คลื่น

            คลื่น WAVE     เป็นปรากฏการณ์ที่แสดงการถ่ายทอดพลังงานออกจากจุดกำเนิดขณะที่มีก่ีเกิดคลื่น เป็นการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าเฉพาะพลังงาน ถ้าคลื่นไปรบกวนวัตถุ ซึ่งวัตถุจะถูกกระทำเพียงแค่สั่นกลับไปมา  ณ  ตำแหน่งหนึ่ง โดยที่ไม่ได้เคลื่อนที่ไปด้วยแต่จะส่งพลังงานหรือการรบกวนนั้นต่อๆไปยังตำแหน่งถัดไป  สามารถแบ่งเป็น   2    ประเภท  คือ
                      1.  คลื่นกล   เป็นคลื่นที่เกิดในตัวกลางยืดหยุ่น  เกิดจากการใช้แรงกระตุ้นสามารถถ่ายโอนพลังงานกลได้  เช่น  คลื่นน้ำ   คลื่นเชือก  คลื่นเสียง  เป็นต้น  เราสามารถพิจารณาคลื่นกลโดยการดูการเคลื่อนที่ของตัวกลางซึ่งแบ่งเป็น  2  ชนิด  ดังนี้
                           -  คลื่นตามขวาง   เป็นคลื่นที่ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นตั้งฉากกับการสั่นของตัวกลาง  ได้แก่  คลื่นเชือก  คลื่นน้ำ  เป็นต้น

                              

                           -  คลื่นตามยาว   เป็นคลื่นที่ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นอยู่ในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของตัวกลาง  ได้แก่  คลื่นในสปริง  คลื่นเสียง  เป็นต้น

            
                                         

                      2.  คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  เป็นคลื่นที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของสนามไฟฟ้า  และสนามแม่เหล็กสลับต่อเนื่องกันไปและเคลื่อนที่ไปโดยไม่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลาง  ด้วยอัตราเร็วสูง ได้แก่ คลื่นวิทยุ  คลื่นไมโครเวฟ  รังสีเอกซ์  รังสีแกรมมา  เป็นต้น  คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจัดเป็นคลื่นตามขวางเพราะสามารถเกิดปรากฏการณ์ที่เกิดได้เฉพาะกับคลื่นตามขวางเท่านั้น  คลื่นตามยาวไม่สามารถเกิดพาลาไรเซซัน

ส่วนต่างๆของคลื่น 
1.  ยอดคลื่นหรือสันคลื่น CREST หมายถึง  ส่วนที่นูนหรือสัดส่วนบนสุดของคลื่นแต่ละลูก
2.  ท้องคลื่น  TROUGH  หมายถึง  ส่วนล่างสุดของคลื่นแต่ละลูก
3.  การกระจัด  DISPLACEMENT  หมายถึง  ระยะที่วัดจากแนวกลาง (แนวสมดุล)   ไปยังตำแหน่งใดๆ  บนคลื่น  เราหาการกระจัด  ณ  เวลาต่างๆ  ได้จากสูตรการเคลื่อนที่ของ SIMPLE HARMONICS
4. ช่องกว้างของคลื่น  AMPLITUDE ; A คือ  ระยะกระจัดที่มีค่ามากที่สุดจากแนวสมดุล  ไปยังสันคลื่นหรือท้องคลื่น
          - ถ้าแอมพลิจูด  แสดงว่า  พลังงานของคลื่นมีค่ามาก
          - ถ้าแอมพลิจูดต่ำ  แสดงว่า  พลังงานของคลื่นมีค่าน้อย
          - ค่าของแอมพลิจูดขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดคลื่น
          - คลื่นน้ำ  แอมพลิจูด  แสดง  ความสูงต่ำของการกระเพื่อมของน้ำ
          - คลื่นเสียง  แอมพลิจูด  แสดง  ความดังค่อยของเสียง
          - คลื่นแสง  แอมพลิจูด  แสดง  ความเข้มของแสง
5.  เฟส PHASE  คือ  การเรียกตำแหน่งบนคลื่น  โดยมีความสัมพันธ์กับการกระจัดของการเคลื่อนที่ของคลื่น
6.  ความยาวคลื่น WAVE LENGHT  หมายถึง  ความยาวคลื่น 1 คลื่นเป็นระยะทางที่วัดจากเฟสถึงเฟสเดียวกันของคลื่นถัดไป
7.  คาบ PERIOD ; T  คือ  ระยะเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ วัดเวลาจากเฟสถึงเฟส  ของคลื่นที่ต่อเนื่องกัน
8.  ความถี่ PERIOD ; F คือ  จำนวนลูกคลื่นใน 1 หน่วยเวลา  มีหน่วยเป็ยรอบต่อวินาที  หรือ  Hertz (Hz)
9.  หน้าคลื่น  คือ  แนวต่อกันของคลื่นที่มีเฟสเป็นอย่างเดียวกัน เช่น หน้าคลื่นที่เขียนด้วยเส้น คือ หน้าคลื่นที่เป็นสันคลื่น  หน้าคลื่นที่เขียนด้วนเส้นประ คือ หน้าคลื่นที่เป็นท้องคลื่น ในคลื่นขบวนหนึ่งอาจมีหลายหน้าคลื่นก็ได้
10. เฟสของคลื่น คือ การเรียกตำแหน่งต่างๆ บนคลื่นโดยมีความสัมพันธ์กับการกระจัดของการเคลื่อนที่ของคลื่น
11. อัตราเร็วคลื่น คือ ระยะทางที่สันคลื่นเคลื่อนที่ไปได้ในหนึ่งหน่วยเวลามีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที

การซ้อนทับกันของคลื่น SUPERPOSITION OF WAVE
       การซ้อนทับกันของคลื่นหรือการรวมกันของคลื่น เกิดขึ้นเมื่อคลื่นตั้งแต่ 2 คลื่นเคลื่อนที่มาพบกันมี 2 ลักษณะ  คือ
                 1.  การรวมกันแบบเสริมกัน   เกิดขึ้นเมื่อคลื่นสองคลื่น  ที่มีการกระจัดการจายไปทางทิศเดียวกันเคลื่อนที่มาพบกัน  เช่น  สันคลื่นกับสันคลื่น  หรือท้องคลื่นกับท้องคลื่น โดยการกระจัดรวมหาได้จากผลบวกของการกระจัดของคลื่นทั้งสอง ณ ตำแหน่งและเวลานั้นๆ  เมื่อคลื่นทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านพ้นกันไปแล้ว คลื่นแต่ละคลื่นจะยังคงมีลักษณะเหมือนเดิม
                2.  การรวมกันแบบหักล้าง   เกิดขึ้นเมื่อคลื่นสองคลื่นที่มีการกรพจัดไปทางทิศตรงกันข้าม  เช่น  สันคลื่นกับท้องคลื่นโดยการกระจัดรวมหาได้จากผลต่างของการกระจัดของคลื่นทั้งสอง  ณ  ตำแหน่งและเวลานั้นๆ

สมบัติของคลื่น
    คลื่นมีสมบัติที่สำคัญมาก 4 ประการ
               1.  การสะท้อนของคลื่น REFLECTION  จะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวางหรือเปลี่ยนตัวกลางในการเคลื่อนที่
                 กฏการสะท้อน
                     -  มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
                     -  ทิศการเคลื่อนที่คลื่นตกกระทบ (รังสีตกกระทบ)  เส้นแนวฉาก  หรือเส้นปกติ  และทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นสะท้อน (รังสีสะท้อน) อยู่ในระนาบเดียวกัน

                 การสะท้อนของคลื่น                    
     
                          ตัวสะท้อนปลายตรึงแน่น                                 ตัวสะท้อนปลายอิสระ

                                                   

                  การสะท้อนของคลื่นน้ำแบบต่างๆ

             1.  คลื่นหน้าตรงสะท้อนจากผิวสะท้อนเรียบตรง

                                    

             2.  คลื่นวงกลมสะท้อนจากผิวสะท้อนเรียบตรง  จะได้คลื่นสะท้อนวงกลมเสมือนมีแหล่งกำเนิด  ตลื่นวงกลมอยู่ด้านหลังของสิ่งกีดขวาง

                                       

            3.  คลื่นน้ำหนักตรงสะท้อนจากผิวสะท้อนโค้ง

                                  

             4.  คลื่นวงกลมสะท้อนจากผิวสะท้อนโค้ง  จะได้คลื่นสะท้อน

            5.  คลื่นวงกลมสะท้อนจากผิวโค้งรูปพาราโบลา  เมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นอยู่ที่จุดโฟกัสของผิวโค้งรูปพาราโบลา  เมื่อคลื่นตกกระทบกับส่วนผิวโค้ง  จะได้คลื่นสะท้อนหน้าตรง

                                        

            6.  คลื่นหน้าตรงสะท้อนจากผิวโค้งรูปพาราโบลา  จะได้คลื่นสะท้อนหน้าวงกลมเสมือนมีแหล่งกำเนิดคลื่นอยู่ที่จุดโฟกัส  

                                      

               2.  การหักเหของคลื่น  REFLACTION   จะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเปลี่ยนตัวกลางในการเคลื่อนที่  หรือเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อระหว่างตัวกลางที่มีสมบัติต่างกัน  มีผลทำให้อัตราเร็วและความยาวของคลื่นเปลี่ยนไป  การหักเหของคลื่นมักเกิดขึ้นพร้อมๆกับการสะท้อนของคลื่น

      

                                      

               3.  การสอดแทรกของคลื่น INTERFERENCE  เกิดขึ้นจากการที่เคลื่นจากแหล่งกำเนิดตั้งแต่สองแหล่งกำเนิดขึ้นไปเดินทางมาพบกันจะเกิดการแทรกสอด  หรือเกิดการรวมกันของคลื่น

                                      

               4.  การเลี้ยวเบนของคลื่น  DIFFRACTION   เกิดขึ้นจากการที่คลื่นต่อเนื่องเดินทางไปพบสิ่งกีดขวางซึ่งจะทำให้เกิดการสะท้อนกลับบางส่วน  และคลื่นบางส่วนแผ่จากขอบของสิ่งกีดขวางไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวางนั้น   คล้ายกับคลื่นเคลื่อนที่อ้อมผ่านสิ่งกีดขวางนั้น  สมบัติการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของคลื่นถือเป็นสมบัติที่สำคัญที่ชี้ให้เห็นความแตกต่างระหว่างคลื่นกับอนุภาค