(2-2-2) الحركة الموجية :

تعتبر الموجات من الظواهر الطبيعية التي أصبح لها دورٌ مهمٌ في حياتنا المعاصرة . إذ أن نقل البرامج التلفزيونية والإذاعية والاتصالات الهاتفية وخدمات الإنترنت يتم باستخدام الموجات الكهرومغنطيسية . كما تستخدم الموجات الصوتية فوق السمعية كوسيلة مهمة جداً في التشخيص الطبي وتفتيت الحصيات في الكلى. والموجات عبارة عن اهتزازات تسري في الأوساط المختلفة أو الفراغ . وهناك نوعان من الحركات الموجية وهما :

1) الحركات الموجية التي تحتاج إلى وسط مادي لتنتقل فيه مثل موجات الصوت وموجات الماء .

2) الحركات الموجية التي يمكنها الانتقال والانتشار في الفراغ وهي تسمى بالموجات الكهربية المغنطيسية ومنها موجات الضوء وموجات الراديو.

تحدث الموجات اهتزازات في الوسط الذي تنتشر فيه ،وهناك نوعان من الموجات:

1) الموجة المستعرضة أو العرضية: هي الموجة التي إهتزازها أو تذبذبها في الاتجاه العمودي على اتجاه انتشار الموجة (شكل(2-6)). ومثال لذلك موجات الماء ، حيث تتحرك جزيئات الماء و تتذبذب رأسياً دون أن تنتقل في الاتجاه الأفقي (أنظر حركة قطعة الفلين في بداية الفصل السابق) . وتعتبر الموجات الكهرومغنطيسية التي تنتشر في الفراغ أيضاً

موجات مستعرضة.شكل (2-6) يوضح شكل الموجة وأن اتجاه انتشارها عمودي على اتجاه تذبذبها وشكلها كما هو واضح يشبه شكل جيب الزاوية مثله مثل شكل الحركة التوافقية البسيطة الذي درسناه في الفصل السابق.

2) الموجة الطولية: وهى تنتشر في الأوساط المادية وهى عبارة عن اهتزاز جزيئات الوسط في اتجاه انتشار الموجة. ومثال لها الموجات الصوتية وموجات الزنبرك التي تكون في شكل تضاغطات وتخلخلات متتالية (الشكلين (2-7) و(2-8)).

الشكل (2-6) : اتجاه الانتشار واتجاه التذبذب لموجة مستعرضة وطول الموجة (λ)

منحنى جيبي أفقي. محور رأسي مزدوج السهم موسوم اتجاه التذبذب. محور أفقي سهم إلى اليمين اتجاه الانتشار. فوق قمة أولى قوس طول الموجة λ. سهم مزدوج أفقي λ بين قمتين متتاليتين، وسهم مزدوج آخر λ بين قاعين متتاليين.

خلافا للحركة التوافقية البسيطة أو أي حركة اهتزازية بحته يكون للموجة طول يقاس بالمتر وذلك لأنها تنتشر عبر المكان ويرمز له بالرمز λ (ينطق لامدا).

طول الموجة λ: هو المسافة التي تكمل خلالها الموجة اهتزازة أو ذبذبة كاملة.

والموجة تكرر نفسها كلما أكملت طولا موجيا λ. شكل (2-6) يوضح طول الموجة في الموجة المستعرضة وكما ذكرنا سابقا فإن شكل هذه الذبذبة الكاملة منحنى جيبي يشبه شكل الاهتزازة الكاملة في الحركة التوافقية البسيطة ولكن الاختلاف هنا هو أن هذا الشكل الجيبى الموجي يمر عبر المكان مع مرور الزمن خلافا للحركة التوافقية التي لا تنتشر في المكان مع مرور الزمن .

و طول الموجة λ للموجة المستعرضة من شكل(2-6) يمكن تحديده من أي نقطتين: فهو المسافة بين أي قمتين متتاليتين أو بين أي قاعين متتاليين. أما طول الموجة λ للموجة الطولية فهو المسافة بين مركزي تضاغطين متتاليين أو تخلخلين متتاليين (أنظر شكل (2-7)).لاحظ أن المنحنى الجيبي الظاهر في شكل (2-7) هو منحنى الضغط بين الجزيئات عند قياسه فعليا وهو يشبه منحنى الموجة المستعرضة .

شكل (2-7): الموجة الطولية اتجاه تذبذب الجزيئات في نفس اتجاه انتشار الموجة

إلى اليسار مصدر صوتي (مكبر صوت). خط أفقي فيه مناطق مظللة كثيفة موسومة الجزيئات في حالة تضاغط، ومناطق مخلخلة موسومة الجزيئات في حالة تخلخل. منحنى جيبي فوق هذا الخط، سهم إلى أسفل عند قاع الموجة موسوم منحنى الضغط.

الشكل (2-8) : الطريقة التي يتحرك بها الصوت في الهواء تماثل طريقة موجات سلك الزنبرك .

إطار: سهم علوي عريض اتجاه انتشار الموجة. صف من دوائر (جزيئات الهواء) فيه منطقتان كثيفتان (تضاغط) ومنطقتان مخلخلتان، وأسهم أفقية مزدوجة فوق الكثافات تبين تذبذب الجزيئات. أسهم رأسية موسومة ضغط. في الأسفل سلك زنبرك موازٍ، حلقاته متضاغطة تحت مناطق التضاغط ومتباعدة تحت التخلخل.