การซ้อนทับของคลื่น(Superposition Principle)
จุดประสงค์การเรียนรู้
1. อธิบายการซ้อนทับของคลื่น และการเขียนภาพของคลื่นใหม่ที่เกิดจากการซ้อนทับของคลื่นสองคลื่น
การซ้อนทับของคลื่น
[20] รูปที่ 18 แสดงการเกิดการซ้อนทับของคลื่น
เมื่อคลื่นสองขบวนเคลื่อนที่มาพบกัน จะเกิดการรวมกันเป็นคลื่นใหม่ โดยที่คลื่นเดิมซ่อนรูปอยู่
ในคลื่นใหม่ ซึ่งคลื่นเดิมจะแสดงคุณสมบัติเดิมออกมารูปเดิมอีกเมื่อคลื่นนั้นเคลื่อนที่ผ่านไป
การกระจัดของคลื่นใหม่ที่เกิด ณ ตำแหน่งต่างๆเป็นผลบวกของการกระจัดของคลื่นทั้งสอง
ที่ตำแหน่งนั้น (บวกกันแบบเวกเตอร์)
ซึ่งมีผลให้แอมพลิจูดของคลื่นใหม่ = ผลรวมของแอมพลิจูดของคลื่นทั้งสอง
การรวมกันของคลื่นสามารถจำแนกได้เป็น 2 แบบด้วยกันคือ
1) การรวมกันแบบเสริม เป็นการรวมกันชนิดที่ทำให้การ กระจัดของ
คลื่นลัพธ์(คลื่นลูกใหม่)มีค่ามากขึ้นซึ่ง
เกิดจากคลื่นทั้งสองมีการกระจัดทิศ
เดียวกันมารวมกัน อาจเป็นการกระจัดบวก
ของทั้งสองคลื่น หรืออาจเกิดจากการ
กระจัดที่เป็นลบ ของทั้งสองคลื่นก็ได้
มีผลให้แอมพลิจูดลัพธ์เพิ่มขึ้น
2) การรวมกันแบบหักล้างกัน เป็นการรวมกันชนิดที่ทำให้การกระจัดของคลื่นลัพธ์
(คลื่นลูกใหม่) มีค่าลดลง ซึ่งเกิดจากคลื่นทั้งสอง
มีการกระจัดทิศตรงข้ามมารวมกัน มีผลให้
แอมพลิจูดลัพธ์ลดลง
[26] รูปที่ 19 แสดงการเกิดการซ้อนทับของคลื่น
การรวมคลื่นเมื่อคลื่นย่อยมีการกระจัดทิศเดียวกัน การรวมคลื่นเมื่อคลื่นย่อยมีการกระจัดทิศตรงข้าม [45] รูปที่ 20 แสดงการเกิดการซ้อนทับของคลื่น
การรวมกันของคลื่นวงกลมแบบต่อเนื่อง ถ้ามีคลื่นดลรูปวงกลม จากแหล่งกำเนิดคลื่น 2 แหล่ง เคลื่อนที่เข้าหากันดังรูป ให้เส้นทึบแทนท้องคลื่น
และเส้นประแทนสันคลื่น เมื่อท้องคลื่นรวมกับท้องคลื่น (เป็นการรวมแบบเสริมกัน) เขียนแทนด้วย
เมื่อสันคลื่นรวมกับสันคลื่น (เป็นการรวมแบบเสริมกัน) เขียนแทนด้วย
เมื่อสันคลื่นรวมกับท้องคลื่น หรือ ท้องคลื่นรวมกับสันคลื่น (เป็นการรวมแบบหักล้าง) เขียนแทนด้วย
รูปที่ 21 แสดงการรวมกันของคลื่น
แอมพลิจูดลัพธ์ของคลื่นที่มีความถี่เท่ากันและเคลื่อนที่ไปทางเดียวกัน
ถ้ามีคลื่น 2 ขบวนที่มีความถี่เท่ากัน เคลื่อนที่ไปทางเดียวกัน เกิดการรวมกันของคลื่นได้
คลื่นลัพธ์ที่มีแอมพลิจูดค่าหนึ่ง ซึ่งสามารถหาได้จากสูตรดังนี้
ถ้าให้ A1 = แอมพลิจูดของคลื่นขบวนที่ 1
A2 = แอมพลิจูดของคลื่นขบวนที่ 2
A = แอมพลิจูดของคลื่นลัพธ์
= ความต่างเฟสของคลื่นสองขบวน
