גלים (Waves) – מילון מונחים

גל הוא הפרעה המתפשטת במרחב באמצעות תנודות של תווך חומרי, או תנודות של שדה (למשל, שדה חשמלי ומגנטי, ראו: קרינה אלקטרומגנטית). כאשר גל מתפשט במים, פני המים נעים מעלה-מטה, בכיוון ניצב לכיוון התפשטות הגל. גל שבו התנודות הן בניצב לכיוון התקדמות הגל מכונה גל רוחב. לעומת זאת, כאשר גל קול מתפשט באוויר, מולקולות האוויר מתנודדות בכיוון התקדמות הגל. גל כזה מכונה גל אורך.
הסטייה הרגעית של נקודה על פני המים (או של מולקולת אוויר) ממצבה במנוחה נקראת העתק. ההעתק המקסימאלי (A) נקרא המשרעת של הגל, והמקום שבו ההעתק הוא מקסימאלי מכונה שיא הגל. המרחק בין שני שיאים מכונה אורך גל ומסמנים אותו באות היוונית למדא, l.
מספר התנודות בשנייה בנקודה מסוימת נקרא תדירות הגל, והוא מסומן באות f. המשרעת ואורך הגל מופיעים באיור 1, המתאר את ההעתק כפונקציה של המקום ברגע מסוים. משוואה יסודית של תורת הגלים קובעת כי מהירות התפשטות הגל שווה למכפלה של אורך הגל בתדירותו: v = lf.
לדוגמא, מהירות הקול באוויר בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס היא 343 מטר\שנייה. תדירות השמע אצל רוב האנשים היא בין 100 ל-5,000 תנודות בשנייה. בעזרת המשוואה v = lf מוצאים כי אורכי הגל של הקולות שאנו שומעים הם בין כ-3.5 מטר לשבעה ס”מ.
הגל המתואר באיור 1 נקרא גל סינוס. בגל סינוס, ההעתק הוא פונקצית סינוס גם של המקום וגם של הזמן. קל לטפל בגל סינוס מבחינה מתמטית, ומרבים להשתמש בו לצורך ניתוח תכונות של גלים. המתמטיקאי הצרפתי פורייה (Fourier) הראה במאה ה-19 כי כל גל אפשר לתאר כסכום של גלי סינוס.
גל שמתפשט בכיוון מסוים נקרא גל נע. כאשר גל נע פוגע במכשול ומוחזר בשלמות לאחור, הגל המקורי והגל המוחזר יוצרים תופעה שמכונה גל עומד. פני המים (או מולקולות האוויר) מתנודדים כמו במקרה של גל נע, אבל בניגוד לגל נע, גל עומד אינו נושא איתו אנרגיה ממקום למקום.
תופעה גלית נוספת, שיכולה להופיע רק בגלי רוחב, נקראת קִיטוּב. גל נקרא מקוּטָב אם כל התנודות הן בכיוון אחד. יש חומרים, שנקראים מְקַטְבִים, המסננים את האור הפוגע בהם באופן שרק גלים שבהם התנודה היא בכיוון מסוים עוברים את המקטב. אור רגיל שפוגע במקטב יוצא ממנו מקוטב.

כששני גלים נפגשים יכולה להיווצר תופעה המכונה התאבכות. בנקודות מסוימות הגלים מחזקים זה את זה (התאבכות בונה) ובנקודות אחרות הם מבטלים זה את זה (התאבכות הורסת). התאבכות בונה מופיעה בנקודות שבהן השיאים של הגלים מופיעים בו זמנית. התאבכות הורסת מופיעה בנקודות שבהן בזמן שאחד הגלים הוא בשיא, הגל השני הוא בשפל.
אפשר לראות את תופעת ההתאבכות כאשר זורקים שתי אבנים למים שקטים. סביב כל אבן נוצרים מעגלי גלים שהולכים ומתרחבים. במפגש בין מעגלי הגלים יש נקודות שבהן פני המים אינם נעים כלל, ונקודות אחרות שבהן הגובה הוא כפול.
בתחילת המאה ה-19 הוברר כי גם אור יכול לגרום להתאבכות (על מסך שהואר בשתי אלומות אור הופיעו פסים מוארים וחשוכים לסירוגין). הדבר נחשב הוכחה ניצחת לכך שהאור הוא תופעה גלית. תופעת קיטוב האור הצביעה על כך שהאור הוא גל רוחב. אחר כך התברר כי האור הוא גל אלקטרומגנטי.
כאשר גלים פוגעים במכשול הם יכולים לשנות את כיוונם ולעקוף אותו. תופעה זו נקראת עקיפה, ובזכותה אנו יכולים לשמוע קולות גם אם מקור הקול נסתר מאיתנו. יכולתו של גל לעקוף מכשול היא מקסימאלית כשגודל המכשול הוא מסדר הגודל של אורך הגל, וכמעט נעלמת כשהמכשול גדול בהרבה מאורך הגל. עקיפה קיימת גם בגלי אור. מכיוון שאורך הגל של האור הוא קצר מאד, אור יכול לעקוף רק מכשולים קטנים.

 

לעיון וקריאה נוספת באינטרנט:

  1. http://he.wikipedia.org/wiki/גל
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Wave
.