الفيزياء فصل ثاني

الموجة: اضطراب او اهتزاز ينتقل من مكان الى آخر وتعد وسيلة لنقل الطاقة.

أنواع الموجات من حيث اتجاه اهتزاز الوسط:

1- الموجات المستعرضة: يكون اهتزاز جزيئات الوسط الناقل متعامدا مع اتجاه انتشارها وتتكون من قمم وقيعان.

2- الموجات الطولية: يكون اتجاه اهتزاز الوسط الناقل لها باتجاه انتشار الموجة نفسها وتتكون من تضاغطات وتخلخلات.

 

انواع الموجات من حيث طبيعة الأوساط التي تنتشر فيها وتأثيرها في هذه الأوساط:

1- الموجات الميكانيكية: تنتقل في الأوساط المادية فقط وتنقل الطاقة الميكانيكية خلالها.

2- الموجات الكهرمغناطيسية: موجات مستعرضة تتكون من مجال كهربائي متعامد على مجال مغناطيسي وكلاهما متعامد على اتجاه الانتشار، وتنتشر في الأوساط المادية وفي الفراغ.

 

صفات الموجة:

1- سعة الموجة (A): أقصى إزاحة تحدثها الموجة لدقائق الوسط الناقل بالنسبة لموضوع الاتزان ، وفي الموجات الطولية يساوي نصف طولها الموجي.

2-الطول الموجي ($\lambda$): المسافة بين اي نقطتين متناظرتين ومتتاليتين على الموجة ، ولتسهيل تحديدها ، في الموجة المستعرضة: هي المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين. وفي الموجة الطولية : المسافة بين مركزي تضاغطين متتاليين او بين مركزي تخلخليين متتاليين.

التردد ($f$): عدد الموجات الكاملة (n) التي تعبر نقطة ثابتة في الوسط خلال ثانية واحدة وتقاس بوحدة Hz  وتكافئ $s^{-1}$ ، ومقلوب التردد هو الزمن الدوري (T) وهو الزمن اللازم لعبور موجة كاملة واحدة نقطة ثابتة في الوسط وتقاس بوحدة s 

$f=\frac{n}{t}, T=\frac{t}{n}f=\frac{1}{T}, T=\frac{1}{f}$

سرعة الموجة (v): المسافة (S) التي تقطعها الموجة على الزمن الكلي (t) اللازم لقطع تلك المسافة

$v=\frac{S}{t}$

وهناك علاقة تربط الطول الموجي والتردد مع سرعة الموجة ، فإذا كانت سرعة الموجة ثابتة فإنه بزيادة الطول الموجي يقل التردد والعكس صحيح

$\mathit{v}\mathbf{=}\mathit{\lambda }\mathbf{ }\mathit{f}$

تمثيل الموجات بيانيا بطريقتين:

1- منحنى الإزاحة- المسافة: يمثل العلاقة بين الإزاحة بالنسبة لمستوى اتزان الموجة وبين البعد عن مصدر الموجة ويفيدنا هذا المنحنى في تحديد الطول الموجي والسعة ومواقع القمم والقيعان.

2- منحنى الإزاحة الزمن: يمثل العلاقة بين الإزاحة بالنسبة لمستوى اتزان الموجة وبين الزمن عند موقع على بعد ثابت من مركز انتشار الموجة ويفيدنا هذا المنحنى في تحديد الزمن الدوري والسعة وعدد القمم والقيعان خلال فترة زمنية محددة.

 

موجات الصوت:

موجات طولية ناتج عن اهتزاز مصدر الصوت وينتشر في جميع الاتجاهات.

 

خصائص موجات الصوت:

1- جهارة الصوت: للتمييز بين علو الصوت أو انخفاضه بالاعتماد على سعة الصوت عند ثبوت تردده.

2- درجة الصوت: للتمييز بين الأصوات الحادة والأصوات الغليظة بالاعتماد على تردد الموجة.

3- سرعة الصوت تعتمد على :

أ- الحالة الفيزيائية للوسط: يزداد كلما قابلية الوسط للانضغاط, فسرعة الصوت في  المواد الصلبة أعلى منها في السوائل وتكون أقل في الغازات.

ب- كثافة حالة الوسط نفسه: يزداد كلما قلت كثافة الوسط في نفس الحالة الفيزيائية.

 

الموجات الكهرومغناطيسية:

- موجات مستعرضة تتألف  من  مجال كهربائي (E )  ومجال مغناطيسي( B ) يتذبذب  كل  منهما بشكل  متعامد مع الآخر.

- مصدرها جسيمات  مشحونة ( مثل الإلكترونات) تهتز بتردد محدد ( $f$  ) حول مركز اتزانها.

- ينتقل  الطيف  الكهرومغناطيسي  في الأوساط  اشفافة  الفراغ بسرعة؛  $c =3\times {10}^{8}m/s$  , وتقل هذه السرعة عند الانتقال في الأوساط  الشفافة.  والعلاقة  التي  تربط سرعة هذا الطيف مع كل من الطول الموجي  والتردد بالعلاقة التالية:

                                                                                          $\mathit{c}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathit{f}\mathbf{ }\mathit{\lambda }$   

- مكونات الطيف  الكهرومغناطيسي: مرتبة تصاعدياً وفق الطول الموجي: أشعة غاما ، الأشعة السينية،  الأشعة فوق البنفسجية، الضوء المرئي، الأشعة  تحت الحمراء،  الموجات الميكروية.موجات التلفزة، الموجات الإذاعية.

- من استخدامات الأشعة السينية: الطب( تصوير العظام والأعضاء الداخلية للجسم)  والصناعة  والمجالات العسكرية والأمنية، 

- فحص حقائب المسافرين.