การหักเหของคลื่น คือ ปรากฏการณ์ที่คลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน ทำให้ความเร็วของคลื่นเปลี่ยนไป ส่งผลให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นเปลี่ยนไปด้วย
หลักการของฮอยเกนส์สามารถอธิบายการหักเหของคลื่นได้ดังนี้
เมื่อคลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งที่มีคุณสมบัติแตกต่างกัน คลื่นย่อยที่เคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังตัวกลางอีกตัวกลางหนึ่งจะเกิดการกระจายตัวออกด้านข้าง ทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นรวมเปลี่ยนไป
กฎของสเนลล์
กฎของสเนลล์ (Snell’s law) เป็นกฎที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างมุมตกกระทบและมุมหักเหของคลื่น โดยมีสูตรดังนี้
1 | n1 sin θ1 = n2 sin θ2 |
โดยที่
- n1 คือ ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 1
- n2 คือ ดัชนีหักเหของตัวกลางที่ 2
- θ1 คือ มุมตกกระทบ
- θ2 คือ มุมหักเห
ตัวอย่างการหักเหของคลื่น
- คลื่นเสียง การหักเหของคลื่นเสียงเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเสียงเคลื่อนที่จากอากาศไปยังน้ำ คลื่นเสียงจะเดินทางช้าลงเมื่อเคลื่อนที่ผ่านน้ำ ทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงเปลี่ยนไป
- คลื่นน้ำ การหักเหของคลื่นน้ำเกิดขึ้นเมื่อคลื่นน้ำเคลื่อนที่จากน้ำตื้นไปยังน้ำลึก คลื่นน้ำจะเดินทางช้าลงเมื่อเคลื่อนที่ผ่านน้ำลึก ทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นน้ำเปลี่ยนไป
- คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การหักเหของแสงเกิดขึ้นเมื่อแสงเคลื่อนที่จากอากาศไปยังน้ำ แสงจะเดินทางช้าลงเมื่อเคลื่อนที่ผ่านน้ำ ทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของแสงเปลี่ยนไป
ประโยชน์การหักเหของคลื่น
การหักเหของคลื่นมีประโยชน์ในหลายด้าน เช่น
- ใช้ในการทำเลนส์ เพื่อให้เลนส์สามารถโฟกัสแสงได้
- ใช้ในการทำปริซึม เพื่อให้ปริซึมสามารถแยกแสงขาวออกเป็นสีต่างๆ ได้
- ใช้ในการทำกล้องจุลทรรศน์ เพื่อให้กล้องจุลทรรศน์สามารถขยายภาพวัตถุได้
สรุป
การหักเหของคลื่นเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญของคลื่น สามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ในชีวิตประจำวันได้มากมาย