अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य तरंगें: HSC भौतिकी मार्गदर्शिका
कणों की गति और तरंग संचरण की तुलना करके अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य तरंगों में अंतर करना सीखें। इसमें स्पष्ट उदाहरण, सामान्य भ्रांतियाँ और HSC-शैली के अभ्यास प्रश्न शामिल हैं।
कल्पना कीजिए कि आप रस्सी के एक सिरे को झटके से ऊपर की ओर हिलाते हैं। स्पंद रस्सी के साथ आगे बढ़ता है, लेकिन रस्सी का कोई भी हिस्सा आपके हाथ से दूसरे सिरे तक दौड़कर नहीं जाता। रस्सी का प्रत्येक छोटा खंड मुख्यतः ऊपर-नीचे चलता है, जबकि विक्षोभ बगल की दिशा में आगे बढ़ता है।
अब इसके बजाय किसी स्लिंकी के सिरे को आगे-पीछे धकेलिए और खींचिए। विक्षोभ फिर भी आपसे दूर जाता है, लेकिन कुंडलियाँ उसी रेखा के along आगे-पीछे चलती हैं।
यही अंतर अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य तरंगों का पूरा मूल विचार है। प्रश्न केवल यह नहीं है कि “तरंग किस दिशा में चलती है?” बल्कि यह है:
माध्यम का पदार्थ जिस दिशा में दोलन करता है, वह तरंग के संचरण की दिशा की तुलना में कैसी है?
01सबसे पहले, तरंग और कणों को अलग-अलग समझें
यही वह हिस्सा है जहाँ सबसे अधिक भ्रम होता है।
कल्पना कीजिए कि एक लंबी रस्सी कमरे में तनी हुई है। आप उसके बाएँ सिरे पर एक स्पंद उत्पन्न करते हैं और उसे दाईं ओर जाते हुए देखते हैं।
अनुमान लगाइए कि रस्सी के बीच में चिपकाए गए टेप के एक छोटे टुकड़े के साथ क्या होगा। क्या टेप स्पंद के साथ पूरी तरह दाईं ओर चला जाएगा?
नहीं। टेप अपनी साम्यावस्था से हटता है और फिर लौट आता है। विक्षोभ रस्सी के साथ आगे बढ़ता है, जबकि रस्सी का पदार्थ केवल अपने स्थानीय क्षेत्र में दोलन करता है।

इससे हमें दो दिशाओं को अलग-अलग रखना होता है:
- कणों की गति माध्यम के कणों की अपनी साम्यावस्था के आसपास होने वाली गति है।
- तरंग संचरण वह दिशा है जिसमें विक्षोभ और उसकी ऊर्जा आगे बढ़ते हैं।
एक उपयोगी मानसिक मॉडल स्टेडियम में बनने वाली “वेव” है। उसका पैटर्न पूरे स्टेडियम में घूम सकता है, जबकि प्रत्येक दर्शक अपनी सीट के पास ही रहता है। दर्शक माध्यम के कणों जैसे हैं, जबकि आगे बढ़ता हुआ पैटर्न तरंग जैसा है।
इस उपमा की सीमाएँ हैं। स्टेडियम वेव कोई सतत यांत्रिक तरंग नहीं है, और लोग पड़ोसी कणों से लगने वाले बलों की प्रतिक्रिया में नहीं, बल्कि जानबूझकर गति करते हैं। फिर भी यह महत्वपूर्ण बात स्पष्ट करती है: किसी गतिशील पैटर्न के आगे बढ़ने के लिए स्वयं पदार्थ का उसके साथ चलना आवश्यक नहीं है।
02अनुप्रस्थ तरंगें: संचरण की दिशा के आर-पार गति
फिर से रस्सी पर लौटिए।
स्पंद क्षैतिज रूप से दाईं ओर चलता है। रस्सी के खंड ऊर्ध्वाधर दिशा में चलते हैं।
ये दिशाएँ परस्पर लम्बवत हैं।
अनुप्रस्थ तरंग वह तरंग है जिसमें दोलन संचरण की दिशा के लम्बवत होता है।
प्रतीकों में, यदि \(\vec{s}\) कण के विस्थापन को दर्शाता है और \(\vec{v}_{\text{wave}}\) तरंग संचरण की दिशा को दर्शाता है, तो एक आदर्श अनुप्रस्थ तरंग के लिए:
\[ \vec{s} \perp \vec{v}_{\text{wave}} \]
चिह्न \(\perp\) का अर्थ “लम्बवत” है।
ध्यान दीजिए कि परिभाषा क्या नहीं कहती। यह नहीं कहती कि अनुप्रस्थ तरंगें हमेशा क्षैतिज दिशा में चलती हैं या कण हमेशा ऊर्ध्वाधर दिशा में चलते हैं। आप पूरी रस्सी को 90 डिग्री घुमा सकते हैं और तब भी वह अनुप्रस्थ तरंग ही होगी।
महत्वपूर्ण विशेषता दोनों दिशाओं के बीच का संबंध है।
उदाहरण: रस्सी पर एक स्पंद
मान लीजिए कि एक स्पंद तनी हुई रस्सी के साथ पूर्व की ओर चलता है। स्पंद के गुजरते समय रस्सी का एक चिह्नित खंड उत्तर और दक्षिण की ओर चलता है।
कणों की गति उत्तर-दक्षिण दिशा में है। संचरण पूर्व की ओर है।
ये दिशाएँ लम्बवत हैं, इसलिए स्पंद अनुप्रस्थ है।
यदि चिह्नित खंड किसी क्षण दक्षिण की ओर चल रहा है, तो इसका अर्थ यह नहीं है कि तरंग दक्षिण की ओर जा रही है। कण की तात्कालिक गति और तरंग का संचरण दो अलग-अलग बातें हैं।
03अनुदैर्ध्य तरंगें: संचरण की दिशा के along गति
अब एक स्लिंकी की कल्पना कीजिए जो क्षैतिज रूप से रखी हुई है।
इसके सिरे को बगल की ओर झटका देने के बजाय, कुछ कुंडलियों को बाकी स्लिंकी की ओर धकेलिए और फिर छोड़ दीजिए।
कुंडलियों का एक सघन क्षेत्र स्लिंकी के along आगे बढ़ता है।
विक्षोभ के गुजरते समय एक चिह्नित कुंडली क्या करेगी?
वह आगे-पीछे चलेगी। वह पूरी स्लिंकी के साथ आगे नहीं चली जाएगी।
इस बार कणों की गति संचरण की दिशा के समानांतर है।
अनुदैर्ध्य तरंग वह तरंग है जिसमें कण संचरण की दिशा के समानांतर दोलन करते हैं।
एक आदर्श अनुदैर्ध्य तरंग के लिए:
\[ \vec{s} \parallel \vec{v}_{\text{wave}} \]
चिह्न \(\parallel\) का अर्थ “समानांतर” है।

04संपीडन और विरलन
अनुदैर्ध्य तरंग अक्सर देखने में उतनी स्पष्ट रूप से “तरंग जैसी” नहीं लगती, क्योंकि इसमें दिखाई देने वाले शिखर और गर्त नहीं भी हो सकते हैं।
इसके बजाय, कण बारी-बारी से एक-दूसरे के अधिक पास और अधिक दूर हो जाते हैं।
वह क्षेत्र जहाँ कण सामान्य की तुलना में अधिक पास होते हैं, संपीडन कहलाता है।
वह क्षेत्र जहाँ कण सामान्य की तुलना में अधिक दूर होते हैं, विरलन कहलाता है।
तरंग के आगे बढ़ने के साथ संपीडन और विरलन माध्यम में संचरित होते हैं। अलग-अलग कण फिर भी अपनी साम्यावस्था के आसपास अपेक्षाकृत कम दूरी तक ही दोलन करते हैं।
उदाहरण: वायु में चलने वाली ध्वनि
लाउडस्पीकर का कोन आगे-पीछे कंपन करता है।
जब कोन आगे बढ़ता है, तो वह पास की वायु के अणुओं को एक-दूसरे के करीब धकेलता है, जिससे बढ़े हुए दाब का एक क्षेत्र बनता है। जब वह पीछे जाता है, तो अणु अधिक फैल जाते हैं।
दाब में ये परिवर्तन वायु के माध्यम से ध्वनि तरंग के रूप में आगे बढ़ते हैं।
मान लीजिए कि ध्वनि किसी स्पीकर से आपकी ओर पूर्व-पश्चिम दिशा में चलती है। वायु के अणु भी लगभग पूर्व-पश्चिम दिशा में दोलन करते हैं।
कणों की गति और संचरण समानांतर हैं, इसलिए वायु में ध्वनि एक अनुदैर्ध्य तरंग है।
इसे गलत तरीके से चित्रित करना आसान है। स्पीकर की हवा को कमरे के पार उड़कर आपके कान में प्रवेश करने की आवश्यकता नहीं होती। अणु अपने पड़ोसी अणुओं पर बल लगाते हैं, जिससे विक्षोभ आगे बढ़ता है।
05यांत्रिक तरंग को वर्गीकृत करने का सबसे तेज तरीका
शिखर और गर्त ढूँढने से शुरुआत न करें। दो तीर बनाइए।
पूछिए:
- तरंग किस दिशा में संचरित होती है?
- कण किस रेखा के along दोलन करते हैं?
फिर दोनों की तुलना कीजिए।
| संचरण की दिशा की तुलना में कणों का दोलन | तरंग का प्रकार |
|---|---|
| लम्बवत | अनुप्रस्थ |
| समानांतर | अनुदैर्ध्य |
यह नियम उदाहरणों को रटने की तुलना में कहीं अधिक सुरक्षित है।
उदाहरण के लिए, विद्यार्थी कभी-कभी यह याद कर लेते हैं कि “रस्सी का अर्थ अनुप्रस्थ” और “स्लिंकी का अर्थ अनुदैर्ध्य”। लेकिन स्लिंकी से दोनों प्रकार दिखाए जा सकते हैं। उसके सिरे को एक ओर से दूसरी ओर हिलाइए और आप अनुप्रस्थ विक्षोभ उत्पन्न कर सकते हैं। उसे उसकी लंबाई के along धकेलिए और खींचिए और आप अनुदैर्ध्य विक्षोभ उत्पन्न कर सकते हैं।
वस्तु तरंग का वर्गीकरण निर्धारित नहीं करती। आपेक्षिक दिशाएँ निर्धारित करती हैं।
06एक आकर्षक भ्रांति: कण तरंग के साथ चलते हैं
मान लीजिए कि आप किसी स्लिंकी में एक संपीडन को बाएँ से दाएँ जाते हुए देखते हैं। यह सोचना स्वाभाविक लग सकता है कि कुंडलियों का कोई विशेष समूह भी बाएँ से दाएँ चल रहा होगा।
यह अनुमान उचित लगता है क्योंकि हम अक्सर किसी पैटर्न की गति को पदार्थ की गति से जोड़ते हैं। उदाहरण के लिए, फेंकी गई गेंद इसलिए चलती है क्योंकि गेंद स्वयं अपनी स्थिति बदलती है।
तरंग अलग तरह से व्यवहार करती है।
A, B और C नाम की तीन पड़ोसी कुंडलियों पर विचार कीजिए। कुंडली A चलती है और B पर बल लगाती है। B प्रतिक्रिया करती है और C को प्रभावित करती है। इस प्रकार विक्षोभ C तक पहुँच जाता है, जबकि A को वहाँ तक पूरी दूरी तय करने की आवश्यकता नहीं होती।
माध्यम के पड़ोसी भागों के बीच पारस्परिक क्रियाओं से ऊर्जा का स्थानांतरण हो सकता है।
इसी कारण कोई यांत्रिक तरंग स्रोत से ग्रहणकर्ता तक माध्यम का शुद्ध परिवहन किए बिना ऊर्जा स्थानांतरित कर सकती है।
अलग-अलग कण गति करते हैं, लेकिन वे लंबी दूरी तक तरंग के साथ जाने के बजाय अपनी साम्यावस्था के आसपास दोलन करते हैं।
07कण के विस्थापन को तरंग के आकार से न मिलाएँ
अनुप्रस्थ तरंग को अक्सर इस तरह एक लहरदार रेखा के रूप में बनाया जाता है:

यह ग्राफ गलती से यह संकेत दे सकता है कि कण उसी वक्राकार आकार के along चलते हैं।
वे ऐसा नहीं करते।
क्षैतिज रूप से चलने वाली एक सरल अनुप्रस्थ तरंग में, कोई कण लगभग उसी क्षैतिज स्थिति पर रहता है और ऊपर-नीचे चलता है। वक्राकार रेखा एक ही क्षण पर कई अलग-अलग कणों के विस्थापन दिखाती है।
इसे रस्सी की एक तस्वीर लेने जैसा समझिए। एक खंड ऊपर है, दूसरा साम्यावस्था के पास है और दूसरा नीचे है। उनकी स्थितियों को जोड़ने पर तरंग का आकार मिलता है।
यह आकार कोई रेल की पटरी नहीं है जिसका अनुसरण अलग-अलग कण करते हों।
08तरंगदैर्ध्य के बारे में क्या?
कणों की गति और संचरण के बीच का अंतर समझना तरंगदैर्ध्य मापते समय होने वाली एक सामान्य गलती से भी बचाता है।
तरंगदैर्ध्य, \(\lambda\), संचरण की दिशा में दो क्रमागत ऐसे बिंदुओं के बीच की दूरी है जो दोलन की समान कला में हों।
अनुप्रस्थ तरंग में यह एक शिखर से अगले शिखर तक की दूरी हो सकती है।
अनुदैर्ध्य तरंग में यह एक संपीडन के केंद्र से अगले संपीडन के केंद्र तक की दूरी हो सकती है।
इसलिए अनुदैर्ध्य तरंगों का भी तरंगदैर्ध्य होता है, भले ही उनमें वास्तविक शिखर और गर्त न हों।

09प्रत्येक वास्तविक तरंग सरल चित्र में पूरी तरह फिट नहीं होती
अनुप्रस्थ-बनाम-अनुदैर्ध्य मॉडल अत्यंत उपयोगी है, लेकिन यह जानना भी उपयोगी है कि यह सरल चित्र कहाँ तक लागू होता है।
जल की सतही तरंगें
पानी की सतह पर चलने वाली तरंग को अक्सर सामान्य रूप से अनुप्रस्थ कहा जाता है क्योंकि सतह ऊपर-नीचे चलती है।
वास्तविक जल-कण सतह के पास लगभग वृत्ताकार या दीर्घवृत्ताकार पथों का अनुसरण कर सकते हैं। इसलिए उनकी गति में ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज दोनों घटक होते हैं।
इसलिए सतही जल-तरंग पूर्णतः अनुप्रस्थ यांत्रिक तरंग का आदर्श उदाहरण नहीं है।
यही कारण है कि केवल सतह कैसी दिखाई देती है, उसके आधार पर नहीं, बल्कि वास्तविक कण-गति के आधार पर तरंगों का वर्गीकरण करना बेहतर है।
विद्युतचुंबकीय तरंगें
दृश्य प्रकाश, रेडियो तरंगें, एक्स-किरणें और अन्य विद्युतचुंबकीय तरंगें अनुप्रस्थ होती हैं, लेकिन इनमें रस्सी की तुलना में एक महत्वपूर्ण अंतर है।
इनमें ऐसा कोई भौतिक माध्यम नहीं होता जिसके कण दोलन कर रहे हों।
इसके बजाय, विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र उस दिशा के लम्बवत दोलन करते हैं जिसमें विद्युतचुंबकीय तरंग संचरित होती है। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक-दूसरे के भी लम्बवत होते हैं।
इसलिए यांत्रिक तरंगों के संदर्भ में “अनुप्रस्थ” कणों के विस्थापन का वर्णन करता है। विद्युतचुंबकीय तरंगों में यह दोलन करते हुए क्षेत्रों की दिशाओं का वर्णन करता है।
10भूकंपीय तरंगें दिखाती हैं कि यह अंतर क्यों उपयोगी है
भूकंप कई प्रकार की भूकंपीय तरंगें उत्पन्न करते हैं। दो महत्वपूर्ण आंतरिक तरंगें P तरंगें और S तरंगें हैं।
P तरंगें अनुदैर्ध्य होती हैं। पृथ्वी के भीतर पदार्थ आगे-पीछे लगभग उसी दिशा के समानांतर दोलन करता है जिसमें तरंग चलती है। इससे बारी-बारी से संपीडन और प्रसार उत्पन्न होते हैं।
S तरंगें अनुप्रस्थ होती हैं। पदार्थ संचरण की दिशा के लम्बवत दोलन करता है।
इस अंतर के भौतिक परिणाम होते हैं। अनुदैर्ध्य विक्षोभ ठोसों और द्रवों दोनों से गुजर सकते हैं क्योंकि पदार्थ को बारी-बारी से संपीडित और प्रसारित किया जा सकता है।
अनुप्रस्थ यांत्रिक तरंगों के लिए माध्यम का कतरनी विकृति को सहारा देना आवश्यक है। द्रव स्थिर कतरनी प्रतिबलों को उस तरह बनाए नहीं रख सकते जिस तरह ठोस रखते हैं, इसलिए S तरंगें पृथ्वी के द्रव बाहरी क्रोड से होकर नहीं गुजरतीं।
यह केवल “P का अर्थ अनुदैर्ध्य, S का अर्थ अनुप्रस्थ” याद करने की तुलना में कहीं अधिक उपयोगी है। कण-गति वाला मॉडल बताता है कि उनके व्यवहार में अंतर क्यों है।
11प्रश्न और समाधान
प्रश्न 1
एक स्पंद रस्सी के along बाएँ से दाएँ चलता है। रस्सी से जुड़ा टेप का एक छोटा टुकड़ा स्पंद के गुजरने पर ऊपर-नीचे चलता है।
तरंग का वर्गीकरण कीजिए और अपने तर्क की व्याख्या कीजिए।
समाधान 1
तरंग अनुप्रस्थ है क्योंकि टेप उस दिशा के लम्बवत चलता है जिसमें स्पंद संचरित होता है।
संचरण की दिशा क्षैतिज है, बाएँ से दाएँ। टेप, जो रस्सी के एक छोटे खंड को दर्शाता है, ऊर्ध्वाधर दिशा में दोलन करता है।
अतः,
\[ \text{कणों की गति} \perp \text{तरंग का संचरण} \]
जो अनुप्रस्थ तरंग की परिभाषित विशेषता है।
महत्वपूर्ण बात यह है कि टेप को स्पंद के साथ दाईं ओर जाने की आवश्यकता नहीं होती। उसकी स्थानीय ऊपर-नीचे की गति ही तरंग का प्रकार बताने के लिए पर्याप्त है।
प्रश्न 2
एक ध्वनि तरंग स्थिर वायु में उत्तर की ओर चलती है। तरंग के गुजरते समय किसी एक वायु-अणु की अनुमानित गति का वर्णन कीजिए और बताइए कि तरंग अनुप्रस्थ है या अनुदैर्ध्य।
समाधान 2
अणु अपनी साम्यावस्था के आसपास लगभग उत्तर-दक्षिण दिशा में दोलन करता है, इसलिए ध्वनि तरंग अनुदैर्ध्य है।
तरंग उत्तर की ओर संचरित होती है। अनुदैर्ध्य ध्वनि तरंग में वायु-अणु संचरण की दिशा के समानांतर दोलन करते हैं।
अणु थोड़ा उत्तर की ओर, फिर दक्षिण की ओर जा सकता है और फिर इस गति को दोहरा सकता है। वह ध्वनि-स्रोत से ग्रहणकर्ता तक लगातार उत्तर की ओर नहीं जाता।
मुख्य संबंध है
\[ \text{कणों की गति} \parallel \text{तरंग का संचरण} \]
इसलिए तरंग अनुदैर्ध्य है।
एक सामान्य गलती यह कल्पना करना है कि ध्वनि वायु को स्रोत से श्रोता तक ले जाती है। ध्वनि समान वायु-अणुओं को पूरी दूरी तक पहुँचाने के बजाय स्थानीय दाब-विक्षोभों के माध्यम से ऊर्जा स्थानांतरित करती है।
प्रश्न 3
एक विद्यार्थी स्लिंकी में एक तरंग देखकर कहता है:
“यह स्लिंकी है, इसलिए तरंग अवश्य ही अनुदैर्ध्य होगी।”
विक्षोभ पूर्व की ओर चल रहा है, जबकि प्रत्येक कुंडली उत्तर और दक्षिण की ओर चलती है।
क्या विद्यार्थी का निष्कर्ष सही है? समझाइए।
समाधान 3
नहीं। स्लिंकी में चलने के बावजूद तरंग अनुप्रस्थ है।
किस पदार्थ या वस्तु का उपयोग किया जा रहा है, उससे यह निर्धारित नहीं होता कि तरंग अनुप्रस्थ है या अनुदैर्ध्य।
यहाँ संचरण की दिशा पूर्व-पश्चिम है, जबकि कुंडलियाँ उत्तर-दक्षिण दिशा में दोलन करती हैं। ये दिशाएँ लम्बवत हैं।
अतः,
\[ \text{कुंडली की गति} \perp \text{तरंग का संचरण} \]
और विक्षोभ अनुप्रस्थ है।
यह भ्रांति स्लिंकी के उस सामान्य प्रदर्शन को याद रखने से आती है जिसमें कुंडलियों को स्लिंकी के along धकेला और खींचा जाता है। उस प्रदर्शन में अनुदैर्ध्य तरंग उत्पन्न होती है, लेकिन वही स्लिंकी अन्य प्रकार की गतियों का भी समर्थन कर सकती है।
वर्गीकरण दिशाओं की तुलना से होना चाहिए, वस्तु का नाम देखकर नहीं।
प्रश्न 4
एक विद्यार्थी दाईं ओर चलने वाली अनुप्रस्थ तरंग को साइनाकार वक्र के रूप में बनाता है। वह वक्र के along एक तीर बनाता है और दावा करता है कि तरंग के गुजरते समय एक कण आगे, ऊपर, आगे, नीचे आदि चलता है।
समझाइए कि इस चित्र की यह व्याख्या गलत क्यों है।
समाधान 4
साइनाकार वक्र एक ही क्षण पर कई कणों की स्थितियाँ दिखाता है, किसी एक कण द्वारा तय किया गया पथ नहीं।
क्षैतिज रूप से संचरित होने वाली एक आदर्श अनुप्रस्थ तरंग में प्रत्येक कण संचरण की दिशा के लम्बवत दोलन करता है। इसलिए कोई विशेष कण तरंग के आकार के साथ दाईं ओर जाने के बजाय अपनी साम्यावस्था के आसपास ऊपर-नीचे चलता है।
विद्यार्थी की गलती तरंग-प्रोफाइल को एक प्रक्षेप-पथ मान लेना है।
मान लीजिए कि क्षैतिज निर्देशांक \(x\) है और ऊर्ध्वाधर विस्थापन \(y\) है। किसी क्षण का चित्र \(y(x)\) हमें बताता है कि उस क्षण अलग-अलग कणों के विस्थापन स्थिति के साथ कैसे बदलते हैं। इसका यह अर्थ नहीं है कि कोई एक कण उस वक्र के प्रत्येक बिंदु से होकर गुजरता है।
तरंग-पैटर्न दाईं ओर आगे बढ़ सकता है, जबकि उस पैटर्न को बनाने वाले कण ऊर्ध्वाधर दिशा में दोलन करते हैं।
प्रश्न 5
एक यांत्रिक तरंग किसी माध्यम में दाईं ओर चलती है। माप से पता चलता है कि प्रत्येक कण तिरछे चलता है: अपने दोलन के दौरान उसमें क्षैतिज विस्थापन और ऊर्ध्वाधर विस्थापन दोनों होते हैं।
एक विद्यार्थी कहता है, “ऊर्ध्वाधर घटक इसे अनुप्रस्थ बनाता है।”
दूसरा विद्यार्थी कहता है, “क्षैतिज घटक इसे अनुदैर्ध्य बनाता है।”
क्या इस जानकारी के आधार पर तरंग को पूर्णतः अनुप्रस्थ या पूर्णतः अनुदैर्ध्य कहा जा सकता है? समझाइए।
समाधान 5
नहीं। यदि कणों की गति में समानांतर और लम्बवत दोनों घटक हों, तो तरंग पूर्णतः अनुप्रस्थ या पूर्णतः अनुदैर्ध्य नहीं है।
तरंग क्षैतिज दिशा में संचरित होती है।
कण-विस्थापन का क्षैतिज भाग संचरण के समानांतर है, इसलिए यह अनुदैर्ध्य घटक है। ऊर्ध्वाधर भाग संचरण के लम्बवत है, इसलिए यह अनुप्रस्थ घटक है।
पूर्णतः अनुप्रस्थ तरंग के लिए दोलन पूरी तरह लम्बवत होना चाहिए:
\[ \vec{s} \perp \vec{v}_{\text{wave}} \]
पूर्णतः अनुदैर्ध्य तरंग के लिए उसे पूरी तरह समानांतर होना चाहिए:
\[ \vec{s} \parallel \vec{v}_{\text{wave}} \]
यहाँ इनमें से कोई भी शर्त पूरी नहीं होती क्योंकि गति में दोनों घटक मौजूद हैं।
गलती यह मान लेना है कि “कुछ अनुप्रस्थ गति होना” और “अनुप्रस्थ तरंग होना” एक ही बात है। वर्गीकरण केवल गति के एक घटक पर नहीं, बल्कि पूरे दोलन की दिशा पर निर्भर करता है।
प्रश्न 6
एक भूकंपीय तरंग ठोस चट्टान में ऊर्ध्वाधर नीचे की ओर चलती है।
तरंग A में चट्टान के कण ऊर्ध्वाधर दिशा में दोलन करते हैं।
तरंग B में चट्टान के कण क्षैतिज दिशा में दोलन करते हैं।
चट्टान के नीचे की एक सीमा एक द्रव परत में जाती है।
तरंग A और B का वर्गीकरण कीजिए, फिर अनुमान लगाइए कि इनमें से कौन-सा प्रकार उसी मूल प्रकार की आंतरिक तरंग के रूप में द्रव में आगे बढ़ सकता है। भूकंपीय तरंगों के नामों पर निर्भर रहने के बजाय भौतिक कारण समझाइए।
समाधान 6
तरंग A अनुदैर्ध्य है, तरंग B अनुप्रस्थ है, और अनुदैर्ध्य प्रकार द्रव में संचरित हो सकता है जबकि अनुप्रस्थ आंतरिक तरंग नहीं हो सकती।
तरंग A ऊर्ध्वाधर दिशा में संचरित होती है और उसके कण भी ऊर्ध्वाधर दिशा में दोलन करते हैं। उसके कणों की गति संचरण के समानांतर है, इसलिए वह अनुदैर्ध्य है।
तरंग B भी ऊर्ध्वाधर दिशा में संचरित होती है, लेकिन उसके कण क्षैतिज दिशा में दोलन करते हैं। उसके कणों की गति संचरण के लम्बवत है, इसलिए वह अनुप्रस्थ है।
अनुदैर्ध्य यांत्रिक तरंग द्रव में चल सकती है क्योंकि द्रव में बारी-बारी से संपीडन और प्रसार हो सकता है। पड़ोसी कण एक-दूसरे पर बल लगा सकते हैं और विक्षोभ को आगे स्थानांतरित कर सकते हैं।
अनुप्रस्थ आंतरिक तरंग के लिए माध्यम को कतरनी विकृति के विरुद्ध पुनर्स्थापन प्रतिक्रिया देनी होती है। द्रव आवश्यक स्थायी कतरनी व्यवहार का समर्थन नहीं करता, इसलिए इस प्रकार की अनुप्रस्थ भूकंपीय आंतरिक तरंग उसमें संचरित नहीं हो सकती।
गहरी बात यह है कि अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य केवल अलग-अलग दिखने वाले आरेखों के नाम नहीं हैं। वे बताते हैं कि माध्यम को किस प्रकार विकृत होना पड़ता है, और इसी से यह निर्धारित हो सकता है कि कोई विशेष तरंग उस माध्यम में अस्तित्व में रह सकती है या नहीं।
12इस अंतर को समझने के बाद आप आगे क्या कर सकते हैं
एक बार जब आप कणों की गति और तरंग संचरण को अलग-अलग समझ लेते हैं, तो तरंगों से संबंधित कई आगे के विचार अधिक आसान हो जाते हैं।
आप यह मान लिए बिना तरंगदैर्ध्य की व्याख्या कर सकते हैं कि कण एक तरंगदैर्ध्य जितनी दूरी तय करते हैं। आप ध्वनि तरंग में काल्पनिक शिखर खोजने की कोशिश किए बिना संपीडन और विरलन को समझ सकते हैं। आप समझा सकते हैं कि कुछ भूकंपीय तरंगें द्रवों को पार कर जाती हैं जबकि अन्य नहीं कर पातीं।
यह अनुप्रस्थ तरंगों के एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण परिणाम की नींव भी रखता है: ध्रुवण। अनुप्रस्थ दोलन की संचरण के लम्बवत एक दिशा होती है जिसे चुना या सीमित किया जा सकता है। यह संभावना भौतिकविदों को विद्युतचुंबकीय तरंगों की अनुप्रस्थ प्रकृति पहचानने का एक शक्तिशाली तरीका देती है।