قد يكون مصطلح الموجة هو مصطلح صعب التعريف، لكن يمكن من خلال استخدام بعض الأدوات البسيطة من المنزل معرفة شكل موجة وكيف يمكن أن تتشكل الموجة والخصائص التي تتميز بها، لهذا سيكون بحثنا عن موجات المادة.
مقدمة بحث عن موجات المادة
عندما يتم إلقاء حجر في الماء فسوف نجد أن الحجر يغوص إلى أسفل وتتكون بعض الدوائر الموجية حول مكان هذا الحجر فيما يسمى الحركة الموجية، وهذه هي الموجة لها مجموعة من الخصائص التي تميزها.
خصائص الموجة
تتميز الموجة بوجود بعض الخصائص الخاصة بها والتي تميزها ومنها:
– الطول الموجي: يعتبر الطول الموجي هو التعبير عن المسافة المتتالية التي تقطعها الموجة بين قمتين متتاليتين وهذا لو كنا نتكلم عن الموجة المستعرضة.
لكن لو كنا نقصد الموجة الطولية فإن الطول الموجي في هذه الحالة يكون هو المسافة ما بين تضاغطين متتاليين أو متخلخلتين بشكل متتالي ويقال الموجة الطولية بوحدة الطول مثل: المتر، أو بعض الأجزاء من المتر.
– الزمن الدوري: المقصود به هو الزمن اللازم الذي يحدث حتى تتم الموجة بشكل كامل بحيث يتم عبور النقطة ويقاس هذا الزمن بما يعرف بالتردد.
– التردد: هو النسبة ما بين الكرار للموجة نفسها في وحدة زمن محددة ومفهومة، ومفهوم التردد يكون يرتبط بسرعة الموجة وطولها.
– السعة: هي عبارة عن واحدة من خصائص الموجة التي لها تأثير واضح على مقدار طاقتها، لأن الطاقة الموجبة تناسب بشكل طردي مع سعتها، والسعة تعرف على أنها المساحة أو المسافة التي يتم قطعها ما بين الموجة وبين قاعها في المستوى الصفري.
– سرعة انتشار الموجة وهي عبارة عن السرعة التي تتحرك بها الموجة سواء كان ذلك في الفراغ أو في الوسط الناقل، يمكن أن نقول أن سرعة انتشار الموجة هي السرعة التي تقوم الموجة فيها بإعادة توليد نفسها وعندما تقاس الموجة فتقاس بوحدة قياس السرعة وهي نفسها وحدة قياس الطول وهي متر/ ثانية.
– طاقة الموجة: هي واحدة من الخصائص التي تميز الموجة حيث أننا يمكننا معرفة الطاقة التي تنتقل من الموجة إلى الشيء الآخر وتتناسب هذه الطاقة مع الموجة مع مربع التردد ومع مربع السعة وكذلك تتناسب مع السرعة.
– الانكسار: وهو أحد الظواهر الفيزيائية التي تحدث تغير في الحركة الناجمة عنها ويكون ذلك في الوسط الذي يختلف عنه بالكثافة الأعلى إلى الكثافة الأقل.
– الحيود تعتبر هذه الخاصية من الخواص الغير مرئية بالعين المجردة والتي تظهر عند اصطدام جسم صلب بالماء.
– التداخل الذي يسمى التراكب وهو ذلك الخاصية التي تحدث عندما تصدم نقطة واحدة مع المصدر فيؤدي إلى إحداث تداخل بينهم.
أنواع الموجات
يتم تصنيف الموجات على معارين هما:
تصنيف الموجة اعتمادًا على اتجاه انتشارها
تنقسم في هذه الحالة إلى قسمين:
1- الموجة الطولية: هي تلك الموجة الواحدة التي تتألف من تضاغط واحد أو تخلخل واحد.
2- الموجة المستعرضة: هي تلك الموجة التي تتألف من قمة والقاع.
تصنيف الموجة اعتمادًا على الوسط
في هذا التصنيف يتم التقسيم على حالتين هما:
1- واحدة تحتاج إلى وسط حتى تنتقل فيه وهي تعرف باسم الموجات الميكانيكية.
2- لا تحتاج إلى وسط ويمكن أن تنتقل في الفراغ وهي ما تعرف باسم الموجات الكهرومغناطيسية.
الخصائص الفيزيائية للموجات السطحية
هناك نوعان من الطرق الفيزيائية التي نستطيع من خلالها معرفة وقياس حركة الموجة، تتميز الموجة بمجموعة من الخصائص الفيزيائية مثل:
– السعة الموجية وهي عبارة عن أقصى درجة من الإزاحة لسطح الموجة في الأسفل أو الأعلى، يكون هناك علاقة ما بين الطول الموجة وفترة التحكم في انتشارها.
– طاقة الموجة وهي تلك الطاقة التي تتناسب مع مربع السعة ويجب التمييز ما بين سرعة القاع وسرعة القمة.
– الوصف حيث لا يمكن وصف الموجات على أساس السعة الكبيرة مقارنة بالنظريات الرياضية لأن الموجة تتسم بأن شكلها يتغير وقد تصبح مسطحة بشكل أو بآخر وتتقلص في من القمة إلى النقطة وتعرف باسم الموجة المخروطية.
الأوساط المادية
هناك مجموعة من الأوساط المادية التي تنتشر فيها الموجة ومنها:
– الوسط الخطي الذي هو عبارة عن استقطاب يحتوي على جميع مطالات الأمواج عند أي نقطة في حالة التقاء موجتين.
– الوسط المحدد وهو الوسط الذي يطلق عليه مسمى المحدد نظرًا للإمكانية في تحديد القياس وإلا كان غير محدد.
– الوسط المتجانس هو ذلك الوسط الذي يتسم بأن جميع النقاط فيه تكون متشابهة في الخواص الفيزيائية.
– الوسط المتماثل المناحي: هو ذلك الوسط الذي تتماثل فيه الخواص الفيزيائية في جميع النقاط في شتى الاتجاهات.
مقدمة بحث عن موجات المادة
عندما يتم إلقاء حجر في الماء فسوف نجد أن الحجر يغوص إلى أسفل وتتكون بعض الدوائر الموجية حول مكان هذا الحجر فيما يسمى الحركة الموجية، وهذه هي الموجة لها مجموعة من الخصائص التي تميزها.
خصائص الموجة
تتميز الموجة بوجود بعض الخصائص الخاصة بها والتي تميزها ومنها:
– الطول الموجي: يعتبر الطول الموجي هو التعبير عن المسافة المتتالية التي تقطعها الموجة بين قمتين متتاليتين وهذا لو كنا نتكلم عن الموجة المستعرضة.
لكن لو كنا نقصد الموجة الطولية فإن الطول الموجي في هذه الحالة يكون هو المسافة ما بين تضاغطين متتاليين أو متخلخلتين بشكل متتالي ويقال الموجة الطولية بوحدة الطول مثل: المتر، أو بعض الأجزاء من المتر.
– الزمن الدوري: المقصود به هو الزمن اللازم الذي يحدث حتى تتم الموجة بشكل كامل بحيث يتم عبور النقطة ويقاس هذا الزمن بما يعرف بالتردد.
– التردد: هو النسبة ما بين الكرار للموجة نفسها في وحدة زمن محددة ومفهومة، ومفهوم التردد يكون يرتبط بسرعة الموجة وطولها.
– السعة: هي عبارة عن واحدة من خصائص الموجة التي لها تأثير واضح على مقدار طاقتها، لأن الطاقة الموجبة تناسب بشكل طردي مع سعتها، والسعة تعرف على أنها المساحة أو المسافة التي يتم قطعها ما بين الموجة وبين قاعها في المستوى الصفري.
– سرعة انتشار الموجة وهي عبارة عن السرعة التي تتحرك بها الموجة سواء كان ذلك في الفراغ أو في الوسط الناقل، يمكن أن نقول أن سرعة انتشار الموجة هي السرعة التي تقوم الموجة فيها بإعادة توليد نفسها وعندما تقاس الموجة فتقاس بوحدة قياس السرعة وهي نفسها وحدة قياس الطول وهي متر/ ثانية.
– طاقة الموجة: هي واحدة من الخصائص التي تميز الموجة حيث أننا يمكننا معرفة الطاقة التي تنتقل من الموجة إلى الشيء الآخر وتتناسب هذه الطاقة مع الموجة مع مربع التردد ومع مربع السعة وكذلك تتناسب مع السرعة.
– الانكسار: وهو أحد الظواهر الفيزيائية التي تحدث تغير في الحركة الناجمة عنها ويكون ذلك في الوسط الذي يختلف عنه بالكثافة الأعلى إلى الكثافة الأقل.
– الحيود تعتبر هذه الخاصية من الخواص الغير مرئية بالعين المجردة والتي تظهر عند اصطدام جسم صلب بالماء.
– التداخل الذي يسمى التراكب وهو ذلك الخاصية التي تحدث عندما تصدم نقطة واحدة مع المصدر فيؤدي إلى إحداث تداخل بينهم.
أنواع الموجات
يتم تصنيف الموجات على معارين هما:
تصنيف الموجة اعتمادًا على اتجاه انتشارها
تنقسم في هذه الحالة إلى قسمين:
1- الموجة الطولية: هي تلك الموجة الواحدة التي تتألف من تضاغط واحد أو تخلخل واحد.
2- الموجة المستعرضة: هي تلك الموجة التي تتألف من قمة والقاع.
تصنيف الموجة اعتمادًا على الوسط
في هذا التصنيف يتم التقسيم على حالتين هما:
1- واحدة تحتاج إلى وسط حتى تنتقل فيه وهي تعرف باسم الموجات الميكانيكية.
2- لا تحتاج إلى وسط ويمكن أن تنتقل في الفراغ وهي ما تعرف باسم الموجات الكهرومغناطيسية.
الخصائص الفيزيائية للموجات السطحية
هناك نوعان من الطرق الفيزيائية التي نستطيع من خلالها معرفة وقياس حركة الموجة، تتميز الموجة بمجموعة من الخصائص الفيزيائية مثل:
– السعة الموجية وهي عبارة عن أقصى درجة من الإزاحة لسطح الموجة في الأسفل أو الأعلى، يكون هناك علاقة ما بين الطول الموجة وفترة التحكم في انتشارها.
– طاقة الموجة وهي تلك الطاقة التي تتناسب مع مربع السعة ويجب التمييز ما بين سرعة القاع وسرعة القمة.
– الوصف حيث لا يمكن وصف الموجات على أساس السعة الكبيرة مقارنة بالنظريات الرياضية لأن الموجة تتسم بأن شكلها يتغير وقد تصبح مسطحة بشكل أو بآخر وتتقلص في من القمة إلى النقطة وتعرف باسم الموجة المخروطية.
الأوساط المادية
هناك مجموعة من الأوساط المادية التي تنتشر فيها الموجة ومنها:
– الوسط الخطي الذي هو عبارة عن استقطاب يحتوي على جميع مطالات الأمواج عند أي نقطة في حالة التقاء موجتين.
– الوسط المحدد وهو الوسط الذي يطلق عليه مسمى المحدد نظرًا للإمكانية في تحديد القياس وإلا كان غير محدد.
– الوسط المتجانس هو ذلك الوسط الذي يتسم بأن جميع النقاط فيه تكون متشابهة في الخواص الفيزيائية.
– الوسط المتماثل المناحي: هو ذلك الوسط الذي تتماثل فيه الخواص الفيزيائية في جميع النقاط في شتى الاتجاهات.
