1. คลื่นกล ( Mechanical Wave)

2. การจำแนกคลื่น 1. จำแนกตามลักษณะการอาศัยตัวกลาง 2. จำแนกตามลักษณะการเคลื่อนที่ 3. จำแนกตามลักษณะการเกิดคลื่น

3. 1. จำแนกตามลักษณะการอาศัยตัวกลาง 1.1 คลื่นกล (Mechanical wave) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยอาศัยตัวกลางซึ่งอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้ ตัวอย่างของคลื่นกลได้แก่ คลื่นเสียง คลื่นที่ผิวน้ำ คลื่นในเส้นเชือก เป็นต้น 1.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic waves) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง สามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้ เช่น คลื่นแสง คลื่นวิทยุและโทรทัศน์ คลื่นไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา เป็นต้น

4. 2. จำแนกตามลักษณะการเคลื่อนที่ 2.1 คลื่นตามขวาง (Transverse wave)

5. 2.2 คลื่นตามยาว (Longitudinal wave)

6. 3. จำแนกตามลักษณะการเกิดคลื่น 3.1 คลื่นดล (Pulse wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดถูกรบกวนเพียงครั้งเดียว 3.2 คลื่นต่อเนื่อง (Continuous wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดถูกรบกวนเป็นจังหวะต่อเนื่อง

7. ส่วนประกอบของคลื่น

8. 1.สันคลื่น (Crest) เป็นตำแหน่งสูงสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุดในทางบวก 2.ท้องคลื่น (Crest) เป็นตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น หรือเป็นตำแหน่งที่มีการกระจัดสูงสุดในทางลบ

9. 3.แอมพลิจูด (Amplitude) เป็นระยะการกระจัดมากสุด ทั้งค่าบวกและค่าลบ

10. 4. ความยาวคลื่น (wavelength) เป็นความยาวของคลื่นหนึ่งลูกมีค่าเท่ากับระยะระหว่างสันคลื่นหรือท้องคลื่นที่อยู่ถัดกัน ความยาวคลื่นแทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นเมตร (m)

12. 5. คาบ (period) หมายถึง ช่วงเวลาที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ ครบหนึ่งลูกคลื่น แทนด้วยสัญลักษณ์ มีหน่วยเป็นวินาทีต่อรอบ (s)

13. 6. ความถี่ (frequency) หมายถึง จำนวนลูกคลื่นที่เคลื่อนที่ผ่านตำแหน่งใด ๆ ในหนึ่งหน่วยเวลา แทนด้วยสัญลักษณ์ f มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที (s-1) หรือ เฮิรตซ์ (Hz)

14. 7.อัตราเร็วของคลื่น (wave speed) หาได้จากผลคูณระหว่างความยาวคลื่นและความถี่

15. ตัวอย่างง่ายๆ 1. เด็กชายเค อกหัก จึงไปนั่งอยู่ริมน้ำแล้วใช้ไม้ตีน้ำเป็นจังหวะสม่ำเสมอ 120 ครั้ง ในเวลา 1 นาที จงหาคาบเวลา และความถี่นี้

16. ตัวอย่างง่ายๆ 2. คลื่นเสียงที่มีความถี่ 256 เฮิรตซ์ และเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 640 เมตรต่อวินาที จะมีความยาวคลื่นเท่าใด

18. 2. จากรูปเป็นคลื่นนิ่งในเส้นเชือกที่มีปลายทั้งสองยึดแน่นไว้ ถ้าเส้นเชือกยาว 90 เซนติเมตร และความเร็วในเส้นเชือกขณะนั้นเท่ากับ 2.4 x 102เมตรต่อวินาที จงหาความถี่ของคลื่น 200 Hz 267 Hz 400 Hz 800 Hz 90 cm

19. 3. คลื่นน้ำเคลื่อนที่ผ่านจุด ๆหนึ่งไป 30 ลูกคลื่น ในเวลา 1 นาที ถ้าคลื่นนี้เคลื่อนที่ด้วยอัตราความเร็ว 2 เมตรต่อวินาที จงหาระยะระหว่างสันคลื่นและท้องคลื่นที่อยู่ติดกัน (ENT 45) 1. 1 m 2. 2 m 3. 3 m 4. 4 m

20. สมบัติของคลื่น การสะท้อน (Reflection) การหักเห (Refraction) การแทรกสอด (Interferance) การเลี้ยวเบน (Diffraction)

21. การสะท้อนของคลื่น (Reflection) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวาง แล้วเปลี่ยนทิศทางกลับสู่ตัวกลางเดิม การสะท้อนของคลื่น และคลื่นที่สะท้อนกลับมา เรียกว่า คลื่นสะท้อนส่วนคลื่นที่ไปกระทบปลายสุดของตัวกลางก่อนเกิดการสะท้อนเรียกว่า คลื่นตกกระทบ

23. กฎของการสะท้อน 1. มุมตกกระทบและมุมสะท้อนของคลื่นมีค่าเท่ากัน2. รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อนและเส้นปกติจะต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน

24. กฎการสะท้อน

28. การหักเหของคลื่น(Refraction) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่ต่างกัน แล้วทำให้อัตราเร็วเปลี่ยนไป

29. หน้าคลื่น 1 2

31. 1 1 ผิว ผิว ตัวกลาง ตัวกลาง 2 2 ในน้ำลึก ความเร็วคลื่น v จะมาก ความยาวคลื่น  จะยาว มุม  จะใหญ่ ในน้ำตื้น ความเร็วคลื่น v จะน้อย ความยาวคลื่น  จะสั้น มุม  จะเล็ก ...... โดยความถี่ f จะคงที่เสมอนะ อย่าลืม!!!!

32. ตัวอย่างข้อสอบเข้ามหาลัย ในการทดลองเรื่องการหักเหของคลื่นผิวน้ำ เมื่อคลื่นผิวน้ำเคลื่อนที่จากบริเวณน้ำลึกไปน้ำตื้น ความยาวคลื่น ความเร็ว v และความถี่ f ของคลื่นผิวน้ำจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร (ENT 43) 1.  น้อยลง v น้อยลง แต่ f คงที่ 2.  มากขึ้น v มากขึ้น แต่ f คงที่ 3.  น้อยลง f มากขึ้น แต่ v คงที่ 4. มากขึ้น f น้อยลง แต่ v คงที่

33. สมการรวม ในการคำนวณจับคู่ใดก็ได้ ใช้ทักษะการย้ายสมการนะจ๊ะ

34. C ผิว ตัวกลาง 90 มุมวิกฤติ (C)และการสะท้อนกลับหมด เมื่อเกิดจากการเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีอัตราเร็วน้อย(น้ำตื้น) ไปยังตัวกลางที่มีอัตราเร็วมาก (น้ำลึก)

35. ตัวอย่าง ในการทดลองโดยใช้ถาดคลื่น พบว่า ความเร็วของคลื่นน้ำลึกเป็น 2 เท่าของความเร็วในน้ำตื้น ถ้าจะทำให้เกิดการสะท้อนกลับหมด คลื่นจะต้องตั้งต้นเคลื่อนที่จากบริเวณไหนและมีมุมวิกฤตเท่าไร ก. น้ำตื้น ,30 องศา ข. น้ำลึก , 30 องศา ค. น้ำตื้น , 60 องศา ง. น้ำลึก , 60 องศา

36. ตัวอย่างข้อสอบเข้ามหาลัย มุมวิกฤตต่อแสงในของเหลวชนิดหนึ่งมีค่าเท่ากับ 60 องศา ความยาวคลื่นของแสงในของเหลวจะเป็นกี่เท่าของความยาวคลื่นในอากาศ (ENT 42) 1. 2/3 2. 3 /2 3. 2 4. ½

37. ตัวอย่าง คลื่นน้ำเคลื่อนที่จากน้ำตื้นไปยังน้ำลึกถ้ามุมตกกระทบและมุมหักเหเท่ากับ 30 องศา และ 45 องศา ตามลำดับ และความยาวคลื่นในน้ำตื้นเท่ากับ 2 เซนติเมตร จงหาความยาวคลื่นในน้ำลึกในหน่วยเซนติเมตร

38. การเลี้ยวเบน (diffraction) เกิดจากคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง ทำให้คลื่นส่วนหนึ่งอ้อมบริเวณของสิ่งกีดขวางแผ่ไปทางด้านหลังของสิ่งกีดขวางนั้น

39. การแทรกสอด (interference) เกิดจากคลื่นสองขบวนที่เหมือนกันทุกประการเคลื่อนที่มาพบกัน แล้วเกิดการซ้อนทับกัน ถ้าเป็นคลื่นแสงจะเห็นแถบมืดและแถบสว่างสลับกัน ส่วนคลื่นเสียงจะได้ยินเสียงดังเสียงค่อยสลับกัน

41. แนวปฏิบัพ (Antinode) คือ แนวการแทรกสอดแบบเสริมกัน ถ้าเป็นคลื่นเสียง จะเสียงดัง ถ้าเป็นคลื่นแสง จะสว่าง แนวบัพ (Node) คือแนวการแทรกสอดแบบหักล้างกัน ถ้าเป็นคลื่นเสียงจะเสียงค่อย ถ้าเป็นคลื่นแสงจะไม่สว่าง (มืด)

44. A0 N1 A1 A1 N1 d S2 S1

45. สมการในการคำนวณ S1P S1 P d S2P S2 ถ้าจุด P เป็นจุดเสริม (ปฏิบัพ) S1P – S2P = n หรือ d sin = n

46. สมการในการคำนวณ S1P S1 P d S2P S2 ถ้าจุด P เป็นจุดหักล้าง (บัพ) S1P – S2P = (n- ) หรือ d sin = (n- )

48. สรุปสมการว่า แนวปฏิบัพ (Antinode) คือ แนวการแทรกสอดแบบเสริมกัน ถ้าเป็นคลื่นเสียง จะเสียงดัง ถ้าเป็นคลื่นแสง จะสว่าง S1P – S2P = n หรือ d sin = n เมื่อ n = 1,2,3… แนวบัพ (Node) คือแนวการแทรกสอดแบบหักล้างกัน ถ้าเป็นคลื่นเสียงจะเสียงค่อย ถ้าเป็นคลื่นแสงจะไม่สว่าง (มืด) S1P – S2P = (n- ) หรือ d sin = (n- ) เมื่อ n = 1,2,3…

49. ตัวอย่าง จากรูปเป็นภาพการแทรกสอดของคลื่นที่ผิวน้ำที่เกิดจากแหล่งกำเนิดอาพันธ์ โดยมี P เป็นจุดใดบนแนวเส้น บัพ S1P = 15 เซนติเมตร S2P = 5 เซนติเมตร อัตราเร็วของคลื่นทั้งสองเท่ากับ 50 เซนติเมตรต่อวินาที แหล่งกำเนิดคลื่นทั้งสองมีความถี่กี่เฮิรตซ์ P S2 S1

50. ตัวอย่าง ถ้า S1และ S2เป็นแหล่งกำเนิดคลื่นในถาดคลื่น ซึ่งมีความถี่เท่ากันและเฟสตรงกัน ห่างกัน 8 เซนติเมตร และถ้าความยาวคลื่น = 4 เซนติเมตร จะเกิดจุดปฏิบัพ และ บัพ ทั้งหมดกี่จุดบนเส้นตรง S1 S2

51. การเคลื่อนที่ผ่านช่องแคบๆ (สลิต) ช่องเดียว (สลิตเดี่ยว) ช่องคู่ (สลิตคู่)

52. สลิดเดี่ยว สลิดคู่

53. สลิดเดี่ยว สลิดคู่ x  d L x ระยะห่างของช่อง d ต้องมีค่าอย่างน้อย1/2 จึงจะเกิดการแทรกสอด ปฏิบัพ (สว่าง) d sin = d = n บัพ (มืด) d sin = d = (n-1/2)  d L ระยะห่าง d ต้องมีค่าอย่างน้อย จึงจะเกิดการแทรกสอด ปฏิบัพ (สว่าง) d sin = d = (n-1/2) บัพ (มืด) d sin = d = n

54. ตัวอย่าง จากการทดลองหาความยาวคลื่นของแสงสีหนึ่ง โดยวางฉากรับริ้วการแทรกสอดไว้ห่างจากแผ่นสลิดคู่ เป็นระยะทาง 120 cm และระยะห่างระหว่างสลิดทั้งสองเป็น 0.03 mm พบว่ามีแถบสว่าง-มืดเกิดขึ้นบนฉากหลายแถบ ถ้าวัดจากแถบสว่างแถบที่ 1 ไปยังแถบสว่างที่ 5 พบว่ามีระยะห่างกัน 9.0 cm แสงสีนี้มีความยาวคลื่นเท่าไรในหน่วยนาโนเมตร(ENT 44)

55. ตัวอย่าง เมื่อให้แสงที่มีค่าความยาวคลื่น 440 นาโนเมตร ผ่านสลิตคู่ที่มีระยะระหว่างช่องทั่งสอง 200 ไมโครเมตร จะเกิดการแทรกสอดบนฉากที่อยู่ห่างออกไป 1.20 เมตร จงหาระยะระหว่างแถบสว่างที่อยู่ติดกันในหน่วยมิลลิเมตร (ENT 43)