العلاقة بين الطول الموجي والتردد

جدول المحتويات

صلة بين الطول الموجي والترددالموجات هي العملية التي ينتقل بها الصوت والضوء وغيرهما في وسط فارغ أو مادي ، سواء كان في الهواء أو الماء أو أي وسط آخر. ولهذا للموجات خصائص وعناصر عديدة تحدد قوة الموجة الناتجة. ومن بين هذه الخصائص نجد الطول الموجي والتردد والعلاقة بينهما. وفي مقالتنا اليوم عبر موقع مرجعي سوف نتعلم عن هذه الأطوال الموجية والأطوال الموجية للموجة ، والعلاقة والاختلاف بينهما.

طول الموجة

الطول الموجي للموجة هو المسافة التي يقطعها الاضطراب على طول الوسط في دورة موجة كاملة واحدة. نظرًا لأن الموجة تكرر نمطها مرة واحدة في كل دورة موجة ، يُشار أحيانًا إلى الطول الموجي على أنه طول الأنماط المتكررة لتشكيل طول موجي واحد كامل. مستعرض ، هذا الطول يقاس عمومًا من قمة موجة واحدة ، إلى قمة الموجة المجاورة التالية ، أو من قاع موجة واحدة إلى قاع الموجة المجاورة التالية.[1]

أنظر أيضا: هل التردد وطول الموجة يؤثران على سعة الموجة؟

تردد الموجة

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. البعض الآخر لديهم اختلافات في نطاقاتهم الصوتية. ترتبط الخصائص الفيزيائية للموجات الصوتية بجوانب مختلفة من إدراكنا للصوت. وبالمثل ، فإن تردد الموجة الصوتية مرتبط بإدراكنا للصوت ، حيث يُنظر إلى الموجات الصوتية عالية التردد على أنها أصوات عالية النبرة ، أو ما يعرف بالموجات فوق الصوتية.[1]

العلاقة بين الطول الموجي والتردد

كلما زاد الطول الموجي ، قل التردد ، وكلما كان الطول الموجي أقصر ، زاد الترددو وبالتالي ، فإن التردد والطول الموجي يتناسبان عكسياً مع بعضهما البعض ، العلاقة الأخرى هي أن التردد ، الذي يُقاس عادةً بالهرتز ، هو عدد الأطوال الموجية التي تحدث في الثانية. نظرًا لأن جميع موجات الضوء تتحرك بنفس السرعة في الفراغ ، فإن عدد الأطوال الموجية التي تمر عند نقطة معينة في ثانية واحدة يتم تحديده بواسطة الطول الموجي. بالنسبة لموجة ذات طول موجي قصير ، فإن هذا الرقم ، المعروف أيضًا باسم التردد ، سيكون أعلى من الموجة ذات الطول الموجي الطويل.[1]

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 وغيرها ، وهذه الفروق مدرجة في الجدول أدناه:[2]

قارن طول الموجة تكرار
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.
اختيار يمكن تحديد الطول الموجي اعتمادًا على القمم أو القيعان أو المعابر الصفرية التي يمر الصوت من خلالها يمكن تحديد التردد من خلال عدد مرات وصول الصوت إلى الأعلى أو الأسفل.
دلالة 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:[2]

  • طول الموجة: الذي عرفناه سابقًا ، هو المسافة التي يقطعها الاضطراب على طول الوسط في دورة موجة كاملة واحدة.
  • تردد الموجة: هو عدد التكرارات في الثانية المقاسة بالهرتز ، أي التردد هو الفترة أو الوقت الذي يمر فيه طول موجي واحد.
  • سعة الموجة: إنها أقصى إزاحة من الموضع المحايد ، وهذا يمثل طاقة الموجة ، والسعة الأكبر تحمل المزيد من الطاقة ، والإزاحة هي موضع نقطة معينة في الوسط أثناء تحركها مع مرور الموجة ، بحيث يكون الحد الأقصى للإزاحة هو سعة الموجة
  • سرعة الموجة: إنها السرعة التي يمر بها جزء معين من الموجة عبر نقطة ، والسرعة مرتبطة بطول الموجة. إذا تضاعف الطول الموجي ، فستتضاعف سرعة الموجة أيضًا ، وإذا كان هناك تردد ثابت ، وكان الطول الموجي أربع مرات ، فإن سرعة الموجة ستزداد أيضًا بمقدار أربع مرات.

قانون التردد والطول الموجي

لإكمال دائرة الارتباط التي ذكرناها سابقًا بين التردد وطول الموجة ، لدينا أيضًا الرابط الثالث ، وهو السرعة.[3]

  • سرعة الموجة = الطول الموجي × التردد

نظرًا لأن هذا هو القانون العام لسرعة الموجة ، يمكن استخلاص كل من التردد وطول الموجة من هذا القانون ، من خلال المعاملة بالمثل لضرب الطول الموجي بالتردد ، وبما أن سرعة الموجة تساوي الطول الموجي مضروبًا في التردد ، فإن قانون حساب الطول الموجي هو كالآتي:

  • الطول الموجي = سرعة الموجة ÷ التردد

يسري هذا القانون على حساب التردد وهو كالتالي:

  • التردد = سرعة الموجة ÷ الطول الموجي

أنظر أيضا: العامل الذي يحدد سعة الموجة هو

أمثلة توضيحية توضح العلاقة بين الطول الموجي والتردد

بعد أن نعرف ونحسب قوانين الموجات الصوتية ، نطبق هذه القوانين بطريقة عملية من خلال الأمثلة التوضيحية التالية:[3]

  • المثال الأول: عندما يهتز الوتر بتردد 10 هرتز ، ينتج عنه موجة عرضية طولها الموجي 0.25 م. ما سرعة الموجة التي تسير على طول الخيط؟
    • الحل: نظرًا لأن التردد والطول الموجي معروفين لنا ، فإننا نطبق قانون حساب سرعة الموجة ، والذي ينص على أن سرعة الموجة تساوي الطول الموجي مضروبًا في التردد ، لذا 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 المسألة هو سرعة الموجة التي تعبر عن المسافة الكلية وهي 12 مترًا في الثانية ، ويتم التعبير عن التردد هنا بالقمم الثمانية ، لذا فإن الطول الموجي هو السرعة مقسومًا على التردد ، والطول الموجي هو: 12 ÷ 8 = 1.5 م.
  • المثال الثالث: في ظل عاصفة شديدة ضربت المنطقة ، بدأت صفارات الإنذار تنطلق. وتراوح تردد صفارات الإنذار بين 200 هرتز و 2000 هرتز. ما الطول الموجي للموجات الصوتية المنبعثة إذا كانت سرعة الموجة 340 m / s؟
    • الحل: نطبق القانون الذي ينص على أن الطول الموجي هو سرعة الموجة مقسومًا على التردد ، وبالتالي فإن الطول الموجي الأول هو 340 ÷ 200 = 1.7 م ، والطول الموجي الثاني هو 340 2000 = 0.17 ، وبالتالي فإن الطول الموجي هو 1.7 إلى 0.17 م

بهذا نصل إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان العلاقة بين الطول الموجي والترددو ومن خلاله تعرفنا على الطول الموجي والتردد وما هي العلاقة بينهما ، وما الفرق بينهما ، وما هو القانون الذي يمثلهما مع ذكر الأمثلة التطبيقية عليهما ، كما تعرفنا على خصائص الموجة.