موجة

الموجة (جمع موجات؛ وتسمى أيضا الموج [جمع أمواج]) في الفيزياء هي أحد أشكال انتقال الطاقة، تتحرك الموجات في وسط مادي (باستثناء الموجات الكهرومغناطيسية وبعض أشكال الجزيئات الكمّية ذات الخصائص الموجية)، حيث تنتقل فيه الموجات وتنقل الطاقة من مكان إلى آخر بدون إزاحة جزيئات الوسط بشكل دائم، أي أنه لا تنتقل أي كتلة مع انتقال الموجة، ولكن جزيئات الوسط تتحرك بشكل متعامد أو مواز لاتجاه حركة الموجة حول موقع ثابت.[1][2][3] وتنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في الفراغ، أي دون الحاجة لتواجد وسط مادي. ويعتبر الضوء وموجات الراديو وأشعة إكس وأشعة غاما أمثلة من الموجات الكهرومغناطيسية. ومن خصائص الموجات الكهرومغناطيسية أنها تنتشر في الفراغ بسرعة الضوء، والذي تقدر سرعته ب 300.000.000 متر في الثانية.

للموجات صفة الدورية، فالموجات تكون عادة تكراراً لنمط ما من الشدة في فترات زمنية متتابعة بفترة فاصلة بينها، ويسمى عدد الموجات المارة في مقطع ما مقسوما على وحدة الزمن، التردد. وتسمى المسافة الأفقية التي تقطعها الموجة الواحدة طول الموجة.

تنتشر الأمواج في أنواع متعددة من الأوساط الفيزيائية، التي يشترط بها بعض التماسك لتأمين نقل الإشارات الموجية، ويمكن تصنيف الأوساط التي تنتشر بها الأمواج حسب خواصها الفيزيائية:

تتميز الأمواج عن الجسيمات بامتلاكها مجموعة من السلوكيات الفيزيائية:

يمكن تقسيم الأمواج إلى أمواج طولية وأمواج عرضية.

تنتقل الموجات العرضية (المستعرضة) في الوسط المرن (مثل الجسم الصلب والسطح الحر للسائل) الذي تتوافر بين جزيئاته قوى تماسك كافية ليتمكن الجزيء المهتز من تحريك الجزيئات المجاورة له باتجاه عمودي على اتجاه انتشار الموجة.

وهناك نوعين من الموجات وهما:

حيث T زمن كل فترة (دورة).

د هو تردد الموجة ووحدته القياسية الهيرتز Hz ، أو 1/ثانية.

ن هو الزمن بين بداية ونهاية موجة واحدة، أو الزمن بين قمتين متتاليتين.

العلاقة بين سرعة انتقال الموجة وطولها وترددها هي:

حيث ع هي السرعة التي تتحرك بها الموجة، ووحدتها متر في الثانية.

ل هي طول الموجة، ووحدتها مترm.

د هو تردد الموجة أو تواترها ووحدته القياسية الهيرتز Hz، أو 1/ ثانية.

وتتوقف سرعة انتشار الموجة في وسط على طبيعة هذا الوسط أى أنها تتغير بتغير هذا الوسط. وقد تتغير سرعة انتشار الموجة في نفس الوسط بتغير كثافة هذا الوسط أو درجة حرارته. يتوقف تردد الموجة على تردد المصدر وليس وسط الانتشار.

تكسر موجة على شاطئ صخري
موجة صغيرة تصطدم بصخور على أحد شواطئ الإسكندرية.
موجة عرضية.
موجة النابض (كمثال للموجة الطولية).