เป็นเส้นที่ลากตั้งฉากกับแผ่นกั้น
