wave

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 (diffractionเกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง 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

             . มีความถี่เท่ากัน              . มีแอมพลิจูดเท่ากัน

             . มีเฟสต่างกันคงที่            . 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

แดง

เขียว

น้ำเงิน

เหลือง

ม่วงแดง

น้ำเงินเขียว

ขาว

ขาว

แดง

เขียว

น้ำเงิน

เหลือง

ม่วงแดง

น้ำเงินเขียว

 

 


                                                                                                                       

 

 

 

                สารสี (pigment)  เป็นสารหรือวัตถุที่มีคุณสมบัติในการสะท้อนสีเฉพาะบางสี  สารสีปฐมภูมิ มี 3 สารสี ได้แก่ สารสี เหลือง (yellow)  สารสี น้ำเงินเขียว (Cyan)   และสารสี ม่วงแดง (Magenta) 

                สารสีทุติยภูมิ เป็นสารสีที่ เกิดจากการผสมสารสีปฐมภูมิ   หลักการผสมสารสี อาจใช้ รูปวงกลมแสดงการผสมสารสี เพื่อให้ดูง่ายขึ้น

เหลือง

ม่วงแดง

น้ำเงินเขียว

แดง

เขียว

น้ำเงิน

ดำ

 

 

 

 

 


คนเราสามารถมองเห็นวัตถุเป็นสีได้เนื่องจาก วัตถุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติการสะท้อนสีได้ต่างกัน  คนเรามองเห็นวัตถุเป็นสีใด แสดงว่าเมื่อมีแสงตกกระทบวัตถุ วัตถุจะสะท้อนสีนั้นออกมาเข้าสู่ตา และไปกระตุ้นเซลล์ประสาทรูปกรวยที่ไวต่อแสงสี แดง เขียว และน้ำเงิน  ผสมกันจนเห็นเป็นสีนั้นๆ

Comments