يقدم موقع الموسوعة بحثًا عن خصائص الموجات وأنواعها، والتصنيفات المختلفة لها، حيث تشكل الفيزياء جزءًا أساسيًا من حياتنا، وبالتالي يجب فهمها ودراستها بشكل جيد لفهم كل ما يحيط بنا.
المقصود بالموجات
تُعرَّف الموجات على أنها شكل من أشكال نقل الطاقة في وسط مادي، وتحدث الموجات في الوسط الذي ينتقل فيه الطاقة من مكان إلى آخر، دون نقل الجزيئات الخاصة بالوسط بصورة دائمة.
باستثناء الموجات الكهرومغناطيسية التي لا تحتاج إلى وسط مادي للانتقال من مكان إلى آخر بسبب خصائصها التي تمكنها من الانتقال في الفراغ.
تتميز الموجات الكهرومغناطيسية بسرعتها الفائقة حيث تسير بسرعة الضوء، حيث تبلغ سرعة هذه الموجات حوالي 300 مليون متر في الثانية.
بحث عن خصائص الموجات
تتميز الموجات بوجود مجموعة متنوعة من الخصائص، وتسهل هذه الخصائص عملية تصنيف الموجات، حيث تتميز بعض الموجات بطاقة عالية وأخرى بطاقة منخفضة.
ويمكن تحديد خصائص الموجات في النقاط التالية:
تردد الموجات
- يشير تردد الموجة إلى معدل تكرار الموجة نفسها في فترة زمنية محددة.
- يتعلق المفهوم الخاص بالتردد الموجي بمفهوم سرعة الموجة وطولها، ويتم ذلك بشكل مترابط.
- تُستخدم الهرتز كوحدة عالمية لقياس تردد الموجات.
- يمكن توضيح قانون الموجات الخاص بالموجات بالعلاقة ع = ت × λ
- حيثُ يُقصدُ بـ `ت` هو التردُّدُ الخاصُّ بالموجاتِ، و `ع` يعني سرعةَ انتشارِ الموجاتِ.
- λ هو طول الموجة، المعروف أيضًا باسم `لامبدا`
- عند النظر إلى القانون، يتضح أن العلاقة بين الطول الموجي والتردد علاقة عكسية، وكلما زاد طول الموجة، قل التردد الخاص بالموجة، والعكس صحيح.
طول الموجات
- يمكن حساب طول الموجة المتعرضة عن طريق قياس المسافة بين قمتين متتاليتين أو بين قاعين متتاليين في أي موجة من هذه الموجات.
- يمكن حساب طول الموجة الطولية من خلال المسافة بين أي نقطتين من التضاغط والتخلخل الذي يليه، أو المسافة بين التخلخل والتخلل الذي يليه في الموجة.
- وحدة القياس الخاصة بالطول الموجي هي نفسها وحدة القياس الخاصة بالطول في العالم، حيث يتم قياس الطول بالمتر وكذلك يتم قياس طول الموجات بنفس الطريقة.
الزمن الدوري للموجات
- يمكن حساب الزمن الدوري لأي موجة عن طريق حساب الوقت الذي يستغرقه انتقال هذه الموجة من نقطة لأخرى.
- الثانية هي وحدة القياس الدورية لفترة الموجات.
سعة الموجات
- ترتبط طاقة الموجات بشدة بسعتها، وهي من الخصائص التي تؤثر بشكل مباشر على كمية الطاقة التي تحتويها الموجة.
- يمكن حساب سعة الموجة بتحديد المسافة بين ذروة الموجة وأسفلها.
- يشير مصطلح وقع الموجة إلى المستوى الذي لا توجد فيه أي حركة موجبة، وهو المستوى الذي تكون فيه المادة متوازنة في حركتها عبر الموجة.
- يمكن قياس السعة باستخدام نفس قواعد قياس الطول، وذلك عن طريق حساب السعة باستخدام وحدات الطول.
سرعة انتشار الموجات
- كما اتفقنا سابقًا، فإن الموجات إما تنتقل في وسط مادي أو تكون موجات كهرومغناطيسية تنتقل في الفراغ.
- يمكن حساب سرعة انتشار الموجات، من خلال حساب سرعة حركة الموجات في الوسط أو الفضاء.
- يمكن قياس سرعة انتشار الموجات باستخدام وحدات قياس الطول والزمن.
- تعد وحدة قياس سرعة انتشار الموجات هي المتر / الثانية، وهي الوحدة المستخدمة عالميًا لقياس السرعة.
طاقات الموجات
- تتميز كل موجة من الموجات بطاقة محددة، ويمكن نقل هذه الطاقة من الموجات إلى أي شيء آخر.
- تُعَد هذه الخاصية أحد الخصائص الأساسية التي ينبغي دراستها في الموجات.
- تتناسب طاقة الموجة بشكل مباشر مع الطاقة المنتقلة من الموجة، بالإضافة إلى مربع التردد الخاص بالموجة ومربع السعة الموجية، ويتناسب تناسباً مباشراً الطاقة مع السعة كما ذُكر سابقاً.
تصنيف الموجات
يتوفر أكثر من طريقة لتصنيف الموجات المختلفة، وتعتمد كل طريقة من هذه الطرق على معيار محدد للتصنيف، ويمكن تقسيم الموجات إلى:
تقسيم الموجة علي حسب اتجاه الانتشار
تختلف الأمواج في طريقة انتشارها، ويمكن تصنيف الموجات إلى نوعين اعتمادًا على طريقة انتشارها:
- أمواج مستعرضة
تُعرف الأمواج المستعرضة بأنها الأمواج التي تتكوَّن من قمم وأخاديد؛ فعلى سبيل المثال، إذا أخذنا أمواج البحر، سنجد أنها تظهر على شكل موجات محددة ترتفع وتنخفض، ولديها قمم وأخاديد.
يتم حساب طول الموجة المستعرضة من خلال حساب المسافة بين القمتين المتتاليتين أو القاعين المتتاليين، وتنتشر الموجات المستعرضة بشكل عمودي.
- أمواج طولية
تتكون الموجة الميكانيكية من تضاغطات وتخلخلات مختلفة، ويمكن أن تتكون الموجة الطولية الواحدة من عدة تضاغطات أو تخلخلات.
من أشهر أمثلة الموجات الطولية هي الموجة الصوتية، حيث يؤدي ضغط جزيئات الهواء معًا إلى ضغط، بينما يؤدي تباعد الجزيئات عن بعضها البعض إلى تخلخل في الجزيئات.
تنتشر الأمواج الطولية في نفس اتجاه الموجة، وتتحرك بشكل موازٍ لتموج الوسط.
تقسيم الموجة علي حسب الوسط
- أمواج تحتاج إلي وسط
تتحرك الأمواج الميكانيكية من مكان إلى آخر في وسط أو مادة محددة، محملة بالطاقة الخاصة بها.
يمكن للموجات الكهرومغناطيسية أن تنتقل في أوساط مختلفة، مثل الوسط الخطي والوسط المحدد والوسط المتجانس والوسط المتماثل.
- أمواج تنتقل في الفراغ
تشير هذه الموجات إلى الأمواج التي لا تحتاج إلى وسط لتنتقل فيه، إذ تنتقل في الفراغ مثل الضوء الذي يأتي من الشمس ولا يحتاج إلى مادة وسطية لتمريره.
