ชีทสรุป IG : Science_a_day ชุด 2/3 ฟิสิกส์ม.5 ฮาร์มอนิกอย่างง่าย เสียง คลื่น ไฟฟ้าสถิต แสงเชิงคลื่น ไฟฟ้ากระแส แสงเชิงรังสี เนื้อหา แนะน าการอ่าน 1. เนื้อหาจะแบ่งออกเป็นสีหลัก 3 สี สีแดง = หัวข้อหลัก สีน้ าเงิน = หัวข้อรอง สีเขียว = หัวข้อย่อย , ตัวอย่าง * ในการจด short note ไม่ควรใช้สีที่เยอะเกินไป และควร แบ่งประเภทของสีแต่ละประเภท - การแบ่งสีแต่ละประเภทท าให้สามารถแยกความส าคัญ ง่ายต่อการจ า และง่ายต่อการอ่านซ้ า 2. แต่ละบทจะมี Check list ตรวจสอบความเข้าใจ Ex. Checklist แยกปริมาณทางฟิสิกส์ได้ จ าหน่วยฐานได้ จ าค าอุปสรรคได้ แปลงหน่วยได้ บอกจ านวนเลขนัยส าคัญได้ ค านวณเลขนัยส าคัญได้ ค านวณความคลาดเคลื่อน Checklist หาเวกเตอร์ลัพธ์ได้ แยกระยะทางและการกระจัดได้ ค านวณอัตราเร็ว ความเร็ว และ ความเร่งได้ หาความชันได้ ค านวณการเคลื่อนที่กรณี ความเร่งคงตัวได้ (5 สูตร) จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ 3. ท้ายบทจะสรุปตัวแปรต่าง ๆในบท โจทย์ฟิสิกส์ส่วนใหญ่จะเน้นค านวณ ดังนั้น การจ าตัวแปรและสูตรให้ได้จึงส าคัญ * ถ้าอ่านฟิสิกส์ไม่ทันให้เน้นท่องสูตรและวิธีใช้ Ex. 4. เวลาการอ่านหนังสือ แนะน า ส าหรับคนที่เพิ่งเริ่มอ่านให้แบ่งเวลา อ่าน 25 นาทีและพัก 5 นาทีท าแบบนี้สลับกัน * ความสามารถในการจ าของคนเรามีก าจัด ดังนั้นจึงต้องพักเพื่อท าความเข้าใจก่อนจึงเริ่ม อ่านใหม่ N mg a m m u1 u2 Fc F F c c V V V การกระจัด ต าแหน่ง N S
1. การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิก การเคลื่อนที่กลับไปกลับมาซ้ ารอยเดิม ผ่านจุดสมดุล 2. กราฟ – มีลักษณะมี 2 ลักษณะ 3. สมการการกระจัด(xറ) ความเร็ว(vറ) และความเร่ง(a) การกระจัด x t = Asin(ωt + ) ความเร็ว v t = ωAcos(ωt + ) ความเร็ว a t = ω 2 Asin(ωt + ) 4. เฟส ใช้บอกต าแหน่งการเคลื่อนที่(ต าแหน่งเริ่ม) – บอกเป็นหน่วยองศาหรือเรเดียน ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 9 : ฮาร์มอนิก อย่างง่าย IG : Science_a_day 14 Checklist แยกกราฟ sin กราฟ cos ได้ แปลงหน่วยเรเดียนและ องศาได้ เข้าใจเฟสที่ต่างกัน เข้าใจลักษณะโจทย์ทั้ง จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ 0° 90° 180° 270° 360° 0° 90° 180° 270° 360° กราฟฟังก์ชัน sin x θ =Asin θ x t =Asin(ωt) กราฟฟังชัน cos x θ =Acos θ x t =Acos(ωt) x t = Asin(ωt + ) 0 rad x t = Asin(ωt) 90° หรือ π 2 rad x t = Asin(ωt + π 2 ) 180° หรือ π rad x t = Asin(ωt +π) 90° หรือ 3π 2 rad x t = Asin(ωt + 3π 2 ) 0° 90° 180° 270° 360° 90° 180° 270° 360° 0° 180° 270° 360° 0° 90° 270° 360° 0° 90° 180° เฟส 90° หรือ π 2 rad จะมี ลักษณะเหมือนกราฟ cos dAsin(ωt + ϕ) dt dωAcos(ωt + ) dt แปลงองศา →เรเดียน องศา x π 180° แปลงเรเดียน →องศา เรเดียน x 180° π vmax=ωA amax = ω 2 A
5. ลักษณะโจทย์การเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย สรุปตัวแปร xറ - การกระจัด t – เวลา vറ − ความเร็ว a - ความเร่ง A – แอมปริจูด ω – ความเร็วเชิงมุม k - ค่านิจสปริง m - มวล l - ความยาวเชือก g – ความเร่งเนื่องจากเร่งโน้มถ่วงมีค่าคงตัวเท่ากับ 9.8 m/s2 หรือประมาณ 10 m/s2 ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 9 : ฮาร์มอนิก อย่างง่าย IG : Science_a_day 15 ลักษณะโจทย์ วัตถุติดสปริง แกว่งลูกตุ้มนาฬิกา แกว่งแบบกรวยคว่ า ภาพแสดงการ เคลื่อนที่ ความเร็ว เชิงมุม (ω) ω = k m ω = g l ω = g lcosθ คาบ (T) T = 2π m k T = 2π l g T = 2π lcosθ g ความถี่ (f) f = 1 2π k m f = 1 2π g l f = 1 2π g lcosθ θ
1. คลื่น - กระบวนการถ่ายโอนพลังงาน ส่วนประกอบของคลื่น 1. สันคลื่น – ต าแหน่งการกระจัด + สูงสุด 2. ท้องคลื่น – ต าแหน่งการกระจัด – ต่ าสุด 3. แอมปริจูด (A) – มีค่ามาก พลังงานของคลื่นมีค่ามากด้วย - มีค่าน้อย พลังงานของคลื่นมีค่าน้อยด้วย 4. ความยาวคลื่น (λ) – ความยาวคลื่น 1 ลูก สันคลื่นถึงสันคลื่น ท้องคลื่นถึงท้องคลื่น 2. อัตราเร็วของคลื่น v = s t = λ T = fλ v = T μ *กรณีความเร็วของคลื่นบนเส้นเชือก 3.. ชนิดของคลื่น 1. แบ่งตามการใช้ตัวกลาง 1.1 คลื่นกล – คลื่นที่จ าเป็นต้องอาศัยตัวกลาง Ex. คลื่นน้ า คลื่นในเส้นเชือก คลื่นเสียง 1.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า – คลื่นที่ไม่จ าเป็นต้องอาศัยตัวกลาง Ex. คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ แสง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามี 7 ชนิด 2. แบ่งตามการสั่นของแหล่งก าเนิด 2.1 คลื่นตามขวาง – ทิศการสั่นของตัวกลางตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น Ex. คลื่นน้ า คลื่นในเส้นเชือก สปริง 2.2 คลื่นตามยาว – ทิศการสั่นของตัวกลางขนานกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น Ex. คลื่นเสียง คลื่นน้ า สปริง *คลื่นตามยาวทุกชนิดเป็นคลื่นกล* - คลื่นน้ า และสปริงจัดเป็นคลื่นทั้ง 2 ประเภท 3. แบ่งตามความต่อเนื่อง 3.1 คลื่นดล – คลื่นที่เกิดน้อย ๆ 1-2 ลูก 3.2 คลื่นต่อเนื่อง – คลื่นที่เกิดต่อเนื่อง หลาย ๆลูก บท 10 : คลื่น ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 16 Checklist รู้จักส่วนประกอบของ คลื่น ค านวณอัตราเร็วของ คลื่นได้ รู้จักชนิดคลื่นที่แบ่งตาม เกณฑ์ต่าง ๆ ได้ เข้าใจคุณสมบัติของ คลื่นทั้ง 4 ข้อ รู้จักคลื่นนิ่งและวิธีการ ค านวณ จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ การกระจัด ต าแหน่ง สันคลื่น A 0 -A สันคลื่น ท้องคลื่น ท้องคลื่น λ λ รังสีแกมมา รังสีเอ็กซ์ อุลตราไวโอแลต แสง อินฟาเรด ไมโครเวฟ วิทยุ
4. สมบัติของคลื่น 1. การสะท้อนของคลื่น – เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปถึงปลายของตัวกลาง หรือเคลื่อนที่กระทบผิวสะท้อน จะสะท้อน กลับในตัวกลางเดิม f, λ, v −คงที่ vറ−ไม่คงที่ กฎการสะท้อน มุมตกกระทบ = มุมสะท้อน 2. การหักเหของคลื่น – คลื่นเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่ เกิดจาก → ความหนาแน่นของตัวกลางมีการเปลี่ยนแปลง ส่งผลให้ → ความเร็วคลื่น (v) เปลี่ยน , ความยาวคลื่น (λ)เปลี่ยน, ความถี่ (f) คงเดิม sinθ1 sin θ2 = v1 v2 = λ1 λ2 ผลการหักเหของคลื่นน้ า น้ าลึก – มาก , มาก, v มาก, f เท่าเดิม น้ าตื้น – น้อย , น้อย, v น้อย, f เท่าเดิม 1. คลื่นเคลื่อนที่จากน้ าลึก ไป น้ าตื้น ทิศการเคลื่อนที่จะแบนเข้าหาเส้นแนวฉาก 2. คลื่นเคลื่อนที่จากน้ าตื้น ไป น้ าลึก ทิศการเคลื่อนที่จะแบนออกจากเส้นแนวฉาก มุมวิกฤต มุมหักเห (θ2) ของคลื่นเท่ากับ 90° มุมตกกระทบ (θ1) = มุมวิกฤต ถ้ามุมตกกระทบ (θ1) > จะเกิดการสะท้อนกลับหมด บท 10 : คลื่น ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 17 θ กระทบ θ สะท้อน เส้นแนวฉาก N รังสี รังสี การสะท้อนในเส้นเชือก ปลายตึง ปลายอิสระ เชือกบาง เชือกหนา เชือกหนา เชือกบาง กรณี กรณี θ1 θ2 ρมาก ρน้อย เส้นแนวฉาก θ1 θ2 ρมาก ρน้อย เส้นแนวฉาก θ1 เส้นแนวฉาก θ2 90° มุมวิกฤต
3. การแทรกสอดของคลื่น – เกิดจากคลื่น 2 คลื่น มารวมกันหรือหักล้างกัน ค าศัพท์แหล่งก าเนิดอาพันธ์ – แหล่งก าเนิดคลื่นที่มีความถี่เท่ากัน มีเฟสต่างกันคงที่ 1. การแทรกสอดแบบเสริมกัน เกิดจากเฟสตรงกัน พลังงานเพิ่มขึ้น A เพิ่มขึ้น เรียกว่า ปฏิบัพ(Antinode) S1P − S2P = nλ dsinθ = nλ d x L = nλ 2. การแทรกสอดแบบหักล้างกัน เกิดจากเฟสตรงกันข้าม พลังงานเพิ่มขึ้น A ลดลง เรียกว่า บัพ(node) S1P − S2P = (n− 1 2 )λ dsinθ =(n− 1 2 )λ d x L =(n− 1 2 )λ 4. การเลี้ยวเบนของคลื่น เมื่อคลื่อนเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางจะเกิดการเลี้ยวเบน คือ การอ้อมผ่านสิ่งกีดขวาง (บางส่วนจะสะท้อนกลับ) *การเลี้ยวเบน – v, f, λ เท่าเดิม ช่องสลิตเดี่ยว ถ้า ความยาวคลื่นใหญ่กว่าผนัง – เกิดการเลี้ยวเบน (ไม่เกิดแนวบัพ) ความยาวคลื่นเล็กกว่าผนัง – เกิดการเลี้ยวเบน + แทรกสอด ความยาวคลื่นเท่ากับผนัง – เกิดการเลี้ยวเบน + แทรกสอด ช่องสลิตคู่ – เกิดการเลี้ยวเบน + แทรกสอด 5. คลื่นนิ่ง – คลื่น 2 ขบวนที่มีแอมพลิจูดเท่ากัน มีความยาวคลื่นเท่ากัน มีอัตราเร็วเท่ากัน สรุปตัวแปร f - ความถี่ T – คาบ λ - ความเร็วยาวคลื่น v - ความเร็ว A – แอมปริจูด ω – ความเร็วเชิงมุม μ – สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน ρ - ความหนาแน่น L – ความยาวเชือก s – จุดก าเนิดคลื่น n – ล าดับแนวบัพ ปฏิบัพ d - ระยะห่างจุดก าเนิด บท 10 : คลื่น ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 18 A0 A1 A1 N1 N1 N2 N2 P s1 s2 A0 A1 A1 N1 N1 N2 N2 P s1 s2 λn= 2L n d x L d x L ความยาวเชือก จ านวนลูป คลื่นนิ่งในเส้นเชือก L L L
1. แนวคิด แสง เป็น พลังงงานรูปแบบหนึ่ง ที่มีการแทรกสอด เลี้ยวเบน ท าให้แสงมีลักษณะ เหมือนคลื่น ความยาวคลื่น (nm) 2. การแทรกสอด เมื่อแสงผ่านสลิตเดี่ยวหรือสลิตคู่จะเกิดการแทรกสอดทั้งเสริมและหักล้าง จะเห็นเป็นแถบมืดและแถบสว่าง แนว A – การแทรกสอดแบบเสริม เกิดแถบสว่าง แนว N – การแทรกสอดแบบหักล้าง เกิดแถบมืด 1. เมื่อ S1 และ S2 มีเฟสตรงกัน 1.1 เสริมกัน (ปฏิบัพ) S1P − S2P = nλ dsinθ = nλ d x L = nλ 1.2 หักล้างกัน (บัพ) S1P − S2P = (n− 1 2 )λ dsinθ =(n− 1 2 )λ d x L =(n− 1 2 )λ 2. เมื่อ S1 และ S2 มีเฟสตรงข้ามกัน 2.1 เสริมกัน (ปฏิบัพ) S1P − S2P = (n− 1 2 )λ dsinθ =(n− 1 2 )λ d x L =(n− 1 2 )λ 2.2 หักล้างกัน (บัพ) S1P − S2P = nλ dsinθ = nλ d x L = nλ ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 11 : แสงเชิงคลื่น IG : Science_a_day 19 Checklist จ าความยาวคลื่นของ แสงสีม่วงและสีแดงได้ แบ่งการแทรกสอด ผ่านสลิตเดี่ยวสลิตคู่ได้เมื่อ เฟสตรงหรือเฟสต่างได้ เข้าใจการเลี้ยวเบน รู้จักเกรตติง จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ 380 420 460 500 540 580 620 660 720 สลิตเดี่ยว สลิตคู่ ฉาก S1 S2 S0 แสง
3. การเลี้ยวเบน เมื่อแสงเคลื่อนที่ผ่านช่องสลิตเดี่ยวจะเกิดการเลี้ยวเบน และแทรกสอดบนฉาก ต าแหน่งปฏิบัพใด ๆ dsinθ =(n− 1 2 )λ d x L =(n− 1 2 )λ ต าแหน่งบัพใด ๆ dsinθ = nλ d x L = nλ 4. เกรตติง อุปกรณ์ตรวจสเปกตรัมของแสง จ านวนช่องมี 100 – 10,000 ช่อง/cm เมื่อแสงสีขาว (ดวงอาทิตย์,หลอดไฟ) ผ่านเกรตติง สเปกตรัมของแสงแยกออกเป็น 7 สี สรุปตัวแปร λ - ความเร็วยาวคลื่น L – ความยาวเชือก s – จุดก าเนิดคลื่น n – ล าดับแนวบัพ ปฏิบัพ d - ระยะห่างจุดก าเนิด ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 11 : แสงเชิงคลื่น IG : Science_a_day 20 d A1 N1 A0 N1 A1 L x1 x , แสง (เราเห็นเป็นสีรุ้ง) เกรตติง ฉาก แถบสว่าง แสง P A B d
1. แนวคิด เพื่อให้ง่ายต่อการค านวณ จึงนิยามให้แสงเป็นรังสีเพื่อให้ง่ายต่อการค านวณ มีอีกชื่อคือ “แสงเชิงเรขาคณิต” 2. ลักษณะของรังสี – มี 3 ลักษณะ 1. รังสีขนาน (parallel beam) – เกิดจากแหล่งก าเนิดแสงที่อยู่ไกลมาก 2. รังสีถ่าง (diverging beam) – เกิดจากแหล่งก าเนิดแสงที่เป็นจุด 3. รังสีตีบ (converging beam) – เกิดจากล าแสงเข้ากระจกเว้า หรือเลนส์นูน ท าให้แสงเบนเข้าหากัน 1 2 3 3. การหักเหของแสง ดัชนีหักเห สูตร n = c v n คือ ดัชนีหักเหของตัวกลางนั้น ๆ c คือ ความเร็วแสงในสุญญากาศ 3x108 m/s v คือ อัตราเร็วแสงในตัวกลางใด ๆ 4. การเกิดภาพ 1. การเกิดภาพจากกระจกเงาราบ 1. ระยะห่างของภาพ ห่างจากกระจกด้านหลังเท่ากับระยะห่างของวัตถุหน้ากระจก 2. ขนาดของภาพที่เกิดจากการสะท้อน เท่ากับขนาดวัตถุจริง 3. ภาพที่เกิดจากการสะท้อนของแสงที่กระจกเงาราบ เป็นภาพที่เกิดจากรังสีสะท้อนเข้ามาสู่ตา โดยเหมือนว่ารังสีนั้นมีแหล่งก าเนิดอยู่ทางหลังกระจกเงา เรียกภาพแบบนี้ว่า “ภาพเสมือน” ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 12 : แสงเชิงรังสี IG : Science_a_day 21 Checklist เข้าใจลักษณะรังสี เข้าใจการหักเหของแสง และค านวณได้ เข้าใจการเกิดภาพบน กระจกและเลนส์ได้ จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ ρมาก ρน้อย เส้นแนวฉาก θ1 θ2 ρมาก ρน้อย เส้นแนวฉาก ลึกจริง ลึกปรากฎ ระยะลึกจริง ระยะลึกปรากฎ = sinθ1 sin θ2 sinθ1 sin θ2 = v1 v2 = λ1 λ2 = n2 n1
2. การเกิดของกระจก ↑ วัตถุ ↑ ภาพ ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 12 : แสงเชิงรังสี IG : Science_a_day 22 กระจกนูน กระจกเว้า ต าแหน่ง วัตถุ การเขียนรังสีแสง ภาพที่ เกิด ต าแหน่ง วัตถุ การเขียนรังสีแสง ภาพที่ เกิด อยู่ไกล มาก ๆ เป็น อนันต์ s = α ภาพ เสมือน อยู่ไกล มาก ๆ เป็น อนันต์ s = α ภาพจริง อยู่หลัง c α < s < f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่หลัง c α < s < f ภาพจริง หัวกลับ อยู่ที่ c s = 2f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่ที่ c s = 2f ภาพจริง หัวกลับ อยู่ ระหว่าง c กับ F 2f > s > f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่ ระหว่าง c กับ F 2f > s > f ภาพจริง หัวกลับ อยู่ที่ f s = f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่ที่ f s = f ภาพไม่ ชัด อยู่หน้า f F > s ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่หน้า f F > s ภาพ เสมือน หัวตั้ง c f 0 f’ c’ c f 0 f’ c’ c f 0 f’ c’ c f 0 f’ c’ c f 0 f’ c’ c f 0 f’ c’ c f 0 c f 0 c f 0 c f 0 c f 0 c f 0
3. การเกิดของเลนส์ ↑ วัตถุ ↑ ภาพ ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 12 : แสงเชิงรังสี IG : Science_a_day 23 เลนส์นูน เลนส์เว้า ต าแหน่ง วัตถุ การเขียนรังสีแสง ภาพที่ เกิด ต าแหน่ง วัตถุ การเขียนรังสีแสง ภาพที่ เกิด อยู่ไกล มาก ๆ เป็น อนันต์ s = α ภาพจริง อยู่ไกล มาก ๆ เป็น อนันต์ s = α ภาพ เสมือน อยู่หลัง c α < s < f ภาพจริง หัวกลับ อยู่หลัง c α < s < f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่ที่ c s = 2f ภาพจริง หัวกลับ อยู่ที่ c s = 2f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่ ระหว่าง c กับ F 2f > s > f ภาพจริง หัวกลับ อยู่ ระหว่าง c กับ F 2f > s > f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่ที่ f s = f ภาพไม่ ชัด อยู่ที่ f s = f ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่หน้า f F > s ภาพ เสมือน หัวตั้ง อยู่หน้า f F > s ภาพ เสมือน หัวตั้ง c f o f’ c’ c f o f’ c’ c f o f’ c’ c f o f’ c’ c f o f’ c’ c f o f’ c’ c f o c f o c f o c f o c f o c f o
4. สูตร 1 f = 1 s + 1 s′ m= y′ y = s′ s 5. ความสว่าง ความสว่าง = ฟลักซ์ส่องสว่างที่ตกตั้งฉากกับพื้น พื้นที่รับแสง E = F A สรุปตัวแปร λ - ความเร็วยาวคลื่น n – ดัชนีหักเห v – ความเร็วแสงในตัวกลางใด ๆ c – ความเร็วแสงในสุญญากาศ 3 x 108 m/s f- ความยาวโฟกัส s – ระยะวัตถุ s’ – ระยะภาพ m – ก าลังขยาย E –ความสว่าง F – ฟลักซ์ส่องสว่าง A - พื้นที่ ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 12 : แสงเชิงรังสี IG : Science_a_day 24 1. f(ความยาวโฟกัส) + เมื่อจุดโฟกัสจริง (กระจกเว้า,เลนส์นูน) - เมื่อจุดโฟกัสเสมือน (กระจกนูน,เลนส์เว้า) 2. s(ระยะวัตถุ) + เมื่อวัตถุจริง วางหน้ากระจก,เลนส์ - เมื่อวัตถุเสมือน วางหลังกระจก,เลนส์ 3. s’(ระยะภาพ) + เมื่อเป็นภาพจริงแสงตัดกันจริงอยู่หน้า กระจก, เลนส์ - เมื่อเป็นภาพเสมือนแสงเสมือนว่าตัดอยู่หลัง กระจก,เลนส์ 4. m(ก าลังขยาย) + เมื่อเป็นก าลังขยายของภาพจริง - เมื่อเป็นก าลังขยายของภาพเสมือน
1. อัตราเร็วเสียง เสียงเป็นคลื่น v = fλ เสียงการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง v= s t อัตราเร็วเสียงในอากาศ v = 331 T 273 *ใช้กับอุณภูมิหน่วยเคลวิน K ได้ทุกกรณี v = 331+0.6tc *ใช้กับอุณหภูมิองศาเซลเซียส °C เฉพาะ -30 ถึง 45 °C v1 v2 = T1 T2 อัตราเร็วเสียงในก๊าซอุดมคติ v = γRT M อัตราเร็วเสียงในวัสดุ v = มอดูลัส ความหนาแน่น 2. สมบัติของเสียง 1. การสะท้อนของเสียง กฎการสะท้อน 1. ทิศทางคลื่นตกกระทบ เส้นแนวฉาก และทิศทางคลื่นสะท้อน ต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน 2. มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน เงื่อนไขการเกิดคลื่นสะท้อน 1. คลื่นเสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มี ความหนาแน่นน้อย → ความหนาแน่นมาก จะมีเฟสเปลี่ยนไป 180° หรือ π 2. คลื่นเสียงเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มี ความหนาแน่นมาก → ความหนาแน่นน้อย จะมีเฟสเหมือนเดิม แทรกสอด 1. เมื่อ S1 และ S2 มีเฟสตรงกัน 1.1 เสริมกัน (ปฏิบัพ) - เสียงดัง S1P − S2P = nλ dsinθ = nλ 1.2 หักล้างกัน (บัพ) - เสียงค่อย S1P − S2P = (n− 1 2 )λ dsinθ =(n− 1 2 )λ บท 13 : เสียง ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 25 Checklist หาอัตราเร็วเสียงได้ เข้าใจสมบัติของเสียง หาความเข้มเสียงและ ระดับความเข้มเสียงได้ เข้าใจปรากฎการ ดอปเพลอร์ จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ ระยะทาง เวลา θ กระทบ θ สะท้อน ทิศทางคลื่นตกกระทบ ทิศทางคลื่นสะท้อน เส้นแนวฉาก 0 π 2π π 2π 0 2. เมื่อ S1 และ S2 มีเฟสตรงข้ามกัน 2.1 เสริมกัน (ปฏิบัพ) - เสียงค่อย S1P − S2P = (n− 1 2 )λ dsinθ =(n− 1 2 )λ 2.2 หักล้างกัน (บัพ) - เสียงดัง S1P − S2P = nλ dsinθ = nλ
3. ความเข้มเสียง - ความดัง ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของคลื่นและความเข้มเสียง - เสียงทุ้ม เสียงแหลม ขึ้นอยู่กับความถี่ของเสียง ความเข้มเสียง คือ พลังงานของเสียงที่แผ่ออกจากแหล่งก าเนิดในเวลาหนึ่งหน่วยตกกระทบพื้นที่แนวฉาก 1 ตารางหน่วย ก าลังของเสียง P = E t ความเข้มเสียง I = E/t A = P A = P 4πR2 ความเข้มสัมพัทธ์ I สัมพัทธ์= I I0 ระดับความเข้มเสียง – หน่วยเดซิเบล β = 10 log I I0 การหาผลต่างของระดับความเข้มเสียง β2 − β1 = 10 log I 2 I 1 4. บีตส์ เป็นปรากฏ การแทรกสอดของคลื่นเสียง 2 ชุด ที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อยเมื่อเคลื่อนที่มาพบกัน ความถี่ของเสียงที่ผู้สังเกตได้ยิน = f 1+f2 2 ความถี่บีตส์= f 1 −f 2 5. ปรากฎการณ์ดอปเพลอร์ การหาความถี่ของเสียงที่เคลื่อนที่ได้ยิน สรุปตัวแปร λ - ความเร็วยาวคลื่น n – ดัชนีหักเห f- ความถี่ T – อุณหภูมิ (เคลวิน) tc – อุณหภูมิ (เซลเซียส) t – เวลา R – ค่าคงตัวของก๊าซ M – มวลโมเลกุล γ - อัตราส่วนของความจุความร้อนจ าเพาะ vs – อัตราเร็วแหล่งก าเนิดเสียง vL – อัตราเร็วผู้สังเกต v – ความเร็วเสียงในอากาศ f s – ความถี่แหล่งก าเนิด f L – ความถี่ผู้ฟังได้ยิน I – ความเข้มเสียง β – ระดับความเข้มเสียง บท 13 : เสียง ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 26 พลังงานเสียง เวลา พื้นที่ เมื่อแหล่งก าเนิดเสียงเป็นจุด พื้นที่ผิดจะเป็นทรงกลม ความเข้มเสียงต่ าที่ได้ยิน 10-12 W/m2 f = v −vL v− vs fo f = v + vL v + vs fo f = v + vL v− vs fo f = v − vL v + vs fo vs vL vs vL vL vs vs vL
1. ประจุไฟฟ้า ประจุไฟฟ้ามี 2 ชนิด – ประจุบวก (+) - ประจุลบ (-) แรงที่กระท าที่เกิดจากชนิดประจุ แรงดึงดูดกัน – เกิดระหว่างประจุต่างชนิดกัน แรงผลักกัน - เกิดระหว่างประจุชนิดเดียวกัน 2. ตัวน า ฉนวน สารกึ่งตัวน า ตัวน า – วัตถุที่ยอมให้ประจุไฟฟ้าผ่านได้สะดวก ฉนวน - วัตถุที่ไม่ยอมให้ประจุไฟฟ้าผ่านได้ สารกึ่งตัวน า – วัตถุที่อยู่ระหว่างตัวน าและฉนวน (ส่วนใหญ่ถูกน าไปใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์) * ฉนวน จะมีระยะห่างระหว่างแถบเวเลนซ์อิเล็กตรอนกับระดับชั้นพลังงานอื่นกว้าง ท าให้ประจุไฟฟ้าไม่ สามารถข้ามไปอิเล็กตรอนอื่นได้ 3. กฎของคูลอมบ์ F = kq1 q2 r 2 เมื่อ k = 1 4πε0 4. สนามไฟฟ้า คือ บริเวณโดยรอบประจุไฟฟ้า ที่เกิดแรงกระท า ลักษณะของสนามไฟฟ้า 1. เป็นปริมาณเวกเตอร์ 2. ทิศของสนามไฟฟ้า ทิศเดียวกับแรงที่ท ากับประจุบวก และมีทิศตรงข้ามกับแรงที่ท ากับประจุลบ บท 14 : ไฟฟ้าสถิต ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 27 Checklist เข้าใจประจุไฟฟ้าและ แรง ค านวณกฎคูลอมบ์ได้ เข้าใจลักษณะสนาม ไฟฟ้าและค านวณได้ เข้าใจจุดสะเทิน ค านวณตัวเก็บประจุ แบบอนุกรมและขนานได้ ค านวณพลังงานในตัว เก็บประจุได้ จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ + + - - ผลัก ดูด ผลัก q1 q2 – เป็นประจุไฟฟ้า 2 ประจุ r – ระยะห่างระหว่างประจุ F - แรงกระท าระหว่างประจุทั้งสอง ε0 – สัมประสิทธิ์ความซึมได้ในสุญญากาศ = 8.85 x 10-12 C 2 /N m2 k = 9 x 109 N m2 /C2 E= F q E คือ สนามไฟฟ้าหรือความเข้ม สนามไฟฟ้า F คือ แรงไฟฟ้าที่กระท าต่อประจุ q คือ ประจุไฟฟ้า + - ขนาดสนามไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุ E = kq r 2
2. จุดสะเทิน จุดในสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสนามไฟฟ้าเป็นศูนย์ 1. ถ้าประจุไฟฟ้า ชนิดเดียวกัน ปริมาณประจุต่างกัน (q1 ≠ q2 ) – จุดสะเทินอยู่ระหว่างประจุ ใกล้ประจุที่ปริมาณน้อย ปริมาณประจุเท่ากัน (q1 = q2 ) – จุดสะเทินอยู่ระหว่างประจุ ตรงกลาง 2. ถ้าประจุไฟฟ้า ต่างชนิดกัน ปริมาณประจุต่างกัน (q1 ≠ q2 ) – จุดสะเทินอยู่เส้นตรงด้านนอกที่ผ่านประจุ ใกล้ประจุที่ปริมาณน้อย ปริมาณประจุเท่ากัน (q1 = q2 ) – ไม่เกิดจุดสะเทิน 5. ศักย์ไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้าเนื่องจากจุดประจุ v = kq r v = Ed , E= v d 6. ตัวเก็บประจุ ความจุไฟฟ้า C = q v ความจุไฟฟ้าของตัวน าทรงกลม C= R k ความจุไฟฟ้าแผ่นโลหะคู่ขนาน C= A 4πkd การต่อตัวเก็บประจุ พลังงานในตัวเก็บประจุ U = 1 2 qv = 1 2 cv2 = 1q 2 2c สรุปตัวแปร F – แรง k - 9 x 109 N m2 /C2 q1 ,q2 – ประจุไฟฟ้า r-ระยะห่างระหว่างประจุ c- ความจุไฟฟ้า d – ระยะห่าง E – สนามไฟฟ้า U-พลังงานในตัวเก็บประจุ ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 IG : Science_a_day 28 บท 14 : ไฟฟ้าสถิต แบบอนุกรม 1 Cรวม = 1 C1 + 1 C2 + 1 C3 แบบขนาน Cรวม = C1 + C2 + C3 + - สัญลักษณ์ + - + - + - v + - + - + - v + -
1. กระแสไฟฟ้า ขนาดของกระแสไฟฟ้าในตัวกลางใด ๆ เท่ากับปริมาณประจุไฟฟ้าที่ผ่านพื้นที่ ตัดขวางของตัวกลางในหนึ่งหน่วยเวลา I – กระแสไฟฟ้าในตัวกลาง (A) I = q t q – ปริมาณประจุทั้งหมด (บวกและลบ) (คูลอมบ์C) t – เวลา (s) กระแสไฟฟ้าในลวดตัวน า I = nevA n – จ านวนอิเล็กตรอนในหนึ่งหน่วยปริมาตร (อนุภาค/m3 ) e – ประจุอิเล็กตรอน 1.6 x 10-19 C v – ความเร็ว A – พื้นที่หน้าตัดของลวดตัวน า 2. ความต้านทาน สามารถแบ่งเป็น 1. ตัวต้านทานค่าคงตัว 2. ตัวต้านทานแปรค่า (ตัวต้านทานปรับค่าได้) สูตร R = ρ l A หน่วย Ω (โอห์ม) ρ – สภาพต้านทาน l – ความยาว A – พื้นที่หน้าตัด ตัวอย่างการใช้ตาราง จะได้ค่าตัวต้านทานเท่ากับ ( 11 x 105 ) ±5% = 1,100,000 ± (1,100,00 x 5 100) = 1,100,00 ± 5,500 Ω ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 15 : ไฟฟ้ากระแส IG : Science_a_day 29 Checklist ค านวณกระแสไฟฟ้าได้ ค านวณความต้านทาน เมื่อบอกสีได้ เข้าใจกฎของโอห์ม ค านวณพลังงานไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้า ก าลังได้ ค านวณความต้านทาน เมื่อต่อแบบขนานและแบบ อนุกรม จ าตัวแปรได้ จ าตัวสูตรได้ สี แถบ 1 แถบ 2 ตัวคูณ ความคลาดเคลื่อน (%) ด า 0 0 X 1 - น้ าตาล 1 1 X 101 ± 1 แดง 2 2 X 102 ± 2 ส้ม 3 3 X 103 - เหลือง 4 4 X 104 - เขียว 5 5 X 105 ± 0.5 ฟ้า 6 6 X 106 ± 0.25 ม่วง 7 7 X 107 ± 0.1 เทา 8 8 X 108 ± 0.05 ขาว 9 9 X 109 - ทอง - - - ± 5 เงิน - - - ± 10 ไม่มี - - - ± 20 ตารางค่าความต้านทาน แถบ 1 น้ าตาล= 1 แถบ 2 แดง = 1 แถบ 3 เขียว = x 105 แถบ 4 ทอง = ±5% หมายความว่าตัวต้านทานตัวนี้มีค่าตั้งแต่ 1,100,000 – 5,500 จนถึง 1,100,00 + 5,500 1,094,500 จนถึง 1,105,000 Ω ≈ 1.1 x 106 Ω
7. การต่อวงจร สรุปตัวแปร I – กระแสไฟฟ้า q –ประจุ t – เวลา n – จ านวนอิเล็กตรอน v – ความเร็ว l – ความยาว V – ความต่างศักย์ R – ความต้านทาน W – พลังงานไฟฟ้า e – ประจุอิเล็กตรอน 1.6 x 10-19 C A – พื้นที่หน้าตัด ρ – สภาพต้านทาน ε – แรงเคลื่อนไฟฟ้า P - ก าลังไฟฟ้า ชีทสรุป ฟิสิกส์ ม.4-ม.6 บท 15 : ไฟฟ้า กระแส IG : Science_a_day 30 3. กฎของโอห์ม V = IR V – ความต่างศักย์ I – กระแสไฟฟ้า R – ความต้านทาน 4. พลังงานไฟฟ้า W = It∆V = I 2Rt = Δv 2 R W – พลังงานไฟฟ้า I – กระแสไฟฟ้า V – ความต่างศักย์ R – ความต้านทาน t - เวลา 5. แรงเคลื่อนไฟฟ้า ε = ΔV+Ir = I(R+r) ε – แรงเคลื่อนไฟฟ้า I – กระแสไฟฟ้า V – ความต่างศักย์ R - ความต้านทานภายนอก r - ความต้านทานภายใน 6. ก าลังไฟฟ้า P = IV = I 2R P – ก าลังไฟฟ้า I – กระแสไฟฟ้า R – ความต้านทาน V - ความต่างศักย์ ต่ออนุกรม Vรวม = V1 + V2 + V3 I รวม = I1 = I2 = I3 Rรวม = R1 + R2 + R3 ต่อขนาน Vรวม = V1 + V2 + V3 I รวม = I1 + I2 + I3 Rรวม = R1 = R2 = R3 v v