امواج (Waves)
دید کلی :
وقتی که صحبت از موج به میان می آید. بلافاصله به یاد
امواج خروشان دریا می افتیم که به طرف ساحل میآیند و خود را به صخرهها می کوبند. این امواج مقادیر زیادی
انرژی را از دور دستهای
دریا با خود به ساحل می آورند. امواج پیوسته به طرف ساحل در حرکت هستند، لذا آب فقط در محل خود بالا و پایین ، یا عقب و جلو می رود. اما در واقع موج فقط به همین نوع خاص امواج ختم نمی شود.
بلکه امواج مختلفی را می توان نام برد که در زندگی روزمره خود با آنها مواجه می شویم، ولی بی توجه از کنا آنها عبور می کنیم. بعنوان نمونه میتوان به حرکت برگهای
درختان که در پاییز آرام آرام به زمین می افتند، تکه سنگی که به داخل آب میافتد و امواجی را بر سطح آب ایجاد می کند،
امواج صوتی و هزاران نمونه دیگر اشاره کرد.
فیزیکدانان آشفتگی روی سطح اقیانوسها را موج دورهای (تناوبی) میگویند. این آشفتگی یک نقش یکسان را به طور پیوسته تکرار می کند. جهان پر از امواج دوره ای است، اگر چه بیشتر آنها نامرئی هستند. تمام این امواج آشفتگیهای دورهای هستند که وجود ، اشتراک زیادی باهم دارند. اما غیر از امواج دورهای ، امواج دیگری نیز وجود دارند که فقط برای یک لحظه دوام می آورند، این نوع امواج را
امواج پالسی میگویند. ریگی که به سطح
آب می افتد.
فلاش دوربین عکاسی ، صدای شلیک گلوله از
تفنگ از این گونهاند.
مشخصات موج :
- دامنه موج:<br>دامنه موج ، یکی از مشخصات هر موج حرکت نوسانی است که برای توصیف ریاضی آن لازم است و آن عبارتست از بیشینه جابجایی جسم نوسان کننده از موضع تعادل آن.
- دوره تناوب:
دوره تناوب هر نوسان مدت زمانی است که طول می کشد، تا یک نوسان کامل انجام شود. این مشخصه نیز برای توصیف ریاضی حرکت نوسانی لازم است.
- فرکانس موج:
عکس دوره تناوب را بسامد یا فرکانس می گویند. بنابراین واحد آن نیز عکس زمان میباشد در اصطلاح علمی هرتز می گویند.
تقسیم بندی کلی موج:
- امواج مکانیکی :
موجی را که برای انتقال خود نیاز به محیط مادی دارد را موج مکانیکی میگویند. به عبارت دیگری میتوان گفت که این امواج در خلا منتشر نمی شوند. انواع مختلف امواج مکانیکی را می توان با در نظر گرفتن چگونگی رابطه بین حرکات ذرههای ماده با راستای انتشار خود امواج از هم تمییز داد. اگر حرکت ذرات ماده حامل موج ، بر راستای انتشار موج عمود باشد. در این صورت موج حاصل را موج عرضی میگویند. بعنوان مثال ، هرگاه انتهای یک ریسمان قائم تحت کشش را به عقب و جلو به نوسان در آوریم، یک موج عرضی در آن به راه می افتند. این آشفتگی در طول ریسمان پیش میرود ولی ارتعاش ذرههای ریسمان بر راستای انتشار آشفتگی عمود است.
از طرف دیگر هرگاه جابجایی ذرههای حامل موج مکانیکی در راستای انتشار انجام بگیرد یک موج طولی خواهیم داشت. بعنوان مثال هرگاه انتهای یک فنر قائم کشیده شده را به بالا و پایین به نوسان در آوریم، یک موج طولی در فنر به راه میافتد و حلقههای فنر در راستایی که این آشفتگی در طول فنر طی میکند، به بالا و پایین ارتعاش خواهند کرد. امواج صوتی از جمله امواح طولی هستند. البته امواج دیگری نیز وجود دارند که نه بطور کامل طولی و نه بطور کامل عرضی هستند. بعنوان مثال امواج روی سطح آب از این گونه اند.
- موج مادی :
در مکانیک کوانتومی به هر ذره مادی یک موج نسبت میدهند. به عبارت دیگر برای هر ذره ماده دو گونه طبیعت در نظر گرفته میشود. طبیعت موجی و طبیعت ذرهای. این دو حالت هیچ وقت بطور همزمان در نظر گرفته نمیشود. یعنی امکان ندارد در یک پدیده هم حالت موجی و هم حالت ذرهای در مورد یک ذره در نظر گرفته شود.
- امواج را معمولا بر اساس جبهه موج نیز میتوان به دو گروه امواج تخت و امواج کروی تقسیم کرد. اگر آشفتگیها فقط در یک راستا منتشر شوند، امواج را امواج تخت می گویند. در هر لحظه معین ، وضعیت در تمام نقاط یک صفحه عمود بر راستای انتشار ، یکسان است. جبهه های موج به شکل تخت و پرتوها به صورت خطوط راست و موازی هستند.
اما اگر آشفتگی از یک چشمه موج در تمام جهات بطرف خارج منتشر شود، در اینصورت جبهه موج شکل کروی دارند، و پرتوها خطهای شعاعی هستند. در چنین حالت موج را موج کروی گویند. البته شکلهای دیگری نیز برای جبهه موج می توان در نظر گرفت که حالت استوانه ای از این جمله می باشد.
