คลื่น (WAVE) หมายถึง ลักษณะของการถูกรบกวน ที่มีการแผ่กระจาย เคลื่อนที่ออกไป ในลักษณะของการกวัดแกว่ง หรือกระเพื่อม และมักจะมีการส่งถ่ายพลังงานไปด้วย คลื่นเชิงกลซึ่งเกิดขึ้นในตัวกลาง (ซึ่งเมื่อมีการปรับเปลี่ยนรูป จะมีความแรงยืดหยุ่นในการดีดตัวกลับ) จะเดินทางและส่งผ่านพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในตัวกลาง โดยไม่ทำให้เกิดการเคลื่อนตำแหน่งอย่างถาวรของอนุภาคตัวกลาง คือไม่มีการส่งถ่ายอนุภาคนั่นเอง แต่จะมีการเคลื่อนที่แกว่งกวัด(oscillation) ไปกลับของอนุภาค อย่างไรก็ตามสำหรับ การแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และ การแผ่รังสีแรงดึงดูด นั้นสามารถเดินทางในสุญญากาศได้ โดยไม่ต้องมีตัวกลาง
2. การหักเหของคลื่น (Refraction)
3. การแทรกสอดของคลื่น (Interference)
4. การเลี้ยวเบนของคลื่น (Diffraction)
1. การสะท้อนของคลื่น (Reflection)
การสะท้อน คือ การที่คลื่นเคลื่อนที่ไปตกกระทบกับสิ่งกีดขวางหรือรอยต่อระหว่างตัวกลางแล้วเปลี่ยนทิศสะท้อนกลับมาในตัวกลางเดิม ปรากฎการณ์ที่เรามักเห็นได้บ่อยในเรื่องการสะท้อนคือ การได้ยินเสียงก้อง ซึ่งเกิดจากการที่คลื่นเสียงวิ่งไปกระทบกับสิ่งกีดขวาง เช่น กำแพง แล้วสะท้อนกลับมา โดยที่ระยะเวลาในการเดินทางไปและกลับมีค่ามากพอที่หูเราจะแยกได้ การสะท้อนนั้นมีหลักการที่สำคัญคือ มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน ซึ่งเราเรียกหลักการนี้ว่า กฎการสะท้อน ดังแสดงในรูปด้านล่างซึ่งแสดงคลื่นน้ำที่เคลื่อนที่ไปตกกระทบกับสิ่งกีดขวางแล้วสะท้อนออกมา
กฎการสะท้อนของคลื่น
1. มุมตกกระทบ = มุมสะท้อน
2. รังสีตกกระทบ เส้นตั้งฉากและรังสีสะท้อน ต้องอยู่บนระนาบเดียวกัน |
|
ตัวอย่างการสะท้อนของคลื่น
1. การสะท้อนของคลื่นน้ำ เนื่องจากโมเลกุลของน้ำไม่ถูกยึดติดกับผิวสะท้อน(เป็นปลายอิสระ) ดังนั้นคลื่นสะท้อนจึงมีเฟสคงเดิม
รูปแสดงสถานการณ์จำลองการสะท้อนของคลื่นผิวน้ำ
2. การสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือก
- การสะท้อนที่ปลายอิสระ (Free End) คลื่นสะท้อนจะมีเฟสเดียวกับคลื่นตกกระทบ
- การสะท้อนที่ปลายตรึง (Fix End) คลื่นสะท้อนจะมีเฟสตรงข้ามกับคลื่นตกกระทบ
2. การหักเหของคลื่น (Refraction)
การหักเห เกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านแนวรอยต่อระหว่างสองตัวกลางเช่น คลื่นน้ำเคลื่อนที่จากบริเวณน้ำตื้นไปสู่น้ำลึกโดยตกกระทบทำมุมเฉียงกับแนวรอยต่อระหว่างตัวกลาง จะทำให้เกิดการเบี่ยงเบนทิศทางการเคลื่อนที่ การหักเหนี้เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงอัตราเร็วคลื่นเมื่อคลื่นเปลี่ยนตัวกลางเนื่องจากบริเวณน้ำตื้นและน้ำลึกนั้นทำตัวเสมือนเป็นคนละตัวกลาง ทำให้คลื่นมีอัตราเร็วต่างกันและยังทำให้ความยาวคลื่นเปลี่ยนไปด้วย แต่ความถี่ยังคงเท่าเดิม
กฎการหักเหของคลื่น 1. รังสีตกกระทบ รังสีหักเห และเส้นปกติอยู่บนระนาบเดียวกัน
กรณีที่ 1 การเคลื่อนที่ของคลื่นเชือกผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน
กรณีที่ 2 การเคลื่อนที่ของคลื่นเชือกผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน
กรณีที่ 3 คลื่นหน้าตรงวิ่งผ่านรอยต่อตัวกลางที่มีความเร็วไม่เท่ากันในทิศทางที่ไม่ตั้งฉากกับรอย ต่อตัวกลาง 
3. การแทรกสอดของคลื่น (Interference)
การแทรกสอดเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นได้เมื่อคลื่นสองขบวนเคลื่อนที่บนตัวกลางเดียวกันมาพบกันทำให้เกิดคลื่นลัพธ์จากการรวมกันของคลื่นทั้งสองขณะที่เกิดการซ้อนทับกัน
การแทรกสอดกันของคือจะมีสองชนิด คือ
- การรวมแบบเสริมกัน (Constructive Interference) จะมีค่าแอมพลิจูดมาก คือตำแหน่ง
 n = 0 , 1 , 2 , 3 , ... - การรวมแบบหักล้างกัน (Destructive Interference) จะมีค่าแอมพลิจูดน้อยเกือบเป็นศูนย์ คือตำแหน่ง บัพ(node : N)
 n = 1 , 2 , 3 , ... |
|
แหล่งกำเนิดคลื่นอาพัน : (Coherence Sources)
คือแหล่งกำเนิดคลื่นที่มีความถี่เท่ากัน ความยาวคลื่นเท่ากัน อัตราเร็วเท่ากัน แอมพลิจูดเท่ากัน มีเฟสตรงกันหรือต่างกันคงที่
1. การแทรกสอดของคลื่น 2 ขบวน เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน
2. การซ้อนทับของคลื่นที่วิ่งคนละแนว
|
|
|
|
|
|
4. การเลี้ยวเบนของคลื่น (Diffraction) |
|
|
|
การเลี้ยวเบนของคลื่น ถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญประการหนึ่งของคลื่นซึ่งเป็นสิ่งที่ชี้ให้เห็นความแตกต่างระหว่างคลื่นกับอนุภาค เกิดขึ้นจากการที่คลื่นต่อเนื่องเดินทางไปพบสิ่งกีดขวางซึ่งจะทำให้เกิดการสะท้อนกลับบางส่วน และคลื่นบางส่วนแผ่จากขอบของสิ่งกีดขวางไปทางด้านหลังของสิ่งกัดขวางนั้น คล้ายกับคลื่นเคลื่อนที่อ้อมผ่านสิ่งกีดขวางนั้น ซึ่งเราเรียกว่าการเลี้ยวเบนของคลื่น
แสดงการเลี้ยวเบนของคลื่นเมื่อเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวาง
เมื่อให้คลื่นต่อเนื่องเส้นตรงความยาวคลื่นคงตัวเคลื่อนที่ผ่านสิ่งกีดขวางที่มีลักษณะเป็นช่องเปิดที่เรียกว่า สลิต (slit) การเลี้ยวเบนจะแตกต่างกันโดยลักษณะคลื่นที่เลี้ยวเบนผ่านไปได้จะขึ้นอยู่กับความกว้างของสลิตดังรูป
|
|
|
|
|
|
|
|
