انواع الموجات ذات البعدين بالامثلة
ماهي الموجات ذات البعدين
حتى الآن ، أظهرت هذه المحاكاة موجات أحادية البعد فقط، على الرغم من وجود حركة عمودية في الاتجاه الذي تنتقل إليه الموجة المستعرضة ، فإن الوظيفة التي تصف الموجة ليست سوى دالة لـ x ، و هو متغير مكاني، يمكن أن تكون الموجات ثنائية أو ثلاثية الأبعاد، مثال على ذلك هو موجة مستقيمة تشكل فيها مقدمة الموجة أو قمة الموجة خطًا (ثنائي الأبعاد) أو مستوى (ثلاثي الأبعاد)، الموجات الدائرية (ثنائية الأبعاد) و الكروية (ثلاثية الأبعاد) متوفرة أيضًا، تظهر المحاكاة الحالية موجات مستقيمة و دائرية ثنائية الأبعادوهي احدى
انواع الموجات
تبدأ المحاكاة بموجة مستقيمة ثنائية الأبعاد تنتقل في المستوى xy في الاتجاه x و ترى من الأعلى، في هذه المحاكاة ، يتم تمثيل السعة (نحوك ، في اتجاه z) بتدرج الرمادي، يكون أبيض عندما يكون للموجة سعة موجبة ، و رمادي فاتح عندما يكون السعة صفراً ، و أسود عندما يكون السعة سالبة، الطول الموجي λ بالسنتيمتر و النقطة ، T. بالثواني.
يمكن أن تنتقل الموجات أيضًا على سطح هو مساحة ثنائية الأبعاد مثل سطح الماء أو فوق طبقة من السحب كما هو موضح أدناه، هذه أمثلة على موجات ثنائية الأبعاد (2D)، في حين أن الموجات أحادية البعد أسهل في الفهم و التحليل ، فإن الموجات ثنائية الأبعاد هي الأكثر إثارة للاهتمام في الرؤية و التحرك:
- تأتي الموجات على نوعين ، طولية و عرضية، تشبه الموجات المستعرضة الموجات الموجودة في الماء حيث يرتفع السطح و يغرق ، و الموجات الطولية تشبه الموجات الصوتية و تتكون من ضغط و استرخاء متفاوتين في بيئة ما، أعلى نقطة في الموجة المستعرضة تسمى القمة ، و النقطة المنخفضة تسمى الحفرة، بالنسبة للموجات الطولية ، فإن الانضغاط و التناثر يشبهان قمم و قيعان الموجات المستعرضة، المسافة بين القمم أو القيعان المتتالية تسمى الطول الموجي، ارتفاع الموجة هو السعة، كم عدد القمم أو القيعان التي مرت عبر نقطة معينة في وحدة زمنية تسمى التردد، لا يمكن التعبير عن سرعة الموجة بالطول الموجي مضروبًا في التردد.
- يمكن أن تسافر الأمواج مسافات هائلة في مرحلة ما ، على الرغم من أن التذبذب صغير جدًا، على سبيل المثال ، يمكن سماع الرعد لأميال بعيدة ، لكن الصوت الذي يحمله يظهر في أي وقت فقط في شكل ضغطات رقيقة ورخاوة في الهواء.
شرح الموجة المستعرضة
- هي الحركة التي تتأرجح فيها جميع النقاط على الموجة بزاوية قائمة على اتجاه الموجة للسفر على طول المسارات
- التموجات السطحية في الماء ، و موجات S الزلزالية (الثانوية) و الموجات الكهرومغناطيسية (مثل الراديو والضوء) هي أمثلة على الموجات المستعرضة.
- يمكن تمثيل الموجة المستعرضة البسيطة بمنحنى الجيب أو جيب التمام ، وهذا ما يسمى لأن اتساع أي نقطة على المنحنى – أي المسافة إلى المحور – يتناسب مع الجيب (أو جيب التمام) للزاوية.
- يُطلق على الوقت الذي تستغرقه نقطة في الموجة لعمل تذبذب كامل على طول المحور فترة حركة الموجة ، وتسمى سلسلة التذبذبات التي يتم إجراؤها في الثانية بالتردد.
- الطول الموجي هو المسافة بين النقاط المتناظرة في الموجة – أي المسافة بين قمتين أو قيعان متجاورتين.
- يمكن أيضًا أن تكون الموجات المستعرضة معقدة نظرًا لأن المنحنيات التي تمثلها تتكون من منحنيين أو أكثر من منحنيات الجيب أو جيب التمام.
- مثال: أمواج الماء هي أفضل مثال معروف للأمواج، يوجد في بعدين على سطح الماء، يطلق الفيزيائيون أحيانًا على هذه “موجات الجاذبية” لأن القوة المستعادة هي الجاذبية.
مفهوم الموجه الطويلة
- موجة تتكون من اضطراب أو اهتزاز دوري يحدث في نفس الاتجاه الذي تنتقل فيه الموجة.
- يتم ضغط زنبرك حلزوني في أحد طرفيه ثم يتم إطلاقه ، ويتعرض لموجة ضغط تمتد بطولها متبوعة بالتمدد، ستتحرك نقطة على أي لف من لفائف الزنبرك مع الموجة و تعود في نفس المسار ، و تمر عبر الوضع المحايد ثم تعكس حركتها مرة أخرى.
- بالإضافة إلى ذلك ، فإن غاز الصوت الذي يتحرك عبر الهواء يضغط و يتسبب في تحركه في اتجاه الموجة الصوتية أثناء الاهتزاز ذهابًا و إيابًا.
- الموجات الزلزالية P (الأولية) هي أيضًا طولية.
- في الموجة الطولية ، يهتز كل جسيم من المادة حول موضع استراحته الطبيعي و على طول محور الانتشار ، و تتصرف جميع الجسيمات المشاركة في حركة الموجة بنفس الطريقة ، باستثناء وجود تغيير تدريجي في مرحلة الاهتزاز (qv) .
- أي أن كل جسيم يكمل دورة تفاعله لاحقًا.
- تعمل الحركات المشتركة على تعزيز مناطق الانضغاط و الاسترخاء التي تتغير في اتجاه الانتشار.
- مثال: يمكن للرياح أن تخلق موجات سحابة عند واجهة كثافتين مختلفتين للهواء، غالبًا ما تكون هذه الموجات مرئية بواسطة الرياح و تسبب اختلافات منتظمة في تكوين السحب في هذه الواجهة.[1]
امثلة عن الموجات ثنائية الابعاد
- العديد من الموجات لديها القدرة على السفر في أكثر من بعد واحد.
- للموجات ثنائية الأبعاد القدرة على السفر حول الزوايا.
- الموجات الصوتية هي مثال جيد على الموجات ثنائية الأبعاد.
- موجات الماء هي موجات ثنائية الأبعاد مرئية و نتيجة لذلك سوف نقوم بدراسة سلوك موجات الماء.
- غالبًا ما تتم دراسة الموجات ذات البعدين باستخدام خزان تموج.
- الخزان المموج هو خزان ماء كبير ذو قاع زجاجي يستخدم لدراسة سلوك موجات الماء.
- يسطع ضوء على الماء من الأعلى و يضيء ورقة بيضاء موضوعة أسفل الخزان.
- نظرًا لانحناء أشعة الضوء أثناء مرورها عبر الأحواض و القمم ، هناك نمط من البقع الفاتحة و الداكنة على الورقة البيضاء.
- تمثل البقع المظلمة قاع الموجة و تمثل البقع المضيئة قمم الموجة.
- عندما تتحرك موجات الماء عبر خزان التموج ، تتحرك البقع الداكنة و المشرقة أيضًا.
- عندما تواجه الأمواج عقبات في طريقها ، يمكن ملاحظة سلوكها من خلال مشاهدة حركة النقاط المظلمة و المشرقة على الورقة.
- دبابة الأمواج
- الموجة القادمة من مصدر نقطي تكون دائرية ، في حين أن الموجة القادمة من مصدر خطي تكون مستقيمة.
- معادلة الموجة و خصائصها المتعلقة بالسرعة و الطول الموجي و التردد تنطبق أيضًا على الموجات ثنائية الأبعاد.
- عند فحص الموجة ، يشار إلى مقدمة الموجة على أنها قمة أو قاع مستمر.
- يمثل الموجة اتجاه حركة نقطة على واجهة الموجة. يكون اتجاه حركة الموجة عموديًا على جبهة الموجة عند تلك النقطة.
- موجات الجبهة وأشعة الموجة
- تعيين مجموعة خصائص الموجات الموجية
- انعكاس الموجات لموجات ثنائية الأبعاد
- يشير الشعاع الساقط إلى شعاع الموجة الوارد.
- شعاع الموجة المنعكس يشير إلى شعاع الموجة الخارج.
- الخط العمودي يشير إلى الخط التخيلي العمودي على الحاجز.
- زاوية السقوط تشير إلى الزاوية بين الشعاع الساقط و العادي.
- زاوية الانعكاس هي الزاوية بين الشعاع المنعكس و العادي[2]