สรุปฟิสิกส์ ม.5 เรื่องคลื่น

สรุปฟิสิกส์เรื่องคลื่น
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5
จัดทำโดย
นายสถาปัตย์ รักษาเคน ม.5/8 เลขที่ 34

อาจารย์ผู้สอน

อาจารย์พรทวี บุญมาก

โรงเรียนสาธิตมหาวิทยาลัยมหาสารคาม
(ฝ่ายมัธยม)

คำนำ

หนังสือเรียนอิเล็กทรอนิกส์เล่มนี้จัดทำขึ้นเพื่อสรุปเนื้อหาวิชาฟิสิกส์
ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5 โดยมีเนื้อหาเกี่ยวกับเรื่อง คลื่น และข้อสอบของ
เนื้อหาของเรื่องคลื่น เพื่อใช้ประโยชน์ในการศึกษา

ผู้จัดทำหวังว่าหนังสือเรียนอิเล็กทรอนิกส์เล่มนี้จะเป็นประโยชน์กับผู้
อ่าน หรือผู้ที่กำลังศึกษาหาข้อมูลเรื่องนี้อยู่ หากมีข้อแนะนำหรือข้อผิด
พลาดประการใด ทางคณะผู้จัดทำขอน้อมรับไว้และขออภัยมา ณ ที่นี้ด้วย

นายสถาปัตย์ รักษาเคน
ผู้จัดทำ

สารบัญ 1
2
- ประเภทของคลื่น 3
- ส่วนประกอบของคลื่น 4
- การสะท้อนของคลื่น 5
- การหักเหของคลื่น 5
- การแทรกสอดของคลื่น 6
- การเลี้ยวเบนของคลื่น
- ข้อสอบเกี่ยวกับคลื่น

1

คคลลืื่่นน

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากการรบกวนแหล่งกำเนิดหรือ ตัวกลางเกิดการสั่น
สะเทือน ทำให้เกิดการถ่ายโอนพลังงานไปยังจุดอื่นๆโดยที่แหล่งกำเนิดหรือตัวกลาง
ไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ตามไปด้วย เช่น คลื่นน้ำ คลื่นในเส้นเชือก คลื่นเสียง คลื่นแสง
เป็นต้น

ปปรระะเเภภททขขอองงคคลลืื่่นน

จำแนกตามลักษณะการใช้ตัวกลาง
1) คลื่นกล (mechanical wave) คือ คลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่สามารถ
ถ่ายทอดและโมเมนตัมโดยอาศัยความยืดหยุ่นของตัวกลาง เช่น คลื่นเสียง คลื่นน้ำ คลื่นใน
เส้นเชือก
2) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) คือ คลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการ
เคลื่อนที่ เช่น แสง คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์

จำแนกตามช่วงเวลาเกิดคลื่น

1) คลื่นดล (pulse wave) คือ คลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่นเพียงครั้งเดียว ทำให้เกิดคลื่น
เพียงหนึ่งลูก อาจมีลักษณะกระจายออกจากแหล่งกำเนิดที่ทำให้เกิดคลื่น เช่น การโยนหินลงไป
ในน้ำ
2) คลื่นต่อเนื่อง (continuous wave) คือ คลื่นที่เกิดจากการสั่นของแหล่งกำเนิดหลายครั้ง
ติดต่อกัน ทำให้เกิด คลื่นหลายลูกติดต่อกัน โดยความถี่ของคลื่นที่เกิดขึ้นเท่ากับความถี่ของการ
รบกวนของแหล่งกำเนิดคลื่น เช่น คลื่นน้ำที่ เกิดจากการใช้มอเตอร์

จำแนกตามลักษณะการสั่นของแหล่งกำเนิด

1) คลื่นตามขวาง (transverse wave) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้อนุภาค ใน
ตัวกลางเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทาง การเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นตามขวางในเส้นเชือก คลื่น
แสง
2) คลื่นตามยาว (longitudinal wave) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้อนุภาคใน
ตัวกลางเคลื่อนที่ตามแนวขนานกับ ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง คลื่นสปริง

2

ส่วนประกอบของคลื่น

1. สันคลื่น (Crest) คือ ส่วนที่นูนหรือสันบนสุดของคลื่นแต่ละลูก
2. ท้องคลื่น (Trough) คือ ส่วนล่างสุดของคลื่นแต่ละลูก
3. การกระจัด (Displacement) คือ ระยะที่วัดจากแนวกลาง (แนวสมดุล) ไปยังตำแหน่งใดๆ
บนคลื่น
4. แอมพลิจูด (Amplitude ; A) คือ ระยะกระจัดที่มีค่ามากที่สุดจากแนวสมดุลไปยังสันคลื่น
หรือท้องคลื่น
5. ความยาวคลื่น (Wave length ; ) คือ ความยาวของ 1 คลื่น เป็นระยะทางที่วัดจากเฟสถึงเฟส
เดียวกันของคลื่นถัดไป
6. ความถี่ (Frequency ; f) คือ จำนวนคลื่นใน 1 หน่วยเวลา
7. คาบ (Period : T) คือ เวลาของการเกิดคลื่น 1 คลื่น วัดเวลาจากเฟสถึงเฟส ของคลื่นที่ต่อ
เนื่องกัน

8. หน้าคลื่น (Wave front) คือ แนวทางเดินของตำแหน่งบนคลื่นที่มีเฟสเท่ากัน
9. รังสี (Ray) คือ เส้นแสดงแนวหรือทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น
10. อัตราเร็ว(Speed:v) คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ต่อ 1 หน่วยเวลา

อัตราเร็วคลื่นน้ำ อัตราเร็วคลื่นในเส้นเชือก

3

คุณสมบัติของคลื่น

เป็นสิ่งที่คลื่นแสดงออกมาให้เห็น โดยทั่วไปสมบัติของคลื่น จะประกอบไปด้วย

1. การสะท้อนของคลื่น สมบัติร่วม อนุภาค + คลื่น
2. การหักเหของคลื่น สมบัติเฉพาะ คลื่นเท่านั้น
3. การแทรกสอดของคลื่น
4. การเลี้ยวเบนของคลื่น

การสะท้อนของคลื่น

เกิดขึ้นที่ผิวรอยต่อของตัวกลาง 2 ชนิด เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ถึงรอยต่อระหว่าง
ตัวกลางจะเกิดการสะท้อนและเป็นไปตามกฎการสะท้อน

ข้อที่ 1 มุมตกกระทบ = มุมสะท้อน
ข้อที่ 2 รังสีตกกระทบเส้นปกติ รังสี
สะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกัน

ผลการสะท้อนของคลื่น

1. อัตราเร็ว ความถี่ และความยาวคลื่นของคลื่น สะท้อนมีค่าเท่ากับ
อัตราเร็ว ความถี่และความยาว คลื่นของคลื่นตกกระทบ
2. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลังงานจะได้แอมพลิจูดของคลื่นสะท้อน
มีค่าเท่ากับแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ
3. คลื่นสะท้อนอาจจะมีเฟสเปลี่ยนไปจากเดิมหรือไม่ก็ได้

การสะท้อนของเชือกสองเส้นที่ต่อกัน

1. คลื่นจากเชือกเส้นเล็กไปยังเชือกเส้นใหญ่จะสะท้อนกลับมีเฟสตรง
กันข้ามและแอมปลิจูดลดลง
2. คลื่นจากเชือกเส้นใหญ่ไปยังเชือกเส้นเล็กจะสะท้อนกลับมีเฟส
เหมือนเดิมและแอมปลิจูดลดลง

4

การหักเหของคลื่น

เกิดขึ้นที่ผิวรอยต่อของตัวกลาง 2 ชนิด เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านจากตัวกลาง
หนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งด้วยอัตราเร็วที่ไม่เท่ากัน ซึ่งเป็นไปตามกฎการหักเห

ข้อที่ 1 รังสีตกกระทบ เส้นปกติ รังสีหักเห
อยู่ในระนาบเดียวกัน
ข้อที่ 2 อัตราส่วนของ Sin มุมตกกระทบกับ
Sin มุมหักเห มีค่าคงที่(n)

ข้อที่ 2 เรียกว่ากฎของสเนลล์

ผลของการหักเหของคลื่น

1. ความถี่ไม่เปลี่ยน
2. v, ความยาวคลื่นเปลี่ยนแปลงเสมอ
3. ทิศทางอาจเปลี่ยนหรือไม่ก็ได้

มุมวิกฤติ คือ มุมตกกระทบที่ทำให้มุมหักเหเป็น 90 องศาหรือมุมตกกระทบที่ทำให้
หน้าคลื่นหักเหขนานไปกับผิวรอยต่อของตัวกลาง

มุมวิกฤติจะอยู่ในตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ช้ากว่า

ตัวอย่างการเกิดมุมวิกฤติ

5

การแทรกสอดของคลื่น

การที่คลื่นตั้งแต่ 2 ขบวนมาพบกัน ณ ตำแหน่งและเวลาเดียวกัน แล้วเกิด
การซ้อนทับกันของคลื่น

หลักการซ้อนทับกันของคลื่นมี 2 ข้อ
1. การกระจัดของคลื่นรวมกันแบบเวก
เตอร์
2. รูปร่างของคลื่นเปลี่ยนไปขณะรวม
กัน แต่หลังจากรวมกันแล้ว คลื่นมีรูป
ร่างเหมือน ก่อนรวมกัน

สรุปได้ว่า
1. ถ้าคลื่นรวมกันโดยสันคลื่นตรงกัน หรือ
ท้องคลื่นตรงกัน จะรวมกันแบบเสริม เรียก
จุดปฏิบัพ (Antinode)
2. เมื่อคลื่นรวมกันโดยสันคลื่นตรงกับท้อง
คลื่น จะรวมกันแบบหักล้าง เรียก จุดบัพ
(Node)

การเลี้ยวเบนของคลื่น

คลื่นจากแหล่งกำเนิดเดินทางไปพบสิ่งกีดขวางที่มีลักษณะเป็นขอบหรือช่องที่มีขนาดใกล้
เคียงกับความยาวคลื่น ทำให้คลื่นเคลื่อนที่อ้อมผ่านสิ่งกีดขวางไปได้ ซึ่งอธิบายได้โดยใช้
หลักของฮอยเกนส์ซึ่งกล่าวไว้ว่า "ทุก ๆ จุกบนหน้าคลื่นอาจถือได้ว่าเป็นจุดก าเนิดคลื่นใหม่ที่
ให้คลื่นความยาวคลื่นเดิมและเฟสเดียวกัน"

- เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวาง หรือ ช่อง เงื่อนไขการเลี้ยวเบนของคลื่น
เปิดเล็กๆจะเกิดการเลี้ยวเบนมากยิ่งขึ้น -

การเลี้ยวเบนผ่านช่องแคบคู่

• เมื่อให้คลื่นน้ำหน้าตรงตกกระทบผ่านช่องแคบคู่ ซึ่งมีระยะห่างระหว่างช่องเป็น d คลื่นที่
เลี้ยวเบนผ่านช่องทั้งสองจะมีหน้าคลื่นเป็นรูปวงกลม
• เกิดการแทรกสอดกันของคลื่นจาก 2 แหล่ง เช่นเดียวกับการแทรกสอดของคลื่นวงกลมจาก
แหล่งก าเนิด S1และ S2 กรณีเฟสตรงกัน

6

ข้อสอบเรื่องคลื่น

1. ทำให้เกิดคลืนบนเส้นเชือกที่ปลายทั้งสองด้านถูกขึงตึง พบว่ามีความถี่และ
ความยาวคลื่น
ค่าหนึ่งถ้าทำให้ความถี่ในการสั่นเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าของความถี่เดิม ข้อใดถูกต้อง

1. ความยาวคลื่นบนเส้นเชือกลดลงเหลือครึ่งหนึ่งเนื่องจากคลื่นเคลื่อนที่ในตัวกลางเดิม
2. ความยาวคลื่นบนเส้นเชือกเพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าเนื่องจากปริมาณทั้งสองแปรผันตามกัน
3. ความยาวคลื่นบนเส้นเชือกเท่าเดิมเนื่องจากคลื่นเกิดบนตัวกลางเดิม
4. ความยาวคลื่นบนเส้นเชือกเท่าเดิม แต่อัตราเร็วของคลื่นเพิ่มเป็นสองเท่าตามสมการ
v=fl

ตอบ 1. ความยาวคลื่นบนเส้นเชือกลดลงเหลือครึ่งหนึ่งเนื่องจากคลื่นเคลื่อนที่ในตัวกลาง
เดิม

2. เมื่อคลื่นเคลื่อนจากตัวกลางที่หนึ่งไปตัวกลางที่สองโดยอัตราเร็วของคลื่นลดลง
ถามว่า สำหรับคลื่นในตัวกลางที่สอง ข้อความใดถูกต้อง

1. ความถี่เพิ่มขึ้น
2. ความถี่ลดลง
3. ความยาวคลื่นมากขึ้น
4. ความยาวคลื่นลดลง

ตอบ 4. ความยาวคลื่นลดลง

3. ลูกบอลลูกหนึ่งตกลงน้ำ และสั่นขึ้นลงหลายรอบทำให้เกิดคลื่นผิวน้ำ แผ่ออกไปเป็นรูป
วงกลม เมื่อเวลาผ่านไป 10 วินาทีคลื่นน้ำ แผ่ออกไปได้รัศมีสูงสุดประมาณ 20 เมตร โดยมี
ระยะระหว่างสันคลื่นเท่ากับ 2 เมตรจากข้อมลู ดังกล่าวลูกบอลสนั้นขึ้นลงด้วยความถี่
ประมาณเท่าใด
1. 0.5 Hz
2. 1.0 Hz
3. 2.0 Hz
4. 4.0 Hz

ตอบ 2. 1.0 Hz

7

ข้อสอบเรื่องคลื่น

4. เมื่อคลื่นน้ำต่อเนื่องหน้าวงกลมสองขบวนซึ่งเหมือนกันทุกประการเคลื่อนที่มาพบกัน
โดยสันคลื่นพบกับสันคลื่น จะเกิดปรากฏการณ์ตามข้อใด

ก. การสะท้อน
ข. การแทรกสอดแบบเสริมกัน
ค. การหักเห
ง. การแทรกสอดแบบหักล้างกัน

ตอบ ค. การหักเห

5. ถ้าคลื่นผิวน้ำนี้มีความถี่ 12 ลูกคลื่น ใน 30 วินาที คลื่นผิวน้ำนี้มีความเร็วเท่าใด

1. 0.8 cm/s
2. 1.0 cm/s
3. 1.2 cm/s
4. 1.6 cm/s

ตอบ 4. 1.6 cm/s