منشأ وچگونگی تشکیل امواج
بنا به تعریف موج هرگاه در یک محیط آشفتگی وبی نظمی ایجاد کنیم موج ایجاد می شود.مثلاً با یک عمل ساده وانداختن یک سنگ داخل آب باعث ایجاد موج در آن محیط مایع شده ایم که به صورت دایره های متحدالمرکز از نقطه افتادن سنگ به طرف اطراف پراکنده شده و منتشر میشوند یا با ایجاد صوت و سروصدا موج صوتی تولید کرده ایم. علت پیدایش و انتشار امواج تغییر نیرو و یا فشاری است که بر اثر انرژی چشمه موج(1) (مرکز شروع فعالیت امواج) در ذرات محیط بوجود می آید.
عملکرد اموج
به طور گسترده ما می توانیم محیط قابل ارتعاش را مجموعه ای از ذرات فرض کنیم که توسط فنرهایی بهم وصل هستند.
مطابق شکل:هرگاه ذره شماره 1 را با صرف انرژی به جلو بکشیم وآن را
از وضع تعادل(1) دور کنیم بر ذره شماره 2 نیرویی وارد می کند که این
(1) مکانی است که در آن نیروهای وارد بر جسم در حال تعادل هستند.
نیرو ضمن آنکه این ذره را از وضعیت تعادل دور می کند واکنشی بر ذره اولی وارد می آورد و قصد دارد آن را به حالت اولیه باز گرداند و این چنین می شود که ذره 1 می استد و ذره 2 کار ذره 1 را انجام می دهد ودومی می ایستد و 3 نوسان می کند و این گونه سبب تغییر شکل در ابتدای ذره به انتهای جسم منتقل می شود.
انواع موجها
موجها از لحاظ فیزیکی به دو دسته عمده تقسیم می شوند:
1)امواج میکانیکی
2)امواج الکترومغناطیسی
امواج میکانیکی: امواجی هستند که فقط در محیطهای مادی انتشار می یابند واین محیط مادی می تواند یک بعدی,دو بعدی یا چند بعدی باشد.موجهای میکانیکی در محیطهای کشسان تولید و منتشر می شوند.محیط کشسان محیطی است که اگر تغییر شکلی در آن روی دهد آنرا به حالت اولیه خود باز می گرداند.
مثل فشردگی فنر,صوت, زلزله و امواج ایجاد شده در سطح آب نمونه هایی از این امواج هستند.
امواج میکانیکی از لحاظ طریقه انتشار به دو گروه تقسیم می شوند:
1)امواج عرضی:جابجایی اجزای محیط عمود بر راستای انتشار است این امواج را می توان با قله ها و دره هایی که در هنگام انتشار ایجاد می کند تشخیص داد.
در موج عرضی فنر,آشفتگی در هر جا بوجود می آید کنش و واکنش هایی در اجزای مجاور ایجاد می شود که سبب انتقال آشفتگی به ذرات مجاور می شود.
2)امواج طولی:جابجایی محیط در راستای انتشار موج است مثل موج ایجاد شده در فنر که به صورت انقباض یا انبساط آن صورت می گیرد یا بر اثر فشار پیستون بر هوا, حرکت اتومبیل در جاده و برخورد با مولکولهای.
مشخصات ظاهری امواج
حرکت عمودی موجها از این نکته ناشی می شود که می تواند پس از گذراندن مسیری باطول ثابت به پیمان نقطه اولیه خود باز گردد (از لحاظ فیزیکی و جابجایی) و دوباره نوسان کند مثل آونگ ساده و حرکت رفت وبرگشتی داشته باشد.
با توجه به این خصوصیات و پیشروی در محیط می توانیم این مشخصه ها را برای امواج نسبت داده وتوجه کنیم.
1)طول موج: تعداد مسافت پیموده شده توسط موج در یک دوره از زمان را طول موج گویند وبا نشان می دهند و این دوره زمانی کامل می شود که موج پس از جابجایی به مکان فیزیکی قبلی خود برسد.
2)دوره موج: مقدار زمانی است که یک نقطه نوسان کامل انجام می دهد و با نشان می دهیم.
3)سامد: تعداد نوسانات در مدت یک دوره را سامد حاصل از نوسان گوییم و با نشان می دهیم این سامد موج است که ذرات محیط را به نوسان وا می دارد. نوع نوسان و جهت نوسان ذره یکسان است.
4)سرعت انتشار امواج: عبارت است از تعداد انتقال موج به زمان انتقال آن و با v نشان می دهیم.
می دانیم که امواج انرژی را انتقال می دهند و به همین علت است که باعث نوسان در محیط نوسانی می شوند پس کار انجام می دهند و هر جسمی که کار انجام می دهد دارای شتاب می باشد. واین انرژی از حرکت و سکون امواج ناشی می شود در حرکت انرژی جنبشی و در سکون انرژی پتانسیل وجود دارد.
امواج الکترومغناطیسی:برای انتشار خود بر خلاف امواج میکانیکی به محیط مادی نیاز ندارد و سرعت انتشارشان بسیار بیشتر از امواج میکانیکی است به صورت عرضی منتشر می شوند و اگر در مسیر حرکتشان هیچ نوع محیطی از لحاظ مادی موجود نباشد با بیشترین سرعت یعنی با سرعت نور حرکت می کنند و این امواج در خلأ سرعت انتشار یکسانی دارند.
این امواج به«نور,فرابنفش,فروسرخ,امواج رادیویی,میکروویو,اشعه » تقسیم می شوند.