02 พฤศจิกายน 2551

บทนำคลื่น


ที่มาภาพ : http://www.math.uio.no/~karstent/waves/index_en.html
บนโลกของเราล้วนเต็มไปด้วยคลื่น คลื่นน้ำคือ คลื่นสามัญอย่างหนึ่งที่เรารับรู้กัน ไม่ว่ามันจะเกิดจากเรือเดินสมุทรเคลื่อนผ่านมหาสมุทรกว้างใหญ่ หรือหยดน้ำฝนเล็กๆ ที่โปรยปรายลงบนผิวน้ำในสระ ถ้าแผ่นเปลือกโลกเกิดขยับตัว มันก็จะทำให้เกิดคลื่นการทำลายล้างเคลื่อนผ่านไปตามผิวแข็งของเปลือกโลก นี่ก็เป็นรูปแบบหนึ่งของคลื่น หรืออาจจะเป็นนักดนตรี กำลังดีดหรือสีซอ เป็นคลื่นเสียงเคลื่อนมาถึงหูเราได้ การก่อตัวหรือรวมตัวกันของคลื่นก็มีให้เห็นจากกรณีของเครื่องบินเจ็ต ที่บินด้วยอัตราเร็วเหนือเสียงแล้วเกิดเป็นกำแพงพลังงานเคลื่อนที่ผ่านอย่างน่ากลัว (แต่บางคนก็ชอบ)

คลื่นที่กล่าวไปแล้วข้างต้น ทั้งหมดเรียกรวมๆ ได้ว่า คลื่นกล (mechanical wave) ที่เรียกอย่างนี้ก็เพราะว่า มีัทำให้อนุภาคที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่าน สั่นกลับไปกลับมา อันที่จริงการสั่นไม่ได้มีเฉพาะกรณีของอนุภาคเท่านั้น การสั่นของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าก็เกิดขึ้นได้ด้วย (จะได้เรียนตอน ม.6) ซึ่งมันก็ถูกเรียกว่า คลื่น ได้เหมือนกัน (แต่มีธรรมชาิติที่แตกต่างออกไป)

ในวิชา กลศาสตร์ ในระดับที่สูงขึ้นไป นักเรียนจะได้เรียนถึง การเคลื่อนที่แบบสั่น (vibration) โดยจะศึกษาในรายละเอียดถึงอนุภาคแต่ละตัว โดยจะสามารถอธิบายได้ด้วยสมการคณิตศาสตร์อย่างไร ซึ่งในระดับมัธยมศึกษาตอนปลาย จะไม่ได้กล่างถึงในรายละเอียดมากนัก (ยกเว้นบางโรงเรียนที่อาจมีเนื้อหาเข้มข้น)

ดังนั้นการเรียนเรื่อง คลื่น ในบทแรกนี้ จะเน้นที่การเคลื่อนที่ผ่านของพลังงานในตัวกลางที่ต่อเนื่อง หรือ คลื่นกล โดยมองผ่านปรากฏการณ์รวมๆ ของมัน เหมือนเรามองสิ่งที่เกิดขึ้นในระยะห่าง ไม่ได้สนใจว่ารายละเอียดว่าเกิดอะไรขึ้นกับอนุภาคเล็กๆ ที่ประกันขึ้นเป็นตัวกลางนั้น เรียนแค่นี้แหละ ใครอยากรู้ลึกๆ กว่านี้ ค่อยศึกษาเพิ่มเติมเอา ...