การสะท้อน (Reflection)

การสะท้อนของคลื่น 

          การสะท้อนของคลื่นเป็นปรากฏการณ์ที่สำคัญประการหนึ่งของคลื่น  ถือได้ว่าเป็นสมบัติของคลื่นอย่างหนึ่ง  จะเกิดขึ้นเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปพบสิ่งกีดขวาง  หรือเปลี่ยนตัวกลางในการเคลื่อนที่  โดยคลื่นที่เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางเรียกว่า คลื่นตกกระทบ และคลื่นที่สะท้อนออกมาเรียกว่า คลื่นสะท้อน ในการสะท้อนแต่ละครั้งพบว่ามุมที่หน้าคลื่นตกกระทบกระทำกับสิ่งกีดขวางจะเท่ากับมุมที่หน้าคลื่นสะท้อนกระทำกับสิ่งกีดขวางเสมอ นั่นคือการสะท้อนของคลื่นจะเป็นไปตามกฎการสะท้อนที่ว่า “เมื่อคลื่นเกิดการสะท้อนจะได้มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนเสมอ”         

การสะท้อนมีกฏสองข้อคือ
1.มุมตกกระทบ =  มุมสะท้อน
2.เส้นแนวฉาก แนวคลื่น เส้นรอยต่อ อยู่บนระนาบเดียวกัน  

เมื่อคลื่นผิวน้ำเคลื่อนที่ไป  จะทำให้โมเลกุลของน้ำเกิดการสั่นขึ้นสั่นลง  และเมื่อคลื่นผิวน้ำไปกระทบสิ่งกีดขวางหรือผิวสะท้อน  จะเปลี่ยนทิศทางกลับสู่ตัวกลางเดิม ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า "การสะท้อน"(reflection)  คลื่นที่เคลื่อนที่ไปกระทบสิ่งกีดขวางเรียกว่า "คลื่นตกกระทบ" (incident wave) ส่วนคลื่นที่สะท้อนออกมาเรียกว่า "คลื่นสะท้อน" ( reflected  wave) จากการทดลองการสะท้อนของคลื่นผิวน้ำเส้นตรง  พบว่าในการสะท้อนแต่ละครั้ง  มุมที่หน้าคลื่นตกกระทบทำกับผิวสะท้อน  จะเท่ากับมุมที่หน้าคลื่นสะท้อนทำกับผิวสะท้อนเสมอ และคลื่นสะท้อนได้โดยมีทิศตั้งฉากกับหน้าคลื่นตกกระทบและหน้าคลื่นสะท้อนตามลำดับ  และที่ตำแหน่งคลื่นตกกระทบและคลื่นสะท้อน ลากเส้นตั้งฉากกับผิวสะท้อน  ซึ่งเรียกว่า "เส้นแนวฉาก"  (normal line) ทำให้ได้มุมตกกระทบและมุมสะท้อน

ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นตกกระทบ(รังสีตกกระทบ) คือแนวที่คลื่นวิ่งเข้าชนตัวสะท้อนก่อนสะท้อน 

ทิศการเคลื่อนที่ของคลื่นสะท้อน(รังสีสะท้อน) คือ แนวที่คลื่นวิ่งออกจากตัวสะท้อนหลังสะท้อน

เส้นแนวฉาก คือ เส้นที่ลากตั้งฉากกับตัวสะท้อน ณ ตำแหน่งที่คลื่นตกกระทบ

มุมตกกระทบอาจวัดได้จากมุมที่หน้าคลื่นตกกระทบกับแนวตัวสะท้อน หรือมุมที่รังสีตกกระทบทำกับเส้นแนวฉาก

มุมสะท้อนอาจวัดได้จากมุมที่หน้าคลื่นสะท้อนทำกับแนวตัวสะท้อน  หรือมุมที่รังสีสะท้อนกับกับเส้นแนวฉาก

การสะท้อนของคลื่นในเส้นเชือก คลื่นในเส้นเชือกเมื่อเรายึดไว้กับเสาจะเกิดการสะท้อนได้ โดยแบ่งออกเป็นสองกรณีดังนี้


กรณีที่ 1 การสะท้อนที่ปลายตรึง (Fix end) ถ้าเรายึดปลายเส้นเชือกด้านหนึ่งไว้กับเสาและสะบัดเชือกให้เกิดลูกคลื่นเคลื่อนที่ไปยังเสา คลื่นสะท้อนที่ได้จะเป็นไปดังรูป

การสะท้อนที่ปลายตรง (fix end)

กรณีที่ 2 การสะท้อนที่ปลายอิสระ (Free end) ถ้าเราเปลี่ยนกรณีแรกใหม่จากยึดติดปลายเชือกด้านหนึ่งไว้กับเสาเป็นให้เคลื่อนที่ได้อิสระ โดยการผูกเชือกไว้กับวงแหวนที่สามารถเคลื่อนที่ขึ้นลงบนเสาได้อย่างอิสระ การสะท้อนที่เกิดขึ้นจะเป็นไปดังรูป



การสะท้อนที่ปลายอิสระ (Free end)



คุณสมบัติการสะท้อนของคลื่น

     เมื่อคลื่นเคลื่อนที่ไปชนสิ่งกีดขวาง หรือเคลื่อนที่ไปถึงปลายสุดของตัวกลางจะทำให้เกิดคลื่นสะท้อนขึ้นมา  คลื่นสะท้อนที่เกิดขึ้นมานั้นจะต้องมีคุณสมบัติดังนี้
1. ความถี่ของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความถี่ของคลื่นตกกระทบ

2. ความเร็วและความยาวคลื่นของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับความเร็วและความยาวคลื่นของคลื่นตกกระทบ

3. ถ้าการสะท้อนไม่สูญเสียพลังงาน  จะได้แอมพลิจูดของคลื่นสะท้อนมีค่าเท่ากับแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ

การสะท้อนของคลื่น  อาจแบ่งตามลักษณะของตัวสะท้อนได้ 2 แบบ

1.   ตัวสะท้อนปลายปิด                   

2.   ตัวสะท้อนปลายเปิด



credit : http://www.thaigoodview.com/node/73140