[ام النووووون]

الموجات حركات تحمل الطاقة، وليس المادة، من مكان إلى آخر. ويمكن إثبات أن الموجات تحمل الطاقة، وليست المادة، من مكان إلى آخر بتجربة يسيرة. فإذا جعلنا ولدين يمسك كل منهما بطرف حبل، وقام أحدهما بتحريك الطرف الذي يمسك به إلى أعلى ثم إلى أسفل بشدة، فإن الطاقة تمر من جزء من الحبل إلى الجزء التالي كموجة. ويصبح كل جزء من الحبل في حالة حركة مع مرور الموجة، ولكن الحبل نفسه لا يتحرك إلى الأمام مع الموجة. وسوف يشعر الولد الذي يمسك بالطرف الآخر بالطاقة التي تنقلها الموجة والتي تحاول تحريك يده.
في التجربة الثانية، دع ولدًا يرمي بكرة إلى آخر. سيشعر متلقي الكرة ببعض الطاقة التي استخدمت في قذف الكرة. ولكن على عكس حالة الحبل فإن المادة، وهي الكرة، قد انتقلت من مكان إلى آخر. فالكرة بتحركها تنقل طاقة معها.
وموجات الحبل أو الماء نماذج معروفة للموجات، ولكن هناك الكثير من الموجات التي تتحرك حولنا طوال الوقت. فعلى سبيل المثال، ينتقل صوت أناس يتكلمون إلى آذاننا على هيئة موجات، وكذلك تنتقل برامج الإذاعة والتلفاز إلى بيوتنا على هيئة موجات.
تنتقل أنواع كثيرة من الموجات فوق وداخل المواد. ويسمي العلماء المادة التي تنتقل خلالها الموجات وسطًا مَوْجيًا. ففي حالة موجات الحبل يسمى الحبل وسط الموجة. وتنتقل موجات المحيط على سطح الماء، بينما تنتقل موجات الزلازل خلال الأرض. ولا تحتاج بعض الموجات إلى وسط مادي لتنتقل خلاله. فالموجات الكهرومغنطيسية مثلاً ـ وهي تشمل موجات الحرارة والضوء والراديو ـ تستطيع أن تنتقل خلال الفراغ. ووسط هذه الموجات هو المجال الكهرومغنطيسي (منطقة تحتوي على خطوط قوة).



مميزات الموجات

تُنتَج الموجات عندما يُسبب شيء اضطرابًا في وسط ما. فإذا سقطت صخرة مثلاً على بحيرة ساكنة فإنها تسبب حدوث موجات متحركة. وتسمى الصخرةفي هذه الحالة مصدر الموجات. وعندما تقوم أنت بتحريك طرف حبل، فإنك تصبح بذلك مصدر الموجات التي تنتقل بوساطة الحبل. وإذا حركت الحبل إلى أعلى ثم إلى أسفل فإنك تُحْدث موجات كبيرة. ويسمي العلماء الجزء الأعلى من أي موجة الذروة أو القمة، والجزء الأسفل من الموجة القاع. ويطلق على ارتفاع القمة عن مستوى الحبل عندما يكون في حالة سكون مصطلح الاتساع. كذلك يمكن قياس الاتساع من القاع إلى مستوى الحبل الساكن.
وبتحريك الطرف الحر من الحبل إلى أعلى وأسفل بسرعة أكبر فإنك تنتج موجات أكثر على الحبل. أي أنك قد زدت تردد الموجات؛ لأن عددًا أكبر من الموجات يمر بنفس النقطة في ثانية واحدة. ولكن مهما كانت السرعة التي تحرك بها الحبل إلى أعلى أو إلى أسفل، ومهما كان مقدار الارتفاع أو الانخفاض في الطرف الحر للحبل، فإن سرعة انتقال الموجات عبر الحبل تظل ثابتة. ولا تعتمد سرعة الموجات على الاتساع أو التردد، ولكنها تعتمد فقط على صلابة وكثافة (أي كتلة وحدة حجم) الوسط. فعلى سبيل المثال، تكون للحبل المشدود سرعة موجات أعلى من تلك التي تنتج عبر حبل مرتخ. وتكون سرعة انتقال الموجات عبر حبل خفيف قليل الكثافة، له درجة شد معينة، أعلى من سرعة انتقالها عبر حبل ثقيل له نفس درجة الشد.
وعندما تقوم بزيادة تردد الموجات فإنك تقوم أيضًا بتقصير المسافة بين قمتين أو قاعين. ويسمي العلماء هذه المسافة الطول الموجي. ونستطيع إيجاد الطول الموجي بقسمة التردد على سرعة الموجة. ويسمى تردد الموجات الصوتية طبقة الصوت. ويمكن رفع طبقة الصوت الموسيقية الناتجة عن آلة وترية بإحكام أو تقصير الوتر. وتكون الأوتار المصمَّمة لإنتاج ترددات منخفضة أكثر ثقلاً وأطول وأقل إحكامًا في الشد من تلك المصمَّمة لإنتاج ترددات أعلى.

مميزات الموجات

تُنتَج الموجات عندما يُسبب شيء اضطرابًا في وسط ما. فإذا سقطت صخرة مثلاً على بحيرة ساكنة فإنها تسبب حدوث موجات متحركة. وتسمى الصخرةفي هذه الحالة مصدر الموجات. وعندما تقوم أنت بتحريك طرف حبل، فإنك تصبح بذلك مصدر الموجات التي تنتقل بوساطة الحبل. وإذا حركت الحبل إلى أعلى ثم إلى أسفل فإنك تُحْدث موجات كبيرة. ويسمي العلماء الجزء الأعلى من أي موجة الذروة أو القمة، والجزء الأسفل من الموجة القاع. ويطلق على ارتفاع القمة عن مستوى الحبل عندما يكون في حالة سكون مصطلح الاتساع. كذلك يمكن قياس الاتساع من القاع إلى مستوى الحبل الساكن.
وبتحريك الطرف الحر من الحبل إلى أعلى وأسفل بسرعة أكبر فإنك تنتج موجات أكثر على الحبل. أي أنك قد زدت تردد الموجات؛ لأن عددًا أكبر من الموجات يمر بنفس النقطة في ثانية واحدة. ولكن مهما كانت السرعة التي تحرك بها الحبل إلى أعلى أو إلى أسفل، ومهما كان مقدار الارتفاع أو الانخفاض في الطرف الحر للحبل، فإن سرعة انتقال الموجات عبر الحبل تظل ثابتة. ولا تعتمد سرعة الموجات على الاتساع أو التردد، ولكنها تعتمد فقط على صلابة وكثافة (أي كتلة وحدة حجم) الوسط. فعلى سبيل المثال، تكون للحبل المشدود سرعة موجات أعلى من تلك التي تنتج عبر حبل مرتخ. وتكون سرعة انتقال الموجات عبر حبل خفيف قليل الكثافة، له درجة شد معينة، أعلى من سرعة انتقالها عبر حبل ثقيل له نفس درجة الشد.
وعندما تقوم بزيادة تردد الموجات فإنك تقوم أيضًا بتقصير المسافة بين قمتين أو قاعين. ويسمي العلماء هذه المسافة الطول الموجي. ونستطيع إيجاد الطول الموجي بقسمة التردد على سرعة الموجة. ويسمى تردد الموجات الصوتية طبقة الصوت. ويمكن رفع طبقة الصوت الموسيقية الناتجة عن آلة وترية بإحكام أو تقصير الوتر. وتكون الأوتار المصمَّمة لإنتاج ترددات منخفضة أكثر ثقلاً وأطول وأقل إحكامًا في الشد من تلك المصمَّمة لإنتاج ترددات أعلى.