คลื่น (1)

คลื่น

คลื่น

คลื่น หมายถึง ลักษณะของการถูกรบกวน ที่มีการแผ่กระจาย เคลื่อนที่ออกไป
ในลักษณะของการกวัดแกว่ง หรือกระเพื่อม และมักจะมีการส่งถ่ายพลังงานไป
ด้วย คลื่นเชิงกลซึ่งเกิดขึ้นในตัวกลาง (ซึ่งเมื่อมีการปรับเปลี่ยนรูป จะมีความแรง
ยืดหยุ่นในการดีดตัวกลับ) จะเดินทางและส่งผ่านพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุด
หนึ่งในตัวกลาง โดยไม่ทำให้เกิดการเคลื่อนตำแหน่งอย่างถาวรของอนุภาค
ตัวกลาง คือไม่มีการส่งถ่ายอนุภาคนั่นเอง แต่จะมีการแกว่งกวัด(oscillation)ไป
กลับของอนุภาคอย่างไรก็ตามสำหรับ การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและ
การแผ่รังสีแรงดึงดูด นั้นสามารถเดินทางในสุญญากาศได้ โดยไม่ต้องมีตัวกลาง

ชนิดของคลื่น

การจำแนกคลื่นตามลักษณะของตัวกลาง แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1) คลื่นกล (mechanical wave) คือ คลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่
สามารถถ่ายทอดและโมเมนตัมโดยอาศัยความยืดหยุ่นของตัวกลาง เช่น คลื่นเสียง

คลื่นน้ำ คลื่นในเส้นเชือก
2) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) คือ คลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลาง

ในการเคลื่อนที่ เช่น แสง คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์

การจำแนกคลื่นตามลักษณะการกำเนิดคลื่น แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้
1) คลื่นดล (pulse wave) คือ คลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่นเพียงครั้งเดียว ทำให้
เกิดคลื่นเพียงหนึ่งลูก อาจมีลักษณะกระจายออกจากแหล่งกำเนิดที่ทำให้เกิดคลื่น เช่น
การโยนหินลงไปในน้ำ
2) คลื่นต่อเนื่อง (continuous wave) คือ คลื่นที่เกิดจากการสั่นของแหล่งกำเนิด
หลายครั้งติดต่อกัน ทำให้เกิด คลื่นหลายลูกติดต่อกัน โดยความถี่ของคลื่นที่เกิดขึ้น
เท่ากับความถี่ของการรบกวนของแหล่งกำเนิดคลื่น เช่น คลื่นน้ำที่ เกิดจากการใช้
มอเตอร์

การจำแนกคลื่นตามลักษณะการเคลื่อนที่แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
1) คลื่นตามขวาง (transverse wave) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้

อนุภาค ในตัวกลางเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทาง การเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นตาม
ขวางในเส้นเชือก คลื่นแสง

2) คลื่นตามยาว (longitudinal wave) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้
อนุภาคในตัวกลางเคลื่อนที่ตามแนวขนานกับ ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่น
เสียง คลื่นสปริง

ตัวกลางของคลื่น

ตัวกลางเชิงเส้น มีคุณสมบัติที่ขนาดของผลรวมคลื่น ที่จุดใด ๆ ในตัวกลางมี
ขนาดเท่ากับผลบวกของขนาดของคลื่นต่างขบวนกัน
ตัวกลางจำกัด คือ ตัวกลางที่มีขนาดจำกัด
ตัวกลางเนื้อเดียว คือ ตัวกลางที่มีคุณสมบัติเหมือนๆ กันในทุกตำแหน่ง
ตัวกลางไอโซทรอปิก คือ ตัวกลางที่มีคุณสมบัติ ไม่ขึ้นกับทิศทาง

ส่วนประกอบของคลื่น

สันคลื่น คือ ตำแหน่งที่สูงที่สุดของทุก ๆ คลื่น
ท้องคลื่น คือ ตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น
แอมพลิจูด คือ ระยะขจัดสูงสุดของคลื่นวัดจากตำแหน่งสมดุล
คาบ (period) คือ ช่วงเวลาในการสั่น 1 รอบของอนุภาค มีหน่วยเป็นวินาที
แทนด้วย T
ความถี่ (frequency) คือ จำนวนรอบที่อนุภาคสั่นใน 1 วินาที มีหน่วยเป็นรอบ
ต่อวินาที หรือ เฮิร์ท (Hertz) โดยที่คาบและความถี่ มีความสัมพันธ์
ความยาวคลื่น (wavelength) คือ ระยะทางที่คลื่นไปได้ในช่วงเวลาของ 1
คาบ แทนด้วย บางทีความยาวคลื่น คือ ระยะจากระหว่างจุด 2 จุดที่อยู่ถัดกัน
ซึ่งมีลักษณะเหมือนกัน
ความกว้างคลื่น (bandwidth) คือ ขนาดทางที่คลื่นไปได้ในช่วงเวลาของ 1
วง แทนด้วย บางทีความกว้างคลื่น คือ ขนาดจากระหว่างวง 2 วงที่อยู่ถัดกัน
ซึ่งมีลักษณะเหมือนกัน
อัตราเร็วคลื่นหรืออัตราเร็วเฟสคือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ 1
ความยาวคลื่น ในเวลา 1 คาบ มีหน่วยเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) โดยสำหรับ
ในตัวกลางชนิดเดียวกัน อัตราเร็วคลื่นจะมีค่าคงที่ โดยความยาวคลื่นจะ
ผกผันกับความถี่ นั้นคือ ถ้าความถี่สูง ความยาวคลื่นจะสั้น ส่วนคลื่นที่มี
ความถี่ต่ำ ความยาวคลื่นจะยาวขึ้น

สมบัติของคลื่น

การสะท้อน (en:reflection) คลื่นเปลี่ยนทิศทางโดยการสะท้อนเมื่อตกกระทบ
พื้นผิว
การหักเห (en:refraction) คลื่นเปลี่ยนทิศทางเมื่อเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่ง
ไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง
การเลี้ยวเบน (en:diffraction) คลื่นเคลื่อนที่ขยายวงออกเรื่อยๆ เช่น ลำคลื่น
ที่วิ่งผ่านออกจากช่องแคบๆ จะมีลักษณะขยายขนาดลำออก
การแทรกสอด (en:interference) เกิดจากการซ้อนทับกันของคลื่น เมื่อวิ่งมา
ตัดกัน
การกระจาย (en:dispersion) องค์ประกอบที่ความถี่ต่างกันของคลื่น จะมีการ
แยกตัวออกห่างจากกัน
การแผ่เชิงเส้นตรง (en:rectilinear propagation) การเคลื่อนที่ของคลื่นเป็น
เส้นตรง

ตัวอย่างของคลื่น

คลื่นเชิงกล
คลื่นทะเล หรือ คลื่นผิวทะเล
เสียง
คลื่นบนสายเครื่องดนตรี

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
แสงที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
คลื่นวิทยุ
รังสีเอกซ์
รังสีแกมมา
รังสีอัลตราไวโอเลต หรือรังสีเหนือม่วง
รังสีอินฟราเรด หรือรังสีใต้แดง
คลื่นสนามแรงโน้มถ่วง

นางสาว ฐิตาพร กันพล
ม.5/9 เลขที่ 8