کلمه ی موج را بسیار شنیده اید. با شنیدن این کلمه، معمولاً موج های دریا به یادتان می آید،‌اگر چه ممکن است موجهای صوتی، نورانی و رادیویی نیز برای شما نام آشنایی است. به حرکتهای رفت و برگشتی مثل حرکت آونگ، حرکت نوسانی می گویند و جسم در حال نوسان را نوسانگر می نامند.

دوره یا زمان یک نوسان :

در حرکت نوسانی به مدت زمانی که طول می کشد تا نوسانگر یک نوسان انجام دهد، دوره می گوئیم. دوره با نماد T نشان داده می شود. برای مثال اگر یک بار حرکت رفت و برگشت فنر ۲ ثانیه طول بکشد، می گوئیم دوره فنر، یعنی زمان یک نوسان فنر ۲ ثانیه است. هر چه نوسانگری تندتر نوسان کند، زمان هر نوسان آن کوتاه تر می شود.برای مثال اگر وزنه ی آویخته شده به فنر جرم کمتری داشته باشد، این نوسانگر تندتر نوسان می کند و دوره نوسان آن کمتر می شود.

بسامد یا فرکانس :

به تعداد نوسان هایی که یک نوسانگر در مدت یک ثانیه انجام می دهد، بسامد یا فرکانس می گویند. بسامد را با نماد F نشان می دهند. هر چه نوسانگری تندتر نوسان کند، بسامد نوسان آن بیشتر است. برای مثال بسامد بال زدن مگس از کبوتر بسیار بیشتر است. به این ترتیب می توان نتیجه گرفت که با تندتر شدن نوسان،‌زمان هر نوسان کم تر وبسامد آن بیشتر می شود. یکای بسامد، هرتز است. مثلاً اگر نوسانگری در هر ثانیه ۱۰ ثانیه انجام دهد، فرکانس نوسان آن ۱۰ هرتز است.

تولید موج :

اگر سنگ کوچکی را در آب آرام استخر یا برکه ای بیاندازید، در محل برخورد با آب، دایره ای تشکیل می شود که شعاع آن به تدریج افزایش می یابد. به عبارت دیگر در سطح آب «تک موجی» تشکیل می شود که به صورت دایره به همه ی جهت ها منتشر می شود.

آیا تا به حال تماشاچیان فوتبال را مشاهده کرده اید که موج ایجاد کرده اند؟ حلقه های فنر نیز مانند تماشاچیانی که موج می سازند، عمل می کنند. حلقه های فنر در مکان خود حرکت نوسانی انجام می دهند بدون آنکه از محلی به محل دیگر منتقل شوند.
موج های سطح آب نیز به همین ترتیب ایجاد می شوند. یعنی ذرات آب، بدون آن که منتقل می شوند. در جای خود بالا و پایین می روند و در سطح آب تغییر شکلی ایجاد می کنند که همان موج است.
جابه جایی موج در یک محیط را انتشار موج می نامیم. وقتی موجب در یک محیط ،‌مثلاً در سطح آب یا در طول فنر،‌منتشر می شود. به هر ذره از محیط که می رسد،‌آن ذره را وادار به حرکت نوسانی می کند. بدون آن که ذره ،‌همراه موج،‌از جایی به جای دیگر انتقال یابد.

مشاهده کنید ص ۴۳
در ظرف نسبتاً بزرگی آب ریخته و روی آن توپ سبکی و کوچکی را قرار دهید. بعد از آن که آب و توپ به حالت سکون درآمدند، با انگشت خود ضربه های متوالی،‌در راستای عمود بر سطح آب وارد کنید و حرکت توپ را مشاهده کنید.
الف) آیا توپ در راستای افقی در سطح آب جابه جا می شود؟ آیا به شما نزدیک می شود یا از شما دور می شود؟
ب) آیا توپ در راستای عمودی بالا و پایین می رود؟

الف- توپ در راستای افقی جابجا نمی شود و فاصله آن از دست ما ثابت می ماند.
ب – در راستای قائم توپ بالا و پائین می رود یعنی وقتی موج به توپ می رسد آن را وادار به نوسان می کند.

مشخصات موج :

موج در هر محیط ، با سرعت معینی منتشر می شود که به آن سرعت انتشار می گوئیم .
سرعت انتشار موج در یک محیط به جنس و دیگر مشخصات آن محیط بستگی دارد. مثلاً سرعت انتشار موج بر سطح آب حدود ۵ متر بر ثانیه است. همچنین یکی از مشخصات موج بسامد آن است. برای ایجاد دو محیط، مثلاً در آب، باید با بسامد معینی به یک نقطه از سطح آب ضربه های متوالی وارد کنیم. یا در فنر باید یک سرفنر را با بسامدی به نوسان درآوریم. به جسمی که در یک محیط ایجاد می کند، چشمه موج گفته می شود. مثلاً بلندگوی رادیو که در حال پخش صورت است، یک چشمه ی موج است.
مشخصه های دیگر موج ،‌طول موج نام دارد. اگر بر سطح آب، ضربه های پی در پی و منظمی وارد کنیم، قطاری از امواج تولید می شود که فاصله ی هر دو برجستگی (قله موج) پیاپی یا فاصله ی هر دو فرورفتگی (قعر موج) پیاپی را طول موج می نامند.

موج و انرژی

موج با خود انرژی حمل می کند. یعنی با حرکت خود،‌انرژی را از ذره ای به ذره ی دیگر انتقال می دهد. به بیان دیگر، ذره های محیط با حرکت نوسانی خود، انرژی را از ذره ای به ذره ای دیگر در محیط پیش می برند. در فعالیت توپ و آب، وقتی موج به توپ می رسد، آن را روی بالا و پایین می برد، یعنی حرکت توپ به این دلیل است که موج در هنگام رسیدن به توپ، به آن انرژی منتقل می کند.

یکی از ساده ترین راه ها برای برقراری ارتباط با دیگران صحبت کردن است. صدای ما توسط موج های صوتی به دیگران انتقال می یابد. هر صوتی دارای انرژی است و به صورت موج از چشمه ی صوت انتشار می یابد. موج های صوتی شبیه موج هایی است که با فشردن و رها کردن حلقه های فنر در آن منتشر می شوند.
وقتی یک چشمه صوت،‌مثلاً تارهای صوتی در صخره انسان یا سیم ها یک تار،‌به نوسان در می آید. ذرات هوای مجاور خود را نیز وادار به نوسان می کند و این نوسان از یک ذره به ذره ی دیگر منتقل می شود تا سرانجام صدا از چشمه صوت به گوش ما برسد.
موج صوتی و تمام موج های دیگری که از آن ها نام بردیم، مانند موج سطح آب یا موج فنر، برای انتشار به یک محیط مانند هوا، آب یا فنر نیاز دارند که توسط ذره های آن محیط،‌منتشر می شوند. این گونه موج ها را امواج مکانیکی می نامند.
موج صوتی را باید توسط یک جسم مرتعش تولید کرد. به هر جسمی که صوت تولید کند چشمه ی صورت می گوئیم. ضجره ی انسان یک چشمه ی صوت است و هر کس با عبور دادن هوا از حنجره ی خود، تارهای صوتی آن را به ارتعاش در می آورد. ارتعاش تارهای صوتی صوت را به وجود می آورد. در واقع ارتعاش تارهای صوتی،‌به مولکول های هوا انرژی منتقل می کند و موج صوتی تولید می شود.

تفسیر کنید ص ۴۷
اگر یک بلندگوی کوچک را زیر سرپوش شیشه ای قراردهیم و آن را به جریان برق وصل کنیم تا صدا تولید کند، سپس هوای زیر سرپوش را به وسیله ی تلمبه ی تخلیه به تدریج خارج کنیم. مشاهده می کنیم که صدای بلندگو به تدریج کم می شود تا زمانی که دیگر تقریباً صدایی را نمی شنویم . چرا؟

علت آن است که صوت در خلاء منتشر می شود، اگر صدای ضعیفی گاهی شنیده شود از راه تماس بدنه بلندگو با کف پوش،‌یا میز یا چیز دیگر است.

فروصوت،‌ فرا صوت :

انسان می تواند موج های صوتی ای که بسامد آن ها حدوداً بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز باشد را بشنود. یعنی برای آن که صوتی روی گوش انسان اثرگذارد و شنیده شود، باید بسامد آن در این محدوده باشد. به این محدوده محدوده شنوایی انسان گفته می شود. به صوت هایی که بسامد آن ها کم تر از ۲۰ هرتز باشد فروصوت می گویند. فروصوت روی گوش انسان اثر شنوایی ندارد یعنی شنیده نمی شود. به صوت هایی که بسامد آن ها از ۲۰۰۰۰ هرتز بیشتر باشد فراصوت گفته می شود. فراصوت نیز مانند فروصوت برای انسان قابل شنیدن نیست.
امروزه فراصوت و استفاده از آن در صنعت پزشکی اهمیت بسیار دارد و به خصوص در پزشکی، به علت آن که فراصوت روی بافت های بدن انسان اثرهای تخریبی پرتوهای X را ندارد. بسیار مورد توجه است. به عنوان مثال از فراصوت برای بررسی جنین در بدن مادر و اطلاع از وضعیت و اطمینان از سلامتی آن استفاده می شود.

موج های فراصوت که از ناحیه شکم به درون بدن فرستاده می شوند از مرزها و فصل مشترک بین بافت ها و اعضای داخلی بدن، بازتاب شده و پس از خروج از بدن وارد گیرنده می شود و در گیرنده به موج های الکتریکی تبدیل شده و روی صفحه ی نمایشگر، تصویری را به وجود می آورد که در صورت لزوم،‌یک دستگاه چاپگر آن را چاپ می کند.
این عمل بسیار شبیه عمل عکس برداری با دوربین عکاسی است . موج های نورانی که توسط نور افکن به صورت مشخص یا به موضوع عکس برداری می تابد. پس از بازتاب وارد دوربین شده و روی فیلم ، تصویر تشکیل می دهد.

اطلاعات جمع آوری کنید: ص ۴۸
۱ – بعضی از حیوانات، بر خلاف انسان،‌قادر به شنیدن فراصوت و فرو صوت هستند. تحقیق کنید که کدامیک از حیوانات فروصوت را می شنوند و کدامیک قادر به شنیدن فراصوت هستند.
۲ – آیا حیواناتی را می شناسید که از این صوت ها استفاده دیگری کنید؟

فراصوت : خفاش و گراز ماهی – فروصوت : اسب و حشراتی چون عنکبوت که ده دقیقه قبل از وقوع زلزله امواج طولی را حس می کنند.
خفاش با ایجاد فراصوت و گوش دادن به بازتاب آن مانع را شناسایی می کند.

موج های الکترومغناطیسی:

موج های رادیویی و موج های نورانی از یک نوع هستند و به آن موج های الکترومغناطیسی می گویند. موج های الکترومغناطیسی از بسامد بسیار بالا (طول موج بسیار کوتاه که پرتوهای گاما نام دارند) تا بسامدهای بسیار کم (طول موج های بسیار بلند که موج های رادیویی نام دارند) را شامل می شوند.
این موج ها نیز مانند موج های دیگری چون موج های صوتی، با خود انرژی حمل می کنند. می دانید که خورشید منبع اصلی انرژی بر روی زمین است. این انرژی توسط امواج نوری که خود نوعی موج الکترو مغناطیسی هستند از خورشید به زمین می رسد.
مومج های الکترومغناطیسی بر خلاف موج های صوتی، از خلاء نیز می گذرند. سرعت انتشار آن ها نسبت به سرعت انتشار موج های صوتی بسیار بیشتر است.
موج های الکترومغناطیسی را بر حسب بسامد کاربرد آن ها نامگذاری می کنند. به این گستره طیف موج های الکترومغناطیسی می گویند.

اطلاعات جمع آوری کنید. ص ۴۹
تحقیق کنید که از پرتوهای :
الف) گاما
ب) ایکس
پ) فروسرخ
ت) رادار
چه استفاده هایی می شود؟

الف) از پرتو گاما در فیزیوتراپی و بمباران غده های سرطانی
ب) از پرتو ایکس در رادیو گرافی و رادیوسکوپی و عکس برداری از قطعات صنعتی جهت اطمینان از سالم بودن
پ) از فروسرخ به کمک دوربینهای فروسرخ (مادون قرمز) جهت شناسایی
ت) از پرتوهای رادار جهت ارتباط و شناسایی

ارتباطات :

در قرن اخیر به علت پیشرفت علم و صنعت و ساخت و استفاده از وسیله های پیشرفته، فناوری ارتباطات پیشرفت فوق العاده ای کرده بطوری که امروزه استفاده از تلفنهای معمولی و همراه کاری بسیار عادی شده است.
ارسال پیام ها تصویری از هر نقطه زمین به نقطه ی دیگر، توسط ماهواره ها به راحتی انجام می گیرد. آنتن های زمینی، پیام های تصویری را به ماهواره ارسال می کنند ماهواره این پیام ها را به آنتن هایی که در ایستگاههای زمینی که دو طرف دیگر زمین نصف شده است ارسال می کند.

سؤالات متن فصل ۳ : ۱ – منظور از دوره چیست؟

مدت زمانی که طول می کشد تا جسم یک نوسان کامل انجام دهد. (زمان رفت و برگشت)

۲ – در امواج سطح آب آیا جهت ارتعاش عمود بر انتشار است یا هم جهت هستند؟

جهت ارتعاش عمود بر جهت انتشار است

۳ – منظور از سرعت انتشار چیست؟ ویکای آن را بیان کنید.

مسافتی را که موج درواحد زمان طی می کند ویکای آن متر بر ثانیه است

۴ – موج چگونه انرژی را حمل می کند؟

موج با حرکت خود انرژی را از ذره ای به ذره ی دیگر انتقال می دهد

۵ – موجهای الکترومغناطیسی چه نوع موجهایی هستند؟

موجهایی هستند که از بسامد بسیار بالا تا بسامد پایین را شامل می شوند.

۶ – موجهای رادیوی کدامند؟

موجهای الکترومغناطیسی هستند که طول موج بلند و بسامد بسیار پایین دارند.

۷ – انسان در زمانهای قدیم از چه راههایی با هم ارتباط برقرار می کردند؟

بوسیله چاپارها – علامت دادن دود آتش – روشن و خاموش کردن چراغ