Sóng dừng là gì?
Sóng dừng là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ. Sóng tới và sóng phản xạ nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau và tạo ra một hệ sóng dừng.
Trong sóng dừng có một điểm luôn luôn đứng yên gọi là nút và một số điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.
Ứng dụng sóng dừng:
- Giúp quan sát hiện tượng giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ.
- Hỗ trợ đo tốc độ truyền sóng.
- Đo bước sóng.
Sóng dừng là gì? [Nguồn:Internet]
I. Sóng dừng
1. Sóng dừng là gì?
Sóng dừng chính là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ.
Sóng phản xạ và sóng tới nếu truyền theo cùng một phương thì có thể giao thoa với nhau và tạo ra một hệ sóng dừng
Trong sóng dừng luôn có một điểm đứng yên gọi là nút và một số điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.
2. Ứng dụng của sóng dừng
- Đo bước sóng
- Đo tốc độ truyền sóng
3. Các tính chất của sóng dừng.
Nút sóng là những điểm dao động với biên độ cực tiểu
Bụng sóng là những điểm dao động với biên độ cực đại
- Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng liên tiếp là λ/2
- Khoảng cách giữa hai nút sóng hay hai bụng sóng bất kì là kλ/2
- Khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng liên tiếp là λ/4
- Khoảng cách giữa một bụng và một nút bất kì là: kλ/2+λ/4
Tốc độ truyền sóng: v=λf=λ/T
Tần số dao động:
Ta có:l=kλ/2f=[kv]/[2l]
fmin=v/[2l] [Tần số nhỏ nhất để xuất hiện sóng dừng trên sợi dây có 2 đầu cố định]
Khi có 2 tần số liên tiếp tạo ra được sóng dừng mà bài yêu cầu tìm fmin
Ta có:
f1=fmin=v/[2l]
f2=2f1=[2v]/[2l]
f3=3f1=[3v]/[2l]
=>f1=f3–f2
Vậy: fmin=fn+1– fn
Gọi a là biên độ dao động của nguồn thì biên độ dao động của bụng là 2a, bề rộng của bụng sóng là 4a
4. Điều kiện để xảy ra hiện tượng sóng dừng trên dây
a] Trường hợp hai đầu là nút sóng [hai đầu cố định]
l=kλ/2 [k là số tự nhiên lớn hơn 0]
Số bụng sóng = số bó sóng = k
Số nút sóng = k+1
b] Trường hợp một đầu là nút sóng còn một đầu là bụng sóng [một đầu cố định, một đầu tự do]
l=[2k+1]λ/4 [k là số tự nhiên lớn hơn 0]
Số bó sóng = k
Số bụng sóng = số nút sóng = k+1
Tần số:
Ta có l=kλ/2 + λ/4
l=λ[k/2+1/4]l=[v/f]*[k/2+1/4]
=>f=[v/l]*[k/2+1/4]=>f=[[2k+1]*v]/[4l]
fmin=v/[4l]
Khi có 2 tần số liên tiếp tạo ra được sóng dừng mà bài yêu cầu tìm fmin
f1=fmin=v/[4l]
f2=3f1=[3v]/[4l]
f3=5f1=[5v]/[4l]
=> f1=fmin=[f3-f2]/2
Chú ý: Nếu đầu nào gắn với cần rung hoặc âm thoa thì đầu đấy là nút
Nếu treo lơ lửng hoặc thả tự do thì đầu đấy là bụng sóng
5. Phương trình sóng dừng
Gọi hai đầu sóng lần lượt là A và B.
a] Trường hợp cả đầu A và đầu B cố định
Ta có phương trình sóng dừng sau:
Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B lần lượt là:
Phương trình sóng dừng tại điểm M cách B một khoảng d:
Biên độ dao động của phần tử tại M:
b] Đầu A cố định, đầu B tự do
Phương trình sóng tới và sóng phản xạ tại B:
Phương trình sóng dừng tại điểm M cách B một khoảng d:
Biên độ dao động của phần tử tại điểm M:
Trên đây là tất tần tật các lý thuyết và công thức sóng dừng liên quan đến chương trình vật lý 12 cơ bản. Phần tiếp theo chúng ta sẽ có những câu hỏi trắc nghiệm để củng cố kiến thức
Trong hệ sóng dừng trên một sợi dây, khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liên tiếp bằng
A. một bước sóng.
B. hai bước sóng.
C. một phần tư bước sóng.
D. một nửa bước sóng.
Đáp án chính xác
Xem lời giải