العلاقة بين الطول الموجي والترددالموجات هي العملية التي ينتقل من خلالها الصوت والضوء وغيرها في وسط فارغ أو مادي، سواء في الهواء أو الماء أو أي وسط آخر. ولهذا للموجات خصائص وعناصر مختلفة تحدد قوة الموجة الناتجة. ومن هذه الخصائص نجد الطول الموجي والتردد والعلاقة بينهما. في مقالتنا اليوم موقع مرجعي وسوف نتعرف على الطول الموجي وتردد الموجة، والعلاقة والفرق بينهما.
الطول الموجي
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 موجية، يُطلق على الطول الموجي أحيانًا اسم طول الأنماط التي تتكرر لتشكل طول موجة واحدة كاملة. فيما يتعلق بالموجة المستعرضة: يتم قياس هذا الطول عادة من قمة إحدى الموجات إلى قمة الموجة المجاورة لها، أو من قاع إحدى الموجات إلى قاع الموجة المجاورة التالية.(1)
أنظر أيضا: هل يؤثر التردد والطول الموجي على سعة الموجة؟
تردد الموجة
يتم تعريف التردد على أنه عدد اهتزازات الموجة لكل وحدة زمنية، ويقاس بالهرتز. يتناسب التردد طرديا مع الوسط الحامل للموجة. يستطيع الإنسان سماع الأصوات بترددات تتراوح بين 20 إلى 20000 هرتز، مع حساسية أكبر للترددات المضمنة. منتصف هذا النطاق. تظهر الأنواع. ويختلف بعضها الآخر في نطاقها المسموع، وترتبط الخصائص الفيزيائية للموجات الصوتية بجوانب مختلفة من إدراكنا للصوت. وبالمثل، يرتبط تردد الموجة الصوتية بإدراكنا لطبقة الصوت، لأن الموجات الصوتية عالية التردد يُنظر إليها على أنها أصوات عالية الطبقة، وتسمى أيضًا الموجات فوق الصوتية.(1)
العلاقة بين الطول الموجي والتردد
كلما زاد طول الموجة، انخفض التردد، وكلما قصر الطول الموجي، زاد التردد, ولذلك فإن التردد والطول الموجي يتناسبان عكسيا مع بعضهما البعض، اتصال آخر هو أن التردد، الذي يقاس عادةً بالهرتز، هو عدد الأطوال الموجية التي تحدث في الثانية. ولأن جميع موجات الضوء في الفراغ تتحرك بنفس السرعة، يتم تحديد عدد قمم الموجات التي تمر عبر نقطة معينة في ثانية واحدة. بواسطة الطول الموجي، وبواسطة. بالنسبة للموجة ذات الطول الموجي القصير، سيكون هذا الرقم، الذي يسمى أيضًا التردد، أعلى من الموجة ذات الطول الموجي الطويل.(1)
الفرق بين الطول الموجي والتردد
ويرتبط الطول الموجي بالتردد حسب العلاقات التي ذكرناها سابقا. إلا أن هناك عدة اختلافات بين الاثنين من حيث التعريف والاستخدام وطريقة القياس وغيرها، وتظهر هذه الاختلافات في الجدول أدناه:(2)
| مقارنة | الطول الموجي | تكرار |
| وصف | الطول الموجي هو المسافة بين الموجات الصوتية | التردد هو عدد مرات حدوث الموجة الصوتية. |
| الاستخدام | يستخدم الطول الموجي لقياس طول الموجات الصوتية | يستخدم التردد لقياس تكرار الموجات الصوتية. |
| اختيار | ويمكن تحديد الطول الموجي اعتماداً على القمم أو الوديان أو المعابر الصفرية التي يمر عبرها الصوت | يمكن تحديد التردد من خلال عدد المرات التي يصل فيها الصوت إلى الذروة أو القاع. |
| دلالة | الطول الموجي هو مقياس للمسافة. | التردد هو مقياس للوقت. |
| وحدة القياس | وحدة SI للطول الموجي هي المتر | وحدة التردد في SI هي هرتز |
خصائص الجولف
للموجة، سواء كانت ضوئية أو صوتية أو موجة أخرى، أربع خصائص أساسية، وهذه الخصائص هي كما يلي:(2)
- الطول الموجي: ما عرفناه من قبل هو المسافة التي يقطعها الاضطراب على طول الوسط في دورة موجة كاملة واحدة.
- تردد الموجة: هو عدد التكرارات في الثانية ويقاس بالهرتز، أي أن التردد هو الفترة أو الزمن الذي يمر خلاله طول موجي واحد.
- سعة الموجة: وهي أقصى إزاحة من الموضع المحايد، وهذا يمثل طاقة الموجة، والسعة الأكبر تحمل المزيد من الطاقة، والإزاحة هي موضع نقطة ما في المركز أثناء تحركها أثناء مرور الموجة، وبالتالي فإن الحد الأقصى الإزاحة هي سعة الموجة
- سرعة الموجة: هي السرعة التي يمر بها جزء معين من الموجة عبر نقطة ما، وترتبط السرعة بطول الموجة. فإذا تضاعف الطول الموجي، فإن سرعة الموجة ستتضاعف أيضًا إذا كان هناك تردد ثابت يتكون الطول الموجي من أربع مرات، كما ستزداد سرعة الموجة أربع مرات أيضًا.
قانون التردد والطول الموجي
ولإكمال دائرة الارتباط التي ذكرناها سابقًا بين التردد والطول الموجي، لدينا أيضًا الجانب الثالث من الارتباط وهو السرعة. إذا كان الطول الموجي t والتردد t فإن الارتباط بينهما يكون حاصل ضربهما دائما يساوي سرعة الموجة x مما يعني أن:(3)
- سرعة الموجة = الطول الموجي × التردد
وبما أن هذا هو القانون العام لسرعة الموجة، فيمكن استخلاص كل من التردد والطول الموجي من هذا القانون، وذلك بمقلوب عملية ضرب الطول الموجي بالتردد، وبما أن سرعة الموجة تساوي الطول الموجي مضروباً في التردد، فإن قانون الحساب الطول الموجي هو كما يلي:
- الطول الموجي = سرعة الموجة ÷ التردد
وينطبق هذا القانون على حساب التردد وينص على ما يلي:
- التردد = سرعة الموجة ÷ الطول الموجي
أنظر أيضا: العامل الذي يحدد سعة الموجة هو…
أمثلة توضيحية توضح العلاقة بين الطول الموجي والتردد
بعد تعلم وحساب قوانين الموجات الصوتية، نقوم بتطبيق هذه القوانين عمليا باستخدام الأمثلة التوضيحية التالية:(3)
- المثال الأول: عندما يهتز وتر بتردد 10 هرتز، فإنه ينتج موجة مستعرضة طولها الموجي 0.25 m، ما سرعة الموجة التي تنتقل على طول الخيط؟
- الحل: وبما أن التردد والطول الموجي معروفان لدينا، فإننا نطبق قانون حساب سرعة الموجة، والذي ينص على أن سرعة الموجة تساوي طول الموجة مضروبا في التردد، وبالتالي الحل هو: 0.25 × 10 = 2.5 م/ث.
- المثال الثاني: إذا كانت المسافة الإجمالية بين ثماني قمم متتالية لموجة مستعرضة تساوي 12 مترًا، فما طولها الموجي؟
- الحل: ما نعرفه في المشكلة هو سرعة الموجة، وهي تعبر عن المسافة الكلية، وهي 12 مترا في الثانية، والتردد هنا يعبر عنه بالقمم الثمانية، فيكون طول الموجة هو السرعة مقسومة على التردد، ويكون الطول الموجي هو: 12 ÷ 8 = 1.5 متر.
- المثال الثالث: وفي ظل عاصفة كبيرة تضرب المنطقة، بدأت صفارات الإنذار تدوي. وتراوح تردد صفارات الإنذار بين 200 هرتز و2000 هرتز. ما مدى الطول الموجي للموجات الصوتية المنبعثة إذا كانت سرعة الموجة 340 m/s؟
- الحل: نطبق القانون الذي ينص على أن الطول الموجي هو سرعة الموجة مقسومة على التردد، وبالتالي فإن الطول الموجي الأول هو 340 ÷ 200 = 1.7 م، والطول الموجي الثاني هو 340 ÷ 2000 = 0.17، وبالتالي فإن تردد الموجة هو من 1.7 إلى 0.17 متر
وبهذا نصل إلى نهاية مقالتنا بعنوان العلاقة بين الطول الموجي والتردد, ومن خلالها تعرفنا على الطول الموجي والتردد، وما العلاقة بينهما، وما الفرق بينهما، وما القانون الذي يمثلهما، وأمثلة تطبيقية عليهما، كما تعرفنا على خصائص الموجة.
