الموجة المستعرضة: الخصائص والأمثلة
الموجات المستعرضة هي تلك التي يحدث فيها التذبذب في اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة. على العكس من ذلك ، فإن الأمواج الطولية هي الأمواج التي يحدث فيها التشرد عبر الوسط في نفس الاتجاه الذي يحدث فيه إزاحة الموجة.
يجب أن نتذكر أن الأمواج تنتشر من خلال وسيط بحكم الاهتزاز الذي تسببه في جزيئات الوسيط المذكور. بعد ذلك ، يمكن أن يكون اتجاه الانتشار للموجة موازيًا أو عموديًا للاتجاه الذي تهتز به الجزيئات. لذلك ، يتم التمييز بين الأمواج العرضية والموجات الطولية.
المثال الأكثر شيوعًا للموجة العرضية هو الأمواج الدائرية التي تنتشر عبر سطح الماء عند إلقاء الحجر. الموجات المستعرضة هي موجات كهرمغنطيسية وكذلك ضوء. أما بالنسبة للموجات الكهرومغناطيسية ، فهناك حالة خاصة تتمثل في عدم وجود اهتزاز للجزيئات كما يحدث في الموجات الأخرى.
ومع ذلك ، فهي موجات مستعرضة لأن الحقول الكهربائية والمغناطيسية المرتبطة بهذه الموجات متعامدة مع اتجاه الانتشار للموجة. ومن الأمثلة الأخرى على الأمواج المستعرضة ، الأمواج التي تنتقل على طول موجات السلسلة والأمواج الزلزالية أو الأمواج الزلزالية الثانوية.
ملامح
الأمواج ، سواء كانت عرضية أو طولية ، لها سلسلة من الخصائص التي تحددها. بشكل عام ، أهم خصائص الموجة هي تلك الموضحة أدناه:
موجة السعة (أ)
يتم تعريفها على أنها المسافة بين النقطة الأبعد من الموجة ونقطة توازنها. نظرًا لأنه طول ، يتم قياسه بوحدات الطول (تقاس عادة بالأمتار).
الطول الموجي (λ)
يتم تعريفها على أنها المسافة (تقاس عادة بالأمتار) التي يتم قطعها بواسطة اضطراب في فترة زمنية معينة.
يتم قياس هذه المسافة ، على سبيل المثال ، بين طرفين متعاقبين (الحافات هي أبعد نقطة من موضع التوازن في أعلى الموجة) ، أو أيضًا بين وديان (نقطة أبعد عن موضع التوازن على أسفل الموجة) متتالية.
ومع ذلك ، يمكنك القياس حقًا بين أي نقطتين متعاقبتين من الموجة في نفس المرحلة.
الفترة (T)
يتم تعريفه على أنه الوقت (عادةً ما يقاس بالثواني) التي تستغرقها الموجة للتنقل خلال دورة كاملة أو التذبذب. يمكن تعريفه أيضًا على أنه الوقت الذي تستغرقه الموجة لسير مسافة مكافئة لطول الموجة.
التردد (و)
يتم تعريفه على أنه عدد التذبذبات التي تحدث في وحدة زمنية ، عادة ما تكون ثانية واحدة. وبهذه الطريقة ، عندما يتم قياس الوقت بالثواني (الثواني) ، يتم قياس التردد بالهرتز (Hz). يتم حساب التردد عادةً من الفترة عن طريق الصيغة التالية:
f = 1 / T
سرعة انتشار الموجة (v)
إنها السرعة التي تنتشر بها الموجة (طاقة الموجة) بواسطة وسيط. وعادة ما تقاس بالأمتار في الثانية (م / ث). على سبيل المثال ، تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة الضوء.
يمكن حساب سرعة الانتشار من الطول الموجي والفترة أو التردد.
V = λ / T = λ f
أو ببساطة تقسيم المسافة التي قطعتها الموجة في وقت معين:
ت = ق / ر
أمثلة
الموجات الكهرومغناطيسية
الموجات الكهرومغناطيسية هي أهم حالة للموجات العرضية. من الخصائص المميزة للإشعاع الكهرومغناطيسي أنه ، على عكس الموجات الميكانيكية التي تتطلب وسيلة للانتشار ، لا تحتاج إلى وسيلة للنشر ويمكن أن تفعل ذلك في فراغ.
هذا لا يعني أنه لا توجد موجات كهرومغناطيسية تتحرك من خلال وسيط ميكانيكي (فيزيائي). بعض الموجات المستعرضة هي موجات ميكانيكية ، لأنها تتطلب وسيطًا ماديًا لانتشارها. تسمى هذه الموجات الميكانيكية المستعرضة أمواج T أو موجات القص.
علاوة على ذلك ، كما سبق ذكره أعلاه ، تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة الضوء ، والتي في حالة الفراغ تكون في حدود 3 8 10 8 م / ث.
مثال على الموجة الكهرومغناطيسية هو الضوء المرئي ، وهو الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يتراوح طول موجته بين 400 و 700 نانومتر.
موجات عرضية في الماء
الموجة العرضية النموذجية للغاية والمرسومة للغاية هي الحالة عندما يتم إلقاء حجر (أو أي كائن آخر) في الماء. عندما يحدث هذا ، يتم إنتاج موجات دائرية تنتشر من المكان الذي أثر فيه الحجر على الماء (أو تركيز الموجة).
تسمح مراقبة هذه الموجات بتقدير كيف يكون اتجاه الاهتزاز الذي يحدث في الماء عموديًا على اتجاه النزوح للموجة.
من الأفضل ملاحظة ذلك في حالة وجود عوامة بالقرب من نقطة التأثير. العوامة تصعد وتنخفض عموديا مع وصول جبهات الموجة ، والتي تتحرك أفقيا.
الأمر الأكثر تعقيدًا هو حركة الأمواج في المحيط. لا تنطوي حركته على دراسة الأمواج العرضية فحسب ، بل تشمل أيضًا حركة التيارات المائية عندما تمر الأمواج. لذلك ، لا يمكن اختزال الحركة الحقيقية للمياه في البحار والمحيطات إلى حركة توافقية بسيطة.
موجة على الحبل
كما سبق ذكره أعلاه ، هناك حالة موجية شائعة أخرى تتمثل في إزاحة الاهتزاز بسلسلة.
بالنسبة لهذه الموجات ، يتم تحديد السرعة التي تنتشر بها الموجة من خلال السلسلة الممتدة بواسطة توتر السلسلة والكتلة لكل وحدة طول السلسلة. وبالتالي ، يتم حساب سرعة الموجة من التعبير التالي:
V = (T / m / L) 1/2
في هذه المعادلة T هو توتر السلسلة ، m كتلتها و L طول السلسلة.
