موج چیست؟

به هر آشفتگی در محیط که در فضا منتشر می‌شود و اغلب حامل انرژی است موج می‌گویند. امواج در حالت کلی به دو دسته مکانیکی و الکترومغناطیسی تقسیم بندی می شوند. موج های مکانیکی تنها در محیط های مادی تولید می شوند در صورتی که امواج الکترمغناطیسی علاوه بر محیط های مادی از خلاء نیز عبور می کنند. برای تولید موج نیازمند چشمه موج است و جابه جایی موج در محیط را انتشار موج می نامند.

تولید موج

اگر سنگ کوچکی را در آب آرام استخر یا برکه ایی بیاندازیم، در محل برخورد سنگ با آب، دایره ای تشکیل می شود که شعاع آن به تدریج افزایش یابد، به عبارت دیگر در سطح آب «تک موجی» تشکیل می شود که به صورت دایره به همه ی جهت ها منتشر می شود.

انواع موج

1-امواج مکانیکی: این موج ها فقط می توانند در محیط های مادی منتشر شوند. مانند امواج صوتی، امواج سطح آب، امواج زلزله و ...

2- امواج الکترومغناطیسی: این امواج علاوه بر محیط های مادی، از خلاء نیز می گذرند. مانند نور که با سرعت 300000000 متر بر ثانیه از خلاء عبور می کند، امواج رادیویی و ...

امواج را علاوه بر دو حالت کلی مکانیکی و الکترو مغناطیسی به دو نوع طولی و عرضی نیز طبقه بندی می شوند.

امواج طولی: موجی است که راستای نوسان ذره های محیط، موازی با راستای انتشار موج، باشد.

اگر چند حلقه از فنری را متراکم کنیم و یکبار آن را رها سازیم، مشاهده خواهیم کرد که این حالت تراکم در طول فنر منتشر می شود حلقه های متراکم فنر پس از آزاد شدن، در اثر نیروی برگرداننده ایی که ایجاد شده منبسط می شوند و انبساط آن ها سبب متراکم شدن تعدادی از حلقه های بعدی می شود. و این تراکم و انبساط در طول فنر منتشر می شود.

راه تشخیص موج طولی:

وقتی موج طولی در فنر منتشر می شود، حلقه های فنر متناوبا به یکدیگر نزدیک و یا از یکدیگر دور می شوند وقتی به یکدیگر نزدیک می شوند، حلقه های متراکم شده و وقتی از یکدیگر دور می شوند حلقه ها انبساط پیدا می کنند و موج ها ی طولی در فنر با همین تراکم و انبساط ها قابل تشخیص است.

امواج عرضی: موجی است که در آن امتداد ارتعاش و امتداد انتشار عمود باشد.

یک طرف ریسمان یا فنر بلندی را به دیوار می بندیم و طرف دیگر آن را به دست می گیریم، به طوریکه ریسمان افقی قرار گیرد اگر انتهای ریسمان را با یک تکان سریع کمی به بالا و پایین وضع تعادل به حرکت در آوریم، یک تک موج در طول ریسمان منتشر می شود، به طوریکه هر نقطه از ریسمان پس از دریافت موج به بالا و پایین حرکت می کند.

راه تشخیص موج عرضی: موج عرضی در طناب یا فنر با قله ها و دره های ایجاد شده قابل تشخیص است.

چشمه ی موج

به جسمی که در یک محیط موج ایجاد می کند، یک چشمه ی موج می گویند(مانند دیایازون)

جابه جایی موج در یک محیط را انتشار موج می گویند. وقتی موج در یک محیط مثلا سطح آب یا در طول فنر منتشر می شود، به هر ذره از محیط که می رسد آن ذره را وادار به حرکت نوسانی می کند، بدون آن که ذره همراه موج از جایی به جای دیگر منتقل شود.

ویژگی های موج

هر موج دارای چهار ویژگی است:

سرعت انتشار:

موج در هر محیط با سرعت معینی منتشر می شود. سرعت انتشار در یک محیط به جنس و حالت محیط و شرایط فیزیکی آن بستگی دارد.

بسامد:

تعداد نوسان هایی که نوسانگر در مدت یک ثانیه انجام می دهد.

طول موج:

فاصله ی هر دو برجستگی(قله ی موج) پیاپی، یا فاصله ی هر دو فرورفتگی(قعر موج) پیاپی را طول موج می نامند و با نشان می دهند.

دامنه موج:

حداکثر فاصله ای که مولکول ها از وضع تعادل خود می گیرند، دامنه ی موج نامیده می شود و معمولا با حروف A نشان می دهند.

موج ها با خود انرژی حمل می کنند یعنی با حرکت خود، انرژی را از ذره ایی به ذره ی دیگر انتقال می دهند. به عبارت دیگر، ذره های محیط با حرکت نوسانی خود، انرژی را ذره به ذره در محیط پیش می برند.

آب لرزه (سونامی):

گاهی در اثر وقوع زمین لرزه در بستر اقیانوس ها یا آتش فشان ها و لغزش های بزرگ زیر دریا، امواج بسیار پر قدرتی به وجود می آیند که به آن آب لرزه یا سونامی می گویند. این امواج در اثر حرکت ناگهانی مقدار زیادی آب در امتداد قائم به وجود می آیند و با سرعتی بسیار زیادتر از موج های سطح آب، منتشر می شوند.

موج های صوتی

هر صوتی دارای انرژی است و به صورت موج از چشمه های صوت انتشار می یابد. موج های صوتی از نوع امواج طولی هستند. موج صوتی را باید توسط یک جسم مرتعش تولید کرد. به هرجسمی که صوت تولید می کند، چشمه صوت می گویند.

نکته: سرعت صوت در جامدها بیش تر از مایعات و در مایعات بیش تر از گازهاست، هر چه ماده متراکم تر باشد، سرعت صوت در آن بیش تر است. در مواد جامد مولکول ها نسبت به گازها به یکدیگر نزدیک ترند و در نتیجه سرعت صوت در آن ها بیش تر است.

موج های صوتی را برحسب بسامد آن ها به سه گروه تقسیم می کنند:

صوت:

به موج های صوتی که بسامد آن ها در حدود 20 تا 20000 نوسان در ثانیه باشد، صوت می گویند.

برای آن که صوتی روی گوش انسان اثر بگذارد و شنیده شود، باید بسامد آن در این محدوده باشد، به این محدوده، محدوده ی شنوایی انسان گفته می شود.

فرو صوت:

صوت هایی که بسامد آن ها کم تر از 20 هرتز باشد، فروصوت گفته می شود.

فرا صوت:

صوت هایی که بسامد آن ها از 20000 هرتز بیش تر باشد، فراصوت گفته می شود.

امواج الکترو مغناطیسی:

نوعی از امواج که می توانند در خلاء منتشر شوند و نیاز به محیط مادی ندارند را موج الکترو مغناطیسی می نامند.

موج های الکترو مغناطیسی از بسامد های بسیار بالا (طول موج بسیار کوتاه که پرتوهای گاما نام دارند) تا بسامدهای بسیارکم (طول موج های بسیار بلند که امواج رادیویی نام دارند) را شامل می شوند.

تفاوت موج های الکترو مغناطیسی و موج های صوتی:

1- سرعت موج های صوتی در هوا در دمای معمولی حدود 340 متر برثانیه است در حالی که سرعت انتشار موج های الکترومغناطیسی در هوا حدود 300000000 متر بر ثانیه است.

2-امواج صوتی برای انتشار نیاز به محیط مادی دارند در حالیکه امواج الکترو مغناطیسی از خلاء نیز می گذرند.

3-امواج صوتی از نوع امواج طولی و امواج الکترومغناطیسی از نوع عرضی هستند.