Vật lí 11 Chân trời sáng tạo Ôn tập chương 2: Sóng

– Sóng là dao động lan truyền trong không gian theo thời gian. Khi sóng truyền đi, phần tử môi trường không truyền theo phương truyền sóng mà chỉ dao động tại chỗ.

– Dựa trên mối liên hệ giữa phương truyền sóng và phương dao động, sóng được phân thành hai loại: Sóng dọc là sóng mà phương dao động của mỗi phần tử môi trường trùng với phương truyền sóng. Sóng ngang là sóng mà phương dao động mỗi phần tử môi trưởng vuông góc với phương truyền sóng.

– Các hiện tượng đặc trưng của sóng: phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ, và giao thoa.

– Bước sóng λ là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kì dao động T.

λ = vT

trong đó v là tốc độ lan truyền sóng. Tốc độ truyền sóng trong không gian là hữu hạn và phụ thuộc vào tính chất của môi trường truyền sóng như mật độ môi trường, tính đàn hồi, nhiệt độ, áp suất,...

- Trên cùng một phương truyền sóng, các điểm dao động cùng pha với nhau cách nhau:

kλ và các điểm dao động ngược pha với nhau cách nhau: \((k + \frac{1}{2})\lambda \) với k là một số nguyên \((k = 0, \pm 1, \pm 2, \pm 3,...)\).

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

\(I = \frac{E}{{S.{\rm{\Delta }}t}} = \frac{\wp }{S}\)

với S là diện tích mà năng lượng sóng E truyền qua trong một khoảng thời gian Δt hay E công suất sóng \(P = \frac{E}{{\Delta t}}\); . Trong hệ SI, cường độ sóng có đơn vị là W/m².

- Phương trình truyền sóng theo trục Ox là:

\(u = A\cos (\frac{{2\pi }}{T}t - \frac{{2\pi }}{\lambda }x)\)

- Sóng điện từ là điện trường và từ trường lan truyền trong không gian dưới dạng sóng với tốc độ trong chân không bằng c = 3.10⁸ m/s.

- Ánh sáng có bản chất là sóng điện từ. Bước sóng của ánh sáng có tần số f trong chân không: \(\lambda  = \frac{c}{f}\)

- Thang sóng điện từ cho biết dải bước sóng và dải tần số ứng với các loại bức xạ khác nhau.

- Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng hai sóng kết hợp gặp nhau, tăng cường nhau hoặc làm suy yếu nhau tại một số vị trí trong môi trường. Điều kiện để có giao thoa là phải có sự kết hợp từ hai nguồn sóng dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

- Trong môi trường truyền sóng, khi hai nguồn dao động cùng pha, những điểm có khoảng cách đến hai nguồn lần lượt là d₁ và d₂ sẽ dao động với biên độ cực đại khi: d₂ - d₁ = kλ và dao động với biên độ cực tiểu khi: \({d_2} - {d_1} = (k + \frac{1}{2})\lambda \) với k là một số nguyên (k = 0, ±1, +2, +3,...).

- Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng xuất hiện các vạch sáng (biên độ cực đại) xen kẽ với các vạch tối (biên độ cực tiểu) khi hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau.

- Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp được gọi là khoảng vân, kí hiệu là i.

\(i = \frac{{\lambda D}}{a}\)

với λ là bước sóng ánh sáng, a là khoảng cách giữa hai khe và D là khoảng cách từ hai khe đến màn quan sát. Trên màn quan sát, vị trí vân sáng là x_s = ki và vị trí vân tối là \({x_t} = (k + \frac{1}{2})i\) với k là một số nguyên (k = 0, ±1, +2, +3,...).

– Sự giao thoa của hai sóng kết hợp truyền ngược chiều nhau trên cùng một phương, tạo thành các bụng sóng (các điểm dao động với biên độ cực đại) xen kẽ với các nút sóng (các điểm đứng yên). Bụng sóng và nút sóng xen kẽ và cách đều nhau. Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là \(\frac{\lambda }{2}\)

– Vị trí các bụng sóng đối với một đầu cố định của dây, được xác định bằng biểu thức:

\(d = (k + \frac{1}{2})\frac{\lambda }{2}\) (k=0, 1, 2, …)

– Vị trí các nút sóng đối với một đầu cố định của dây, được xác định bằng biểu thức:

\(d = k\frac{\lambda }{2}\) (k=0, 1, 2, …)

Bài tập 1: Ánh sáng trên bề mặt rộng 7,2 mm của vùng giao thoa người ta đếm được 9 vân sáng (hai rìa là hai vân sáng). Tại vị trí cách vân trung tâm 14,4 mm là vân

A. tối thứ 18.

B. tối thứ 16.

C. sáng bậc 18.

D. sáng bậc 16.

Hướng dẫn giải

+ Khoảng vân trên vùng giao thoa:

\(i = \frac{L}{{9 - 1}} = 0,9mm\)

+ Tại vị trí cách vân trung tâm 14,4 mm có:

\(\frac{x}{i} = \frac{{14,4}}{{0,9}} = 16 = k\)

=> Tại vị trí trên là vân sáng bậc 16

Bài tập 2: Sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi hai đầu cố định. Hai điểm A và B trên dây cách nhau 1m là hai nút. Biết tần số sóng khoảng từ 300 Hz đến 450 Hz. Tốc độ truyền dao động là 320 m/s. Tính tần số của sóng trên dây?

Hướng dẫn giải

Tần số để xảy ra sóng dừng trên một sợi dây đàn hồi hai đầu cố định thỏa mãn điều kiện:

\(f = \frac{{n.v}}{{2\ell }} = \frac{{n.320}}{2} = n.160{\rm{\;}}\left( {Hz} \right)\)

Vì 300 ≤ f ≤ 450 nên 1,875 ≤  f ≤ 2,8

⇒ n = 2 ⇒ f = 320 Hz.

Học xong bài này các em cần biết:

- Sóng và sự truyền sóng

- Các đặc trưng vật lí của sóng

- Sóng điện từ

- Giao thoa sóng

- Sóng dừng

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Vật lí 11 Chân trời sáng tạo Ôn tập chương 2 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Khi đi vào một ngõ hẹp, ta nghe tiếng bước chân vọng lại đó là do hiện tượng

  • A. Khúc xạ sóng
  • B. Phản xạ sóng
  • C. Nhiễu xạ sóng
  • D. Giao thoa sóng

• Câu 2:

  Tốc độ truyền sóng trong một môi trường đồng tính và đẳng hướng phụ thuộc vào

  • A. bản chất môi trường.
  • B. nhiệt độ môi trường.
  • C. biên độ sóng.
  • D. bản chất và nhiệt độ của môi trường

• Câu 3:

  Một sóng hình sin truyền theo phương Ox từ nguồn O với tần số 20Hz, có tốc độ truyền sóng nằm trong khoảng từ 0,7m/s đến 1 m/s. Gọi A và B là hai điểm nằm trên Ox, ở cùng một phía so với O và cách nhau 10cm. Hai phần tử môi trường tại A và B luôn dao động ngược pha với nhau. Tốc độ truyền sóng là

  • A. 80 m/s
  • B. 80 cm/s
  • C. 100 m/s
  • D. 100 cm/s

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 Chân trời sáng tạo Ôn tập chương 2 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Đang cập nhật câu hỏi và gợi ý làm bài.

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!