ปรียาพร-จุฑาทิพ...'s profile<0_0>**จินตนาการ สำคัญย...PhotosBlogListsMore Tools Help

Windows Media Player

ปรียาพร-จุฑาทิพย์-ดวงใจ

Occupation
นักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5/3

<0_0>**จินตนาการ สำคัญยิ่งกว่าความรู้**<0_0>

..**--**คลื่น**-**..
2/2/2007

ชนิดและส่วนประกอบของคลื่น

  ชนิดและส่วนประกอบของคลื่น

   คลื่นเกิดจากการส่งต่อพลังงานของอนุภาคตัวกลางจากอนุภาคหนึ่งไปยังอนุภาคที่อยู่ข้างเคียง ขณะที่เกิดคลื่น                                       ขึ้นทุกอนุภาคบน ตัวกลางก็จะสั่นกลับมารอบตำแหน่งสมดุลโดยไม่มีการเคลื่อนที่ตามคลื่นไป ลักษณะคลื่นแบบนี้                                   เรียกว่า คลื่นกล (mechanical waves) เช่นเมื่อมีการรบกวนบนผิวน้ำนิ่งโดยการโยนก้อนหินลงไปในสระ อนุภาค                                 ของน้ำจะสั่นขึ้นและลงรอบตำแหน่งสมดุล ทำให้ เกิดเป็นคลื่นขึ้น โดยคลื่นจะแผ่จากตำแหน่งที่ก้อนหินกระทบผิวน้ำ                                   ออกไปรอบ ๆ ตำแหน่งนั้นทุกทิศทางเป็นรูปวงกลม ติดต่อกันไป                                                                                          1. ชนิดของคลื่น            

     ถ้าแบ่งคลื่นตามลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคของตัวกลางที่ถูกรบกวนและทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น                                         สามารถแบ่งคลื่นออก ได้เป็น 2 ชนิด คือ
     ก. คลื่นตามขวาง (transverse waves) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้อนุภาคในตัวกลาง                                           เคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทาง การเคลื่อนที่ของคลื่น เช่นคลื่นตามขวางในเส้นเชือก , คลื่นแสง เป็นต้น
     ข. คลื่นตามยาว (longitudinal waves) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้อนุภาคในตัวกลางเคลื่อนที่                                    ตามแนวขนานกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง , คลื่นในสปริง เป็นต้น
 2. ส่วนประกอบของคลื่น

1. สันคลื่น คือ ตำแหน่งสูงสุดของคลื่น ได้แก่จุด C และ C/
2. ท้องคลื่น คือ ตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น ได้แก่จุด D และ D/
3. อัมปลิจูด คือ ระยะจัดสูงสุดของคลื่นวัดจากตำแหน่งสมดุล แทนด้วย A ดังรูป
4. คาบ (Period) คือ ช่วงเวลาในการสั่น 1 รอบของอนุภาค มีหน่วยเป็นวินาที แทนด้วย T
5. ความถี่ (Frequency) คือ จำนวนรอบที่อนุภาคสั่นใน 1 วินาที มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที

 

6. ความยาวคลื่น (Wavelength) คือ ระยะทางที่คลื่นไปได้ในช่วงเวลาของ 1 คาบ แทนด้วย บางทีความ                                           ยาวคลื่นคือ ระยะจากระหว่างจุด 2 จุดที่อยู่ถัดกัน ซึ่งมีลักษณะเหมือนกัน เช่น จากจุด C ถึง C/ หรือจากจุด D                                        ถึง D/ ลักษณะที่เหมือนกัน เรียกว่า มีเฟสตรงกัน (inphase)
7. อัตราเร็วคลื่นหรืออัตราเร็วเฟส คือ ระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ได้ 1 ความยาวคลื่น ในเวลา 1 คาบ (T) มีหน่วย                                     เป็นเมตรต่อวินาที(m/s)

    สำหรับในตัวกลางชนิดเดียวกัน อัตราเร็วคลื่นจะมีค่าคงที่ (v คงที่ )โดย ความยาวคลื่นจะแปรผกผันกับความถี่                                     นั่นคือ ถ้าความถี่สูง ความยาวคลื่นจะสั้น ส่วนคลื่นที่มีความถี่ต่ำ ความยาวคลื่นจะยาวขึ้น

 

สมบัติของคลื่น

คุณสมบัติของคลื่น

          คุณสมบัติ พื้นฐานของ คลื่น ต่างๆ    สามารถ พิจารณา ได้    4   ประการ ซึ่งมี
               1.   การสะท้อนกลับ ( Reflection )
               2.    การหักเห (Refraction)
               3.    การแพร่กระจายคลื่น (Diffraction )
               4.    การแทรกสอดของคลื่น ( Interference )                                                                                                                                                                                 
1. การสะท้อนของคลื่น
          
การสะท้อนของคลื่นหมายถึง  การเปลี่ยนทิศทางการเดินทางของคลื่นโดยทันทีทันใดเมื่อคลื่นนั้นเดินทาง ตกกระทบที่ผิวของตัวกลาง  นั่นคือ คลื่นกระดอนออกจากผิวสะท้อน ของตัวกลาง ในลักษณะเดียวกับแสงสะท้อนจากกระจกเงา แสดงปรากฎการณ์ ของการสะท้อนของคลื่นวิทยุ สังเกตได้ว่ามุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน ลักษณะการสะท้อนกลับของคลื่น    สามารถ แสดง ลำดับ การ ที่คลื่น ตกกระทบ พื้นผิว ของ ตัวกลาง และ สะท้อน จาก พื้นผิว ของตัวกลางได้


2. การหักเหของคลื่น
          
การหักเหของคลื่นวิทยุเกิดขึ้นเมื่อคลื่นวิทยุเดินทางจากตัวกลางหนึ่ง ไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าไม่เหมือนกัน โดยที่มุมตกกระทบ ณ ตัวกลางที่สองไม่เป็นมุมฉาก พลังงานคลื่นส่วนหนึ่งจะสะท้อนกลับเข้าไปยังตัวกลางที่หนึ่ง โดยมีมุมตกเท่ากับมุมสะท้อน แต่ยังมีพลังงานคลื่นอีกส่วนหนึ่งเดินทางเข้าไปยังตัวกลางที่สอง การเดินทางเข้าไปยังตัวกลางที่สองนี้ จะไม่เป็นแนวเส้นตรงต่อไปจากแนวทางเดินในด้านตัวกลางแรก แต่จะหักเหออกไปมากน้อยขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางไฟฟ้าของตัวกลางทั้งสอง สาเหตุที่เกิดการหักเหของทางเดินของคลื่นวิทยุ เนื่องจาก ความเร็วของคลื่นวิทยุในตัวกลาง ที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าแตกต่างกันจะไม่เท่ากัน เช่น คลื่นวิทยุจะเดินทางในน้ำบริสุทธิ์จะช้ากว่าเดินทางในอากาศถึง 9 เท่า เป็นต้น      ลักษณะการหักเหของคลื่น สามารถแสดงลำดับการที่คลื่นเคลื่อนที่ จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งเป็นลำดับๆ

3. การแพร่กระจายคลื่น
          
การแพร่กระจายคลื่น มีชื่อเรียกได้ต่างๆกันไป เช่น การเลี้ยวเบนชองคลื่นหรือการเบี่ยงเบนของคลื่น การเบี่ยงเบนของ คลื่นเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเดินทางผ่านมุมหรือขอบของตัวกลางทึบ ที่คลื่นนั้นไม่สามารถผ่านได้ เช่น คลื่น วิทยุ ความถี่ สูงมากเดินผ่านยอดเขาคลื่นนี้ มีคุณสมบัติเดินทาง เป็นเส้นตรง ดังนั้น ถ้าเราลากเส้นตรงจากสายอากาศไปยังยอดเขา ส่วนที่อยู่หลังยอดเขาและต่ำกว่า เส้นนี้ลงมาไม่ควรที่จะได้รับคลื่นได้เลย แต่บางส่วนที่อยู่หลังยอดเขาสามารถรับคลื่นวิทยุย่านความถี่สูงได้ เนื่องจากความถี่สูงขึ้นการเบี่ยงเบนของคลื่นก็ยิ่งลดลง กล่าวคือคลื่นจะเดินทางเป็นแนวเส้นตรงแต่บางส่วนของคลื่นเกิดการกระทบ กับสลิตแคบๆ (ยอดเขา) ทำให้คลื่นเกิดการแตกกระจายออกไป โดยรอบเสมือนกับเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นใหม่นั่นเอง 
4. การแทรกสอดของคลื่น
          การแทรกสอดของคลื่น เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติทาง optical ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เราพิจารณา เรื่อง Interference ต่อไปสิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อ  2  คลื่น ที่ออกจากแหล่งจ่ายอันเดียว และเดินทางมาด้วยเส้นทางที่ต่างกันมาถึงจุดหนึ่งพร้อมกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นบ่อยมากในการเดินทางของ High - frequency Sky - Wave propagation และใน Microwave space - wave propagation  ( กรณีของแบบนี้จะอธิบายในหัวข้อนี้ ) มันเกิดขึ้นเมื่อสายอากาศของไมโครเวฟถูกตั้งอยู่ใกล้กับพื้นดิน และคลื่นที่มาถึงจุดรับไม่ใช่เพียงจากทิศทางตรง แต่เป็นคลื่นที่หลังจากสะท้อนจากพื้นดินด้วย

สมบัติอื่นๆที่เกิดขึ้นกับคลื่น

          การถูกดูดกลืน ( ABSORPTION ) เมื่อคลื่นวิทยุเดินผ่านตัวกลาง พลังงานส่วนหนึ่งจะสูญเสียไปในลักษณะที่กลายเป็นความร้อนเรียกว่า คลื่นวิทยุถูกดูดกลืนโดยตัวกลาง ตัวกลางนั้นไม่ว่าจะเป็นตัวนำ หรือมีภาพเป็นตัวต้านทานต่อคลื่นวิทยุ อาคารตึก และสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ บนพื้นโลก อุณหภูมิของอากาศ น้ำ และฝุ่นละออง ซึ่งประกอบกันเป็นชั้นบรรยากาศ สามารถเป็นตัวดูดกลืนพลังงานได้ทั้งสิ้น
          การกระจัดการกระจาย ( SCATTERING ) เมื่อคลื่นเดินทางตกกระทบบนตัวกลางที่รวมกันเป็นกลุ่ม พลังงานส่วนหนึ่งจะสะท้อนออกมา และบางส่วนเดินทางหักเหเข้าไปในตัวกลาง ส่วนหนึ่งของพลังงานที่เข้าไปในตัวกลางจะถูกดูดกลืนแปลงรูปเป็นความร้อน และมีอีกส่วนหนึ่งถูกตัวกลางคายออกมาอีกในรูปของการกระจายพลังงานคลื่น เนื่องจากคลื่นที่กระจายออกมานี้ไม่ค่อยเป็นระเบียบเราจึงเรียกว่า คลื่นกระจัดกระจาย การกระจัดกระจายของคลื่นนี้ บางครั้งก็นำมาใช้ประโยชน์ได้เช่น ในระบบการสื่อสารที่เรียกว่า TROPOSPHERIC   SCATTER ซึ่งอาศัยการกระจัดกระจายของคลื่นวิทยุจากกลุ่มอากาศที่หนาแน่นในชั้นบรรยากาศ TROPOSPHERE ซึ่งอยู่ห่างจากผิวโลกประมาณ 10 กิโลเมตร ในบางครั้งการกระจัดกระจายของคลื่นก็มีผลเสียเช่น การสื่อสารย่านความถี่ไมโครเวฟ เมื่อคลื่นตกกระทบเม็ดฝนจะทำให้คลื่นเกิดการสูญเสียเป็นผลจากการกระจัดกระจาย และการหักเหทำให้คลื่นไม่สามารถเดินทางไปยังปลายทางได้หมด
           การลดทอนพลังงาน (ATTENUATION)ของคลื่น จะมีความหมายหรือสาเหตุคล้ายคลึงกับการถูกดูดกลืน คือการลดทอนพลังงานคลื่นอันเนื่องมาจากการถ่างออกของลำคลื่นวิทยุในลักษณะที่คล้ายคลึงกับการถ่างออกของลำแสงไฟฉายปรากฎการณ์เช่นนี้จะทำให้ ความเข้มของพลังงานคลื่นวิทยุต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ลดลงไปเรื่อยๆ เมื่อคลื่นเดินทางห่างจากจุดกำเนิดออกไปถ้าแหล่งกำเนิดคลื่นมีลักษณะที่สามารถกระจายคลื่นได้ทุกทิศทางรอบตัวหรือเรียกว่า   ISOTROPIC ANTENNA นั้น คลื่นที่ถูกสร้างขึ้นจะลดความเข้มลงไปเรื่อย ๆ เมื่อคลื่นเดินทางห่างออกไป โดยความเข้มจะแปรกลับ กับระยะทางกำลังสองนั่นเอง

 
Photo 1 of 14
No list items have been added yet.