ການວິເຄາະຄື້ນທາງຂວາງ ແລະ ຄື້ນຕາມລວງຍາວ
ການເຂົ້າໃຈການເຄື່ອນໄຫວຂອງຄື້ນແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍໃນຫຼາຍໆຂົງເຂດວິທະຍາສາດ ແລະ ວິສະວະກຳ. ໃນບັນດາຄື້ນທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຄື້ນທາງຂວາງ ແລະ ຄື້ນຕາມລວງຍາວແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນເປັນພິເສດ. ຄື້ນເຫຼົ່ານີ້ແຕກຕ່າງກັນໂດຍພື້ນຖານໃນທິດທາງການສັ່ນສະເທືອນທຽບກັບທິດທາງການແຜ່ກະຈາຍຂອງມັນ, ເຊິ່ງນຳໄປສູ່ການນຳໃຊ້ ແລະ ປະກົດການທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນຂົງເຂດຕ່າງໆເຊັ່ນ: ສຽງ, ໄຟຟ້າແມ່ເຫຼັກ, ແລະ ວິທະຍາສາດວັດສະດຸ.
1. ຄຳນິຍາມພື້ນຖານ
ຄື້ນຂວາງແມ່ນຄື້ນທີ່ການສັ່ນສະເທືອນ ຫຼື ການເຄື່ອນທີ່ຂອງຕົວກາງຕັ້ງສາກກັບທິດທາງຂອງການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄື້ນ. ຕົວຢ່າງທີ່ກ່າວເຖິງຫຼາຍທີ່ສຸດແມ່ນຄື້ນແສງ, ບ່ອນທີ່ສະໜາມໄຟຟ້າ ແລະ ແມ່ເຫຼັກສັ່ນສະເທືອນຕັ້ງສາກກັບທິດທາງການເຄື່ອນທີ່ຂອງຄື້ນ. ການປຽບທຽບອີກຢ່າງໜຶ່ງໃນຊີວິດປະຈຳວັນຂອງຄື້ນຂວາງແມ່ນເຫັນໄດ້ໃນຄື້ນນ້ຳ, ບ່ອນທີ່ວັດຖຸລອຍຂຶ້ນ ແລະ ລົງຢູ່ເທິງໜ້ານ້ຳ ໃນຂະນະທີ່ຄື້ນເຄື່ອນທີ່ຂ້າມມະຫາສະໝຸດຕາມແນວນອນ.
ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຄື້ນຕາມລວງຍາວ ແມ່ນຄື້ນທີ່ການສັ່ນສະເທືອນ ຫຼື ການເຄື່ອນໄຫວເກີດຂຶ້ນໃນທິດທາງດຽວກັນກັບການກະຈາຍຂອງຄື້ນ. ຕົວຢ່າງທີ່ແທ້ຈິງຂອງຄື້ນຕາມລວງຍາວແມ່ນຄື້ນສຽງໃນອາກາດ. ໃນທີ່ນີ້, ອະນຸພາກຂອງຕົວກາງ (ໂມເລກຸນອາກາດ) ຈະບີບອັດ ແລະ ຫາຍາກຕາມທິດທາງການເຄື່ອນທີ່ຂອງຄື້ນ, ສ້າງພື້ນທີ່ທີ່ມີຄວາມດັນສູງ ແລະ ຕ່ຳ.
2. ການນຳສະເໜີທາງຄະນິດສາດ
ການຄິດໄລ່ທາງຄະນິດສາດຂອງຄື້ນມັກຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບຟັງຊັນທີ່ອະທິບາຍການສັ່ນສະເທືອນໃນໄລຍະເວລາ ແລະ ອະວະກາດ. ສຳລັບຄື້ນໃນສາຍ (ຮູບແບບທົ່ວໄປສຳລັບຄື້ນຂວາງ), ການຍົກຍ້າຍ \( y(x, t) \) ສາມາດສະແດງໄດ້ດັ່ງນີ້:
\[ y(x, t) = A \sin(kx – \omega t + \phi) \]
ບ່ອນທີ່ \(A\) ແມ່ນຄວາມກວ້າງ (ການຍ້າຍສູງສຸດ), \(k\) ແມ່ນຈຳນວນຄື້ນ, \(\omega\) ແມ່ນຄວາມຖີ່ມຸມ, \(x\) ແມ່ນຕຳແໜ່ງ, \(t\) ແມ່ນເວລາ, ແລະ \(\phi\) ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ຂອງເຟສ.
ສຳລັບຄື້ນຕາມລວງຍາວເຊັ່ນ: ຄື້ນສຽງ, ການຍົກຍ້າຍ \( s(x, t)\) ສາມາດອະທິບາຍໄດ້ຄ້າຍຄືກັນ, ແຕ່ມັນກ່ຽວຂ້ອງກັບການບີບອັດ ແລະ ການຫາຍາກຂອງຕົວກາງ:
\[ s(x, t) = A \cos(kx – \omega t + \phi) \]
ໃນທີ່ນີ້, \( s(x, t) \) ເປັນຕົວແທນຂອງການຍ້າຍຖິ່ນຖານຂອງອະນຸພາກອອກຈາກຕຳແໜ່ງສົມດຸນຂອງມັນ.
3. ຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກ ແລະ ຄວາມໄວຂອງຄື້ນ
ຄວາມໄວຂອງການແຜ່ກະຈາຍຄື້ນແມ່ນຂຶ້ນກັບຄຸນສົມບັດທາງກົນຈັກຂອງຕົວກາງ. ສຳລັບຄື້ນຕາມແນວນອນໃນເຊືອກ, ຄວາມໄວຂອງຄື້ນ \( v \) ແມ່ນໄດ້ມາຈາກ:
\[ v = \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]
ບ່ອນທີ່ \(T\) ແມ່ນຄວາມຕຶງໃນເຊືອກ, ແລະ \(\mu\) ແມ່ນຄວາມໜາແໜ້ນເສັ້ນຊື່ (ມວນສານຕໍ່ໜ່ວຍຄວາມຍາວ) ຂອງເຊືອກ.
ສຳລັບຄື້ນຕາມລວງຍາວເຊັ່ນ: ສຽງໃນອາກາດ, ຄວາມໄວ \( v \) ຖືກກຳນົດໂດຍ:
\[ v = \sqrt{\frac{E}{\rho}} \]
ບ່ອນທີ່ \( E \) ແມ່ນໂມດູນຄວາມຍືດຍຸ່ນ (ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າໂມດູນຄວາມໜາແໜ້ນສຳລັບຂອງແຫຼວ) ແລະ \( \rho \) ແມ່ນຄວາມໜາແໜ້ນຂອງຕົວກາງ. ສຳລັບສຽງໃນອາກາດ, ສິ່ງນີ້ສາມາດສະແດງອອກຕື່ມອີກໂດຍພິຈາລະນາເຖິງພາລາມິເຕີສະເພາະຂອງອາກາດ, ເຊັ່ນ: ຄວາມດັນ ແລະ ອຸນຫະພູມ.
4. ການສະທ້ອນແລະການສະທ້ອນ
ທັງຄື້ນທາງຂວາງ ແລະ ຄື້ນຕາມລວງຍາວສະແດງພຶດຕິກຳເຊັ່ນ: ການສະທ້ອນ ແລະ ການຫักເຫຂອງ. ຫຼັກການຂອງການຊ້ອນກັນລະບຸວ່າເມື່ອຄື້ນສອງຄື້ນ ຫຼື ຫຼາຍກວ່ານັ້ນພົບກັນ, ການຍ້າຍຕົວຂອງຄື້ນທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນຜົນລວມຂອງການຍ້າຍຕົວຂອງຄື້ນແຕ່ລະອັນ.
ສຳລັບຄື້ນທາງຂວາງ, ການສະທ້ອນຈະເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄື້ນກະທົບໃສ່ຂອບເຂດທີ່ຕັ້ງສາກກັບທິດທາງການເຄື່ອນທີ່ຂອງມັນ, ເຮັດໃຫ້ຄື້ນປີ້ນກັບ ແລະ ເຄື່ອນທີ່ກັບຄືນຜ່ານຕົວກາງເດີມ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ການຫักເຫຂອງແສງເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄື້ນຜ່ານເຂົ້າໄປໃນຕົວກາງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນມຸມ, ປ່ຽນຄວາມໄວ ແລະ ຄວາມຍາວຄື້ນຂອງມັນໃນຂະນະທີ່ຮັກສາຄວາມຖີ່ຂອງມັນໄວ້. ຫຼັກການນີ້ສັງເກດເຫັນໄດ້ດີໃນດ້ານທັດສະນະສາດ, ບ່ອນທີ່ຄື້ນແສງງໍເມື່ອເຂົ້າສູ່ຕົວກາງໂປ່ງໃສທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
ຄື້ນຕາມລວງຍາວເຊັ່ນ: ສຽງຍັງສະທ້ອນ ແລະ ຫักເຫຂອງສຽງອີກດ້ວຍ. ສຽງສະທ້ອນແມ່ນຕົວຢ່າງທີ່ຊັດເຈນຂອງການສະທ້ອນຂອງຄື້ນສຽງ, ໃນຂະນະທີ່ປະກົດການຫักເຫຂອງສຽງສາມາດສັງເກດເຫັນໄດ້ເມື່ອຄື້ນສຽງຫັນປ່ຽນລະຫວ່າງຊັ້ນອາກາດທີ່ມີອຸນຫະພູມແຕກຕ່າງກັນ, ເຮັດໃຫ້ມັນໂຄ້ງງໍເສັ້ນທາງຂອງມັນຍ້ອນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມໄວຄື້ນຕາມອຸນຫະພູມ.
5. ການແຊກແຊງຂອງຄື້ນ ແລະ ການຊ້ອນກັນຂອງຄື້ນ
ການແຊກແຊງ ແມ່ນປະກົດການທີ່ຄື້ນສອງຄື້ນຊ້ອນກັນເພື່ອສ້າງເປັນຄື້ນທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າ, ຕ່ຳກວ່າ, ຫຼື ຄືກັນ. ການແຊກແຊງມີສອງປະເພດຄື: ການແຊກແຊງແບບສ້າງສັນ ແລະ ການແຊກແຊງແບບທຳລາຍ. ການແຊກແຊງແບບສ້າງສັນເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄື້ນລວມກັນເພື່ອສ້າງເປັນຄື້ນທີ່ມີຂະໜາດໃຫຍ່ກວ່າ, ແລະ ການແຊກແຊງແບບທຳລາຍເກີດຂຶ້ນເມື່ອຄື້ນລວມກັນເຮັດໃຫ້ເກີດເປັນຄື້ນທີ່ມີຂະໜາດຫຼຸດລົງ ຫຼື ຖືກຍົກເລີກ.
ສຳລັບຄື້ນທາງຂວາງ, ເຊັ່ນ: ຄື້ນນ້ຳ ຫຼື ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ, ຮູບແບບການແຊກແຊງສາມາດເບິ່ງເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນ, ດັ່ງທີ່ເຫັນໃນຂອບການແຊກແຊງໃນການທົດລອງທາງແສງ. ສຳລັບຄື້ນຕາມລວງຍາວ, ປະກົດການການແຊກແຊງສາມາດສົ່ງຜົນໃຫ້ເກີດສຽງເຕັ້ນທີ່ໄດ້ຍິນ, ເຊິ່ງເປັນການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມດັງເນື່ອງຈາກການຊ້ອນກັນຂອງຄື້ນສຽງທີ່ມີຄວາມຖີ່ເກືອບເທົ່າກັນ.
6. ການຖ່າຍທອດພະລັງງານ
ຄື້ນທັງສອງປະເພດຖ່າຍໂອນພະລັງງານຜ່ານຕົວກາງ. ສຳລັບຄື້ນທາງຂວາງ, ພະລັງງານຈະຖືກຖ່າຍໂອນໃນທິດທາງຕັ້ງສາກກັບທິດທາງການເຄື່ອນທີ່ຂອງຄື້ນ, ເຊິ່ງມັກຈະເຫັນໄດ້ຜ່ານການເຄື່ອນທີ່ຂອງວັດຖຸຢູ່ເທິງໜ້ານ້ຳຂອງຄື້ນ. ຄື້ນຕາມລວງຍາວຖ່າຍໂອນພະລັງງານໄປໃນທິດທາງການກະຈາຍຄື້ນ. ໃນກໍລະນີຂອງຄື້ນສຽງ, ພະລັງງານຈະຖືກຖ່າຍໂອນຜ່ານການບີບອັດ ແລະ ການຫາຍາກຂອງອະນຸພາກອາກາດ, ເຮັດໃຫ້ພະລັງງານສຽງຈາກແຫຼ່ງກຳເນີດໄປຫາຜູ້ຟັງ.
7. ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກພາກປະຕິບັດ
ຄື້ນຂວາງ:
- ຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ: ໃຊ້ໃນລະບົບການສື່ສານ, ຕັ້ງແຕ່ຄື້ນວິທະຍຸຈົນເຖິງລັງສີແກມມາ.
- ຄື້ນ S ຕ້ານແຜ່ນດິນໄຫວ: ຊ່ວຍໃຫ້ນັກທໍລະນີວິທະຍາເຂົ້າໃຈພາຍໃນຂອງໂລກ; ຄື້ນ S ແມ່ນຄື້ນທາງຂວາງ ແລະ ບໍ່ເຄື່ອນທີ່ຜ່ານຂອງແຫຼວ, ເຊິ່ງໃຫ້ຂໍ້ມູນກ່ຽວກັບແກນໂລກ.
- ເຄື່ອງດົນຕີສາຍ: ເຄື່ອງດົນຕີເຊັ່ນ: ກີຕ້າ ແລະ ໄວໂອລິນ ຜະລິດສຽງຜ່ານສາຍສັ່ນສະເທືອນ ສ້າງຄື້ນຕາມລວງຂວາງ.
ຄື້ນຕາມລວງຍາວ:
- ສຽງ: ສຳຄັນໃນການແຜ່ກະຈາຍຄື້ນສຽງສຳລັບການສື່ສານ, ດົນຕີ ແລະ ເຕັກໂນໂລຊີໂຊນາ.
- ການຖ່າຍພາບທາງການແພດ: ການຖ່າຍດ້ວຍຄື້ນຄວາມຖີ່ສູງ (ultrasound) ໃຊ້ຄື້ນຕາມລວງຍາວເພື່ອສ້າງຮູບພາບຂອງໂຄງສ້າງພາຍໃນຮ່າງກາຍ.
- ຄື້ນ P ຂອງແຜ່ນດິນໄຫວ: ຄື້ນແຜ່ນດິນໄຫວຕາມລວງຍາວ (ຄື້ນ P) ເຄື່ອນທີ່ຜ່ານໂລກ, ໃຫ້ຂໍ້ມູນທີ່ສຳຄັນກ່ຽວກັບອົງປະກອບ ແລະ ໂຄງສ້າງຂອງມັນ.
ສະຫຼຸບ
ການສຶກສາຄື້ນທາງຂວາງ ແລະ ຄື້ນຕາມລວງຍາວແມ່ນພື້ນຖານຂອງຫຼາຍສາຂາວິຊາວິທະຍາສາດ. ລັກສະນະ ແລະ ພຶດຕິກຳທີ່ແຕກຕ່າງຂອງພວກມັນເຮັດໃຫ້ມີການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ຕັ້ງແຕ່ນະວັດຕະກຳເຕັກໂນໂລຢີຈົນເຖິງການຄົ້ນຄວ້າວິທະຍາສາດພື້ນຖານ. ການເຂົ້າໃຈປະເພດຄື້ນເຫຼົ່ານີ້ສະເໜີໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບປະກົດການທຳມະຊາດ, ຊ່ວຍໃນຄວາມກ້າວໜ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຢີ, ແລະ ເສີມຂະຫຍາຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບໂລກທາງກາຍະພາບ.
