العلاقة بين الطول الموجي والتردد، لأن الموجات هي العملية التي يتم من خلالها نقل الصوت والضوء وما إلى ذلك في الوسط الفارغ أو المادي ، سواء كان في الهواء أو الماء أو أي وسيط آخر ، ولهذا للموجات عدة خصائص وعناصر تحدد قوة الموجة الناتجة ، ومن بين هذه الخصائص نجد الطول الموجي والتردد والعلاقة بينهما ، وفي مقالتنا اليوم عبر موقعنا سوف نتعلم عن هذا الطول الموجي وتردد الطول الموجي للموجة والعلاقة والاختلاف بينهما.
الطول الموجي
الطول الموجي للموجة ، هو المسافة التي يقطعها الاضطراب على طول الوسط في دورة موجة كاملة واحدة ، وبما أن الموجة تكرر نمطها مرة واحدة في كل دورة موجة ، يُشار أحيانًا إلى الطول الموجي بطول الأنماط المتكررة لتشكيل طول موجي واحد كامل ، كما هو الحال بالنسبة للموجة المستعرضة ، لذلك يقاس هذا الطول عمومًا من أعلى موجة واحدة ، إلى قمة الموجة المجاورة التالية ، أو من أسفل الموجة إلى أسفل الموجة المجاورة التالية.
هل يؤثر التردد وطول الموجة على سعة الموجة؟
التردد الموجي
يُعرّف التردد بأنه عدد تذبذبات الموجة لكل وحدة زمنية تُقاس بالهرتز ، ويتناسب التردد طرديًا مع الوسط الذي يحمل الموجة ، ويمكن للبشر سماع الأصوات بترددات تتراوح من 20 إلى 20000 هرتز ، مع حساسية أكبر لتلك الترددات التي تقع في منتصف هذا النطاق ، وتظهر الأنواع والآخر هو الاختلافات في نطاقاتها المسموعة ، وترتبط الخصائص الفيزيائية للموجات الصوتية بجوانب مختلفة من إدراكنا للصوت ، وبالمثل ، فإن تردد الموجة الصوتية هو يتعلق بإدراكنا للنغمة ، حيث يُنظر إلى الموجات الصوتية عالية التردد على أنها أصوات عالية النبرة ، أو ما يعرف بالموجات فوق الصوتية.
العلاقة بين الطول الموجي والتردد
كلما كان الطول الموجي أطول كلما انخفض التردد وكلما كان الطول الموجي أقصر كلما زاد الترددو وبالتالي ، فإن التردد والطول الموجي يتناسبان عكسياً مع بعضهما البعض ، والعلاقة الأخرى هي أن التردد ، الذي يقاس عادة بالهرتز ، هو عدد الأطوال الموجية التي تحدث في الثانية ، وبما أن جميع موجات الضوء تتحرك بنفس السرعة في الفراغ ، فإن عدد قمم الموجات التي تمر عبر جزء معين يتم تحديد النقطة في ثانية واحدة من خلال الطول الموجي ، وبالنسبة للموجة ذات الطول الموجي القصير ، فإن هذا الرقم ، المعروف أيضًا باسم التردد ، سيكون أعلى من الموجة ذات الطول الموجي الطويل.
الفرق بين الطول الموجي والتردد
يرتبط الطول الموجي بالتردد حسب الارتباطات التي ذكرناها سابقاً ، ولكن هناك عدة اختلافات بينهما من حيث التعريف والاستخدام وطريقة القياس وما إلى ذلك ، وهذه الاختلافات مذكورة في الجدول أدناه:
| وجه المقارنة | الطول الموجي | التردد |
| الوصف | الطول الموجي هو المسافة بين الموجات الصوتية | التردد هو عدد المرات التي تحدث فيها الموجة الصوتية. |
| الاستخدام | يستخدم الطول الموجي لقياس طول الموجات الصوتية | يستخدم التردد لقياس تردد الموجات الصوتية. |
| الاختيار | يمكن تحديد الطول الموجي اعتمادًا على القمم أو القيعان أو الصفر المعابر التي يمر بها الصوت | يمكن تحديد التردد بعدد المرات التي يصل فيها الصوت إلى الأعلى أو الأسفل. |
| المغزى | الطول الموجي هو مقياس المسافة. | التردد هو مقياس الوقت. |
| وحدة القياس | وحدة الطول الموجي للنظام الدولي للوحدات هي المتر | وحدة التردد في النظام الدولي للوحدات هي هرتز |
خصائص الموجة
للموجة ، سواء كانت موجة ضوئية أو صوتية أو غيرها ، أربع خصائص أساسية ، وهذه الخصائص هي كالتالي:
- الطول الموجي: التي عرفناها سابقًا ، وهي المسافة التي يقطعها الاضطراب على طول الوسط في دورة موجة كاملة واحدة.
- تردد الموجة: هو عدد التكرارات في الثانية المقاسة بالهرتز ، أي 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 الأكبر تحمل طاقة أكبر ، والإزاحة هي موضع نقطة معينة في المنتصف أثناء تحركها مع مرور الموجة ، بحيث الإزاحة القصوى هي سعة الموجة
- سرعة الموجة: هي السرعة التي يمر عندها جزء معين من الموجة بنقطة ، والسرعة مرتبطة بطول الموجة ، لذلك إذا تضاعف الطول الموجي ، ستتضاعف سرعة الموجة أيضًا ، وإذا كان هناك تردد ثابت ، و الطول الموجي أربع مرات ، وسرعة الموجة ستزداد أيضًا بمقدار أربع مرات.
قانون التردد والطول الموجي
لإكمال دائرة الارتباط التي ذكرناها سابقًا بين التردد وطول الموجة ، لدينا أيضًا الجانب الثالث من الارتباط ، وهو السرعة ، لذلك إذا كان الطول الموجي هو i ، والتردد هو t ، فإن العلاقة بينهما هي أن ناتج تأثيرها يساوي دائمًا سرعة الموجة ، أي:
- سرعة الموجة = الطول الموجي × التردد
وبما أن هذا هو القانون العام لسرعة الموجة ، فيمكن اشتقاق كل من التردد وطول الموجة من هذا القانون ، من خلال معكوس عملية ضرب الطول الموجي في التردد ، وبما أن سرعة الموجة متساوية بالنسبة للطول الموجي مضروبًا في التردد ، يكون قانون حساب الطول الموجي كما يلي:
- الطول الموجي = سرعة الموجة ÷ التردد
يسري هذا القانون على حساب التردد وهو كالتالي:
- التردد = سرعة الموجة ÷ الطول الموجي
العامل الذي يحدد سعة الموجة هو
أمثلة توضيحية تبين العلاقة بين الطول الموجي والتردد
بعد التعرف على قوانين الموجات الصوتية وحسابها ، نطبق هذه القوانين عمليا من خلال الأمثلة التوضيحية التالية:
- المثال الأول: عندما يهتز وتر بتردد 10 هرتز ينتج موجة عرضية طولها الموجي 0.25 م ما سرعة الموجة التي تنتقل على طول الخيط؟
- الحل: بما أننا نعرف التردد وطول الموجة ، فإننا نطبق قانون حساب سرعة الموجة ، والذي ينص على أن سرعة الموجة تساوي الطول الموجي مضروبًا في التردد ، وبالتالي فإن الحل هو: 0.25 × 10 = 2.5 م / ث.
- المثال الثاني: إذا كانت المسافة الكلية بين 8 قمم متتالية للموجة المستعرضة هي 12 مترًا ، فما طولها الموجي؟
- الحل: ما نعرفه في الأمر هو سرعة الموجة ، والتي تعبر عن المسافة الكلية التي تبلغ 12 مترًا في الثانية ، ويتم التعبير عن التردد هنا بالقمم الثمانية ، وبالتالي فإن الطول الموجي هو السرعة مقسومًا على التردد ، وطول الموجة يكون: 12 ÷ 8 = 1،5 م.
- المثال الثالث: في ظل عاصفة شديدة تضرب المنطقة ، بدأت صفارات الإنذار تنطلق ، وتراوح تردد صفارات الإنذار بين 200 هرتز و 2000 هرتز ، ما هو الطول الموجي للموجات الصوتية المنبعثة إذا كانت سرعة الموجة 340 م / س؟
- الحل: سنطبق القانون الذي ينص على أن الطول الموجي هو سرعة الموجة مقسومًا على التردد ، لذا فإن الطول الموجي الأول هو 340 ÷ 200 = 1.7 مترًا ، والطول الموجي الثاني هو 340 2000 = 0.17 ، وبالتالي فإن الطول الموجي هو من 1.7 إلى 0.17 م
وبهذا نصل إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان العلاقة بين الطول الموجي والترددو ومن خلاله تعرفنا على طول الموجة وترددها وما هي العلاقة بينهما وما الفرق بينهما وما هو القانون الذي يمثلهما مع ذكر الأمثلة التطبيقية وكذلك تعرفنا على خصائص الموجة.