คลื่น คือ การถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งกำเนิดไปยังตัวกลาง โดยไม่มีตัวกลางเคลื่อนที่ไปพร้อมกับพลังงาน
คลื่นสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลัก ได้แก่
- คลื่นกล คือ คลื่นที่เกิดจากการสั่นของอนุภาคตัวกลาง
- คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า คือ คลื่นที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นกล
คลื่นกลสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทย่อย ได้แก่
- คลื่นตามยาว คือ คลื่นที่อนุภาคตัวกลางสั่นในแนวเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่น
- คลื่นตามขวาง คือ คลื่นที่อนุภาคตัวกลางสั่นในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่น
องค์ประกอบของคลื่นกล ได้แก่
- ความถี่ คือ จำนวนรอบของการสั่นในหนึ่งหน่วยเวลา
- ความยาวคลื่น คือ ระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่อยู่ติดกันบนคลื่นที่มีเฟสเดียวกัน
- ความเร็ว คือ อัตราเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่น
ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ ความยาวคลื่น และความเร็ว
ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ ความยาวคลื่น และความเร็วของคลื่นกล คือ
1 | v = f λ |
โดยที่
- v คือ ความเร็วของคลื่น (หน่วย : เมตรต่อวินาที)
- f คือ ความถี่ของคลื่น (หน่วย : เฮิรตซ์)
- λ คือ ความยาวคลื่นของคลื่น (หน่วย : เมตร)
ตัวอย่างคลื่นกล
- คลื่นเสียง
- คลื่นน้ำ
- คลื่นบนเชือก
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแบ่งออกได้เป็น 7 ประเภท ได้แก่
- คลื่นวิทยุ
- คลื่นอินฟราเรด
- แสง
- รังสีอัลตราไวโอเลต
- รังสีเอกซ์
- รังสีแกมมา
องค์ประกอบของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่
- ความถี่ คือ จำนวนรอบของการสั่นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในหนึ่งหน่วยเวลา
- ความยาวคลื่น คือ ระยะห่างระหว่างจุดสองจุดที่อยู่ติดกันบนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีเฟสเดียวกัน
- ความเร็ว คือ อัตราเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศเท่ากับ 299,792,458 เมตรต่อวินาที
ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ ความยาวคลื่น และความเร็ว
ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่ ความยาวคลื่น และความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ คือ
1 | c = f λ |
โดยที่
- c คือ ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (หน่วย : เมตรต่อวินาที)
- f คือ ความถี่ของคลื่น (หน่วย : เฮิรตซ์)
- λ คือ ความยาวคลื่นของคลื่น (หน่วย : เมตร)
ตัวอย่างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
- คลื่นวิทยุ
- คลื่นโทรทัศน์
- คลื่นอินฟราเรด
- แสง
- รังสีเอกซ์
- รังสีแกมมา
การประยุกต์ใช้คลื่น
คลื่นมีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเรา มีการประยุกต์ใช้คลื่นในหลาย ๆ ด้าน เช่น
- การสื่อสาร คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์ และคลื่นอินฟราเรดใช้ในการส่งสัญญาณสื่อสาร
- การแพทย์ คลื่นอัลตราไวโอเลตใช้ในการฆ่าเชื้อโรค คลื่นเอกซ์ใช้ในการตรวจร่างกาย คลื่นแกมมาใช้ในการรักษาโรคมะเร็ง
- การวัดระยะทาง คลื่นเสียงใช้ในการวัดระยะทางใต้น้ำ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใช้ในการวัดระยะทางระหว่างดาวเคราะห์
- การบันเทิง คลื่นเสียงใช้ในการฟังเพลง คลื่นแสงใช้ในการดูโทรทัศน์และภาพยนตร์
นักเรียนควรศึกษาเกี่ยวกับคลื่นให้เข้าใจ เพื่อสามารถนำความรู้ไปประยุกต์ใช้ในชีวิตจริงได้