بحث عن الموجات وانواعها
الأمواج من المصطلحات الدارجة، والتي لا تحتاج إلى الكثير من التعقيد حتى نتعرف عليها فهي موجودة في حياتنا ودائماً ما نلاحظها، وبأبسط التجارب يمكننا أن نتعرف عليها
وعلى
خصائصها ، بمجرد أن نقوم برمي حجر في بركة ماء سنجد أن الحجر يغوص في الماء تاركاً خلفه العديد من الأمواج في
الماء
التي تتحرك في جميع الاتجاهات حول المركز، من هذه التجربة البسيطة يمكننا أن نعرف الموجة وخصائصها.
تعريف الموجة
الموجات هي شكل من أشكال انتقال وتحرك
الطاقة
في وسط مادي، تحدث الأمواج في الأوساط المادية المختلفة حيث تنتقل هذه الطاقة من مكان إلى أخر دون أن تنقل جزيئات الوسط الخاصة بصورة دائمة.
لكن ليس كل الموجات بهذه الخاصية فهناك موجات لا تحتاج إلى وسط مادي حتى تتنقل فيه من مكان إلى مكان، وهي الموجات
الكهرومغناطيسية
لما لها من قدرة تمكنها من الانتقال في الفراغ، كما تمتاز هذه الموجات بسرعتها الفائقة التي تسير بها بسرعة الضوء، حيث تصل سرعتها إلى 300 مليون متر في ثانية واحدة.
خصائص الموجات
تتميز الموجات بالعديد من الخصائص المختلفة التي تجعل عملية تصنيف للموجات عملية سهلة، فهناك بعض الموجات تتميز بطاقة عالية وموجات أخري تتميز بطاقة منخفضة وفيما يلي سنذكر لكم خصائص هذه الموجات:
تردد الموجات
-تردد الموجة هو معدل تكرار الموجة لنفسها في وقت معين من الزمن.
-هناك ارتباط بين مفهوم التردد الموجي وبين مفهوم سرعة وطول الموجة.
-الهيرتز هي وحدة قياس تردد الموجات، وهي وحدة عالمية.
-يمكننا أن نوضح قانون الموجة بأنه
ع = ت*λ، حيث أن (ت) يعني تردد الموجات، و(ع) هو سرعة انتشار الموجات، و (λ) هو طول الموجة أو كما يطلق علية لامدا.
-فمن هذا القانون نجد أن هناك علاقة عكسية بين طول الموجة وترددها، فكلما زاد تردد الموجة قل طول
الموجة
والعكس صحيح.
طول الموجات
-من الممكن أن نقوم بتحديد الطول الموجي لاي موجة عن طريق قياس المسافة بين قاعدتين متتاليتين للموجة أو قمتين متتاليتين لها.
-أما الموجات الطولية يمكننا أن نقيس طولها من الخلال التضاغط والتضاغط الذي يليه، أو المسافة التي بين التخلخل والتخلخل الذي يليه.
-ووحدة قياس الطول الموجي هي نفسها الخاصة بقياس الطول في كل العالم، فالأطوال تقاس بالمتر وكذلك الموجات تقاس بنفس الطريقة.
الزمن الدوري للموجات
الزمن الدوري هو حساب الوقت الذي تأخذه الموجة في انتقالها من نقطة إلى نقطة أخرى، ووحدة قياس الزمن الدوري هي الثانية.
سعة الموجات
-ترتبط طاقة الموجة ارتباطا وثيقاً بسعتها، لأنها من الخصائص التي تؤثر في مقدار طاقة الموجة.
-يمكننا أن نحدد سعة الموجة عن طريق حساب المسافة بين القمة والقاع الخاصين بالموجة.
-قاع الموجة هو ذلك المستوى أسفل الموجة الذي لا يوجد فيه أي حركة موجية حيث تتزن فيه المادة التي تتنقل خلالها الموجة.
-السعة يتم قياسها بنفس طريقة قياس الطول.
سرعة انتشار الموجات
-الموجات تنتقل أما في وسط مادي أو في الفراغ كالموجات الكهرومغناطيسية.
-يمكننا أن نحسب سرعة انتشار الموجات عن طريق استخدام وحدات قياس الطول.
-أما عن سرعة انتشار الموجة فتقاس بالمتر لكل ثانية، وهي وحدة عالمية لقياس السرعة.
طاقات الموجات
-من أهم خصائص الموجة التي يجب أن نهتم بدراستها، هي أن للموجة طاقة محددة يمكن أن تنتقل من الموجة إلى أي شيء آخر.
-تتناسب طاقة الموجة مع الطاقة المنتقلة من الموجة مع مربع تردد الموجة ومربع السعة، بالإضافة إلى تناسب طاقة الموجة مع السعة من كل ما سبق ذكره.
أنواع الموجات
هناك تصنيفين لأنواع الموجات حسب اعتماد الموجة على معيارين مختلفين، يعتمد المعيار الأول على اتجاه انتشار الموجة، والمعيار الثاني على حاجة الموجة إلى وسط مادي يحملها أو عدمه.
تصنيف الموجات وفق اعتمادها على اتجاه انتشار الموجة
الأمواج تنقسم إلى قسمين هما الأمواج الطولية والمُستعرضة:
الأمواج الطولية
:
تتألف
الموجات الطولية
من تضاغط وتخلخل أي كل موجة طولية واحدة تتكون من تضاغط واحد تخلخل أيضاً واحد، مثلاً إذا تحدثنا عن موجات الصوت، فموجة الصوت الواحدة تتكون من ضغط لجزيئات الهواء واقتراب بعضهم من بعض ثم تباعد في جزيئات
الهواء
بعضها عن بعض.
الموجة المُستعرضة
:
تتكون هذه الأمواج من قمة وقاع فمثلاً، لو أخذنا في الاعتبار الموجة المائية فإن الموجة ستظهر على شكل انخفاض وارتفاع على مستوي الماء، وهو ما يسمى بالقمة
والقاع
.
تصنيف الأمواج وفق الوسط الذي يحملها
تصنف الأمواج في هنا إلي قسمين، قسم يصنف علي أنه يحتاج إلي وسط ينتقل فيه و الأخر لا يحتاج أي أنه ينتقل في الفراغ، وهذا النوع الذي لا يحتاج إلي وسط ينتقل فيه يعرف بالأمواج الكهرومغناطيسية حيث لا تحتاج هذه الأمواج إلى وسط لكي تنتقل فيه طاقة هذه الأمواج من مكان إلي أخر، ومن الأمثال الشهيرة على هذه الأنواع من الأمواج هي أمواج
الضوء
المرئي الذي يأتي من
الشمس
ويعبر في
الفضاء
حتى يصل إلينا في
الأرض
، أما النوع الثاني من الأمواج فهو يحتاج إلى وسط مادي حتى يحمل طاقة هذه الأمواج من مكان إلى آخر، وهي ما تدعى بالأمواج الميكانيكية ومن الأمثلة عليها الأمواج الصوتية.