العلاقة بين الطول الموجي والتردد

العلاقة بين الطول الموجي والتردد، الموجات هي العملية التي يتم من خلالها نقل الصوت والضوء وغيرها في وسط فارغ أو مادي، سواء كان الهواء أو الماء أو أي وسيط آخر. لهذه الموجات عدة خصائص وعناصر تحدد قوة الناتجة عن موجات الطول الموجي والتردد والعلاقة بينهما، وفي مقالنا اليوم سنتعرف على هذا الطول الموجي وطول الموجة والتواصل والاختلاف بينهما.

الطول الموجي

الطول الموجي هو المسافة التي يقطعها الاضطراب على طول الوسيط في دورة موجة واحدة كاملة. نظرًا لأن الموجة تكرر نمطها مرة واحدة في كل دورة موجة، يُشار أحيانًا إلى الطول الموجي على أنه طول الأنماط المتكررة التي تشكل طول موجة كامل واحد. في الاتجاه العرضي، يقاس هذا الطول عادةً من قمة موجة واحدة إلى قمة الموجة المجاورة التالية، أو من قاع موجة واحدة إلى قاع الموجة المجاورة التالية.

تردد الموجة

يُعرّف التردد بأنه عدد تذبذبات الموجة لكل وحدة زمنية، مُقاسة بالهرتز، ويتناسب التردد بشكل مباشر مع الوسيط الذي يحمل الموجة، ويمكن لأي شخص سماع الأصوات في نطاق التردد من 20 إلى 20000 هرتز، مع أكبر الحساسية لتلك الترددات الموجودة في منتصف هذا النطاق، وتظهر الأنواع الأخرى لها اختلافات في نطاقاتها المسموعة، وترتبط الخصائص الفيزيائية للموجات الصوتية بجوانب مختلفة من إدراكنا للصوت. وبنفس الشرح طريقة، فإن تردد ترتبط الموجة الصوتية بإدراكنا، حيث يُنظر إلى الموجات الصوتية عالية التردد على أنها أصوات عالية النبرة، أو ما يعرف بالموجات فوق الصوتية.

العلاقة بين الطول الموجي والتردد

كلما زاد الطول الموجي، كلما انخفض التردد، وكلما كان الطول الموجي أقصر، زاد التردد، وبالتالي فإن التردد وطول الموجة يتناسبان عكسياً مع بعضهما البعض، والعلاقة الأخرى هي أن التردد، الذي يُقاس عادةً بالهرتز، هو عدد الأطوال الموجية التي تحدث. في الثانية، وبما أن جميع موجات الضوء تنتقل بنفس السرعة في الفراغ، فإن عدد قمم الموجة التي تمر في نقطة معينة في ثانية واحدة يتحدد بطول الموجة، وبالنسبة للموجة القصيرة، هذا الرقم، المعروف أيضًا باسم التردد، ستكون أعلى من الموجة الطويلة.

الفرق بين الطول الموجي والتردد

يرتبط الطول الموجي بالتردد حسب الارتباطات التي ذكرناها سابقاً، ولكن هناك عدة اختلافات بينهما من حيث التعريف والاستخدام وشرح طريقة القياس وغيرها، وهذه الفروق مدرجة في الجدول أدناه

خصائص الموجة

للموجة، سواء كانت ضوئية أو صوتية أو موجة أخرى، أربع خصائص أساسية، وهذه الخصائص هي كالتالي

• الطول الموجي المسافة المعروفة سابقًا التي يقطعها الاضطراب على طول الوسط في دورة موجة كاملة واحدة.
• تردد الموجة هذا هو عدد التكرارات في الثانية، مقاسة بالهرتز، مما يعني أن التردد هو الفترة أو الوقت الذي يمر فيه طول موجي واحد.
• سعة الموجة هي أقصى إزاحة من الموضع المحايد، وهذا يمثل طاقة الموجة، والسعة الكبيرة تحمل المزيد من الطاقة، والإزاحة هي موضع نقطة معينة في المنتصف عندما تتحرك مع مرور الموجة، بحيث يكون الإزاحة القصوى مساوية لسعة الموجة
• سرعة الموجة هي السرعة التي يمر بها جزء معين من الموجة خلال نقطة ما، والسرعة مرتبطة بطول الموجة في بعض الأوقات.

قانون التردد والطول الموجي

من أجل إغلاق دائرة الارتباط التي ذكرناها سابقًا بين التردد وطول الموجة، لدينا أيضًا رابط ثالث – السرعة.

• سرعة الموجة = الطول الموجي × التردد

نظرًا لأن هذا قانون عام لسرعة الموجة، يمكن اشتقاق كل من التردد وطول الموجة من هذا القانون عن طريق مقلوب عملية ضرب الطول الموجي بالتردد، وبما أن سرعة الموجة تساوي الطول الموجي مضروبًا في التردد، فإن قانون الحساب الطول الموجي كما يلي

• الطول الموجي = سرعة الموجة ÷ التردد

ينطبق هذا القانون على حساب التردد، والذي يبدو كالتالي

• التردد = سرعة الموجة ÷ الطول الموجي

أمثلة توضيحية توضح العلاقة بين الطول الموجي والتردد

بعد أن نعرف ونحسب قوانين الموجات الصوتية، سنضع هذه القوانين موضع التنفيذ بمساعدة الأمثلة التوضيحية التالية

• مثال 1 عندما يهتز وتر بتردد 10 هرتز، تتولد موجة قص بطول موجة 0.25 متر، ما هي سرعة الموجة التي تنتقل على طول الخيط
  • الحل نظرًا لأن التردد والطول الموجي معروفين لنا، فإننا نطبق القانون لحساب سرعة الموجة، والذي ينص على أن سرعة الموجة تساوي الطول الموجي مضروبًا في التردد، لذا فإن الحل هو 0.25 × 10 u003d 2.5 م / س.
• المثال الثاني إذا كانت المسافة الكلية بين 8 قمم موجية متتالية هي 12 مترًا، فما طولها الموجي
  • الحل ما نعرفه في المسألة هو سرعة الموجة، والتي تعبر عن مسافة إجمالية تساوي 12 مترًا في الثانية، ويتم التعبير عن التردد هنا بثماني قمم، وبالتالي فإن الطول الموجي هو السرعة مقسومًا على التردد، الطول الموجي 12 ÷ 8 = 1.5 م.
• المثال الثالث بدأت صفارات الطقس تنطلق بسبب عاصفة شديدة ضربت المنطقة. وتراوح تردد صفارات الإنذار من 200 هرتز إلى 2000 هرتز. ما الطول الموجي للموجات الصوتية إذا كانت سرعة الموجة 340 m / s
  • الحل طبق القانون الذي ينص على أن الطول الموجي يساوي سرعة الموجة مقسومًا على التردد، لذا فإن الطول الموجي الأول هو 340 200 = 1.7 م، والطول الموجي الثاني هو 340 2000 = 0.17، وبالتالي فإن الطول الموجي هو من 1.7 إلى 0.17 م

بهذا نكون قد وصلنا إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان العلاقة بين الطول الموجي والتردد، فبفضله تعلمنا عن الطول الموجي والتردد، ما هي العلاقة بينهما، ما الفرق بينهما وما هو الاختلاف بينهما القانون الذي يمثلهم مع ذكر الأمثلة التطبيقية عليهم، كما تعلمنا عن خصائص الموجة.