การหักเหของคลื่น
การหักเหของคลื่น หมายถึง การที่คลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งเข้าไปในอีกตัวกลางหนึ่งที่มีคุณสมบัติต่างกันแล้ว เป็นผลให้อัตราเร็วคลื่นเปลี่ยนไปโดยทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นอาจเปลี่ยนหรือไม่เปลี่ยนก็ได้ ( ถ้าหน้าคลื่นตกกระทบขนานกับแนวรอยต่อของตัวกลางทั้งสองทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นหักเหไม่เปลี่ยนแปลง )
เมื่อคลื่นหักเหระหว่างผิวรอยต่อของตัวกลางใดๆ ปริมาณของคลื่นที่เปลี่ยนแปลง คือ ความเร็วและความยาวคลื่น ส่วนความถี่มีค่าคงที่เพราะเป็นคลื่นต่อเนื่องที่เกิดจากแหล่งกำเนิดเดียวกัน
ในการพิจารณา ความเร็ว ( v ) และ ความยาวคลื่น ( l )ในตัวกลางใดๆ เมื่อ ความถี่ ( f ) คงที่ สามรถพิจารณาจากสมการ v = f l ดังรูป
 |
| รูป แสดงมุมตกกระทบ ( q1 ) และมุมหักเห ( q2 ) |
 |
| แหล่งข้อมูล : http://irrigation.rid.go.th/rid17/Myweb/machanical/commu/vorapot1.html |
จากรูป ระยะ BC เป็นความยาวคลื่นในเขตน้ำลึก l1
ระยะ AD เป็นความยาวคลื่นในเขตน้ำตื้น l2
จะได้ sin q1 = BC = l1
AB AB
sin q2 = AD = l2
AB AB
ดังนั้น sin q1= l1 / AB
sin q2 l2 / AB
sin q1 = l1 ....................................( 1 )
sin q2 l2
จาก v = fl จะได้ l = v
f
ดังนั้น sin q1= v1 / f
sin q2 v2 / f
( ความถี่ ( f ) เท่ากันเพราะแหล่งกำเนิดเดียวกัน )
จะได้ sin q1 = v1 ...................................( 2 )
sin q2 v2
จากสมการ ( 1 ) และ ( 2 ) จะได้
v1 = l1 ...................................( 2 )
v2 l2
จากสมการ ( 2 ) อธิบายได้ว่า เมื่อคลื่นมีการหักเห อัตราส่วนของค่าไซน์ของมุมตกกระทบกับค่าไซน์ของมุมหักเห จะมีค่าเท่ากับอัตราส่วนระหว่างอัตราเร็วคลื่นในตัวกลางที่คลื่นตกกระทบกับอัตราเร็วคลื่นในตัวกลางที่คลื่นหักเห
ตัวอย่าง 1 คลื่นขบวนหนึ่งเกิดจากแหล่งกำเนิด 20 Hz เคลื่อนที่จากน้ำลึกด้วยความเร็ว 6 m/s เข้าสู่น้ำตื้น โดยมีทิศทางตั้งฉากกับผิวรอยต่อ ถ้าความเร็วในน้ำตื้นเป็น 4 m/s จงหาความยาวคลื่นในน้ำตื้น
วิเคราะห์โจทย์ ทิศทางของคลื่นตกกระทบตั้งฉากกับผิวรอยต่อทิศทางของคลื่นหักเหไม่เปลี่ยนแปลง อัตราส่วนของค่าไซน์จึงไม่เกี่ยวข้อง
ความถี่ของคลื่นในน้ำลึก = ความถี่ของคลื่นในน้ำตื้น = 20 Hz
ถ้าให้น้ำลึกเป็นตัวกลางที่ 1 และ น้ำตื้นเป็นตัวกลางที่ 2
จะได้เกี่ยวกับอัตราเร็ว v ว่า
v1 = 6 m/s
v2 = 4 m/s
วิธีทำ หาความยาวคลื่นในน้ำลึก จากสมการ l = v
f
จะได้ l1 = v1 = 6 = 0.3 m
f 20
หาความยาวคลื่นในน้ำตื้นจาก v1 = l1
v2 l2
l 2 = l1 x v1 = 0.3 m x 4 m/s = 0.2 m
v2 6 m/s
นั่นคือ ความยาวคลื่นในน้ำตื้นเป็น 20 เซนติเมตร ตอบ
ตัวอย่าง 2 คลื่นน้ำหน้าตรงเคลื่อนที่จากบริเวณ A ไปสู่บริเวณ B ในถาดคลื่นทำให้เกิดการหักเหของคลื่นปรากฏดังรูป ถ้าคลื่นนี้เกิดจากแหล่งกำเนิดซึ่งมีความถี่ 10 Hz อัตราเร็วคลื่นน้ำบริเวณ B จะมีค่าเท่าใด
วิเคราะห์โจทย์ ความยาวคลื่นบริเวณ A ( lA ) = 2 cm
ความถี่ของคลื่นบริเวณ A = ความถี่ของคลื่นบริเวณ B = 10 Hz
อัตราเร็วคลื่นบริเวณ A หาได้จากสมการ vA = flA
sin q1 =sin qA = sin 45° สำหรับ sin q2 = sin qB = sin 30°
วิธีทำ จากสมการ sin q1 = v1
sin q2 v2
ดังนั้น sin qA = vA
sin qB vB
จะได้ vB = vA x sin 30 องศา
sin 45 องศา
vB = (10 Hz)(
vB = ดังนั้น อัตราเร็วคลื่นน้ำบริเวณ B เป็น เซนติเมตรต่อวินาที ตอบ
เซนติเมตรต่อวินาที ตอบ
สื่อมีความรู้ดี มีตัวอย่างคำนวณด้วยทำให้เข้าใจมากขึ้น
ตอบลบOK แล้วนะคะ
ตอบลบCoin Casino - Sign Up For All Your Fun Slots And Win Real
ตอบลบThis new casino app from 인카지노 the best provider of real money games, Coin Casino has you covered septcasino by a huge list of youtube mp3 exclusive offers. Check out our exclusive