موجة

الموجة، ومجموعها موجات أو أمواج في الفيزياء هي احد اشكال انتقال الطاقة ، تتحرك الموجات في وسط مادي (باستثناء الموجات الكهرومغناطيسية وبعض اشكال الجزيئات الكمّية ذات الخصائص الموجية) ، حيث تنتقل فيه الموجات وتنقل الطاقة من مكان الى آخر بدون ازاحة جزيئات الوسط بشكل دائم ، اي انه لا تنتقل اي كتلة مع انتقال الموجة ، ولكن جزيئات الوسط تتحرك بشكل متعامد أو مواز لاتجاه حركة الموجة حول موقع ثابت.

Waves crashing.jpg

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 :

الإنعكاس Reflection

الإنكسار Refraction

الإنعراج Diffraction

التداخل Interference

التبعثر Dispersion

الإنتشار 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 ان طول الموجة هو اصغر جزء متكرر مكون للموجات ، وطوله يساوي المسافة بين قمتين متتابعتين ، وهو يساوي ايضا المسافة بين قعرين متتابعين او المسافة المحصورة بين 3 قيم صفرية متتابعة للموجة.

التردد Frequency او التواتر:هو مقدار تكرر الموجة الواحدة ذات الطول الموجي المتفق عليه في كل وحدة زمن .

المطال أو السعة Amplitude او الشدّة القصوى للموجة : هو القيمة المطلقة لاعلى مسافة إزاحة تحدثها الموجة ، ويمكن تخيلها باعلى ارتفاع تصله موجة تنتقل في حبل ، او اعلى فرق ضغط يحدثه صوت ما في الهواء (باهمال 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 اعلى شدّة للموجة (قمة الشّدة) او مطالها

العلاقات الاساسية

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 او تواترها ووحدته القياسية الهيرتز