การซ้อนทับของคลื่น (Superposition Of Wave)

ถ้าคลื่นสองขบวนเดินทางผ่านกันจะเกิดอะไรขึ้น?

เราคงเคยเห็นคลื่นในบ่อซึ่งมีสิ่งของตกลงไปพร้อมๆกันหลายๆอย่าง จะทำให้เกิดคลื่นจากแหล่งกำเนิดหลายๆแหล่ง เคลื่อนที่ผ่านกันไป โดยเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านกันไปแล้วจะมีรูปร่างลักษณะและทิศทางคงเดิม ไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งปรากฏการเช่นนี้เรียกว่า "การซ้อนทับของคลื่น"

การซ้อนทับของคลื่นจะเกิดการรวมกันของคลื่นใน 2 ลักษณะ ดังนี้

1. การรวมแบบเสริมกัน (Constructive Superposition) เกิดเมื่อคลื่นสองคลื่นที่มีการกระจัดไปทางทิศเดียวกันเคลื่อนที่มาพบกัน เช่น สันคลื่นกับสันคลื่น หรือ ท้องคลื่นกับท้องคลื่น คลื่นทั้งสองจะรวมกันทำให้การกระจัดลัพธ์ ณ ตำแหน่ง และเวลาหนึ่งๆ มีขนาดมากกว่าการกระจัดเดิมของคลื่นแต่ละคลื่น โดยการกระจัดรวม หาได้จากผลบวกของการกระจัดของคลื่นทั้งสอง ณ ตำแหน่งและเวลานั้นๆ เมื่อคลื่นทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านพ้นกันไปแล้ว คลื่นแต่ละคลื่นจะยังคงมีลักษณะเหมือนเดิม และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดิม ดังรูป

2. การรวบแบบหักล้าง (Destructive Superposition) เกิดเมื่อคลื่นสองคลื่นที่มีการกระจัดไปทางทิศตรงข้ามกัน เคลื่อนที่มาพบกัน เช่น สันคลื่นกับท้องคลื่นหรือท้องคลื่นกับสันคลื่น คลื่นทั้งสองจะรวมกันทำให้การกระจัดลัพธ์ ณ ตำแหน่ง และเวลาหนึ่งๆ มีขนาดน้อยกว่าการกระจัดเดิมของคลื่นแต่ละคลื่น โดยการกระจัดรวม หาได้จากผลต่างของการกระจัดของคลื่นทั้งสอง ณ ตำแหน่งและเวลานั้นๆ เมื่อคลื่นทั้งสองเคลื่อนที่ผ่านพ้นกันไปแล้ว คลื่นแต่ละคลื่นจะยังคงมีลักษณะเหมือนเดิม และเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดิม ดังรูป

การแทรกสอด 

ภาพที่สวยงามนี้ไม่ได้เกิดจากจิตรกรชื่อดัง หากแต่ผู้สร้างสรรค์ผลงานศิปะเหล่านี้คือธรรมชาติ..... ธรรมชาติของคลื่น แล้วคลื่นสามารถสร้างสรรค์ลวดลายที่สวยงามเช่นนี้ได้อย่างไร??? ลองมาศึกษาไปพร้อมๆกันครับ

เมื่อคลื่นจากแหล่งกำเนิดอาพันธ์ (ความถี่เท่ากัน) ตั้งแต่ 2 ขบวน เคลื่อนที่มาพบกันจะเกิดการรวมกันแบบเสริมและแบบหักล้าง ซึ่งสังเกตได้จากริ้วหรือลวดลายของการแทรกสอด ซึ่งประกอบด้วย

1. การแทรกสอดแบบเสริม ซึ่งเกิดจากสันคลื่นพบสันคลื่นหรือท้องคลื่นพบท้องคลื่น เรียกตำแหน่งนี้ว่า ปฏิบัพ (Antinode)

2. การแทรกสอดแบบหักล้าง ซึ่งเกิดจากส่วนที่เป็นสันคลื่นพบกับส่วนที่เป็นท้องคลื่น เรียกตำแน่งนี้ว่า บัพ (Node)

ดังรูป

ซึ่งในส่วนนี้สามารถดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้จากองค์ความรู้เรื่องการซ้อนทับของคลื่นนะครับ

และพบว่าเมื่อลากเส้นเชื่อมต่อปฏิบัพที่อยู่ถัดกันไป จะได้แนวเส้นที่เรียกว่า เส้นปฏิบัพ (Antinode line) ส่วนเส้นที่เชื่อมต่อบัพที่อยู่ถัดกันไป จะได้เส้นที่เรียกว่า เส้นบัพ (Node line) เส้นเหล่านี้เองที่ทำให้เกิดเป็นลวดลายของการแทรกสอด

ในองค์ความรู้ต่อไปเราจะมาดูกันว่า เราจะสามารถหาเส้นบัพและเส้นปฏิบัพเหล่านี้ได้อย่างไร