สมบัติของคลื่นมีอะไรบ้าง

สมบัติพื้นฐานของคลื่น

คลื่นเป็นการรบกวนที่เดินทางผ่านตัวกลาง โดยจะสั่นตัวกลางนั้นไปตามทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น คลื่นมีสมบัติพื้นฐานที่สำคัญหลายประการ ได้แก่

การสะท้อน (Reflection)

เมื่อคลื่นกระทบกับสิ่งกีดขวาง คลื่นจะสะท้อนกลับไปในทิศทางเดิม อาจจะเกิดเหตุการณ์ต่างๆ ได้ดังนี้

• การสะท้อนเชิงสเปกูลาร์ (Specular reflection) คลื่นจะสะท้อนไปในทิศทางเดียวกับคลื่นเดิม โดยมีมุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
• การสะท้อนเชิงกระจาย (Diffuse reflection) คลื่นจะกระจายไปในหลายทิศทาง เนื่องจากพื้นผิวของวัตถุมีความขรุขระ

การหักเห (Refraction)

เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิด จะทำให้คลื่นเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ เนื่องจากความเร็วของคลื่นในตัวกลางทั้งสองต่างกัน อาจจะเกิดเหตุการณ์ต่างๆ ได้ดังนี้

• การหักเหเข้าหามิปกติ (Refraction towards the normal) เมื่อคลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความเร็วคลื่นน้อยกว่าเข้าสู่ตัวกลางที่มีความเร็วคลื่นมากกว่า คลื่นจะหักเหเข้าหามิปกติ (แนวตั้งฉากที่พื้นผิว)
• การหักเหออกจากมิปกติ (Refraction away from the normal) เมื่อคลื่นเคลื่อนที่จากตัวกลางที่มีความเร็วคลื่นมากกว่าเข้าสู่ตัวกลางที่มีความเร็วคลื่นน้อยกว่า คลื่นจะหักเหออกจากมิปกติ

การแทรกสอด (Interference)

เมื่อคลื่นตั้งแต่สองขบวนขึ้นไปมาซ้อนทับกัน จะเกิดการแทรกสอด โดยอาจจะเสริมหรือหักล้างกัน ขึ้นอยู่กับเฟสของคลื่น อาจจะเกิดเหตุการณ์ต่างๆ ได้ดังนี้

• การแทรกสอดแบบเสริม (Constructive interference) จุดที่ยอดคลื่นซ้อนทับกันจะเกิดการสั่นที่มีแอมพลิจูดสูงขึ้น
• การแทรกสอดแบบหักล้าง (Destructive interference) จุดที่หุบคลื่นซ้อนทับกันจะเกิดการสั่นที่มีแอมพลิจูดต่ำลง

การเลี้ยวเบน (Diffraction)

เมื่อคลื่นผ่านช่องเปิดหรือสิ่งกีดขวางขนาดเล็ก คลื่นจะเลี้ยวเบนหรือแพร่กระจายออกจากเส้นทางเดิม ทำให้เกิดการกระจายคลื่น อาจจะเกิดเหตุการณ์ต่างๆ ได้ดังนี้

• การเลี้ยวเบนเหนือสิ่งกีดขวาง (Diffraction over obstacles) คลื่นจะเลี้ยวเบนผ่านด้านบนของสิ่งกีดขวางโดยมีแอมพลิจูดต่ำกว่า
• การเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิด (Diffraction through apertures) คลื่นจะเลี้ยวเบนผ่านช่องเปิดและทำให้เกิดการแพร่กระจายของคลื่น

สมบัติพื้นฐานเหล่านี้ของคลื่นมีความสำคัญในการอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติและการประยุกต์ใช้ทางเทคโนโลยีต่างๆ เช่น การสะท้อนของคลื่นเสียงและการสะท้อนแสงในกระจก การหักเหของแสงในเลนส์ การแทรกสอดของแสงและเสียงในเครื่องดนตรี และการเลี้ยวเบนของคลื่นแสงในกล้องจุลทรรศน์