خصائص الموجات العامة
| English | العربية |
|---|---|
| wave/weɪv/ | موجة |
| wavelength/ˈweɪvleŋθ/ | الطول الموجي |
| amplitude/ˈæmplɪtjuːd/ | السعة |
| frequency/ˈfriːkwənsi/ | التردد |
| wave speed/weɪv spiːd/ | سرعة الموجة |
| transverse/trænsˈvɜːs/ | مستعرضة |
| longitudinal/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl/ | طولية |
| reflection/rɪˈflekʃn/ | انعكاس |
| refraction/rɪˈfrækʃn/ | انكسار |
| diffraction/dɪˈfrækʃn/ | التشتير |
الطاقة في الحركة
- ألقِ حجرًا في بركة: الأمواج تنتشر، لكن فلّ الطفو فقط يرتفع وينخفض — لا يتحرك للأمام.
- الموجة تحمل طاقة من مكان لآخر دون نقل مادة.
- جميع الموجات — الماء، الضوء، الصوت — تشارك نفس مجموعة المفاهيم.
تحمل الموجة المادة معها من مكان لآخر.
تحمل الموجة الطاقة، لا المادة. فالفقاعة العائمة تهتز للأعلى والأسفل ولا تسافر مع الموجة.
وصف الموجة
- طول الموجة ($\lambda$): المسافة لموجة كاملة واحدة (مثلاً من قمة إلى قمة).
- السعة: أقصى مسافة يتحركها نقطة عن موضع استرخائها.
- التردد ($f$): عدد الموجات المارة بنقطة كل ثانية، بالهرتز (Hz).
- سرعة الموجة ($v$): مدى سرعة تقدم جبهة الموجة. ترتبط هذه معًا بـ معادلة الموجة:
أجزاء الموجة المستعرضة
خصائص الموجات
y = a sin(bx + c)
الموجة: a تمثل السعة، وb تحدد الطول الموجي.
موجات مستعرضة وطولية
انتقل بين موجة مستعرضة (جسيمات تهتز للأعلى والأسفل، كالماء والضوء) وموجة طولية (جسيمات تنزلق يميناً ويساراً، متجمعة في انضغاطات، كالصوت). تتحرك الموجة، لكن الجسيمات تبقى في مكانها.
للموجة تردد $5.0\ \text{Hz}$ وطول موجي $2.0\ \text{m}$. ما سرعتها بالمتر/ثانية؟
$v = f\lambda = 5.0 \times 2.0 = 10\ \text{m/s}$.
تسافر موجة صوتية بسرعة $330\ \text{m/s}$ وترددها $110\ \text{Hz}$. ما طولها الموجي بالمتر؟
أعد ترتيب $v = f\lambda$: $\lambda = \dfrac{v}{f} = \dfrac{330}{110} = 3.0\ \text{m}$.
سعة الموجة هي:
السعة هي أقصى إزاحة عن وضع التوازن. والمسافة من قمة إلى قمة هي الطول الموجي.
نوعان من الموجات
- مستعرضة — تهتز الجزيئات بزاوية قائمة ($90°$) على اتجاه انتشار الموجة. الضوء وموجات الماء موجات مستعرضة.
- طولية — تهتز الجزيئات على طول اتجاه الانتشار، مما يُنتج ضغطات وتمددات. الصوت موجة طولية.
الصوت أي نوع من أنواع الموجات؟
في الصوت، تهتز الجسيمات في اتجاه الحركة، مما يشكل انضغاطات وتخلخلات — وهي موجة طولية.
سلوك الموجات
- يمكن للموجات القيام بثلاثة أشياء (سهلة الملاحظة في حوض الأمواج):
- الانعكاس — ترتد الموجة عن سطح.
- الانكسار — تتغير سرعة الموجة (وغالباً اتجاهها) عند الدخول إلى مادة أو عمق جديد.
- الحيود — تنتشر الموجة عبر فتحة أو حول حافة؛ يكون الانتشار最大 عندما تكون الفتحة ≈ الطول الموجي.
الموجات المستوية التي تمر عبر فتحة ضيقة تنتشر إلى موجات منحنية — الحيود هو الأقوى عندما تكون الفتحة بعرض طول موجي واحد تقريباً
مذبذان في حوض أمواج يولّدان موجات ماء دائرية متداخلة
تتوزع الموجة بعد المرور عبر فتحة ضيقة. هذا يسمى:
التوزيع عبر فتحة أو حول حافة هو حيود — يكون الأكبر عندما تكون الفتحة بعرض طول موجي واحد تقريباً.
لقد فهمت الأمر
- تحمل الموجة الطاقة، لا المادة
- معادلة الموجة: $v = f\lambda$ (السرعة = التردد × الطول الموجي)
- مستعرضة (تهتز عرضياً بالنسبة للانتشار) مقابل طولية (تهتز طوليًا بالنسبة للانتشار؛ الصوت)
- يمكن للموجات أن تنعكس، تنكسر وتنحني (تحدث حيوداً)