คลื่นตามขวาง: ลักษณะและตัวอย่าง

คลื่นตามขวาง คือ คลื่น ที่เกิดการแกว่งในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ในทางตรงกันข้ามคลื่นตามยาวคือคลื่นที่การเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางเกิดขึ้นในทิศทางเดียวกันกับที่การกระจัดของคลื่นเกิดขึ้น

ควรจำไว้ว่าคลื่นนั้นแพร่กระจายผ่านตัวกลางโดยอาศัยการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นในอนุภาคของตัวกลางดังกล่าว จากนั้นทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นสามารถขนานหรือตั้งฉากกับทิศทางที่อนุภาคสั่นสะเทือน ดังนั้นความแตกต่างระหว่างคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาวจึงถูกทำเครื่องหมาย

ตัวอย่างทั่วไปของคลื่นตามขวางคือคลื่นวงกลมที่แพร่กระจายผ่านพื้นผิวของน้ำเมื่อหินถูกโยน คลื่นตามขวางเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นเดียวกับแสง สำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีกรณีเฉพาะที่ไม่มีการสั่นสะเทือนของอนุภาคที่เกิดขึ้นในคลื่นอื่น ๆ

ถึงกระนั้นพวกมันก็เป็นคลื่นตามขวางเพราะสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับคลื่นเหล่านี้จะตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ตัวอย่างอื่น ๆ ของคลื่นตามขวางคือคลื่นที่ถูกส่งผ่านคลื่นและสตริง S หรือคลื่นแผ่นดินไหวทุติยภูมิ

คุณสมบัติ

คลื่นไม่ว่าจะเป็นแนวขวางหรือแนวยาวมีลักษณะหลายอย่างที่เป็นตัวกำหนด โดยทั่วไปลักษณะที่สำคัญที่สุดของคลื่นคือที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

คลื่นแอมพลิจูด (A)

มันถูกกำหนดให้เป็นระยะห่างระหว่างจุดที่ไกลที่สุดจากคลื่นและจุดสมดุล เนื่องจากเป็นความยาวจึงวัดเป็นหน่วยความยาว (โดยปกติวัดเป็นเมตร)

ความยาวคลื่น (λ)

มันถูกกำหนดให้เป็นระยะทาง (มักวัดในหน่วยเมตร) เดินทางโดยการรบกวนในช่วงเวลาที่แน่นอน

ระยะนี้วัดจากตัวอย่างเช่นระหว่างสันเขาสองอันต่อเนื่อง (สันเขาเป็นจุดที่ไกลที่สุดจากตำแหน่งสมดุลที่ด้านบนของคลื่น) หรือระหว่างหุบเขาสองแห่ง (จุดที่ไกลที่สุดจากตำแหน่งสมดุลบน ก้นคลื่น) ต่อเนื่องกัน

อย่างไรก็ตามคุณสามารถวัดระหว่างจุดต่อเนื่องสองจุดใด ๆ ของคลื่นที่อยู่ในระยะเดียวกันได้

ระยะเวลา (T)

มันถูกกำหนดให้เป็นเวลา (โดยปกติวัดในไม่กี่วินาที) ที่คลื่นใช้ในการเดินทางผ่านครบวงจรหรือการสั่น มันสามารถนิยามได้ว่าเวลาที่คลื่นใช้ในการเดินทางระยะทางเทียบเท่ากับความยาวคลื่นของมัน

ความถี่ (f)

มันถูกกำหนดเป็นจำนวนของการแกว่งที่เกิดขึ้นในหน่วยของเวลาโดยปกติหนึ่งวินาที ด้วยวิธีนี้เมื่อมีการวัดเวลาในหน่วยวินาทีความถี่จะถูกวัดเป็นเฮิร์ตซ์ (Hz) ปกติความถี่จะคำนวณจากช่วงเวลาโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

f = 1 / T

ความเร็วการแพร่กระจายคลื่น (v)

เป็นความเร็วที่คลื่นแพร่กระจาย (พลังงานของคลื่น) โดยตัวกลาง โดยปกติแล้วจะวัดเป็นเมตรต่อวินาที (m / s) ตัวอย่างเช่นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายด้วยความเร็วแสง

ความเร็วการแพร่กระจายสามารถคำนวณได้จากความยาวคลื่นและระยะเวลาหรือความถี่

V = λ / T = λ f

หรือเพียงแค่หารระยะทางที่คลื่นเดินทางผ่านในช่วงเวลาหนึ่ง:

v = s / t

ตัวอย่าง

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกรณีที่สำคัญที่สุดของคลื่นตามขวาง ลักษณะเฉพาะของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคือตรงกันข้ามกับคลื่นเชิงกลที่ต้องการวิธีการที่จะแพร่กระจายไม่จำเป็นต้องมีวิธีในการแพร่กระจายและสามารถทำได้ในสุญญากาศ

นี่ไม่ได้หมายความว่าไม่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางทางกล (ทางกายภาพ) คลื่นตามขวางบางตัวเป็นคลื่นเชิงกลเนื่องจากพวกมันต้องการตัวกลางทางกายภาพสำหรับการแพร่กระจาย คลื่นเชิงกลเหล่านี้เรียกว่าคลื่น T หรือคลื่นเฉือน

นอกจากนี้ดังที่ได้กล่าวไปแล้วคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายด้วยความเร็วแสงซึ่งในกรณีของสุญญากาศนั้นมีค่าอยู่ที่ 3 3 10 8 m / s

ตัวอย่างของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือแสงที่มองเห็นได้ซึ่งก็คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นอยู่ระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตร

คลื่นตามขวางในน้ำ

คลื่นตามขวางโดยทั่วไปและกราฟฟิคเป็นอย่างมากคือกรณีที่หิน (หรือวัตถุอื่น ๆ ) ถูกโยนลงไปในน้ำ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นจะมีการผลิตคลื่นวงกลมที่แพร่กระจายจากสถานที่ที่หินกระทบกับน้ำ (หรือโฟกัสของคลื่น)

การสังเกตของคลื่นเหล่านี้ช่วยให้เข้าใจว่าทิศทางของการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นในน้ำเป็นแนวตั้งฉากกับทิศทางของการเคลื่อนที่ของคลื่น

สิ่งนี้จะสังเกตได้ดีที่สุดหากทุ่นอยู่ใกล้กับจุดกระทบ ทุ่นขึ้นและลงในแนวตั้งเมื่อคลื่นมาถึงด้านหน้าซึ่งเคลื่อนที่ในแนวนอน

ความซับซ้อนมากขึ้นคือการเคลื่อนที่ของคลื่นในมหาสมุทร การเคลื่อนไหวของมันไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับการศึกษาคลื่นตามขวาง แต่ยังรวมถึงการไหลเวียนของกระแสน้ำเมื่อคลื่นผ่าน ดังนั้นการเคลื่อนไหวที่แท้จริงของน้ำในทะเลและมหาสมุทรจึงไม่สามารถลดลงได้เฉพาะกับการเคลื่อนไหวที่เรียบง่าย

โบกเชือก

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้นกรณีคลื่นขวางทั่วไปอีกประการหนึ่งคือการกระจัดของการสั่นสะเทือนโดยสายอักขระ

สำหรับคลื่นเหล่านี้ความเร็วที่คลื่นแพร่กระจายผ่านสตริงที่ยืดออกจะถูกกำหนดโดยความตึงของสตริงและมวลต่อความยาวหน่วยของสตริง ดังนั้นความเร็วของคลื่นคำนวณจากนิพจน์ต่อไปนี้:

V = (T / m / L) 1/2

ในสมการนี้ T คือความตึงของสตริง, มวลของมันและความยาวของสตริง L