ראשית, ישנם שני הבדלים עיקריים בין גלי קול לגלי אור. ההבדל הראשון הינו המהירות:
גלי קול נעים דרך אוויר במהירות של כ 344 מטר לשניה בעוד גלי אור נעים בריק במהירות של 300 אלף קילומטר לשניה.
ההבדל השני הינו שגל קול הינו גל אורכי (שינוי בדחיסות וההתפשטות של החומר) בעוד אור הינו גל רוחבי בשדה אלקטרומגנטי. גל האור הינו גל אלקטרומגנטי, 'שטף של פוטונים' המתקדמים בריק במהירות C.
אך חשוב להדגיש: גלי קול אינם קרינת אנרגיה (radiant energy) כמו הגלים האלקטרומגנטיים.


קול הינו גל רוחבי, הקול הוא למעשה אוסף של דחיסות ודילול מכניים דרך תווך

על אף ששניהם הם תצורה של תנועת גלים, קול דורש תווך מוצק, נוזל או גז. אור לעומת זאת יכול לנוע בריק.
ככל שהתווך הינו צפוף יותר כך גדולה יותר מהירותו של הקול. ההיפך הוא עבור אור. אור עובר בערך כשליש לאט יותר במים מאשר באוויר. קול עובר דרך כל החומרים אך אור אינו יכול לעבור דרך חומרים אטומים.

תדירות משפיעה הן על אור והן על קול. טווח תדרים מסויים של גלי קול גורם לנו לתחושת שמע. תנודה איטית (תדירות קטנה) בקול נותנת לנו את התחושה של צליל נמוך. תנודה מהירה יותר (תדירות גבוהה יותר) יוצרת צליל חזק יותר.

באותו אופן, טווח מסויים של תדרים מהווה את ספטרום האור הנראה לנו (בני האדם). אור סגול נוצר מהתדירויות הגדולות יותר שבספקטרום האור הנראה בעוד אור אדום נוצר בתדירויות הנמוכות שבתחתית ספקטרום האור הנראה.
שינוי בתדירות של גלי קול גורמים לתחושת שמיעה- גובה צליל. שינוי בתדירות של גלי אור גורמים לתחושה ויזואלית- שינוי בצבע.


האור הנראה הינו חלק מספקטרום הגלים האלקטרומגנטיים.

נעמוד על הבלבול שבין גלי רדיו ובין גלי קול:
גלי רדיו, הם חלק מספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית שהאור (ספקטרום האור הנראה) הינו חלק ממנה. גלי רדיו יכולים להפוך לצליל (sound), וצליל גם כן מועבר כגלים. אך יש להדגיש שגלי הקול הללו (הצלילים) אינם מורכבים מפוטונים.


באיור אנו רואים גל רדיו שהוא למעשה גל אלקטרומגנטי.

גלי רדיו הם אינם גלי קול כלומר הם אינם גלים אורכיים של אוסף של דחיסות ודילול מכניים דרך תווך.
גלי רדיו הם גלים אלקטרומגנטיים (גלים רוחביים) בדיוק כמו שהאור הנראה הוא גל אלקטרומגנטי.

גלי הקול נוצרים ע"י תנודות מהירות של אובייקט. תנודה זו יכולה להגרם בדרכים רבות- ע"י גלי רדיו, ע"י אימפולס חשמלי, או ע"י אמצעי מכני כלשהו. התזוזה של התנודה לסרוגין דוחסת ומפחיתה בלחץ את חלקיקי האוויר, דבר היוצר גל שמורכב מ'דחיסה' ו'דילול'. על כן, קול אינו יכול לנוע במרחב ריק, בו אין חלקיקים בכדי ליצור גל קול.
בניגוד מוחלט, גלי רדיו כן יכולים לנו בריק משום שהם מורכבים מפוטונים (הם גלים אלקטרומגנטיים).

גלי קול יכולים לנוע לאורך מרחק קצר יחסית עד שהם דועכים, תלוי בעצמת הצליל, בעוד גלי רדיו יכולים להגיע אלינו מהחלל החיצון, שנות אור מאיתנו. כפי שציינו מהירותם של גלי הקול היא כ 344 מטר לשניה, בעוד שמהירות האור C שהיא מהירותם של גלי הרדיו עומדת על כ 300 מליון מטר בשניה.

במהלך סופה, אנרגיה חשמלית נוצרת, אנרגיה המפיקה אור וקול.
הברק נע כגל אור (גל אלקטרומגנטי) בעוד הרעם נע כגל קול הנוצר ע"י התנודות הנגרמות ע"י ההתפרצות הטעונה של החשמל. סופה הינה הדגמה מעניינת להבדל שבין גלים אלקטרומגנטיים (כמו אור וגלי רדיו) לבין גלי קול.

במהלך סערה, אנו נראה קודם את הברק ורק לאחר מכן נשמע את הרעם. זאת משום שמהירות האור הינה גדולה (בהרבה) ממהירות הקול.

13 תגובות

  • אוסיף

    על הפער בין טווח התפיסה האנושית, לטווח המדידה. מבוא לתורת הגלים.

    לפני הכל, חיים ברק, תודה על ההשראה לכתוב קצת על עקרון הפעולה של הספקטרום האלקטרומגנטי. תופעה המצויה בשפע בטבע, המספקת גכם את ההסבר לחשיבות של אורכי הגלים השונים. בין היתר, גם על ההבדל בין גל אור לגל קול. מאחר שאני נתקל רבות בחוסר בהירות בנושא (גם בתחומי העיסוק שלי), אני שמח לנצל את ההזדמנות כדי לכתוב מעט על מנת לדון בסוגיה בזו באופן שבו אני מלמד אותה (בכל פעם שמתמזל מזלי). תקוותי היא לעורר השראה להמשך מחקר שפוטנציאל הפעולה שתכף אציג.
    השאלה "מהו ההבדל בין גל אור לגל קול" העסיקה אותי שנים רבות, מאחר שהתופעה מקבלת התייחסות בעייתית בכל הנוגע לכיווניות הפעולה של גל אשר לעיתים מתייחסים אליו באופן דו מימדי, ולא באופן תלת מימדים בו הוא מתקיים. כך שמצד אחד הפתרון הינו אלגנטי, כל עוד מתחשבים בחלל בו פעולה מתבצעת במקביל לזמן בו היא מתרחשת. ובידיוק בשלך כך הסבר לתופעה זו לעיתים מתעתע.
    בקצרה התשובה להבדל הינה בתדירות הפעולה. חושים שונים רגישים לתדיויות שונות, וההבדל בין שמיעה לראיה הוא למעשה ברגישות לנפח (volume). תדירויות המועברות על גבי זרם (s-1= Hz) קבוע ניתנת למדידה דרך התייחסות לזמן קבוע של שניה אחת. ה"זרם" בנוסחה זו מיוצג על ידי "זמן" (s, שניה אחת) בו נמדדים שינויים (ארועים). משמע מספר ארועים המתרחשים למשך זמן. אולם, מאחר שזמן הוא יחסי, התופעה נמדדת ע"י שימוש בתופעה אלקטרומגנטית אחרת הנקראת דיפול. תנועה של אלקטרונים דרך שינויים במתח החשמלי (volume). במילים אחרות, נפח החומר העובר בזרם, נמדד על ידי מדידה של השינויים המתרחשים בתנודת הגלים על גבי זרם קבוע (שוב זמן). כדי למדוד את השינוי במהירויות התזוזה ביחס לזמן (כקבוע), משתמשים ביחידת המידה הרץ למדידת השינויי במהירויות הזרימה דרך שימוש בזרם חשמלי. ועכשיו הגענו לחלק הבאמת מעניין, כי משמעות הדבר היא שבהכל יש חשמל. תופעה זו נקראת דיפול.
    יחידה זו (הרץ) למעשה מאפשרת מדידה על ידי הליך מחזורי בו 1 הרץ משמעותו תנועה של אירוע אחד (אלקטרון) בטווח זמן של שנייה אחת (s-1= Hz). מסיבה זו בידיוק מכשירי המדידה (ובכלל), נעזרים בזרם חשמלי כדי לייצג את השינויים המתרחשים על גבי משך זמן. כך למעשה נוצר מצב בו הרגישות לנפח הגל, תלויה בטווח הפעולה של החיישנים השונים הנועדים למדוד את שינויי המתח האילו.
    במילים פשוטות, כל החושים שלנו מורכבים על אותו בסיס של עקרון הפעולה האלקטרומגנטית. החושים שלנו מכוונים לזהות שינויים בדפוסי המהירויות השונות בתוך תנועה קבועה של זרם. חיישני השמיעה שלנו לדוגמה, מקבלים קלט אינסופי בטווח התדירויות שהם עובדים בו, ויודעים להבחין בשינויים יחסית מינורים בתנודת החלקיקים בטווח בו אליו הם רגישים. טווחי התדרים של חוש השמיעה שלנו איטיים יותר בפוטנציאל התנע שלהם, וממוקמים בטווח שבין 20-20000 הרץ (פעמות בשניה). בגדול, בזכות רגישות החישנים לשינויים בטווח תדרים זה, אנו מצליחים להבדיל בין צליל של תינוק בוכה ובין צליל של פסנתר. חוש הראיה שלנו לעומת זאת רגיש לטווחים בתנע גבוהה הרבה יותר הנעים בתחום התדירויות של 400 ל-789 טרה-הרץ. טריליוני תנודות בשניה המתקבלות על גבי מיליוני קולטנים המספקים לנו את הטווח הנראה שרגישותם מגדירה את טווח הגלים הנראה.
    משמע, שאם חושבים על כך, התשובה עוד יותר מסקרנת מהשאלה הראשונית. הריי אם החושים שלנו קולטים טווחים שונים של תדירויות הפועלות במהירויות שונות, מהי תדירות? מהו גל? מה נע/ מתקדם שם בדיוק? טענתי היא שהתשובה לשאלה הראשונית מספקת הבסיס הרעינוי למענה על השאלות הללו.
    הספקטרום האלקטרומגנטי מכיל הרבה יותר מטווח התפיסה שלנו. דמיינו אוקיינוס, רק עוד יותר רחב, שאנחנו חשים רק חלק קטן מאד מהאין סופיות שלו. באופן דומה אנחנו חשים רק חלק קטן מאד מהטווח האלקטרומגנטי. אנחנו יודעים איך לייצג את הטווח הרחב יותר דרך שימוש במכשירים שונים ה"משחקים" עם זרם אלקטרוני ועל כן מקודדים את אותן תנודות אין סופיות לתוך טווח התפיסה שלנו. משמעות הקידוד היא שינוי של התדירות התנע דרך שימוש במניפולציות אלקטרוניות. בכך, תזוזת "נפח" האלקטרונים בזרם חשמלי עצמה מייצגת למעשה זמן, ועל כן מקודדת בתוכו.
    רדיו היא דוגמה נפלאה לכך, מאחר שבעזרת שינוי תדירות (Fm) או שינוי אמפליטודה (Am), דרך שימוש במיקרופון ורכיבים אלקטרונים אחרים המעורבים בתהליך (המכשירים האלקטרונים), המשנים את התנע של התדירות אשר אותם הם מעבדים (קידוד), לשם שידורם על גבי גל נושא בתדירות גבוהה יותר. המכשירים האלקטרוניים מקדדים את התדרים האודיופונים מטווח השמיעה (הממוקם בין 20 ל Hz 20,000) לטווח הרדיו (100,000kHz ולרוב יותר), ונשלחים על גל מסויים בתוך הזרם הקבוע של היונוספירה דרך אנטנות. למעשה בכל פעם שאתם מכוונים את מכשיר הרדיו שלכם לתחנה מסויימת אתם למעשה מכוונים את המקלט שלכם לחפש מה משודר באותו זמן על גבי אותו גל. לדוגמה תחנת 88 הרדיו מכונה על שם "תדר הנושא" שלה, שהתדירות שלו הוא 880000 תנודות לשניה (Hz). העצמת התדירות דרך תהליך הקידוד מאפשר העברה של מידע למרחקים גדולים יותר, ובתנאי שתכוונו לקלוט את אותו גל נושא, תהיו בטווח השידור של האנטנות המזרימות על גביו את המידע הצלילי. ניתן לשמוע כמובן את מה שמשודר באותו זמן, ובאותו זמן בלבד. זאת משום שהאוקיינוס העצום של אלקטרומגנטיות זז כל הזמן. כעת חישבו כמה חסכוני היה יכול להיות להצילח לכוון את החושים שלנו לשמוע רדיו. ובכן, אם תעיינו בספרות הניורולוגיה, גם זה כבר קרה. לסיכום. מקווה שעזרתי קצת להבין את הנושא טוב יותר, נהנתי מאד לכתוב על כך :) וכפי שכבר אמרתי בהתחלה, תמיד אשמח לפתח דיון בנושא אם ייוצרו שאלות :)

  • אני

    תודה, כתבה מועילה מאוד! אין

    תודה, כתבה מועילה מאוד! אין הרבה מידע באנטרנט בנושא וחיפשתי בנרות הסבר טוב כמו שלך. תודה תודה תודה

  • אנונימית

    שאלה בנושא

    רציתי לדעת מיהםם המדענים הראשונים שגילו את תופעת גלי הקול או הראשונים שחקרו את התופעה ואיך?

  • רחמים כוכבי

    טעות במילים שבמאמר

    כתבתם למעלה שהקול נע בגלים אורכיים ומתחת התמונה שהקול נע בגלים רוחביים? אשמח לדעת מה הנכון. ומה זה אומר אורך ורוחב בגלים? רחמים כוכבי

  • אוסיף

    הסבר

    בידיוק צרפתי תגובה לכך :)

  • אנונימי

    תיקון קטן

    "תנודה איטית (תדירות קטנה) בקול נותנת לנו את התחושה של צליל נמוך. תנודה מהירה יותר (תדירות גבוהה יותר) יוצרת צליל חזק יותר"
    במקום צליל חזק יותר יש לומר צליל גבוה יותר.
    עוצמת הצליל מושפעת מגובה הגל ולא מתדירותו (אמפליטודה ולא אורך הגל)

  • אלעד

    איך יש גל בלי תווך?

    איך גל האור מתקיים בריק בלי תווך?
    זה לא כמו גל בים בלי מים?

  • שרבל

    גל קול

    שלום
    אז איך קול נוצר ? מתנועה של חלקיקים? ואם נמצאים בחדר נקי- אז לא נוצר קול?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאנה גריבנין

    גל קול - תשובה

    <p>
    שלום שרבל,</p>
    <p>
    אכן גל הקול נוצר מתנועה של מולקולות האוויר (או כל תווך בו נמצאים). לא מדובר בחלקיקי אבק כך שגם בחדרים נקיים יהיו גלי קול, אבל בריק - בגלל היעדר תווך שיעביר את הגל - לא נוצרים גלי קול.</p>

  • א.עצבר

    גלי זמן מושג פיזיקלי חדש לחלוטין

    תורת המוחלטות – הופעתו של הזמן הסטטי --------- ------------------------------------ 1
    מאמר מקורי מאת א.עצבר A . aetzbar

    זמן סטטי , זמן דינמי , וזמן תודעתי.
    אריסטו: אין ריקנות בטבע.

    זמן סטטי, מושג חדשני המבאר את המציאות הפיזיקלית.
    החלל האינסופי מלא בזמן סטטי , שהוא נח מוחלט וקר מוחלט (גבול הקור)
    בכל כיוון שנבחר, יימדד זמן סטטי של כ 0.0036 מיקרו שנייה למטר. (ניסויים ישפרו את המספר)
    זמן סטטי מופיע על פני מרחק גיאומטרי. נקודה היא רגע של זמן סטטי.
    זמן סטטי הוא רק כמותי, ואין בו הבחנה של עכשיו , עבר או עתיד.
    זמן סטטי הוא תווך נח מוחלט , שבו נעים "גלי זמן" במהירות הקרובה ל 300000 ק"מ לשנייה.
    יש גלי זמן נראים, ושמם המקובל הוא ....אור .
    השם הכללי המקובל לגלי זמן, הוא גלים אלקטרו מגנטיים.
    תופעות האור , החשמל ,המגנטיות ומוליכות על , יבוארו בעזרת זמן סטטי. ( אין יותר חלקיקים)
    מגנט הוא "מפוח נצחי" של זמן סטטי.

    כל התנועות שבעולם ייבדקו ביחס לזמן הסטטי שהוא נח מוחלט.
    שתי מכוניות המתקרבות זו לזו, הזמן הסטטי בינהן הולך וקטן
    ואם הן מתרחקות זו מזו, הזמן הסטטי בינהן הולך וגדל
    הזמן הסטטי הוא דבר ערטילאי כמותי ונמדד. גם הזמן הדינמי הוא דבר ערטילאי כמותי ונמדד.

    זמן דינמי מופיע בפעולה פיזיקלית.
    כל פעולה פיזיקלית ניכרת ברגע התחלה, משך זמן , ורגע סיום.
    כל פעולה פיזיקלית ניכרת גם בכמות של אנרגיה
    היפוך הופעות האנרגיה מקיים חוק שימור, וההיפוך נעשה בדרך של פעולות.
    פעולת שריר היא פעולה פיזיקלית, הניכרת בצירוף כמויות של זמן דינמי ואנרגיה
    בזמן הדינמי של פעולה פיזיקלית, יש הבחנה של עכשיו ועתיד.
    תורת המוחלטות – הופעתו של הזמן הסטטי --------- ------------------------------------ --2
    מאמר מקורי מאת א.עצבר A . aetzbar

    זמן סטטי וזמן דינמי הם מציאותיים – מכיוון שהם נמדדים.
    מדידת זמן דינמי של פעולה ממרחק קבוע: ( זמן סטטי לא משפיע על המדידה)
    נניח פעולת מטוטלת אידיאלית עם מצבי ימין ושמאל של רגעי מנוחה.
    המודד מביט במטוטלת ממרחק קבוע כלשהו.
    המבט המתמשך של המודד במטוטלת, מבטיח כי כל רגע דינמי שלה הוא גם רגע דינמי שלו.
    ברגע דינמי בו נמצאת המטוטלת במצב ימין, מפעיל המודד שעון עצר.
    ברגע דינמי בו נמצאת המטוטלת במצב שמאל,מפסיק המודד את שעון העצר.
    כך נמדד זמן דינמי של פעולה ממרחק קבוע.

    מדידה זמן דינמי של פעולה ממרחק משתנה: ( זמן סטטי כן משפיע על המדידה)
    במדידה כזו מפעילים ומפסיקים שעון עצר, תוך כדי תנועה.
    כשנמדוד זמן דינמי בהתקרבות אל הפעולה,יתקבל זמן קצר במקצת משל מדידה ממרחק קבוע
    כשנמדוד זמן דינמי בהתרחקות מהפעולה , יתקבל זמן ארוך במקצת משל מדידה ממרחק קבוע.
    הפרש הזמן נובע מהזמן הסטטי של "מרחק ההתקרבות" או של "מרחק ההתרחקות".
    לכן, מדידת זמן דינמי ידוע תוך כדי תנועה, היא מדידה עקיפה של זמן סטטי.

    זמן סטטי הוא מושג חדש ומהפכני, המאפשר שימוש בגלי זמן.
    מי שמדד זמן סטטי היה אולה רמר , אבל מקובל להגיד שהוא מדד את מהירות האור.

    זמן תודעתי
    זמן תודעתי אינו נמדד , ויש בו הבחנה של עבר , עכשיו , ועתיד.
    זמן תודעתי נוצר מדימוי של תנועה נצחית בקו ישר בחלל אינסופי.

    א.עצבר
    19/4/2015

  • חוקר צעיר

    האם גל יכול לנוע בריק?

    זה מבלבל. מצד אחד זה "פוטונים" - חלקיקים.
    מצד שני - זה גל - תנועה בתוך משהו אחר.
    אבל אם כן - איך הגל נע בריק?

    בקיצור, התבלבלתי.

    תודה על המאמר היפה.

  • דוד

    גלי אור ורדיו

    אז מי יותר מהיר?
    גלי רדיו או גלי אור נראה?

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    אותה המהירות

    כי שניהם בעצם פנים אחרים של אותה התופעה -הקרינה האלקטרומגנטית - שנעה במהירות האור.

    בברכה

    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע