موجة

الموجة، ومجموعها موجات أو أمواج في الفيزياء هي أحد أشكال انتقال الطاقة ، تتحرك الموجات في وسط مادي (باستثناء الموجات الكهرومغناطيسية وبعض أشكال الجزيئات الكمّية ذات الخصائص الموجية) ، حيث تنتقل فيه الموجات وتنقل الطاقة من مكان إلى آخر بدون إزاحة جزيئات الوسط بشكل دائم ، أي أنه لا تنتقل أي كتلة مع انتقال الموجة ، و لكن جزيئات الوسط تتحرك بشكل متعامد أو مواز لاتجاه حركة الموجة حول موقع ثابت.

تكسر موجة على شاطيء صخري

للموجات صفة الدورية ، فالموجات تكون عادة تكرار لنمط ما من الشدة في فترات زمنية متتابعة بقترة فاصلة ما بينهم ، ويسمى عدد الموجات المارة في مقطع ما مقسوما على وحدة الزمن ، التردد .

تسمى المسافة الافقية التي تقطعها الموجة الواحدة طول الموجة.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

الأوساط الحاملة للأمواج

تنتشر المواج في أنواع متعددة من الأوساط الفيزيائية ، التي يشترط بها بعض التماسك لتأمين نقل الإشارات الموجية ، و يمكن تصنيف الوساط التي تنتشر بها المواج حسب خواصها الفيزيائية :

وسط خطي linear medium : و هو وسط يمكن فيه جمع مطالات المواج في أي نقطة عند اجنماع موجتين فيها.

وسط محدد bounded medium : و هو الوسط المحدود القياس ، و إلا صنف أنه غير محدد.

وسط متجانس uniform medium : إذا كانت الخواص الفيزيائية لجميع نقاط الوسط متشابهة .

وسط متماثل المناحي isotropic medium : إذا كانت الخواص الفيزيائية للوسط متماثلة في جميع الإتجاهات.

الخواص المميزة للأمواج

تتميز الأمواج عن الجسمات بامتلاكها مجموعة من السلوكيات الفيزيائية :

الانعكاس Reflection

الانكسار Refraction

الانعراج Diffraction

التداخل Interference

التبعثر Dispersion

الانتشار الخطي Rectilinear propagation

أنواع الأمواج

يمكن تقسيم المواج إلى أمواج طولية Longitudinal و أمواج عرضية Transverse waves .

الأمواج المستعرضة هي الأمواج الذي يكون فيها منحى الاهتزاز (الاضطراب) متعامدا مع منحى انتشار الموجة ، في حين يكون منحى الاهتزاز موافقا لمنحى الانتشار في الأمواج الطولية .

الوصف الفيزيائي للأمواج

مفاهيم أساسية

طول الموجة Wavelength: اتفق على أن طول الموجة هو أصغر جزء متكرر مكون للموجات ، وطوله يساوي المسافة بين قمتين متتابعتين ، وهو يساوي أيضا المسافة بين قعرين متتابعين أو المسافة المحصورة بين 3 قيم صفرية متتابعة للموجة.

التردد Frequency أو التواتر:هو مقدار تكرر الموجة الواحدة ذات عنوان وصلةcos omac الطول الموجي المتفق عليه في كل وحدة زمن .

المطال أو السعة Amplitude او الشدّة القصوى للموجة : هو القيمة المطلقة لأعلى مسافة إزاحة تحدثها الموجة ، ويمكن تخيلها بأعلى ارتفاع تصله موجة تنتقل في حبل ، أو أعلى فرق ضغط يحدثه صوت ما في الهواء (بإهمال تضائل شدة الصوت مع المسافة).

الموجات الجيبية Sinusoidal Waves: هي موجات تتحرك في اتجاه ما (س) ويمكن تمثيل حركتها بعلاقة رياضية جيبيّة (جا زاوية) هي:

ش = ق(س ، ز) = ع جا ( ك س - و ز )

حيث ش هي شدة الموجة. . س الموقع على خط حركة الموجة.

ز الزمن المار منذ بداية الموجة.

ع أعلى شدّة للموجة (قمة الشّدة) أو مطالها

العلاقات الأساسية

د = 1 \ ز

د هو تردد الموجة ووحدته القياسية الهيرتز. ز هو الزمن بين بداية ونهاية موجة واحدة.

العلاقة بين سرعة انتقال الموجة وطولها وترددها هي:

ع = د × ل

حيث ع هي السرعة التي تتحرك فيها الموجة. ل هي طول الموجة د هو تردد الموجة أو تواترها ووحدته القياسية الهيرتز