فصل سوم:

فصل 3 – موج

كلمه ي موج را بسيار شنيده ايد. با شنيدن اين كلمه، معمولاً موج هاي دريا به يادتان مي آيد،‌اگر چه ممكن است موجهاي صوتي، نوراني و راديويي نيز براي شما نام آشنايي است. به حركتهاي رفت و برگشتي مثل حركت آونگ، حركت نوساني مي گويند و جسم در حال نوسان را نوسانگر مي نامند.



  دوره يا زمان يك نوسان :

در حركت نوساني به مدت زماني كه طول مي كشد تا نوسانگر يك نوسان انجام دهد، دوره مي گوئيم. دوره با نماد T نشان داده مي شود. براي مثال اگر يك بار حركت رفت و برگشت فنر 2 ثانيه طول بكشد، مي گوئيم دوره فنر، يعني زمان يك نوسان فنر 2 ثانيه است. هر چه نوسانگري تندتر نوسان كند، زمان هر نوسان آن كوتاه تر مي شود.براي مثال اگر وزنه ي آويخته شده به فنر جرم كمتري داشته باشد، اين نوسانگر تندتر نوسان مي كند و دوره نوسان آن كمتر مي شود.  



  بسامد يا فركانس :

به تعداد نوسان هايي كه يك نوسانگر در مدت يك ثانيه انجام مي دهد، بسامد يا فركانس مي گويند. بسامد را با نماد F نشان مي دهند. هر چه نوسانگري تندتر نوسان كند، بسامد نوسان آن بيشتر است. براي مثال بسامد بال زدن مگس از كبوتر بسيار بيشتر است. به اين ترتيب مي توان نتيجه گرفت كه با تندتر شدن نوسان،‌زمان هر نوسان كم تر وبسامد آن بيشتر مي شود. يكاي بسامد، هرتز است. مثلاً اگر نوسانگري در هر ثانيه 10 ثانيه انجام دهد، فركانس نوسان آن 10 هرتز است.  



  توليد موج :

اگر سنگ كوچكي را در آب آرام استخر يا بركه اي بياندازيد، در محل برخورد با آب، دايره اي تشكيل مي شود كه شعاع آن به تدريج افزايش مي يابد. به عبارت ديگر در سطح آب «تك موجي» تشكيل مي شود كه به صورت دايره به همه ي جهت ها منتشر مي شود.

 

آيا تا به حال تماشاچيان فوتبال را مشاهده كرده ايد كه موج ايجاد كرده اند؟ حلقه هاي فنر نيز مانند تماشاچياني كه موج مي سازند، عمل مي كنند. حلقه هاي فنر در مكان خود حركت نوساني انجام مي دهند بدون آنكه از محلي به محل ديگر منتقل شوند.
موج هاي سطح آب نيز به همين ترتيب ايجاد مي شوند. يعني ذرات آب، بدون آن كه منتقل مي شوند. در جاي خود بالا و پايين مي روند و در سطح آب تغيير شكلي ايجاد مي كنند كه همان موج است.
جابه جايي موج در يك محيط را انتشار موج مي ناميم. وقتي موجب در يك محيط ،‌مثلاً در سطح آب يا در طول فنر،‌منتشر مي شود. به هر ذره از محيط كه مي رسد،‌آن ذره را وادار به حركت نوساني مي كند. بدون آن كه ذره ،‌همراه موج،‌از جايي به جاي ديگر انتقال يابد.

مشخصات موج :

موج در هر محيط ، با سرعت معيني منتشر مي شود كه به آن سرعت انتشار مي گوئيم .
سرعت انتشار موج در يك محيط به جنس و ديگر مشخصات آن محيط بستگي دارد. مثلاً سرعت انتشار موج بر سطح آب حدود 5 متر بر ثانيه است. همچنين يكي از مشخصات موج بسامد آن است. براي ايجاد دو محيط، مثلاً در آب، بايد با بسامد معيني به يك نقطه از سطح آب ضربه هاي متوالي وارد كنيم. يا در فنر بايد يك سرفنر را با بسامدي به نوسان درآوريم. به جسمي كه در يك محيط ايجاد مي كند، چشمه موج گفته مي شود. مثلاً بلندگوي راديو كه در حال پخش صورت است، يك چشمه ي موج است.
مشخصه هاي ديگر موج ،‌طول موج نام دارد. اگر بر سطح آب، ضربه هاي پي در پي و منظمي وارد كنيم، قطاري از امواج توليد مي شود كه فاصله ي هر دو برجستگي (قله موج) پياپي يا فاصله ي هر دو فرورفتگي (قعر موج) پياپي را طول موج مي نامند.

 


  موج و انرژي

موج با خود انرژي حمل مي كند. يعني با حركت خود،‌انرژي را از ذره اي به ذره ي ديگر انتقال مي دهد. به بيان ديگر، ذره هاي محيط با حركت نوساني خود، انرژي را از ذره اي به ذره اي ديگر در محيط پيش مي برند. در فعاليت توپ و آب، وقتي موج به توپ مي رسد، آن را روي بالا و پايين مي برد، يعني حركت توپ به اين دليل است كه موج در هنگام رسيدن به توپ، به آن انرژي منتقل مي كند.

يكي از ساده ترين راه ها براي برقراري ارتباط با ديگران صحبت كردن است. صداي ما توسط موج هاي صوتي به ديگران انتقال مي يابد. هر صوتي داراي انرژي است و به صورت موج از چشمه ي صوت انتشار مي يابد. موج هاي صوتي شبيه موج هايي است كه با فشردن و رها كردن حلقه هاي فنر در آن منتشر مي شوند.
وقتي يك چشمه صوت،‌مثلاً تارهاي صوتي در صخره انسان يا سيم ها يك تار،‌به نوسان در مي آيد. ذرات هواي مجاور خود را نيز وادار به نوسان مي كند و اين نوسان از يك ذره به ذره ي ديگر منتقل مي شود تا سرانجام صدا از چشمه صوت به گوش ما برسد.
موج صوتي و تمام موج هاي ديگري كه از آن ها نام برديم، مانند موج سطح آب يا موج فنر، براي انتشار به يك محيط مانند هوا، آب يا فنر نياز دارند كه توسط ذره هاي آن محيط،‌منتشر مي شوند. اين گونه موج ها را امواج مكانيكي مي نامند.
موج صوتي را بايد توسط يك جسم مرتعش توليد كرد. به هر جسمي كه صوت توليد كند چشمه ي صورت مي گوئيم. ضجره ي انسان يك چشمه ي صوت است و هر كس با عبور دادن هوا از حنجره ي خود، تارهاي صوتي آن را به ارتعاش در مي آورد. ارتعاش تارهاي صوتي صوت را به وجود مي آورد. در واقع ارتعاش تارهاي صوتي،‌به مولكول هاي هوا انرژي منتقل مي كند و موج صوتي توليد مي شود.

موج هاي الكترومغناطيسي:

موج هاي راديويي و موج هاي نوراني از يك نوع هستند و به آن موج هاي الكترومغناطيسي مي گويند. موج هاي الكترومغناطيسي از بسامد بسيار بالا (طول موج بسيار كوتاه كه پرتوهاي گاما نام دارند) تا بسامدهاي بسيار كم (طول موج هاي بسيار بلند كه موج هاي راديويي نام دارند) را شامل مي شوند.
اين موج ها نيز مانند موج هاي ديگري چون موج هاي صوتي، با خود انرژي حمل مي كنند. مي دانيد كه خورشيد منبع اصلي انرژي بر روي زمين است. اين انرژي توسط امواج نوري كه خود نوعي موج الكترو مغناطيسي هستند از خورشيد به زمين مي رسد.
مومج هاي الكترومغناطيسي بر خلاف موج هاي صوتي، از خلاء نيز مي گذرند. سرعت انتشار آن ها نسبت به سرعت انتشار موج هاي صوتي بسيار بيشتر است.
موج هاي الكترومغناطيسي را بر حسب بسامد كاربرد آن ها نامگذاري مي كنند. به اين گستره طيف موج هاي الكترومغناطيسي مي گويند.

ارتباطات :

در قرن اخير به علت پيشرفت علم و صنعت و ساخت و استفاده از وسيله هاي پيشرفته، فناوري ارتباطات پيشرفت فوق العاده اي كرده بطوري كه امروزه استفاده از تلفنهاي معمولي و همراه كاري بسيار عادي شده است.
ارسال پيام ها تصويري از هر نقطه زمين به نقطه ي ديگر، توسط ماهواره ها به راحتي انجام مي گيرد. آنتن هاي زميني، پيام هاي تصويري را به ماهواره ارسال مي كنند ماهواره اين پيام ها را به آنتن هايي كه در ايستگاههاي زميني كه دو طرف ديگر زمين نصف شده است ارسال مي كند.