Upload
som-kechacupt
View
745
Download
4
Tags:
Embed Size (px)
Citation preview
ปรากฏการณ์�คลื่�นเสนอ อาจารย์� ก�ลื่ฤดี� คงส�ขประเสร�ฐ
โดีย์น.ส.กรกฏ เกชาค�ปต์� ม .6/10 เลื่ขที่�� 5นาย์ดี!ารงเก�ย์รต์� สงวนศิ�ษย์� ม .6/10 เลื่ขที่�� 31นาย์พงศิ�ศิ�ร� จ�ต์ต์ว�มลื่ ม .6/10 เลื่ขที่�� 43
ส�อประกอบการเร�ย์น
ชน�ดีของคลื่�นชน�ดีของคลื่�น
คลื่�นเป'นปรากฏการณ์�ที่��เก��ย์วก(บการเคลื่�อนที่��ร)ปแบบหน,�ง คลื่�นสามารถจ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะต์.าง ๆไดี1คลื่�นเป'นปรากฏการณ์�ที่��เก��ย์วก(บการเคลื่�อนที่��ร)ปแบบหน,�ง คลื่�นสามารถจ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะต์.าง ๆไดี1ดี(งน�2ดี(งน�2 1. 1. จ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะการอาศิ(ย์ต์(วกลื่างจ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะการอาศิ(ย์ต์(วกลื่าง 1.1 คลื่��นกลื่ (Mechanical wave) เป็นคลื่��นที่��เคลื่��อนที่��โดยอาศั�ยตั�วกลื่างซึ่��งอาจเป็นของแข�ง ของเหลื่ว หรื�อก�าซึ่ก�ได! ตั�วอย"างของคลื่��นกลื่ได!แก" คลื่��นเสี�ยง คลื่��นที่��ผิ%วน&'า คลื่��นในเสี!นเชื�อก เป็นตั!น 1.2 คลื่��นแม่"เหลื่�กไฟฟ,า (Electromagnetic waves) เป็นคลื่��นที่��เคลื่��อนที่��โดยไม่"อาศั�ยตั�วกลื่าง สีาม่ารืถเคลื่��อนที่��ใน สี.ญญากาศัได! เชื"น คลื่��นแสีง คลื่��นว%ที่ย.แลื่ะโที่รืที่�ศัน1 คลื่��นไม่โครืเวฟ รื�งสี�เอกซึ่1 รื�งสี�แกม่ม่า เป็นตั!น 2. 2. จ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะการเคลื่�อนที่��จ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะการเคลื่�อนที่�� 2.1 คลื่��นตัาม่ขวาง (Transverse wave) เป็นคลื่��นที่��อน.ภาคของตั�วกลื่างเคลื่��อนที่��ในที่%ศัตั�'งฉากก�บที่%ศัการืเคลื่��อนที่��ของคลื่��น ตั�วอย"างของคลื่��นตัาม่ขวางได!แก" คลื่��นแม่"เหลื่�กไฟฟ,า 2.2 คลื่��นตัาม่ยาว (Longitudinal wave) เป็นคลื่��นที่��อน.ภาคของตั�วกลื่างเคลื่��อนที่��ไป็ม่าในแนวเด�ยวก�บที่%ศัการืเคลื่��อนที่�� ของคลื่��น ตั�วอย"างของคลื่��นตัาม่ยาวได!แก" คลื่��นเสี�ยง 3. 3. จ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะการเก�ดีคลื่�นจ!าแนกต์ามลื่(กษณ์ะการเก�ดีคลื่�น 3.1 คลื่��นดลื่ (Pulse wave) เป็นคลื่��นที่��เก%ดจากแหลื่"งก&าเน%ดถ5กรืบกวนเพี�ยงครื�'งเด�ยว 3.2 คลื่��นตั"อเน��อง (Continuous wave) เป็นคลื่��นที่��เก%ดจากแหลื่"งก&าเน%ดถ5กรืบกวนเป็นจ�งหวะตั"อเน��อง
ส.วนประกอบของคลื่�นสี�นคลื่��น (Crest) เป็นตั&าแหน"งสี5งสี.ดของคลื่��น หรื�อเป็นตั&าแหน"งที่��ม่�การืกรืะจ�ดสี5งสี.ดในที่างบวกที่!องคลื่��น (Crest) เป็นตั&าแหน"งตั&�าสี.ดของคลื่��น หรื�อเป็นตั&าแหน"งที่��ม่�การืกรืะจ�ดสี5งสี.ดในที่างลื่บแอม่พีลื่%จ5ด (Amplitude) เป็นรืะยะการืกรืะจ�ดม่ากสี.ด ที่�'งค"าบวกแลื่ะค"าลื่บความ่ยาวคลื่��น (wavelength) เป็นความ่ยาวของคลื่��นหน��งลื่5กม่�ค"าเที่"าก�บรืะยะรืะหว"างสี�นคลื่��นหรื�อที่!องคลื่��นที่��อย5"ถ�ดก�น ความ่ยาวคลื่��นแที่นด!วยสี�ญลื่�กษณ์1 ม่�หน"วยเป็นเม่ตัรื (m) ความ่ถ�� (frequency) หม่ายถ�ง จ&านวนลื่5กคลื่��นที่��เคลื่��อนที่��ผิ"านตั&าแหน"งใด ๆ ในหน��งหน"วยเวลื่า แที่นด!วยสี�ญลื่�กษณ์1 ม่�หน"วยเป็นรือบตั"อว%นาที่� (s-1) หรื�อ เฮิ%รืตัซึ่1 (Hz)
คาบ (period) หม่ายถ�ง ชื"วงเวลื่าที่��คลื่��นเคลื่��อนที่��ผิ"านตั&าแหน"งใด ๆ ครืบหน��งลื่5กคลื่��น แที่นด!วยสี�ญลื่�กษณ์1 ม่�หน"วยเป็นว%นาที่�ตั"อรือบ (s) อ�ตัรืาเรื�วของคลื่��น (wave speed) หาได!จากผิลื่ค5ณ์รืะหว"างความ่ยาวคลื่��นแลื่ะความ่ถ��
เฟสของคลื่�น (Phase) ค�อ การืบอกตั&าแหน"งของคลื่��นว"าม่�การืกรืะจ�ดเป็นเที่"าใด แลื่ะม่�ลื่�กษณ์ะการืเคลื่��อนที่��อย"างไรื น%ยม่ก&าหนดในรื5ป็ของม่.ม่)
จ�ดีที่��ม�เฟสต์รงก(น (Inphase หม่ายถ�ง จ.ดตั"างๆ ที่��ม่�การืรืะจ�ดเที่"าก�น ม่�ลื่�กษณ์ะการืเคลื่��อนที่��เหม่�อนก�น เชื"น ก&าลื่�งเคลื่��อนที่��ข�'นหรื�อลื่งเหม่�อนก�นจ�ดีที่��ม�เฟสต์รงก(นข1าม(Out of phase หม่ายถ�ง จ.ดที่��ม่�ขนาดของการืกรืะจ�ดเที่"าก�นแตั"ที่%ศัตัรืงก�นข!าม่โดยจ.ดหน��งก&าลื่�งเคลื่��อนที่��ข�'น
แตั"อ�กจ.ดหน��ง ก&าลื่�งเคลื่��อนที่��ลื่ง
สมบ(ต์�ของคลื่�น (wave properties) คลื่��นที่.กชืน%ดแสีดงสีม่บ�ตั% 4 อย"าง ค�อการืสีะที่!อน การืห�กเห การืแที่รืกสีอด แลื่ะการืเลื่�'ยวเบน
การืสีะที่!อน (reflection) เก%ดจากคลื่��นเคลื่��อนที่��ไป็กรืะที่บสี%�งก�ดขวาง แลื่!วเป็ลื่��ยนที่%ศัที่างกลื่�บสี5"ตั�วกลื่างเด%ม่ การืห�กเห (refraction) เก%ดจากคลื่��นเคลื่��อนที่��ผิ"านตั�วกลื่างที่��ตั"างก�น แลื่!วที่&าให!อ�ตัรืาเรื�วเป็ลื่��ยนไป็
การืเลื่�'ยวเบน (diffraction) เก%ดจากคลื่��นเคลื่��อนที่��ไป็พีบสี%�งก�ดขวาง ที่&าให!คลื่��นสี"วนหน��งอ!อม่บรื%เวณ์ของสี%�งก�ดขวางแผิ"ไป็ที่างด!านหลื่�งของสี%�งก�ดขวางน�'น
การืแที่รืกสีอด (interference) เก%ดจากคลื่��นสีองขบวนที่��เหม่�อนก�นที่.กป็รืะการืเคลื่��อนที่��ม่าพีบก�น แลื่!วเก%ดการืซึ่!อนที่�บก�น ถ!าเป็นคลื่��นแสีงจะเห�นแถบม่�ดแลื่ะแถบสีว"างสีลื่�บก�นสี"วนคลื่��นเสี�ยงจะได!ย%นเสี�ยงด�งเสี�ยงค"อยสีลื่�บก�น
1 .การืสีะที่!อนของคลื่��น
แบบฝึ6กห(ดีแบบฝึ6กห(ดี
1.จากการที่ดีลื่องหาความส(มพ(นธ์�ระหว.างความถ�� แลื่ะความย์าวคลื่�นของคลื่�นน!2า ปรากฏผลื่ดี(งต์าราง จงหาว.า
ก. ความถ�� x ม�ค.าเที่.าใดี ข. อ(ต์ราเร:วเฉลื่��ย์ของคลื่�นน!2าเป'นเที่.าใดี
ความถ�� (Hz) ความย์าวคลื่�น(cm)
3.0 5
3.5 4
x 2
2 .จากร)ป (ก) คลื่�นผ�วน!2าเคลื่�อนที่��ไปที่างขวามอ เม�อส(งเกต์ที่��จ�ดี P ปรากฏว.าจ�ดี P เคลื่�อนที่��ข,2นลื่งดี1วย์เวลื่า ดี(งกราฟ (ข) จงหาว.า ก. ความเร:วแลื่ะคาบของคลื่�นน�2เป'นเที่.าไร ข. ความเร:วของคลื่�นในร)ป (ก ) เป'นเที่.าไร ค. เม�อเวลื่าผ.านไป 1.5 x 10-2 ว�นาที่� คลื่�นม�เฟสเปลื่��ย์นไปเที่.าไร ง. เม�อเวลื่าผ.านไป 1.5 x 10-2 ว�นาที่� อน�ภาคจ�ดี P ม�การกระจ(ดีเที่.าไร จ. เม�อเวลื่าผ.านไป 1.5 x 10-2 ว�นาที่� ความเร:วของอน�ภาคจ�ดี P เป'นเที่.าไร
3. คลื่�นดีลื่ 2 คลื่�นเคลื่�อนที่��เข1าหาก(นดี1วย์ความเร:ว 50 เซนต์�เมต์รต์.อว�นาที่� ลื่(กษณ์ะคลื่�นขณ์ะเวลื่าหน,�งเป'นดี(งร)ป (ก) เม�อเวลื่าผ.านไปนานเที่.าไร คลื่�นจ,งจะเป'นดี(งร)ป (ข)
4. น!2าหย์ดีจากหลื่อดีหย์ดี (S) ดี1วย์อ(ต์ราเร:วคงต์(วลื่งบนผ�วน!2าในถาดีคลื่�น ที่!าให1เก�ดีคลื่�นน!2าม�ความย์าว คลื่�น 1.5 เซนต์�เมต์ร แผ.ออกไป ถ1าหลื่อดีหย์ดี S ถ)กเลื่�อนดี1วย์อ(ต์ราเร:วคงต์(วไปต์ามแนว AB โดีย์ย์(งให1 น!2าหย์ดีเช.นเดี�ม ผ)1ส(งเกต์ที่�� B ว(ดีความย์าวคลื่�นปรากฏไดี1เพ�ย์ง 1.2 เซนต์�เมต์ร ถ1าน!2าในถาดีคลื่�นลื่,ก สม!�าเสมอ 2.5 เซนต์�เมต์ร จงหาว.า ก. ต์1องเลื่�อนหลื่อดีหย์ดี S ดี1วย์อ(ต์ราเร:วคงต์(วเที่.าไร ข. ถ1าผ)1ส(งเกต์อย์).ที่�� A จะว(ดีความย์าวคลื่�นไดี1เที่.าไร
5. จากร)ป S เป'นแหลื่.งก!าเน�ดีลื่.นน!2าร)ปวงกลื่ามอย์).ที่��ผ�วน!2า ซ,�งไหลื่อย์.างสม!�าเสมอจาก A ไป B ถ1า น!2าไหลื่ดี1วย์อ(ต์ราเร:ว 1/5 เที่.าของอ(ต์ราเร:วคลื่�นที่��กระจาย์ในน!2าน��ง จงเปร�ย์บเที่�ย์บความย์าว คลื่�นที่�� B ว.าเป'นก��เที่.าของความย์าวคลื่�นที่�� A
6. ไม1คอร�กก(บโฟมลื่อย์อย์).บนผ�วน!2าห.างก(น 1 เมต์ร หลื่(งจากคลื่�นน!2าต์.อเน�องเคลื่�อนที่�� มาถ,งโฟมแลื่1ว 1.6 ว�นาน� ไม1คอร�กจ,งเร��มส(�น แลื่ะม�เฟสต์.างก(บโฟม เรเดี�ย์น จงหา
ก. ความเร:วเฟสของคลื่�น ข. ความย์าวคลื่�น ค. ความถ��ของคลื่�น
10 II
3
_
7. เม�อเร��มจ(บเวลื่าเร��มต์1น (t = 0) แหลื่.งก!าเน�ดีคลื่�น S1 ม�เฟสน!าหน1า S2 อย์). 60 องศิา นาน เที่.าใดี S1 แลื่ะ S2 จ,งจะม�เฟสต์รงก(นคร(2งแรก (ก!าหนดีให1 S1 แลื่ะ S2 ส(�นดี1วย์ความถ�� 20 แลื่ะ 25 รอบต์.อว�นาที่� ต์ามลื่!าดี(บ)
8. ในการหาความถ��ของใบพ(ดีลื่ม โดีย์ใช1สต์รอโบสโคปชน�ดี 8 ช.องหม�นแลื่ะส.องดี)ใบพ(ดีลื่มที่�� ก!าลื่(งหม�น เห:นใบพ(ดีหย์�ดีน��ง น(บจ!านวนรอบของสต์รอโบสโคปไดี1 15 รอบ ในเวลื่า 10 ว�นาที่� แลื่ะเม�อหม�นเร:วข,2น จะเห:นใบพ(ดีหย์�ดีน��งอ�กคร(2งหน,�ง น(บจ!านวนรอบของสต์รอโบสโคปไดี1 15 รอบ ในเวลื่า 2.5 ว�นาที่� ความถ��ใบพ(ดีลื่มเป'นเที่.าใดี
9. น!2าลื่,กม�ดีรรชน�ห(กเห 0.5 เม�อเที่�ย์บก(บน!2าต์2น จ�ดี A อย์).ในน!2าต์2นห.างจากบร�เวณ์น!2าลื่,ก 9 เซนต์�เมต์ร จ�ดี B อย์).ในน!2าลื่,กห.างจากบร�เวณ์น!2าต์2น 18 เซนต์�เมต์ร โดีย์แนว AB ต์(2งฉากก(บ แนวแบ.งเขต์น!2าลื่,กแลื่ะน!2าต์2น เม�อคลื่�นในน!2าต์2นม�ความย์าวคลื่�น 3 เซนต์�เมต์ร จงหาว.า
ก. จ!านวนลื่)กคลื่�นจาก A ดี,ง B เป'นเที่.าไร ข. ถ1าจ�ดี C อย์).บนแนวแบ.งเขต์ที่��ห.างจาก A 15 เซนต์�เมต์ร คลื่�นจากน!2าต์2น A จะ ผ.านไปย์(งน!2าลื่,กในแนว AC ไดี1หรอไม. เพราะเหต์�ใดี
10. ถาดีคลื่�นร)ปส��เหลื่��ย์มผนผ1าม�ขนาดี 36 x 48 ต์ารางเซนต์�เมต์ร ม�ความลื่,กแบ.งเป'น 2 บร�เวณ์ต์าม แนวเส1นที่แย์งม�ม เม�อคลื่�นหน1าต์รงขนานก(บความกว1างของถาดีบร�เวณ์ (A) เก�ดีการห(กเหส).บร�เวณ์ (B) สามารถว(ดีความย์าวคลื่�นจากขอบถาดีดี(งร)ป จงหาว.า ก. ความย์าวคลื่�นบร�เวณ์ A แลื่ะ B เป'นเที่.าไร
ข. ม�มต์กกระที่บแลื่ะม�มห(กเหบร�เวณ์ A แลื่ะ B เป'นเที่.าไร
ค. ถ1าบร�เวณ์ A น!2าลื่,ก 2.5 เซนต์�เมต์ร บร�เวณ์ B น!2าจะลื่,กเที่.าไร
ง. แหลื่.งก!าเน�ดีคลื่�นหน1าต์รงส(�นดี1วย์ความถ��เที่.าไร
11. แผ.นพลื่าสต์�กใสร)ปสามเหลื่��ย์มที่��ม�ม�มย์อดี 67 องศิา วางอย์).ใต์1น!2าในถาดีคลื่�น ที่!าให1 คลื่�นน!2าว��งผ.านแผ.นพลื่าสต์�กใสดี(งร)ป จงหาม�ม
12. S1 แลื่ะ S2 เป'นแหลื่.งก!าเน�ดีคลื่�นอาพ(นธ์�ที่��ม�เฟสต์.างก(น ให1คลื่�นน!2าวงกลื่มความย์าวคลื่�น 2 เซนต์�เมต์ร จงหาจ!านวนแนวบ(พแลื่ะแนวปฏ�บ(พที่��เก�ดีข,2นที่(2งหมดี แลื่ะให1เข�ย์นแผนภาพการ แที่รกสอดีใน 1 ม�ต์� เม�อแหลื่.งก!าเน�ดีที่(2งสองห.างก(น
ก. 3 เซนต์�เมต์ร ข. 4 เซนต์�เมต์ร ค. 4.5 เซนต์�เมต์ร
13. S1 แลื่ะ S2 เป'นแหลื่.งก!าเน�ดีคลื่�นอาพ(นธ์�ที่��ม�เฟสต์รงก(นข1ามก(น ในคลื่�นน!2าร)ป วงกลื่ม จงหาจ!านวนแนวบ(พแลื่ะแนวปฏ�บ(พที่��เก�ดีข,2นที่(2งหมดี แลื่ะเข�ย์นแผนภาพ การแที่รกสอดีใน 1 ม�ต์� เม�อ S1 แลื่ะ S2 ห.างก(น
ก. 2 เที่.าของความย์าวคลื่�น ข. 2.5 เที่.าของความย์าวคลื่�น
14. เชอกย์าว 1.8 เมต์ร ผ)กต์�ดีก(บเคร�องเคาะส(ญญาณ์เวลื่าที่��เคาะดี1วย์ความถ��คงต์(ว ปลื่าย์เชอกอ�กข1าง หน,�งคลื่1องผ.านรอกห1อย์ต์�ดีก(บนอต์ โดีย์ระย์ะจากรอกถ,งเคร�องเคาะส(ญญาณ์เวลื่าเป'น 1.5 เมต์ร ดี(ง ร)ป เม�อใช1นอต์ 9 ต์(วจะเก�ดีคลื่�นน��งในเส1นเชอกไดี1 แต์.ถ1าลื่ดีนอต์ลื่งคลื่�นน��งจะหาย์ไป แลื่ะจะเก�ดี อ�กคร(2งหน,�งเม�อเหลื่อนอต์ 4 ต์(ว จงหาว.า ก. จ!านวน loop ที่��เก�ดีข,2นเป'นเที่.าไร เม�อใช1นอต์ 9 ต์(ว ข. เคร�องเคาะส(ญญาณ์เวลื่าส(�นดี1วย์ความถ��เที่.าไร (ก!าหนดีให1นอต์ 1 ต์(ว หน(ก 20 กร(ม แลื่ะ เชอกม�มวลื่ 0.576 กร(ม)
15. ลื่วดีอลื่)ม�เน�ย์มเส1นหน,�งย์าว l1 = 60 เซนต์�เมต์ร ต์.ออย์).ก(บลื่วดีเหลื่:กซ,�งม�พ2นที่��ภาคต์(ดีขวาง เที่.าก(น คอ 1 ต์ารางม�ลื่ลื่�เมต์ร ที่��ปลื่าย์ลื่วดีเส1นน�2ถ.วงไว1ดี1วย์กลื่.องมวลื่ m เที่.าก(บ 10 ก�โลื่กร(ม ดี(ง ร)ป ระย์ะ l2 น(บจากรอย์ต์.อไปถ,งรอดี 75 เซนต์�เมต์ร ถ1าที่!าให1เก�ดีคลื่�นต์ามขวางในเส1นลื่วดี จงหา ก. ความถ��ต์!�าส�ดีขณ์ะที่��เก�ดีคลื่�นน��ง โดีย์ม�รอย์ต์.อเป'นบ(พ ข. จ!านวนบ(พที่(2งหมดี รวมที่(2งที่��ปลื่าย์ที่(2งสองข1างที่��ความถ��น�2 (ก!าหนดีให1ความหนาแน.นของ อลื่)ม�เน�ย์มแลื่ะเหลื่:กเป'น 2.6 แลื่ะ 10.4 กร(มต์.อลื่)กบาศิก�เซนต์�เมต์ร)
16. S1 แลื่ะ S2 เป'นแหลื่.งก!าเน�ดีคลื่�นอาพ(นธ์�ห.างก(น 4 เซนต์�เมต์ร ให1คลื่�นน!2าร)ปวงกลื่มเฟส ต์รงก(น ความย์าวคลื่�น 2 เซนต์�เมต์ร จงหาต์!าแหน.งการแที่รกสอดีแบบเสร�มก(นแลื่ะห(กลื่1างก(นบน เส1นต์รง S 2 P ที่��ย์าวมาก ดี(งร)ป
17. จากร)ป S เป'นแหลื่.งก!าเน�ดีคลื่�นน!2าอย์).ห.างจากผ�วสะที่1อน 4 เซนต์�เมต์ร จงหา ต์!าแหน.งปฏ�บ(พแลื่ะบ(พที่��ห.างจากแหลื่.งก!าเน�ดีมากที่��ส�ดีแลื่ะน1อย์ที่��ส�ดี ซ,�งขนาน ก(บผ�วสะที่1อน (ก!าหนดีให1คลื่�นน!2าม�ความย์าวคลื่�น 3 เซนต์�เมต์ร)
18. สะบ(ดีปลื่าย์เชอกให1เก�ดีคลื่�นเป'นจ(งหวะต์�ดีต์.อก(นสม!�าเสมอ เคลื่�อนที่��เข1าใกลื่1ปลื่าย์เชอกที่��ต์ร,งอย์).ก(บ ที่��จ�ดี A ดี(งร)ป ต์!าแหน.งที่��บ(พที่�� 5 แลื่ะปฏ�บ(พที่�� 2 ห.างจาก A เป'นระย์ะเที่.าไร
19. จากร)ป S เป'นแหลื่.งก!าเน�ดีคลื่�นน!2าร)ปวงกลื่ม ความย์าวคลื่�น 2 เซนต์�เมต์ร วางอย์).ห.างต์(ว สะที่1อนโค1งน)นซ,�งม�ร(ศิม�ความโค1ง 16 เซนต์�เมต์ร เป'นระย์ะ 8 เซนต์�เมต์ร จงหาจ!านวนแนวบ(พ แลื่ะแนวปฏ�บ(พจากแหลื่.งก!าเน�ดีถ,งต์(วสะที่1อน
20. คลื่�นน!2าม�ความย์าวคลื่�นอย์).ในช.วงใดี เม�อเคลื่�อนที่��ผ.านช.องเป@ดีที่��กว1าง 2.1 เซนต์�เมต์ร จะเก�ดี แนวการแที่รกสอดีที่!าให1เก�ดีบ(พ 4 แนว รอบจ�ดีก,�งกลื่างช.องเป@ดี
เอ2อเฟA2 อข1อม)ลื่เว�บไซึ่ตั1ฟ;สี%กสี1รืาชืม่งคลื่http://www.rmutphysics.com/http://www.rmutphysics.com/charud/specialnews/1/wave/testwave1.htmhttp://www.neutron.rmutphysics.com/physics/