Vật lí 11 Cánh diều Bài 1: Mô tả sóng

Dao động cơ lan truyền trong không gian đều được gọi chung là sóng. Ví dụ như sóng nước, âm thanh, ánh sáng, …

Hình 1.1. Đồ thị li độ - khoảng cách và các đại lượng đặc trưng của sóng

1.1.1. Biên độ sóng

- Độ dịch chuyển của một điểm sóng so với vị trí cân bằng của nó là li độ của điểm sóng đó.

- Độ lớn của độ dịch chuyển cực đại khỏi vị trí cân bằng của một điểm sóng được gọi là biên độ sóng, kí hiệu là A. Đơn vị là mét (m).

1.1.2. Tần số và chu kì sóng

- Chu kì là thời gian một điểm sóng thực hiện một dao động, kí hiệu là T. Đơn vị là giây (s).

- Tần số sóng là số dao động mà mỗi điểm sóng thực hiện trong một đơn vị thời gian, kí hiệu là f và đơn vị là hertz (Hz).

\(f = \frac{1}{T}\)

1.1.3. Bước sóng

Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì sóng. Kí hiệu là λ và đơn vị là mét (m).

1.1.4. Tốc độ sóng

- Tốc độ của sóng là tốc độ lan truyền năng lượng của sóng trong không gian. Kí hiệu là v và đơn vị là m/s. Đây cũng là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.

- Tốc độ ánh sáng trong chân không cỡ 3.108 m/s.

- Công thức tốc độ sóng: v = fλ

1.1.5. Cường độ sóng

- Cường độ sóng I là năng lượng truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian

Với E là năng lượng sóng truyền qua một diện tích S đặt vuông góc với phương truyền sóng trong thời gian t.

- Đơn vị cường độ sóng là oát trên mét vuông (W/m2).

Hình 1.2. Mô hình biểu diễn vị trí các phần tử của sợi dây ở những thời điểm liên tiếp

- Ở thời điểm t = 0, dây ở vị trí I thì bắt đầu truyền cho phần tử số 0 một dao động theo phương vuông góc với dây, phần tử số 0 được coi là nguồn sóng.

- Trong khoảng thời gian T/4, phần tử số 0 chuyển động từ vị trí cân bằng lên vị trí cao nhất, đồng thời kéo phần tử số 1 ở lân cận chuyển động theo. Tương tự, chuyển động được truyền đến các phần tử số 2, số 3, …khiến chúng chuyển động như phần tử số 0 nhưng chậm hơn phần tử phía trước một chút. Ở thời điểm T/4 các phần tử trên dây có vị trí II.

- Phần tử số 0 tiếp tục thực hiện dao động và nhờ liên kết giữa các phần tử của dây, các phần từ ở xa cũng thực hiện dao động cùng chu kì với nguồn sóng. Theo thời gian, sợi dây sẽ có vị trí III, IV,…

1.3.1. Sự phản xạ và khúc xạ sóng

- Âm thanh và ánh sáng đều bị phản xạ khi gặp mặt chắn. Hướng truyền của tia phản xạ đến mắt giúp người quan sát thấy được ảnh của vật qua mặt phản xạ, âm phản xạ đến tai chậm hơn âm trực tiếp từ 1/15 giây thì ta sẽ nghe được âm thanh trực tiếp và âm phản xạ lặp lại tạo thành tiếng vang.

- Âm thanh và ánh sáng cũng bị khúc xạ khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường. Ngoài ra sóng âm còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.

1.3.2. Hiệu ứng Doppler

Hiệu ứng Doppler là hiệu ứng mà tần số của sóng mà người quan sát thu được bị biến đổi khi nguồn sóng chuyển động tương đối với người quan sát.

Hình 1.3. Tần số sóng thu được thay đổi khi nguồn phát chuyển động so với nguồn thu

- Ứng dụng của hiệu ứng Doppler: dùng để đo tốc độ của vật chuyển động (đo tốc độ phương tiện tham gia giao thông, đo tốc độ bay của bóng trên sân thi đấu, đo tốc độ dòng chảy của máu trong động mạch,…).

Ví dụ 1: Sóng cơ

A. là dao động lan truyền Trong một môi trường.

B. là dao động của mọi điểm Trong môi trường.

C. là một dạng chuyển động đặc biệt của môi trường.

D. là sự truyền chuyển động của các phần tử Trong môi trường.

Hướng dẫn giải

Sóng cơ là dao động lan truyền Trong một môi trường.

Đáp án A

Ví dụ 2: Một sóng âm có tần số 200 Hz lan truyền trong môi trường nước với vận tốc 1500 m/s. Bước sóng của sóng này trong nước là

Hướng dẫn giải

Bước sóng của sóng này trong nước là

\(\lambda  = \frac{v}{f} = \frac{{1500}}{{200}} = 7,5m\)

Học xong bài này các em cần biết:

- Từ đồ thị độ dịch chuyển – khoảng cách (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước), mô tả được sóng qua các khái niệm bước sóng, biên độ, tần số, tốc độ và cường độ sóng.

- Từ định nghĩa của vận tốc, tần số và bước sóng, rút ra được biểu thức v = fλ và vận dụng được biểu thức.

- Nêu được ví dụ chứng tỏ sóng truyền năng lượng.

- Thực hiện thí nghiệm (hoặc sử dụng tài liệu đa phương tiện), thảo luận để nêu được mối liên hệ các đại lượng đặc trưng của sóng với các đại lượng đặc trưng cho dao động của phần tử môi trường.

- Sử dụng mô hình sóng giải thích một số tính chất đơn giản của âm thanh và ánh sáng

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Cánh diều Bài 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

Câu 4-10: Mời các em đăng nhập xem tiếp nội dung và thi thử Online để củng cố kiến thức về bài học này nhé!

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Vật lí 11 Cánh diều Bài 1 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Mở đầu trang 36 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 1 trang 37 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 1 trang 37 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 2 trang 38 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 2 trang 38 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 3 trang 39 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Luyện tập 3 trang 39 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 4 trang 40 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Giải Câu hỏi 5 trang 40 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Vận dụng 1 trang 41 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Vận dụng 2 trang 42 SGK Vật lí 11 Cánh diều - CD

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Vật lý HOC247 sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!