الأمواج

تُعرّف الأمواج فيزيائيًا بأنها شكل من أشكالِ انتقال الطاقة من مكان إلى آخر بطريقة منتظمة ومنظمة، تتحركُ الأمواج في أوساطِ مادية(الماء)، باستثناءِ الأمواج الكهرومغناطيسية (الضوء وموجات الراديو وأشعة إكس وأشعة غاما) تنتشرُ في الفراغ بسرعة الضوءِ فهي لا تحتاج لوسط مادي للإنتشار، ويعتمد انتشارُ الموجة عبر وسيط على خصائصِ الوسطِ.

تصنيف الأمواج:

يوجد معيارين أساسيّن لتصنيف الأمواج:

  • المعيار الأول: هو اتجاه انتشار الموجة.
  • المعيار الثاني: هو الوسط المنتشرة فيه الموجة أو عدم حاجتها لوسط انتشار.

أنواع الأمواج هي:

  • الأمواج الطولية: 

الأمواج

هي الموجة التي تتحرك فيها جزيئات الوسط بشكل موازٍ لمنحى الإنتشار، تكون على شكل انضغاط (هو تضاغط جزيئات الهواء واقترابها من بعضها البعض)، وتخلخل واحد(هو تباعد جزيئات الهواء عن بعضها البعض)، وتحتاج لوسط مادي لإنتشارها كأمواج النابض وأمواج الصوت.

  • الأمواج العرضيّة:

الأمواج

هي الموجة التي تتحرّك فيها جزيئات الوسط بشكل متعامدًا مع منحى الإنتشار، وتكون على شكلِ قمة وقاع، أعلى نقطة في الموجة تسمى قمة، وأخفض نقطة تسمى قاع، تنتقل الأمواج العرضيّة في الوسط المرن (الجسم الصلب و السطح السائل الحر).

هناك نوع من الأمواجِ يُسمى الأمواج السطحيّة تكون الحركة في الوسط دورانيّة، وتقلُ هذهِ الأمواج كلّما انتقلت عميقًا في الوسط، ويكونُ المحور الرئيسي للقطع الناقص متعامدًا على سطح المادة الصلبة، كلما زاد العمق في المادة الصلبة قلَّ “عرض” المسار الإهليجي.

كما تُصنّف الأمواج حسب قدرة الموجة على الانتشار ونقل الطاقة في الفراغ إلى:

  • أمواج ميكانيكية.
  • أمواج كهرومغناطيسية.

خصائص الأمواج:

يمكن تميز موجة عن أخرى عن طريق خصائص المميزة لكل موجة:

  • طول الموجة: هو عبارة عن المسافة بين قاعيين متتالين، أو المسافة بين قمتين متتاليتين في الأمواج العرضيّة، أمّا في الأمواج الطوليّة فهي المسافة بين انضغاطيين متتاليين أو تخلخليين متتاليين، وتقاس بوحدة المتر.
  • الزمن الدوري: هو الزمن اللازم للموجة لدورة واحدة ويُقاس الزمن الدوري بالثانية.
  • تردد الموجة: طريقة لقياس تكرار حدث دوري، ويقاس التردد بوحدة الهرتز (Hz).
  • سرعة الموجة: هي المسافة التي تقطعها الموجة في الثانية، تعتمد سرعة الأمواج على خصائصِ الوسطِ الذي تنتقل فيه، وتقاس بوحدة متر/ الثانية.

العلاقة بين سرعة الموجة وترددها وطولها تعطى بالعلاقة: السرعة = (التردد) × (طول الموجة). وتعطى بالرموز:

الأمواج

  • v:هي سرعة انتشار الموجة واحدتها متر في الثانية.
  •  f: هي تردد الموجة واحدتها هرتز (Hz).
  • (λ لامدا): هي الطول الموجي للموجة وتقدر بالمتر (m).

من العلاقة نلاحظ أنَّ التردد يتناسب عكسيًا مع طول الموجة فكلّما زادَ طول الموجة يقلُ التردد.

خصائص الأمواج:

  • الانعكاس: عندما تسقط الأمواج  على سطح ما، فإنَّ زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس، حيثُ زاوية السقوط هي الزاوية بين اتجاه حركة الموجة والخط المرسوم بشكل عمودي على حد الانعكاس، ويُقسم إلى انعكاس منتظم وانعكاس غير منتظم.
  • الانكسار: تعتمد سرعة الموجة على خصائص الوسط الذي تنتقل عبره، فعلى سبيل المثال ينتقل الصوت عبر الماء أسرع بكثير منه عبر الهواء، وعندما تدخل الموجة بزاوية وسط تكونُ سرعتُها أبطأ، وتنحني الموجة نحو العمود العمودي عندما تدخل الموجة بزاوية وسط تزداد سرعته.
  • الانحراف: عندما تواجه الموجة عائق صغير أو فتحة صغيرة  يمكن أن تنحني الموجة حول العائق أو تمر عبر الفتحة ثم تنتشر يسمى هذا الانحناء أو الانتشار بالانحراف.
  • التداخل: تتكون الموجات من مركزين أو أكثر من مراكز اضطراب بعضها في اتجاهات مختلفة، وتلغي في اتجاهات أخرى؛ تسمى هذه الظاهرة بتداخل الموجات، وتقسم إلى تداخل بناء وتداخل هدام.

أكمل القراءة

الأمواج في الفيزياء هي شكل من أشكال انتقال الطاقة، وهي عبارة عن اضطراب أو هيجان، تتطلب بعض أنواع الأمواج وسطاً معيناً للانتقال من مكان إلى آخر، وقد يتأثر الوسط الذي تنتقل الموجة من خلاله ببعض التذبذبات البسيطة، لكن الجسيمات الموجودة في الوسط تبقى مكانها ولا تنتقل مع تحرك الموجة خلالها، بينما يمكن أن تتتقل أنواع أُخرى من الأمواج في الفراغ دون الحاجة إلى وسط، وقد تأخذ الموجة عدة أشكال لكل شكل سلوك مختلف عن الآخر.

تُعد الموجة الصوتية من الأمواج الميكانيكية التي تحتاج لوسط لتنتقل من خلاله، فعند مرور الموجة الصوتية في الهواء مثلاً، تتأرجح الجسيمات في الهواء ذهاباً وإياباً حول موضع توازنها، ولكن الاضطراب (موجة الصوت) هو الذي يتحرك وليس الجزيئات الموجودة في الوسط، ويُعتبر الفضاء صامت تماماً لانعدام الوسط الذي يسمح بانتقال الأمواج الصوتية خلاله.

أما الأمواج التي لا تحتاج لوسط لتنتقل من خلاله هي الأمواج الكهرومغناطيسية كموجات الراديو وأشعة إكس وأشعة غاما، والضوء (على الرغم من اختلاف المجتمع العلمي على كون الضوء موجة أو جسيم أو كلاهما معاً).

إليك بعض المفاهيم الأساسية المتعلقة بالأمواج ومعناها:

  • التردد: غالباً ما تتردد الموجة بشكل دوري ومتكرر، وتسمى عدد دورات الموجة التي تمر عبر نقطة معينة في ثانية واحدة بالتردد.
  • الطول الموجي: وهي المسافة بين نقطتين متطابقتين في اضطراب الطول الموجي.
  • السعة: ارتفاع الموجة من قعرها إلى قمتها يسمى بالسعة.

تُقسم الأمواج اعتماداً على اتجاه حركة جزيئات الوسط إلى ثلاث أقسام، وهي:

  • الموجات الطويلة:

هي الموجة التي تحرك جزيئات الوسط في الاتجاه نفسه التي تنتشر به الحركة الموجية، فتتذبذب الطاقة في الموجة عبر الوسط بنفس الاتجاه، وتسمى الموجات الطويلة أيضاً بموجات الضغط، والضغط هو منطقة تكون فيها الجسيمات متقاربة جداً من بعضها البعض. ومعظم الأمواج الطويلة هي أمواج ميكانيكية، كانتشار الصوت في الماء أو الهواء.

  • الأمواج المستعرضة:

عندما تمر الموجة المستعرضة خلال وسط معين، تتأثر الجسيمات في هذا الوسط، وتبدأ بالتحرك باتجاه متعامد مع انتشار الموجة. ومن أشهر الموجات المستعرضة هي الموجات الكهرومغناطيسية والموجات المائية.

  • الأمواج السطحية:

هي الأمواج التي تؤثر في حركة الجسيمات عند مرورها في وسط معين، وتجعلها تهتز بشكل دائري، ومن الأمثلة على الأمواج السطحية هي تأثير موجة الجاذبية على أسطح السوائل كما في أمواج البحار.

الأمواج السطحية

أما بالنسبة لأنواع الأمواج اعتماداً على قدرة الموجة على نقل الطاقة من خلال الفراغ فهناك نوعان هما:

  • الأمواج الكهرومغناطيسية:

هي الموجات القادرة على نقل طاقتها من خلال الفراغ والتي تصدر عن الجسيمات المشحونة، فتتكون الموجات الكهرومغناطيسية من مجال كهربائي ومجال مغناطيسي، متعامدان مع بعضهما البعض ومتعامدان مع جهة انتشار الطاقة.

  • الموجات الميكانيكية:

الموجة الميكانيكية هي موجة غير قادرة على نقل طاقتها عبر الفراغ، فهي تتطلب وسطاً معيناً أو وسيلة لنقل طاقتها من مكان إلى آخر.

تنشأ الحركة الميكانيكية نتيجة الاضطرابات والحركات الاهتزازية، وتنتشر في أوساط مختلفة وعبر حالات المادة الصلبة والسائلة والغازية، كالموجات الصوتية أو الأمواج المائية.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما المقصود بـ الأمواج؟ "؟