คลื่นเสียง

คลื่นเสียง เมื่อวัตถุเคลื่อนไหว หรือเคลื่อนที่มากระทบกันจะทำให้เกิดมีเสียงเกิดขึ้น การกระทบกันเป็นจังหวะสม่ำเสมอก็จะทำให้เกิดเป็นคลื่นเสียงขึ้น ซึ่งต่อไปนี้จะเป็นการอธิบายของการเกิดคลื่นเสียง ว่าเกิดขึ้นได้อย่างไร

เสียงเกิดจากการสั่นของวัตถุเราสามารถทำให้วัตถุสั่นด้วยวิธีการดีดสีตีและเป่า เมื่อแผล่งกำเนิดเสียงเกิดการสั่นจะทำให้โมเลกุลอากาศสั่นตามไปด้วยความถี่เท่ากับการสั่นของแหล่งกำเนิดเสียงเกิดเป็นช่วงอัดช่วงยายของโมเลกุลของอากาศซึ่งพลังงานของการสั่นจะแผ่ออกไปรอบๆแหล่งกำเนิดเสียงตรงกลางส่วนอัดและตรงกลางส่วนขยายโมเลกุลอากาศจะไม่มีการเคลื่อนที่(การกระจัดเป็นศูนย์) แต่ตรงกลางส่วนอัดความดันอากาศจะมากและตรงกลางส่วนขยายความดันอากาศจะน้อยมาก ดังนั้นคลื่นเสียงจึงเป็นคลื่นตามยาวเพราะโมเลกุลของอากาศจะสั่นในทิศเดียวกับทิศที่เสียงเคลื่อนที่ไป ความดังของเสียงจะขึ้นอยู่กับช่วงกว้างของการสั่น(แอมปลิจูด)ถ้าแอมปลิจูดมากเสียงจะดังมาก การเปลี่ยนความดันอากาศนี้สามารถเคลื่อนที่ไปข้างหน้าจนถึงหูของผู้ฟังทำให้ได้ยินเสียง

รูปแสดงการเกิดคลื่นเสียงจากการสั่นของสายกีต้าเพียง1ทิศทาง

สมบัติของคลื่นมีอะไรบ้าง
ตอบการสะท้อนของคลื่นมี 2 ลักษณะคือ

1.การสะท้อนที่ปลายปิดหรือสะท้อนที่บนผิวของตัวกลางที่มีค่าดัชนีหักเหมากกว่าผลของการสะท้อนของคลื่น ปรากฏว่า คลื่นที่สะท้อนจะมีเฟสเปลี่ยนไปจากคลื่นเดิม คล้ายกับมีเฟสตรงข้ามวิ่งสวนทางออกมา
2.การสะท้อนที่ปลายเปิด หรือสะท้อนที่ผิวตัวกลางมีค่าน้อยกว่าผลการสะท้อนของคลื่นคลื่นสะท้อนจะมีเฟสเหมือนคลื่นเดิมเหมือนกับว่ามีคลื่นที่มีเฟสเหมือนเดิมวิ่งสวนกันออกมา

การหักเห
การหักเห คือ การที่คลื่นเปลี่ยนทิศทาง การเคลื่อนที่เมื่อคลื่นที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง

สาเหตุของการหักเห
เนื่องจาก ความเร็วของคลื่นมีตัวกลางทั้งสองไม่เท่ากันและทิศทางในการเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบไม่ตั้งฉากกับแนวรอยต่อของตัวกลาง เมื่อคลื่นหักเหระหว่างผิวรอยต่อของตัวกลางคู่ใด ปริมาณที่เปลี่ยนแปลงคือ ความเร็ว ความยาวคลื่น ส่วนความถี่จะมีค่าคงที่

การเลี้ยวเบนของคลื่น
เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปกระทบขอบหรือส่วนปลายของสิ่งกีดขวาง พบว่า มีคลื่นแผ่ออกจากขอบหรือมุมสิ่งกีดขวางอ้อมไปด้านหลังเป็นหน้าโค้งการที่คลื่นเคลื่อนที่เสมือนเลี้ยวเบนผ่นสิ่งกีดขวางได้ เรียกว่า การเลี้ยวเบนของคลื่น

1.เมื่อคลื่นหน้าตรงหรือคลื่นวงกลม ผ่านช่องแคบที่มีความกว้างน้อยกว่าหรือเท่ากับ ความยาวคลื่นจะมีคลื่นแผ่ออกจากช่องแคบ มีหน้าคลื่นเป็นรูปวงกลม
2.เมื่อคลื่นผ่านช่องแคบมากกว่าความยาวคลื่น คลื่นที่ผ่านออกจะมีหน้าคลื่นตรง ณ บริเวณส่วนกลางแต่ตรงขอบทั้งสองข้าง จะมีหน้าคลื่นโค้งเบนไปด้านหลังสิ่งกีดขวาง
3.คลื่นที่มีความถี่ต่ำจะมีการเลี้ยวเบนที่ขอบสิ่งกีดขวางได้มากกว่าคลื่นที่มีความถี่สูง
4.เมื่อคลื่นผ่านช่องแคบที่โตกว่าความยาวคลื่น คลื่นที่ผ่านไปด้านหลัง จะเกิดแนวบัพขึ้นส่วนช่องที่เล็กกว่าความยาวคลื่นจะไม่เกิดแนวบัพ

การแทรกสอดของคลื่น
ปรากฏการณ์การรวมตัวของคลื่นที่พบกัน ณ ตำแหน่งใดๆตำแหน่งใดที่คลื่นแทรกสอดแบบเสริมกัน ผลต่างของระยะห่างจากแหล่งกำเนิดทั้งสองถึงตำแหน่งนั้นจะมีค่าเป็นจำนวนเดิมเท่ากับความยาวคลื่นตำแหน่งใดที่คลื่นแทรกสอดกันแบบหักล้างกัน ผลต่างของระยะจากแหล่งกำเนิดทั้งสองถึงตำแหน่งนั้น จะมีค่าเป็นครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น หรือจำนวนเต็มเท่าบวกด้วย ครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น