1. คลื่น คลื่นเกิดจากการส่งต่อพลังงานของอนุภาคตัวกลางจากอนุภาคหนึ่งไปยังอนุภาคที่อยู่ข้างเคียง ขณะที่เกิดคลื่นขึ้นทุกอนุภาคบน ตัวกลางก็จะสั่นกลับมารอบตำแหน่งสมดุลโดยไม่มีการเคลื่อนที่ตามคลื่นไป ลักษณะคลื่นแบบนี้เรียกว่า คลื่นกล (mechanical waves) เช่นเมื่อมีการรบกวนบนผิวน้ำนิ่งโดยการโยนก้อนหินลงไปในสระ อนุภาคของน้ำจะสั่นขึ้นและลงรอบตำแหน่งสมดุล ทำให้ เกิดเป็นคลื่นขึ้น โดยคลื่นจะแผ่จากตำแหน่งที่ก้อนหินกระทบผิวน้ำออกไปรอบ ๆ ตำแหน่งนั้นทุกทิศทางเป็นรูปวงกลม ติดต่อกันไป

2. 1.ชนิดของคลื่น

3. รูปที่ 1 แสดงคลื่นตามขวางในเส้นเชือกรูปที่ 1 แสดงคลื่นตามขวางในเส้นเชือก

4. ข. คลื่นตามยาว (longitudinal waves) เป็นคลื่นที่ส่งผ่านไปในตัวกลางแล้วทำให้อนุภาคในตัวกลางเคลื่อนที่ตามแนวขนานกับ ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง , คลื่นในสปริง เป็นต้น ซึ่งจากรูปเป็นคลื่นในท่ออากาศที่เกิดจากอัดลูกสูบที่ ปลายข้างหนึ่ง ของท่อแล้วทำให้อนุภาคของอากาศในท่อจะสั่นในแนวซ้ายขวารอบตำแหน่งสมดุลทำให้เกิดส่วนอัดและส่วนขยาย ซึ่งจะขนานกับ ทิศทางของอัตราเร็ว ของการเคลื่อนที่ของคลื่น (v)

5. รูปที่ 2 แสดงคลื่นตามยาวของอนุภาคในท่อ

6. 2.ส่วนประกอบของคลื่น รูปที่ 3 แสดงส่วนประกอบของคลื่น

7. 5. ความถี่ (Frequency) คือ จำนวนรอบที่อนุภาคสั่นใน 1 วินาที มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที หรือหรือ เฮิรตซ์ (Hertz , Hz) แทนด้วย โดยที่คาบและความถี่มีความสัมพันธ์ดังนี้

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

9. 3.อัตราความเร็วคลื่นในตัวกลางชนิดต่างๆ

12. 4.ฟังค์ชันคลื่น คลื่นมีลักษณะการเคลื่อนที่ของอนุภาคเป็นแบบฮาร์โมนิก ดังนั้นการกระจัดของอนุภาค y จะมีรูปแบบเหมือนสมการการเคลื่อนที่ แบบฮาร์โมนิกด้วย ดังนั้นถ้าพิจารณาการเคลื่อนที่ของคลื่น โดยให้เฟสเริ่มต้นเท่ากับศูนย์ สมการการเคลื่อนที่ของคลื่นหรือเรียกว่า ฟังค์ชันคลื่น ซึ่งก็คือฟังค์ชันที่แสดงตำแหน่งของอนุภาคใดอนุภาคหนึ่งบนคลื่น

13. 5.การสะท้อนของคลื่น รูปแสดง 5 ก. แสดงการสะท้อนที่ตึงปลายแน่น

14. เมื่อคลื่นเคลื่อนที่มาถึงจุดตรึง คลื่นจะส่งแรงในทิศลงกระทำต่อสิ่งที่ยึดเชือก โดยสิ่งที่ยึดเชือกนี้ไม่เคลื่อนที่ และจะส่งแรง ปฏิกิริยากระทำต่อเชือกในทิศทาง ตรงข้าม แรงนี้มีผลทำให้การกระจัดของคลื่นสะท้อนอยู่ในทิศทางตรงข้ามกับ คลื่นตกกระทบ หรืออาจ กล่าวได้ว่าเฟสของคลื่นที่สะท้อนออกมา มีเฟสตรงข้าม กับคลื่นตกกระทบ และถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงานในขณะตกกระทบ จะได้ อัมปลิจูดของคลื่นทั้งสองเท่ากัน ข. การสะท้อนที่ปลายอิสระ(Free End) เมื่อคลื่นเคลื่อนที่มาถึงปลายอิสระ ซึ่งปลายเชือกนี้สามารถเคลื่อนที่ได้ในแนวดิ่ง จะไม่ทำให้เกิดแรงปฏิกิริยากระทำกับเส้นเชือก ทำให้การกระจัดของคลื่นสะท้อนอยู่ในทิศทางเดียว กับคลื่นตกกระทบ หรืออาจกล่าวได้ว่า คลื่นสะท้อนมีเฟสเหมือนกับคลื่นตกกระทบ และถ้าไม่มีการสูญเสียพลังงานในขณะตกกระทบ จะได้อัมปลิจูดของคลื่นทั้งสองเท่ากัน

15. 6.การสะท้อนทับของคลื่น ถ้าคลื่น 2 ขบวน เคลื่อนที่มาซ้อนกัน โดยถ้าคลื่นทั้งสองมีเฟสตรงกัน คลื่นรวมจะมีอัมปลิจูดสูงขึ้น เรียกการรวมกันของคลื่น แบบนี้ว่าการแทรกสอดแบบเสริมกัน (Constructive Interference) แต่ถ้าคลื่นทั้งสองมีเฟสตรงข้ามกัน คลื่นรวมจะมีอัมปลิจูด ลดลงเรียกการรวมกันแบบนี้ว่า การแทรกสอดแบบหักล้าง (Destructive Interference) ดังรูป รูปที่ 6 ก คลื่น 2 ขบวน เคลื่อนที่มารวมกันแบบเสริมกันและหักล้างกัน

16. 7.การแทรกสอดคลื่นนิ่ง

17. การแทรกสอดนี้เป็นอย่างต่อเนื่องทำให้เกิดเป็นคลื่นนิ่งหรือ คลื่นนิ่งที่เวลาใด ๆ เป็นดังรูป รูปที่ 7 แสดงคลื่นนิ่ง ตำแหน่งบัพ (Nodes) และตำแหน่งปฏิบัพ (Antinodes)

18. รูปที่ 8 แสดงตำแหน่งปฏิบัพ (Antinodes) และบัพ (Nodes) ของคลื่นนิ่งในเส้นเชือก

20. รูปที่ 10 แสดงคลื่นนิ่งในท่อ

21. จัดทำโดย 1.นาย ฤทธิชัย กันชม เลขที่ 5 2.นาย อรรถชัย ใจยุ เลขที่ 6 3.นางสาว จอมขวัญ ถุงแก้ว เลขที่ 8 4.นางสาว ธาราพร กาศสมบรูณ์ เลขที่ 10 5.นางสาว นิชา ไชยพงษ์วิสุตษ์ เลขที่ 11 6.นางสาว สุขฌามาศ คิดเห็น เลขที่ 15 7.นางสาว จิราพร พลีดี เลขที่ 24 ม.5/2