บทที่ 1 คลื่นกล

1. ชนิดของคลื่น 

 1.1 การจากแนกคลื่นตามลักษณะของตัวกลาง แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้

        1) คลื่นกล (mechanical wave) คือ คลื่นที่ต้องอศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่สามารถถ่ายทอดและโมเมนตัมโดย อาศัยความยืดหยุ่นของตัวกลาง เช่น คลื่นเสียง คลื่นน ้า คลื่นในเส้นเชือก 

         2) คลื่นแม่เหลก็ไฟฟ้า (electromagnetic wave) คือ คลื่นที่ไม่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น แสง คลื่นวิทยุ คลื่นโทรทัศน์ 

1.2 การจา แนกคลื่นตามลกัษณะการกา เนิดคลื่น แบ่งเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 

        1) คลื่นดล (pulse wave) คือ คลื่นที่เกิดจากแหล่งก าเนิดสั่นเพียงครั้งเดียว ท าให้เกิดคลื่นเพียงหนึ่งลูก อาจมี ลักษณะกระจายออกจากแหล่งก าเนิดที่ท าให้เกิดคลื่น เช่น การโยนหินลงไปในน ้า

         2) คลื่นต่อเนื่อง (continuous wave) คือ คลื่นที่เกิดจากการสั่นของแหล่งก าเนิดหลายครั้งติดต่อกัน ท าให้เกิด คลื่น หลายลูกติดต่อกัน โดยความถี่ของคลื่นที่เกิดขึ้นเท่ากับความถี่ของการรบกวนของแหล่งก าเนิดคลื่น เช่น คลื่นน ้าที่ เกิดจาก การใช้มอเตอร์ 1.3 การจ าแนกคลื่นตามลักษณะการเคลื่อนที่แบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ 

          1) คลื่นตามยาว (longitudinal wave) คือ คลื่นที่อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านมีการเคลื่อนที่ไปกลับ ใน ทิศทางเดียวกันกับทิศทางที่คลื่นเคลื่อนที่ เช่น คลื่นเสียง คลื่นที่เกิดจากการอัดและขยายของสปริง 

           2) คลื่นตามขวาง (transverse wave) คือ คลื่นที่ท าให้อนุภาคของตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านมีการเคลื่อนที่ ไป กลบัในทศิทางตงั้ฉากกบัทศิทางทค่ีล่นืเคล่อืนท่ีเช่น คล่นืในเสน้ เชอืก คล่นืแม่เหลก็ไฟฟ้า

2. ส่วนประกอบต่างๆ ของคลื่น

หากเราต้องการหาอัตราเร็วของคลื่น   เราต้องพิจารณาเลือกจุดๆ หนึ่งบนคลื่น เพื่อสังเกตอัตราเร็วของการเคลื่อนที่ ในที่นี้เราจะเลือกพิจารณาการเคลื่อนที่ของสันคลื่น หากนึกเปรียบเทียบกับการเคลื่อนที่ของนักเล่นกระดานโต้คลื่นซึ่งเคลื่อนที่มาพร้อมกับสันคลื่นก็จะช่วยให้เห็นภาพได้ง่ายขึ้น      เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่โดยทั้วไป อัตราเร็วของสันคล่ืนที่เรากำลังพิจารณาสามารถหาได้จากระยะทางที่สันคลื่นเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา หรือ

v= s/t

เมื่อ v แทน อัตราเร็ว มีหน่วยเป็นเมตร/วินาที

s แทน ระยะทาง มีหน่วยเป็นเมตร

t แทน เวลาที่คลื่นใช้ในการเคลื่อนที่ มีหน่วยเป็นวินาที

แต่หาก เราพิจารณาคลื่นที่เคลื่อนที่ไปได้ 1 ลูกคลื่นพอดี  นั่นคือ ระยะทางในการเคลื่อนที่ของคลื่นเท่ากับความยาวคลื่น λ และเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ 1 ลูกคลื่นนั้นก็คือ คาบของการเคลื่อนที่ T จะได้ว่า

v = s/t  = λ/T

หรือ                                    v = λf        (เมื่อ ความถี่ f = 1/T)

เมื่อ v แทน อัตราเร็ว มีหน่วยเป็นเมตร/วินาที

λ แทน ความยาวคลื่น มีหน่วยเป็นเมตร

f แทน ความถี่ มีหน่วยเป็น s^-1 หรือ เฮิรตซ์ (Hz)

บทที่ 2 เสียง

เสียง เกิดจากการสั่นของวัตถุ วัตถุที่มีการสั่นแล้วทำให้เกิดเสียงเรียกว่า แหล่งกำเนิดเสียง สำหรับมนุษย์เสียงพูดเกิดจากการสั่นสะเทือนของสายเสียงซึ่งอยู่ภายในกล่องเสียงบริเวณด้านหน้าของลำคอเรียกว่าลูกกระเดือก มนุษย์สามารถควบคุมเสียงที่พูดพูดขึ้นโดยใช้ฟัน ลิ้น ริมฝีปาก ทำให้เกิดเสียงที่แตกต่างกัน แต่เสียงจะมีประโยชน์อย่างสมบูรณ์ต้องมีการได้ยิน

เมื่อเสียงเกิดจากสั่นสะเทือนของวัตถุ แสดงว่าวัตถุได้รับพลังงาน  พลังงานนี้ก็จะถูกถ่ายโอนผ่านอากาศมายังหูผู้ฟัง ถ้าไม่มีอากาศเป็นตัวกลางในการถ่ายโอนพลังงาน  เราจะไม่ได้ยินเสียงเลย

จะเห็นได้ว่า เสียงที่เราได้ยินนี้ เป็นพลังงานรูปหนึ่งและถือว่าเป็นคลื่นประเภทหนึ่งด้วย และพิจารณาจากอากาศที่เป็นตัวกลางนั้นการถ่ายโอนพลังงานเสียง อนุภาคของตัวกลางคืออากาศจะมีการสั่นในลักษณะอัดขยายสลับกันไป จึงถือได้ว่า เสียงเป็นคลื่นตามยาว
ลักษณะของคลื่นเสียง ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ ส่วนอัด และส่วนขยาย

อัตราเร็วของเสียง

ช่วงเวลาที่เสียงเคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดเสียงผ่านอากาศมาถึงหูผู้ฟัง ขึ้นกับระยะทางระหว่างต้นกำเนิดเสียงกับผู้รับฟัง ถ้าระยะห่างมาก เสียงต้องใช้ช่วงเวลานานกว่าจะได้ยินเสียง แต่ถ้าระยะใกล้ เสียงใช้ช่วงเวลาสั้นกว่า
การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางหนึ่งความถี่จะมีค่าคงที่ โดยความเร็วของคลื่นเสียงจะขึ้นอยู่กับชนิดของตัวกลางและอุณหภูมิ  เมื่อนักฟิสิกส์ศึกษาอัตราเร็วของเสียงในอากาศ  เขาได้พบว่าอัตราเร็วของเสียงในอากาศมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิของอากาศโดยประมาณ ตามสมการ

บทที่ 3 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic disturbance) โดยการทำให้สนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลง เมื่อสนามไฟฟ้ามีการเปลี่ยนแปลงจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก หรือถ้าสนามแม่เหล็กมีการเปลี่ยนแปลงก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่มีการสั่นในแนวตั้งฉากกัน และอยู่บนระนาบตั้งฉากกับทิศการเคลื่อนที่ของคลื่น

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นที่เคลื่อนที่โดยไม่อาศัยตัวกลาง จึงสามารถเคลื่อนที่ในสุญญากาศได้

สเปกตรัม (Spectrum) ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่และความยาวคลื่นแตกต่างกัน ซึ่งครอบคลุมตั้งแต่ คลื่นแสงที่ตามองเห็น อัลตราไวโอเลต อินฟราเรด คลื่นวิทยุ โทรทัศน์ ไมโครเวฟ รังสีเอกซ์ รังสีแกมมา เป็นต้น

ดังนั้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จึงมีประโยชน์มากในการสื่อสารและโทรคมนาคม และทางการแพทย์ 

สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

1. ไม่ต้องใช้ตัวกลางในการเคลื่อนที่

2. อัตราเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดในสุญญากาศเท่ากับ 3x10⁸m/s ซึ่งเท่ากับ อัตราเร็วของแสง

3. เป็นคลื่นตามขวาง

4. ถ่ายเทพลังงานจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง

5. ถูกปล่อยออกมาและถูกดูดกลืนได้โดยสสาร

6. ไม่มีประจุไฟฟ้า

7. คลื่นสามารถแทรกสอด สะท้อน หักเห และเลี้ยวเบนได้

พลังงานของคลื่น พิจารณาเป็นความเข้มของกำลังงาน หรือฟลักซ์ของการแผ่รังสี (มีหน่วยเป็น พลังงานต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยพื้นที่ = Joule s-1 m-2 = watt m-2) ซึ่งอาจวัดจากความเข้มที่เปล่งออกมา 

บทที่ 4 พลังงานนิวเคลียร์

การพบกัมมันตภาพรังสี    ในปี ค.ศ. 1896 เบ็กเคอเรล ( Henri Becquerel ) ได้ทำการทดลองการเรืองแสงของสารต่าง ๆ และได้พบว่าสารประกอบของยูเรเนียมสามารถ แผ่รังสีชนิดหนึ่งออกมาได้เองตลอดเวลาโดยไม่ ขึ้นอยู่กับ สภาพแวดล้อมเลย และจากการศึกษาเบื้องต้นของเบ็กเคอเรล เขาได้พบว่า รังสีนี้มีสมบัติ บางประการ คล้ายรังสีเอกซ์ เช่น สามารถทะลุผ่านวัตถุบางชนิดและทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน ได้     ต่อมา ปีแอร์ คูรี ( Pierre Curie ) และมารี คูรี ( Maric Curie ) ได้ทำการทดลองกับธาตุอื่น ๆ อีกหลายชนิด และพบว่าธาตุบางชนิดมีการแผ่รังสีเช่นเดียวกับธาตุยูเรเนียม ปรากฏการณ์ที่ธาตุ แผ่รังสีได้เองอย่างต่อเนื่องนี้ เรียกว่า กัมมันตภาพรังสี ( radioactivity ) และธาตุที่มีการแผ่รังสีได้ เองเรียกว่า ธาตุกัมมันตรังสี ( radioactive element ) จากการศึกษารังสีที่แผ่ออกมาจากธาตุ กัมมันตรังสีทั่วไป โดยให้รังสีดังกล่าวผ่านเข้าไปในบริเวณที่มีสนามแม่เหล็กทิศพุ่งเข้าและตั้งฉากกับกระดาษ พบว่า แนวการเคลื่อนที่ของรังสีแยกเป็น 3 แนว ดังรูป 1 รังสีที่เบนน้อยและไปทางซ้ายของแนวเดิมเรียกว่า รังสีแอลฟา ( alpha ray ) รังสีที่เบนมากและในทิศตรงข้ามกับรังสีแอลฟา เรียกว่า รังสีบีตา (beta - ray) ส่วนรังสีที่พุ่งตรงไม่เบี่ยงเบนเลย เรียกว่า รังสีแกมมา ( gamma ray ) และนิยมเขียนแทนด้วย สัญลักษณ์ ,และ ตามลำดับ

  ไอโซโทป คือนิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่จำนวนนิวตรอนต่างกัน เช่น  ไอโซโทปของธาตุชนิดเดียวกันมีสมบัติทางเคมีเหมือนกัน แต่สมบัติทางกายภาพ ต่างกัน ไอโซโทปมีทั้งชนิดเสถียรและไม่เสถียร เช่น ตะกั่วมีไอโซโทป ดังนี้

         เป็นไอโซโทปชนิดไอโซโทปกัมมันตรังสี (ไอโซโทปชนิดไม่เสถียร)
ส่วน     เป็นไอโซโทปชนิดเสถียร

อ้างอิง

https://orapanwaipan.wordpress.com/%E0%B9%80%E0%B8%81%E0%B8%B5%E0%B9%88%E0%B8%A2%E0%B8%A7%E0%B8%81%E0%B8%B1%E0%B8%9A/%E0%B9%80%E0%B8%AA%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%87/%E0%B8%84%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B9%88%E0%B8%99%E0%B9%80%E0%B8%AA%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%87/

 http://www.school.net.th/library/snet3/saowalak/electromagnet/e_wave.htm