คลื่น

การหกั เห (Refrection)

กฎของสเนลล์ (Snell’s Law)

1 n2  sin1  1  v1  n2 เม่ือ 2  0
sin2 2 v2 n1

สิ่งท่ีควรทราบ 1. ความเร็วในน้าลึก มากกวา่ ความเร็วในน้าต้ืน
2. จากกฎของสเนลล์ และ vลึก> vต้ืน จะได้

51

การหกั เห (Refrection)

ตวั อย่างโจทย์เร่ืองการหกั เหของคล่ืน

1. คลน่ื ผวิ น้าเคล่ือนที่จากบริเวณน้าลกึ ไปยังบรเิ วณนา้ ตืน้ โดยหนา้ คล่นื ตกกระทบขนาน

กับบริเวณรอยตอ่ คลืน่ ในบรเิ วณทง้ั สองมคี ่าใดบา้ งท่เี ทา่ กัน

a.ความถ่ขี องคลื่น b. ความยาวคลื่น c.อัตราเร็วของคลน่ื d.ทิศทางเคล่ือนที่

ก. a และ b ข. b และ c ค. c และ d ง. a และ d

2. ในการทดลองเรอ่ื งการหกั เหของคล่นื ผิวน้า เม่อื คลื่นผิวนา้ เคล่ือนท่ีจาก
บรเิ วณน้าลึกไปบรเิ วณน้าตื้น ความยาวคลื่น ความเร็ว และความถ่จี ะเปลี่ยนแปลง
อย่างไร
ก. ความยาวคลน่ื นอ้ ยลง ความเรว็ นอ้ ยลง ความถ่ี น้อยลง
ข. ความยาวคลน่ื น้อยลง ความเร็ว น้อยลง ความถ่ี คงท่ี
ค. ความยาวคล่ืน มากขึ้น ความเรว็ มากขนึ้ ความถี่ คงท่ี
ง. ความยาวคลน่ื มากข้นึ ความเรว็ คงท่ี ความถ่ี น้อยลง

มมุ วกิ ฤต (Critical Angle ; c )

คอื มุมตกกระทบทที่ า้ ให้มมุ หกั เหเทา่ กับ 90 คลน่ื ต้องเคลือ่ นที่จากบริเวณทม่ี ี
ความเรว็ น้อยไปสบู่ รเิ วณ ที่มคี วามเรว็ มาก เช่น จากอุณหภูมิต้า่ ไปยงั อณุ หภูมิสูง

ถ้ามุมตกกระทบโตกว่ามมุ วกิ ฤต
คล่นื เสียงจะไม่หักเหแต่ จะสะทอ้ นกลบั
เรียกปรากฏการณน์ ี้ว่าการสะท้อนกลบั หมด

มุมวกิ ฤต (Critical Angle)

การแทรกสอด (Interference)

เม่ือคลื่นจากแหล่งก้าเนิดสองแหล่งเคล่ือนท่ีมาพบกันจะเกิดการ
ซ้อนทับ หรือการรวมกันของคลื่น เกิดลวดลายการแทรกสอด ซ่ึงจะเป็นการ
แทรกสอดของคลืน่ วงกลมทเ่ี หมอื นกันทุกประการ

แหล่งก้าเนิดอาพันธ์
คือ แหล่งก้าเนิดคล่ืนท่ี
มีความถ่ีเท่ากัน และมี
เฟสตรงกนั

การแทรกสอดหรือการรวมกันของคลน่ื แบง่ ได้ 2 แบบ คอื

แบบท่ี 1 การแทรกสอดแบบเสรมิ กัน การเกิดในลักษณะน้ีมีได้สองกรณคี ือ เมื่อสนั คล่ืน
มาเจอกบั สนั คลื่น และเม่อื ท้องคลื่นมาเจอกบั ทอ้ งคล่ืนดังรปู

แบบที่ 2 การแทรกสอดแบบหักลา้ ง (Destructive interference) จะเกิดขึ้นเมอื่ คลื่นหรอื
ส่วนของคลื่นท่มี าเจอกนั มีการกระจัดในทศิ ตรงข้ามกนั

ตวั อย่าง

คลื่นรวมซ่ึงเกดิ จากการแทรกสอดของคล่ืนสองขบวนทม่ี ีแอมพลจิ ูด
ความถีแ่ ละความยาวคลนื่ เทา่ กัน แตม่ เี ฟสตา่ งกนั 180 องศา จะมีลักษณะ
ดังขอ้ ใด
ก. แอมพลจิ ูด และความถี่เป็นสองเท่าของคลน่ื เดมิ
ข. แอมพลิจูด เทา่ เดิมแตม่ ีความถ่เี พม่ิ ขึ้นเปน็ สองเท่า
ค. ความถี่เท่าเดมิ แต่มีแอมพลจิ ดู เพ่มิ ข้นึ เป็นสองเทา่
ง. ความถ่เี ท่าเดิมแต่มแี อมพลจิ ูดเปน็ ศูนย์

ตัวอย่าง

เมอื่ คลน่ื สองคลนื่ เคลอ่ื นทม่ี ารวมกนั แล้ว เกดิ การแทรกสอดแบบ
หักล้างกนั แสดงว่า
ก. ผลต่างทางเดินของคลื่นท้งั สองเป็นจานวนเตม็ ของความยาวคลื่น
ข. ผลต่างมุมเฟสของคล่ืนท้งั สองเท่ากบั 0 องศา
ค. ผลต่างของมุมเฟสของคลื่นท้งั สองเท่ากบั 180 องศา
ง. ผลต่างของมุมเฟสของคลื่นท้งั สองเท่ากบั 360 องศา

การเลียวเบน (Diffraction)

การเลยี วเบน คือ การทคี่ ลื่นสามารถเคลอื่ นท่ีออ้ มสิ่งกีดขวางได้ โดยใน
การเลยี วเบน พบวา่ คลื่นยงั คงมีความถ่ี ความยาวคลนื่ และอตั ราเร็วเทา่ เดมิ

การเล้ียวเบนของคลื่นเน่ืองจากสิ่งกีดขวาง การเล้ียวเบนของคลื่นผา่ นสลิตคู่

Source: http://www.bwn.psu.ac.th/diffraction.html Source: http://reocities.com/siliconvalley/station/9139/main/inter1.html

การเลยี วเบน (Diffraction)

เมื่อให้คลื่นผิวน้าท่ีมีหน้าคล่ืนเป็นเส้นตรงและมีความยาวคลื่นคงที่
เคลื่อนที่ผ่านส่ิงกีดขวางที่มีลักษณะเป็นช่องเปิด ที่เรียกว่า สลิต (slit)
ลักษณะของคล่ืนทเี่ ลียวเบนจะขึนอยกู่ บั ความกว้างของสลิต

คลื่นหนา้ ตรงเคล่ือนที่ผา่ นสิ่งกีดขวางที่เป็นสลิตเด่ียว

การเลียวเบน (Diffraction)

คริสเตียน ฮอยเกนส์ (Christiaan - ค้นพบ ไททนั ดาวบรวิ าร
Huygens) ค.ศ. 1629-1695 ได้เสนอ ท่ีใหญท่ ี่สุดในดาวเสาร์
หลักการเกี่ยวกับการเลียวเบนของคลื่นไว้ว่า - ประดิษฐ์นาฬิกาลกู ตมุ้
“ ทุกๆจุดบนหน้าคลื่นจะท้าหน้าที่เป็น (Pendulum Clock) เปน็
แหล่งกา้ เนิดใหม่ที่ให้ก้าเนิดคลื่น ซึ่งเคลื่อนท่ี เรือนแรก
ออกไปทกุ ทิศทุกทางดว้ ยอตั ราเร็วเท่าเดิม” - ตีพมิ พห์ นงั สือชอื่
"System Saturnium"
ซึง่ อธบิ ายเร่ืองเก่ยี วกบั การ
เคลื่อนท่ีตดั ระนาบวง
แหวนดาวเสารข์ องโลก

ครสิ ตยี าน เฮยเคินส์ (ดตั ช:์ Christiaan Huygens, 14 เมษายน พ.ศ. 2172-8
กรกฎาคม พ.ศ. 2238) เป็นนกั คณติ ศาสตร์ นักดาราศาสตร์ นกั ฟสิ กิ ส์ และนัก
ประดษิ ฐน์ าฬกิ าชาวดตั ช์ เกิดท่ีเดอะเฮกในเนเธอรแ์ ลนด์

การเลยี วเบน (Diffraction)

ค ลื่ น ส า ม า ร ถ เ ดิ น
ทางอ้อมส่ิงกีดขวางได้ หรือคล่ืน
สามารถเลียวเบนได้ โดยในบาง
กรณีก็อาจเกิดการแทรกสอดและ
การเลียวเบนไปพร้อมกันได้ เช่น
กรณีการเลียวเบนผ่านสลิตท่ีมี
ความกว้างมากกวา่ ความยาวคลนื่

ตัวอยา่ ง

การหักเหและการเลยี วเบนของคลนื่ มีหลายอย่างท่ีแตกตา่ งกันอยา่ งหน่งึ
นันคือ

ก. การเลยี้ วเบนจะให้พลังงานมากกว่าการหกั เห
ข.การหักเหไมเ่ ก่ียวขอ้ งกับความยาวชว่ งคล่นื แต่การเลี้ยวเบนเกยี่ วขอ้ งกับความยาวคลืน่
ค.การหักเหจะเกิดตอ้ งมตี วั กลางต่างชนดิ กนั แตก่ ารเล้ียวเบนจะไม่เกดิ ถ้ามตี วั กลางต่างชนิดกนั
ง.การเลย้ี วเบนเกดิ ขน้ึ ไดใ้ นตวั กลางเดียวกนั แต่การหักเหจะเกิดไดต้ อ้ งมตี ัวกลางต่างกนั

ตัวอยา่ ง

กฎของสเนลล์ใชอ้ ธบิ ายสมบัตขิ อ้ ใดของคลน่ื

ก. การสะทอ้ น ข. การหักเห

ค. การเลย้ี วเบน ง. การแทรกสอด

หลกั ของฮอยเกนสใ์ ชอ้ ธบิ ายปรากฎการณใ์ ด

ก. การเล้ียวเบน ข. การแทรกสอด

ค. การเปลีย่ นเฟส ง. การหกั เห

ใบงานที่ 3.1

6. นกั เรยี นจะนา้ ความร้เู ก่ยี วกับคลน่ื และสมบตั ิของคล่ืนไป
อธิบายเกย่ี วกบั การเกดิ สึนามิไดอ้ ยา่ งไร

7. จงอธบิ ายความแตกต่างระหวา่ งการแทรกสอดและการ
เลยี วเบนของคลน่ื

8. คลืน่ ขบวนหนง่ึ มรี ะยะหา่ งระหวา่ งสนั คล่นื เทา่ กับ 2 เมตร
เคลอ่ื นท่ีด้วยความเรว็ 10 เมตรตอ่ วนิ าที คลนื่ ขบวนนีมาจาก
แหล่งกา้ เนิดทมี่ ีความถีเ่ ทา่ ไร

ใบงานที่ 3.1

9. จงอธบิ ายถึงการรวมกนั ได้ของคลืน่ หรอื การซอ้ นทับกนั ของ
คลืน่ ระหว่างคลืน่ ทมี่ ีแอมพลิจูดทศิ เดยี วกันกับคลื่นทม่ี แี อมพลจิ ดู
ทศิ ตรงขา้ มกัน

10. ถา้ คล่ืนผิวน้ามคี วามยาวคลน่ื มากกว่าความกวา้ งของช่อง
เปดิ 1 ช่อง การเลยี วเบนของคล่ืนแตกตา่ งกบั คลื่นนา้ ทีม่ ีความ
ยาวคลืน่ นอ้ ยกวา่ ความกวา้ งของชอ่ งเปิด 1 ช่องอยา่ งไร จง
อธบิ ายพร้อมวาดรูปประกอบ