คลื่น คือ ปรากฏการณ์ที่พลังงานแพร่กระจายออกไปจากแหล่งกำเนิด โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ คลื่นสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ
- คลื่นกล (Mechanical wave) คือ คลื่นที่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นเสียง คลื่นน้ำ คลื่นเชือก คลื่นสปริง เป็นต้น
- คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic wave) คือ คลื่นที่ไม่อาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นแสง คลื่นวิทยุ คลื่นไมโครเวฟ เป็นต้น
คลื่นกลมีองค์ประกอบที่สำคัญ 4 ประการ คือ
- แหล่งกำเนิดคลื่น (Source) คือ แหล่งที่ทำให้เกิดคลื่น
- ความยาวคลื่น (Wavelength) คือ ระยะห่างระหว่างจุดยอดคลื่นที่อยู่ติดกัน
- ความถี่ (Frequency) คือ จำนวนคลื่นที่ผ่านจุดใดจุดหนึ่งในช่วงเวลาหนึ่ง
- ความเร็วคลื่น (Wave speed) คือ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่น
คลื่นกลสามารถเคลื่อนที่ใน 2 ทิศทาง คือ
- คลื่นตามยาว (Longitudinal wave) คือ คลื่นที่อนุภาคตัวกลางเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกับการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียงในอากาศ
- คลื่นตามขวาง (Transverse wave) คือ คลื่นที่อนุภาคตัวกลางเคลื่อนที่ในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เช่น คลื่นผิวน้ำ คลื่นเชือก
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ประการ คือ
- ความยาวคลื่น (Wavelength)
- ความถี่ (Frequency)
- ความเข้ม (Intensity)
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางได้ในอวกาศและผ่านตัวกลางต่างๆ ได้
สมบัติของคลื่น
คลื่นมีสมบัติสำคัญ 4 ประการ คือ
- การสะท้อน (Reflection) คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นสะท้อนกลับเมื่อกระทบกับผิวเรียบ
- การหักเห (Refraction) คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่เมื่อผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่ง
- การแทรกสอด (Interference) คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นมาซ้อนทับกันทำให้เกิดผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน
- การเลี้ยวเบน (Diffraction) คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านช่องแคบหรือขอบแหลม แล้วเกิดการกระจายไปรอบๆ ช่องแคบหรือขอบแหลม
คลื่นมีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเรา เช่น คลื่นเสียงใช้ในการสื่อสาร คลื่นแสงใช้ในการมองเห็น คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใช้ในการสื่อสารและการแพทย์ เป็นต้น
ตัวอย่างคลื่นในชีวิตประจำวัน
- คลื่นเสียง เกิดจากการสั่นของวัตถุ เช่น เสียงพูด เสียงดนตรี เสียงนกร้อง
- คลื่นน้ำ เกิดจากการโยนก้อนหินลงน้ำ
- คลื่นเชือก เกิดจากการกระแทกปลายเชือก
- คลื่นแสง เกิดจากการสั่นของอนุภาคแม่เหล็กไฟฟ้า
- คลื่นวิทยุ ใช้ในการสื่อสาร
- คลื่นไมโครเวฟ ใช้ในการปรุงอาหาร
- คลื่นอินฟราเรด ใช้ในการตรวจจับวัตถุ
- คลื่นอัลตราไวโอเลต ใช้ในการฆ่าเชื้อโรค
ความรู้เกี่ยวกับคลื่นมีความสำคัญต่อการศึกษาและชีวิตประจำวันของเรา เราสามารถใช้ความรู้เกี่ยวกับคลื่นเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นรอบตัวเรา และเพื่อประยุกต์ใช้คลื่นให้เกิดประโยชน์