12-16 กรกฎาคม

ศึกษาเรื่องที่ยังไม่เข้าใจ
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance) โดยการทำให้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หรือถ้าสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง จึงสามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้

สเปกตรัม (Spectrum) ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่และความยาวคลื่นแตกต่างกัน ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ คลื่นแสงที่ตามองเห็น อัลตราไวโอเลต อินฟราเรด คลื่นวิทยุ โทรทัศน์ ไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา เป็นต้น

ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีประโยชน์มากในการสื่อสารและโทรคมนาคม และทางการแพทย์

สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

1. ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่

2. อัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดในสุญญากาศเท่ากับ 3x108m/s ซึ่งเท่ากับ อัตราเร็วของแสง

3. เป็นคลื่นตามขวาง

4. ถ่ายเทพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง

5. ถูกปล่อยออกมาและถูกดูดกลืนได้โดยสสาร

6. ไม่มีประจุไฟฟ้า

7. คลื่นสามารถแทรกสอด สะท้อน หักเห และเลี้ยวเบนได้

1. คลื่นวิทยุ

คลื่นวิทยุมีความถี่ช่วง 104 - 109 Hz( เฮิรตซ์ ) ใช้ในการสื่อสาร คลื่นวิทยุมีการส่งสัญญาณ 2 ระบบคือ

1.1 ระบบเอเอ็ม (A.M. = amplitude modulation)

ระบบเอเอ็ม มีช่วงความถี่ 530 - 1600 kHz( กิโลเฮิรตซ์ ) สื่อสารโดยใช้คลื่นเสียงผสมเข้าไปกับคลื่นวิทยุเรียกว่า "คลื่นพาหะ" โดยแอมพลิจูดของคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณคลื่นเสียง

ในการส่งคลื่นระบบ A.M. สามารถส่งคลื่นได้ทั้งคลื่นดินเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงขนานกับผิวโลกและคลื่นฟ้าโดยคลื่นจะไปสะท้อนที่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ แล้วสะท้อนกลับลงมา จึงไม่ต้องใช้สายอากาศตั้งสูงรับ

1.2 ระบบเอฟเอ็ม (F.M. = frequency modulation)

ระบบเอฟเอ็ม มีช่วงความถี่ 88 - 108 MHz (เมกะเฮิรตซ์) สื่อสารโดยใช้คลื่นเสียงผสมเข้ากับคลื่นพาหะ โดยความถี่ของคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณคลื่นเสียง

ในการส่งคลื่นระบบ F.M. ส่งคลื่นได้เฉพาะคลื่นดินอย่างเดียว ถ้าต้องการส่งให้คลุมพื้นที่ต้องมีสถานีถ่ายทอดและเครื่องรับต้องตั้งเสาอากาศสูง ๆ รับ

2. คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟ

คลื่นโทรทัศน์และไมโครเวฟมีความถี่ช่วง 108 - 1012 Hz มีประโยชน์ในการสื่อสาร แต่จะไม่สะท้อนที่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ แต่จะทะลุผ่านชั้นบรรยากาศไปนอกโลก ในการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์จะต้องมีสถานีถ่ายทอดเป็นระยะ ๆ เพราะสัญญาณเดินทางเป็นเส้นตรง และผิวโลกมีความโค้ง ดังนั้นสัญญาณจึงไปได้ไกลสุดเพียงประมาณ 80 กิโลเมตรบนผิวโลก อาจใช้ไมโครเวฟนำสัญญาณจากสถานีส่งไปยังดาวเทียม แล้วให้ดาวเทียมนำสัญญาณส่งต่อไปยังสถานีรับที่อยู่ไกล ๆ

เนื่องจากไมโครเวฟจะสะท้อนกับผิวโลหะได้ดี จึงนำไปใช้ประโยชน์ในการตรวจหาตำแหน่งของอากาศยาน เรียกอุปกรณ์ดังกล่าวว่า เรดาร์ โดยส่งสัญญาณไมโครเวฟออกไปกระทบอากาศยาน และรับคลื่นที่สะท้อนกลับจากอากาศยาน ทำให้ทราบระยะห่างระหว่างอากาศยานกับแหล่งส่งสัญญาณไมโครเวฟได้

3. รังสีอินฟาเรด (infrared rays)

รังสีอินฟาเรดมีช่วงความถี่ 1011 - 1014 Hz หรือความยาวคลื่นตั้งแต่ 10-3 - 10-6 เมตร ซึ่งมีช่วงความถี่คาบเกี่ยวกับไมโครเวฟ รังสีอินฟาเรดสามารถใช้กับฟิล์มถ่ายรูปบางชนิดได้ และใช้เป็นการควบคุมระยะไกลหรือรีโมทคอนโทรลกับเครื่องรับโทรทัศน์ได้

4. แสง (light)

แสงมีช่วงความถี่ 1014Hz หรือความยาวคลื่น 4x10-7 - 7x10-7 เมตร เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ประสาทตาของมนุษย์รับได้

5. รังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet rays)

รังสีอัลตราไวโอเลต หรือ รังสีเหนือม่วง มีความถี่ช่วง 1015 - 1018 Hz เป็นรังสีตามธรรมชาติส่วนใหญ่มาจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ซึ่งทำให้เกิดประจุอิสระและไอออนในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ รังสีอัลตราไวโอเลต สามารถทำให้เชื้อโรคบางชนิดตายได้ แต่มีอันตรายต่อผิวหนังและตาคน

6. รังสีเอกซ์ (X-rays)

รังสีเอกซ์ มีความถี่ช่วง 1016 - 1022 Hz มีความยาวคลื่นระหว่าง 10-8 - 10-13 เมตร ซึ่งสามารถทะลุสิ่งกีดขวางหนา ๆ ได้ หลักการสร้างรังสีเอกซ์คือ การเปลี่ยนความเร็วของอิเล็กตรอน มีประโยชน์ทางการแพทย์ในการตรวจดูความผิดปกติของอวัยวะภายในร่างกาย ในวงการอุตสาหกรรมใช้ในการตรวจหารอยร้าวภายในชิ้นส่วนโลหะขนาดใหญ่ ใช้ตรวจหาอาวุธปืนหรือระเบิดในกระเป๋าเดินทาง และศึกษาการจัดเรียงตัวของอะตอมในผลึก

7. รังสีแกมมา ( -rays)

รังสีแกมมามีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้ามีความถี่สูงกว่ารังสีเอกซ์ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์และสามารถกระตุ้นปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ มีอำนาจทะลุทะลวงสูง

ช่วงรังสีแกมมา (gamma ray : l < 0.1 nm) และช่วงรังสีเอ็กซ์ (x-ray : 0.1 nm < l < 300 nm) เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง แผ่รังสีจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ หรือจากสารกัมมันตรังสี
ช่วงอัลตราไวโอเลต เป็นช่วงที่มีพลังงานสูง เป็นอันตรายต่อเซลสิ่งมีชีวิต
ช่วงคลื่นแสง เป็นช่วงคลื่นที่ตามนุษย์รับรู้ได้ ประกอบด้วยแสงสีม่วง ไล่ลงมาจนถึงแสงสีแดง
ช่วงอินฟราเรด เป็นช่วงคลื่นที่มีพลังงานต่ำ ตามนุษย์มองไม่เห็น จำแนกออกเป็น อินฟราเรดคลื่นสั้น และอินฟราเรดคลื่นความร้อน

ที่มา : http://www.school.net.th/library/snet3/saowalak/electromagnet/e_wave.htm

5-9 กรกฎาคม

สืบค้นเว็บที่เกี่ยวข้องกับเรื่องที่กำลังศึกษา
คลื่น หมายถึง ลักษณะของการถูกรบกวน ที่มีการแผ่กระจาย เคลื่อนที่ออกไป ในลักษณะของการกวัดแกว่ง หรือกระเพื่อม และมักจะมีการส่งถ่ายพลังงานไปด้วย คลื่นเชิงกลซึ่งเกิดขึ้นในตัวกลาง (ซึ่งเมื่อมีการปรับเปลี่ยนรูป จะมีความแรงยืดหยุ่นในการดีดตัวกลับ) จะเดินทางและส่งผ่านพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในตัวกลาง โดยไม่ทำให้เกิดการเคลื่อนตำแหน่งอย่างถาวรของอนุภาคตัวกลาง คือไม่มีการส่งถ่ายอนุภาคนั่นเอง แต่จะมีการเคลื่อนที่แกว่งกวัด (oscillation) ไปกลับของอนุภาค อย่างไรก็ตามสำหรับ การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และ การแผ่รังสีแรงดึงดูด นั้นสามารถเดินทางในสุญญากาศได้ โดยไม่ต้องมีตัวกลาง
ลักษณะของคลื่นนั้น จะระบุจาก สันคลื่น หรือ ยอดคลื่น (ส่วนที่มีค่าสูงขึ้น) และ ท้องคลื่น (ส่วนที่มีค่าต่ำลง) ในลักษณะ ตั้งฉากกับทิศทางเดินคลื่น เรียก "คลื่นตามขวาง" (transverse wave) หรือ ขนานกับทิศทางเดินคลื่น เรียก "คลื่นตามยาว" (longitudinal wave)

ตัวกลางของคลื่น
ตัวกลางที่คลื่นใช้ในการแผ่กระจายออก แบ่งออกเป็นประเภทได้ตามคุณลักษณะต่อไปนี้:
ตัวกลางเชิงเส้น มีคุณสมบัติที่ขนาดของผลรวมคลื่น ที่จุดใด ๆ ในตัวกลางมีขนาดเท่ากับผลบวกของขนาดของคลื่นต่างขบวนกัน
ตัวกลางจำกัด คือ ตัวกลางที่มีขนาดจำกัด
ตัวกลางเนื้อเดียว คือ ตัวกลางที่มีคุณสมบัติเหมือนๆ กันในทุกตำแหน่ง
ตัวกลางไอโซทรอปิก คือ ตัวกลางที่มีคุณสมบัติ ไม่ขึ้นกับทิศทาง

คุณสมบัติของคลื่น
คลื่นทุกประเภทจะมีพฤติกรรมร่วมที่เหมือนกันภายใต้สภาวะปกติ โดยมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้ คือ
การสะท้อน (en:reflection) คลื่นเปลี่ยนทิศทางโดยการสะท้อนเมื่อตกกระทบพื้นผิว
การหักเห (en:refraction) คลื่นเปลี่ยนทิศทางเมื่อเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง
การเลี้ยวเบน (en:diffraction) คลื่นเคลื่อนที่ขยายวงออกเรื่อยๆ เช่น ลำคลื่นที่วิ่งผ่านออกจากช่องแคบๆ จะมีลักษณะขยายขนาดลำออก
การแทรกสอด (en:inference) เกิดจากการซ้อนทับกันของคลื่น เมื่อวิ่งมาตัดกัน
การกระจาย (en:dispersion) องค์ประกอบที่ความถี่ต่างกันของคลื่น จะมีการแยกตัวออกห่างจากกัน
การแผ่เชิงเส้นตรง (en:rectilinear propagation) การเคลื่อนที่ของคลื่นเป็นเส้นตรง

ตัวกลางของคลื่น
ตัวกลางที่คลื่นใช้ในการแผ่กระจายออก แบ่งออกเป็นประเภทได้ตามคุณลักษณะต่อไปนี้:
ตัวกลางเชิงเส้น มีคุณสมบัติที่ขนาดของผลรวมคลื่น ที่จุดใด ๆ ในตัวกลางมีขนาดเท่ากับผลบวกของขนาดของคลื่นต่างขบวนกัน
ตัวกลางจำกัด คือ ตัวกลางที่มีขนาดจำกัด
ตัวกลางเนื้อเดียว คือ ตัวกลางที่มีคุณสมบัติเหมือนๆ กันในทุกตำแหน่ง
ตัวกลางไอโซทรอปิก คือ ตัวกลางที่มีคุณสมบัติ ไม่ขึ้นกับทิศทาง

ที่มา : http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%84%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B9


ชนิดของคลื่น
ถ้าแบ่งคลื่นตามลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคของตัวกลางที่ถูกรบกวนและทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น สามารถแบ่งคลื่นออก ได้เป็น 2 ชนิด คือ
ก. คลื่นตามขวาง (transverse waves) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้อนุภาคในตัวกลางเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทาง การเคลื่อนที่ของคลื่น เช่นคลื่นตามขวางในเส้นเชือก , คลื่นแสง เป็นต้น ซึ่งจากรูปเป็นคลื่นในเส้นเชือกที่เกิดจากการสะบัด ที่ปลายเชือก อนุภาคในเส้นเชือกจะสั่นขึ้นลงรอบตำแหน่งสมดุลซึ่งจะตั้งฉากกับ ทิศทางของอัตราเร็วของการเคลื่อนที่ของคลื่น (v)
ข. คลื่นตามยาว (longitudinal waves) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้อนุภาคในตัวกลางเคลื่อนที่ตามแนวขนานกับ ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง , คลื่นในสปริง เป็นต้น ซึ่งจากรูปเป็นคลื่นในท่ออากาศที่เกิดจากอัดลูกสูบที่ ปลายข้างหนึ่ง ของท่อแล้วทำให้อนุภาคของอากาศในท่อจะสั่นในแนวซ้ายขวารอบตำแหน่งสมดุลทำให้เกิดส่วนอัดและส่วนขยาย ซึ่งจะขนานกับ ทิศทางของอัตราเร็ว ของการเคลื่อนที่ของคลื่น (v)

ที่มา : http://www.rsu.ac.th/science/physics/pom/physics_2/wave/wave_1.htm


ชนิดของคลื่น
คลื่นเป็นปรากฎการณ์ที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่รูปแบบหนึ่ง 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


ที่มา : http://www.bkw.ac.th/content/snet3/saowalak/wave/wave.htm

1. ธรรมชาติของคลื่น (The nature of a wave)
1.1 คลื่นและการเคลื่อนที่คล้ายคลื่น (Waves and wave-like motion)
คลื่นมีอยู่ทุก ๆ ที่ ไม่ว่าเราจะรู้ตัวหรือไม่ก็ตาม ในชีวิตประจำวันเราได้พบเจอคลื่นต่าง ๆ มากมาย เช่น คลื่นเสียง, คลื่นแสง, คลื่นวิทยุ, คลื่นไมโครเวฟ, คลื่นน้ำ เป็นต้น การศึกษาเรื่องคลื่นทำให้เราสามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุบางประเภทที่มีลักษณะคล้ายกับคลื่น เช่น การเคลื่อนที่ของลูกตุ้มนาฬิกา การเคลื่อนที่ของมวลที่แขวนไว้กับสปริง เป็นต้น
คลื่นเกิดจากการรบกวนบางอย่าง เช่น การโยนก้อนหินลงไปในน้ำ หรือ การสั่นสปริง

1.2 คลื่นคืออะไร (What is a wave?)
คลื่น คือ การรบกวนอย่างเป็นจังหวะซึ่งนำพาพลังงานผ่านสสารหรืออวกาศ การส่งผ่านพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งนี้เกิดขึ้นโดยไม่ได้มีการนำพาสสารไปพร้อมกับพลังงาน
1.3 การแบ่งประเภทของคลื่น
แบ่งตามความจำเป็นในการใช้ตัวกลาง
คลื่นกล (Mechanical waves): จำเป็นต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นเสียง, คลื่นในเส้นเชือก, คลื่นน้ำ เป็นต้น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves): ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นแสง, คลื่นวิทยุ, คลื่นไมโครเวฟ เป็นต้น
แบ่งตามลักษณะการสั่นของตัวกลาง
คลื่นตามขวาง (Transverse waves): อนุภาคของตัวกลางสั่นตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นในเส้นเชือกที่เกิดจากการสะบัดปลายเชือกขึ้นลง เป็นต้น

แบ่งตามลักษณะการเกิด (ความต่อเนื่องของแหล่งกำเนิด)
คลื่นดล (pulse): คลื่นที่เกิดจากการรบกวนเพียงครั้งเดียว
คลื่นต่อเนื่อง: คลื่นที่เกิดจากการรบกวนอย่างต่อเนื่องเป็นจังหวะ


2. คุณสมบัติของคลื่น (Properties of a wave)
2.1 กายวิภาคของคลื่น (The Anatomy of a Wave)
ถ้าเรานำเชือกมาขึงให้ตึงแล้วสะบัดปลาย จะทำให้เกิดคลื่นในเส้นเชือก ซึ่งถ้าเราสนใจรูปร่างของเส้นเชือกขณะเวลาใดขณะหนึ่ง (เหมือนถ่ายภาพนิ่ง) เราจะเห็นรูปร่างของเส้นเชือกคล้ายกับรูปข้างล่างนี้ ซึ่งก็คือรูปร่างของคลื่นนั่นเอง

จุดที่อยู่สูงสุดเราเรียกว่า สันคลื่น (Crest) , จุดที่อยู่ต่ำสุดเราเรียกว่า ท้องคลื่น (Trough) และระยะจากแนวสมดุล (ตรงกลาง) ถึง ท้องคลื่น หรือ สันคลื่น เราเรียกว่า แอมพลิจูด (Amplitude)
ระยะจากสันคลื่นจุดหนึ่งถึงสันคลื่นอีกจุดหนึ่งที่อยู่ติดกันเราเรียกว่า ความยาวคลื่น (Wavelength)
2.2 ความถี่และคาบของคลื่น (Frequency and period of wave)
ความถี่ ( f ) คือ จำนวนรอบ (ลูกคลื่น) ของคลื่นที่ผ่านจุด ๆ หนึ่งไปในหนึ่งหน่วยเวลา ซึ่งจะมีหน่วยเป็น รอบต่อวินาที หรือ เฮิรตซ์ (Hz) ส่วนคาบ ( T ) คือ เวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบของคลื่น (1 ลูกคลื่น) ซึ่งจะมีหน่วยเป็น วินาทีต่อรอบ หรือ วินาที (s) คาบและความถี่เป็นส่วนกลับกันดังสมการข้างล่าง

2.3 การถ่ายทอดพลังงานและแอมพลิจูดของคลื่น (Energy Transport and the Amplitude of a Wave)
แอมพลิจูดของคลื่นมีความสัมพันธ์กับพลังงานของคลื่น (พลังงานที่คลื่นถ่ายเท) โดยคลื่นที่มีพลังงานสูง ก็จะมีแอมพลิจูดสูงด้วยเช่นกัน

2.4 ความเร็วคลื่น (The Speed of a Wave)
ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นสามารถคำนวณหาได้จาก อัตราส่วนระหว่างระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ไปได้ต่อเวลา

ความเร็วของคลื่นขึ้นอยู่กับตัวกลาง หากคลื่นชนิดเดียวกันเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางชนิดเดียวกัน จะมีความเร็วเท่ากัน เมื่อมีการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกันก็จะมีความเร็วต่างกัน ตัวอย่างเช่น ความเร็วเสียงในอากาศ กับความเร็วเสียงในน้ำนั้นมีค่าไม่เท่ากัน
2.5 สมการคลื่น (The Wave Equation)
จากหัวข้อที่แล้วเราทราบว่า v = s/t ถ้าหากเราสนใจคลื่นที่เคลื่อนที่ครบ 1 รอบ (1 ลูกคลื่น) พอดี จะได้ว่า s = ความยาวคลื่น ( l ) และ t = คาบ (T)
ดังนั้น v = l / T และ จากความรู้ที่ว่า f = 1/T

3. พฤติกรรมของคลื่น (Behavior of waves)
3.1 การสะท้อน (Reflection)
เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปจนสุดตัวกลางและพบกับสิ่งกีดขวางที่ทำให้คลื่นเคลื่อนที่ผ่านไม่ได้ เช่น คลื่นเสียงเดินทางผ่านอากาศไปกระทบกับหน้าผา จะทำให้เกิดการสะท้อนกลับของคลื่นขึ้น โดยลักษณะการสะท้อนของคลื่นจะมีคุณสมบัติดังนี้ คือ 1. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน และ 2. คุณสมบัติต่าง ๆ ของคลื่นเช่น ความเร็ว ความถี่ และความยาวคลื่นจะมีค่าเท่ากันทั้งก่อนการสะท้อนและหลังการสะท้อน

3.2 การหักเห (Diffraction)
การหักเหจะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน เช่น คลื่นน้ำเคลื่อนที่จากน้ำลึกไปน้ำตื้น หรือ แสงเคลื่อนที่จากน้ำไปอากาศ เป็นต้น จะทำให้มีความเร็วคลื่นและความยาวคลื่น รวมถึงทิศทางการเคลื่อนที่เปลี่ยนไป แต่มีความถี่คงที่

การหักเหจะเป็นไปตามสมการของสเนลล์ คือ
sinq1/ sinq2 = v1/v2 = l1/l2
เมื่อ q1 คือ มุมตกกระทบ q2 คือ มุมหักเห

3.3 การเลี้ยวเบน (Diffraction)
การเลี้ยวเบน คือ การที่คลื่นบางส่วนสามารถอ้อมผ่านสิ่งกีดขวางโดยการเลี้ยวเบนนี้จะยิ่งเห็นได้ชัดขึ้นเมื่อคลื่นมีขนาดความยาวคลื่นมาก ๆ (เทียบกับขนาดของสิ่งกีดขวาง)

3.4 การแทรกสอด (Interference)
เกิดขึ้นเมื่อคลื่นสองขบวนเคลื่อนที่มาพบกัน ทำให้เกิดการแทรกสอด สอบแบบ คือ
การแทรกสอดแบบเสริมกัน (Constructive interference) ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นสองขบวนมีการขจัดในทิศเดียวกัน เช่น ท้องคลื่นเจอกับท้องคลื่น หรือ สันคลื่นเจอกับสันคลื่น

การแทรกสอดแบบหักล้างกัน (Destructive interference) ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นสองขบวนมีการขจัดในทิศตรงข้ามกัน เช่น ท้องคลื่นเจอกับสันคลื่น

ผลลัพธ์ที่เกิดจากการแทรกสอดจะเป็นไปตามหลักการการทับซ้อน (Principle of superposition) และเมื่อผ่านพ้นกันไปแล้ว แต่ละคลื่นจะยังคงมีรูปร่างเหมือนก่อนรวมกันทุกประการ

การแทรกสอดของคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดอาพันธ์สองแหล่ง
เมื่อมีแหล่งกำเนิดคลื่นที่เหมือนกันสองแหล่งใกล้ ๆ กัน กำเนิดคลื่นทำให้เกิดการแทรกสอดกันดังรูป จะเกิดแนวการแทรกสอดแบบเสริมกัน (ปฏิบัติ: Antinode) และ แบบหักล้างกัน (บัพ: node)

4. คลื่นนิ่ง (Standing wave)
คือ การที่คลื่นสองขบวนที่มีเฟสตรงข้ามกันเคลื่อนที่สวนทางกันกลับไปกลับมาจนเรามองเห็นเหมือนกับมันหยุดนิ่ง

จุดบัพกับจุดบัพที่อยู่ติดกันจะอยู่ห่างกันเท่ากับ ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น (l/2) เสมอ เรียกว่า loop
จุดปฏิบัพกับจุดบัพที่อยู่ติดกันจะอยู่ห่างกันเท่ากับ l/4 เสมอ

ที่มา : http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/waves/wavestoc.html
P. W. Zitzewits, Glencoe Physics: Principles and Problems, Glencoe McGraw-Hill, USA, 2002.

http://blake.prohosting.com/pstutor/physics/wave/wave_concept.html

5-9 สิงหาคม

อะไรๆ ก็คลื่น ไม่อย่างใดก็อย่างหนึ่ง มองไปรอบๆ ตัว ล้วนเต็มไปด้วยคลื่น สิ่งสำคัญที่เกิดพร้อมคลื่นก็คือ การเคลื่อนที่ไปของพลังงาน ดังนั้นการแบ่งประเภทของคลื่นจึงจำเป็น เพื่อง่ายต่อการพิจารณา

คลื่นที่แบ่งตามการใช้ตัวกลางและไม่ใช้ตัวกลาง
คลื่นที่ต้องใช้ตัวกลาง เรียกว่า "คลื่นกล" หรือ mechanical wave เช่น คลื่นผิวน้ำ คลื่นสปริง คลื่นเชือก คลื่นลม คลื่นเสียง คลื่นแผ่นดินไหว และอีกเยอะแยะมากมาย ส่วนคลื่นบางประเภทที่ไม่ต้องใช้ตัวกลาง นั่นคือ ไม่ต้องมีตัวกลางคลื่นก็เคลื่อนที่ไปได้ เช่น คลื่นแสง คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ หรือที่เรียกรวมๆ กันว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นที่แบ่งตามการสั่นของอนุภาคตัวกลาง
การสั่นของอนุภาคตัวกลาง หากสั่นขนานกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น คลื่นชนิดนี้เรียกว่า "คลื่นตามยาว" longitudinal wave

ตัวอย่างของคลื่นตามยาว มีมาก เช่น คลื่นสปริงแบบที่เกิดจากการอัด-ขยายสปริง คลื่นเสียง คลื่นแผ่นดินไหวแบบ P (p-wave)

แต่ถ้าอนุภาคตัวกลางเคลื่อนที่ขวางกับการเคลื่อนที่ของคลื่นเรียกว่า "คลื่นตามขวาง" transverse wave


ตัวอย่างของคลื่นตามขวาง เช่น คลื่นผิวน้ำ คลื่นเส้นเชือก คลื่นแผ่นดินไหวแบบ S (s-wave) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า(electromagnetic wave) ก็จัดเป็นคลื่นตามขวางด้วย เพราะถึงแม้ว่าคลื่นชนิดนี้ไม่ต้องใช้ตัวกลาง แต่หากมีอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าวางอยู่ในบริเวณนั้น อนุภาคประจุจะเคลื่อนที่ขวางตั้งฉากกับทิศทางของคลื่น หรือจะอธิบายในแบบหนึ่ง ก็จะได้ว่า คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดการจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่ตั้งฉากกันและกัน และตั้งฉากกับทิศความเร็วของคลื่น

ขอคะแนนความเห็น

เพื่อนๆที่เข้ามาชมหน้าบล็อกนี้ ยังไงก็ให้คะแนนกันหน่อยนะคับ ^^

สืบค้นเว็บไซต์เรื่องคลื่น

1.http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%84%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B9%88%E0%B8%99

2.http://www.bkw.ac.th/content/snet3/saowalak/wave/wave.htm

3.http://www.icphysics.com/modules.php?name=Content&pa=showpage&pid=54

4.http://www.rsu.ac.th/science/physics/pom/physics_2/wave/wave_1.htm

5.http://www.bs.ac.th/lab2000/physicweb/sonic.htm

6.http://blake.prohosting.com/pstutor/physics/wave/wave_concept.html

7.http://www.school.net.th/library/snet3/saowalak/wave/wave.htm

8.http://www.absorn.ac.th/e-learning/ebook/supatra/b4.htm

9.http://guru.google.co.th/guru/thread?tid=077319e94ff39886

10.http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet3/saowalak/wave/mechanical_wave/m_wave.htm

EtvThai

ข้อสอบ O-net 2552 ข้อ 53-57

ตอบ...2 http://web.ku.ac.th/schoolnet/snet3/saowalak/wave/wave.htm
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

ตอบ...2
ลองนำเอาเชือก2เส้นที่มีขนาดต่างกันครึ่งนึง แล้วลองขึงเชือกให้ตึง จากนั้นลองทำการสั่นเชือกดู จะสังเกตุได้ว่า เชือกที่สั้นกว่าครึ่งนั้นจะสั่นเร็วกว่าขนาด2เท่าของอีกเส้น









ตอบ...2 http://thaigoodview.com/node/16869?page=0%2C19

จุดประสงค์ของการบุผนังโรงภาพยนตร์คือ ลดเสียงก้องนั่นเองเพื่อให้ดูภาพยนตร์ได้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น การที่จะลดเสียงก้องก็คือการลดการสะท้อนนะครับ ส่วนความถี่และความดังไม่สามารถลดได้ด้วยการบุผนัง ส่วนการหักเหต้องเพิ่มขึ้นจึงจะทำให้พลังงานเสียงนั้นลดลงและไปในทิศทางที่ไม่แน่นอนจะได้ไม่รบกวนขณะที่ดูภาพยนตร์










ตอบ...2 http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/278/cosmos/16.htm
ส่วนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเป็นคลื่นตามขวางที่ไม่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ จึงสามารถเดินทางผ่านได้ทั้งในอากาศ ของเหลว ของแข็ง และในสุญญากาศ นักบินอวกาศสามารถติดต่อสื่อสารกับศูนย์ควบคุมผ่านสุญญากาศได้โดยใช้คลื่นวิทยุ

ตอบ...1 http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/255/universe/02.html

จุดดับในดวงอาทิตย์ (Sunspots) ในบางโอกาสถ้าเราใช้กระจกรมควันบางๆ แล้วเอาส่องดูดวงอาทิตย์ จะพบความน่าประหลาดว่าที่ผิวพื้นของดวงอาทิตย์มีจุดดำๆอยู่หลายแห่งด้วยกัน เสมือนว่าตรงนั้นเป็นจุดดับ คือ ไม่มีเปลวก๊าซลุกไหม้อยู่
ความจริงตรงบริเวณจุดดับของดวงอาทิตย์นั้นมีทั้งความร้อนและความสว่างไม่น้อยเลย การที่เรามองเห้นเป็นจุดดำๆ ไปเกิดจากส่วนอื่นของผิวดวงอาทิตย์โดยรอบ มีความร้อนและความสว่างมากกว่าบริเวณนั้นหลายพันเท่า จึงทำให้เรามองเห็นส่วนที่สว่างน้อยกว่าเป็นจุดสลัวๆ ไป ขนาดของจุดดำๆ เหล่านี้ในบางครั้งใหญ่โตกว่าโลกก็มี แล้วมันอาจเล็กลงแล้วหายไป แล้วก็กลับเกิดขึ้นมาอีก นักดาราศาสตร์ได้เฝ้าสังเกตแล้วปรากฏว่า การเกิดมีจุดดับ การขยายขนาดและจำนวนจุดับให้มากขึ้น แล้วค่อยเล็กลงจนหมดไปและกลับมีขึ้นมาอีกนั้น หมุนเวียนเป็นรอบจักรราศีหรือรอบหนึ่งประมาณ 11 ปีครึ่ง บางคนกล่าว่าจุดดับในดวงอาทิตย์มีอิทธิพลกระทบกระเทือนมาถึงโลกด้วย เฃ่น ขณะที่ดวงอาทิตย์มีจุดดับมากนั้น จะทำให้เกิดพายุแม่เหล็กขึ้นที่ขั้วโลกทั้งสอง, คลื่นวิทยุถูกลบกวนและทำให้ดินฟ้าอากาศวิปริตปั่นป่วน ดังนี้เป็นต้น
จุดดับในดวงอาทิตย์เกิดจากกลุ่มก๊าซที่ลุกโพลงอยู่ ได้ระเบิดขึ้นทันทีทันใด ทำให้เปลวเพลิงที่อมความร้อนอยู่จำนวนมากพลุ่งปลิวออกไปนอกเวหา เป็นเหตให้ ณ ที่ตรงนั้นมีอุณหภูมิและแสงสว่างน้อยกว่าอาณาบริเวณใกล้เคียง จึงมองดูในระยะไกลเป็นจุดสลัว ๆ ไป จากการสังเกตตำแหน่งจุดดับนี้เอง ทำให้นักวิทยาศสตร์ทราบได้ว่า ดวงอาทิตย์ก็มีการหมุนเวียนรอบตัวเองด้วยเหมือนกัน โดยกินเวลารอบละประมาณ 25 วัน