Sóng Âm: Lý Thuyết và Bài Tập “Xử Gọn” Kiến Thức

Hôm nay, chúng ta sẽ cùng khám phá một chuyên đề cực kỳ quan trọng trong học vật lý lớp 12 – sóng âm. Bài viết này sẽ tổng hợp những kiến thức lý thuyết về sóng cơ và sóng âm để giúp các bạn hiểu sâu hơn về chủ đề này.

I. Sóng Cơ và Truyền Sóng Cơ

• Sóng cơ là sự lan truyền của dao động trong môi trường vật chất.
• Sóng ngang là loại sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ truyền được trên mặt nước và trong chất rắn.
• Sóng dọc là loại sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương truyền sóng. Sóng dọc có thể truyền được trong chất khí, chất lỏng và chất rắn.
• Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào môi trường: vrắn > vlỏng > vkhí.
• Sóng cơ (bao gồm sóng dọc và sóng ngang) không truyền được trong chân không.
• Bước sóng (λ) là khoảng cách giữa hai phần tử của sóng gần nhau nhất trên phương truyền sóng cùng pha. Bước sóng cũng là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kỳ: λ = vT.

II. Giao Thoa Sóng

• Hai sóng đồng bộ là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có hiệu số pha không thay đổi theo thời gian.
• Hai sóng kết hợp là hai sóng do hai nguồn đồng bộ phát ra và tổng hợp trong không gian.
• Giao thoa sóng là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, tạo ra những vị trí có biên độ sóng tổng hợp tăng hoặc giảm.
• Cực đại giao thoa tại các điểm mà hiệu đường đi của hai sóng đến đó bằng một số nguyên lần bước sóng: d1-d2 = kλ (kϵZ).
• Cực tiểu giao thoa tại các điểm mà hiệu đường đi của hai sóng đến đó bằng một số nguyên lẻ nửa bước sóng: d1-d2 = (k+½)λ (kϵZ).

III. Sóng Dừng

• Sóng phản xạ là sóng có tần số và bước sóng giống với sóng tới.
• Khi vật cản cố định, sóng phản xạ sẽ có hiệu số pha đối ngược với sóng tới và gây triệt tiêu sóng.
• Khi vật cản tự do, sóng phản xạ sẽ có hiệu số pha giống với sóng tới và tạo ra hiện tượng tăng cường sóng.
• Sóng tới và sóng phản xạ có thể giao thoa với nhau và tạo ra một hệ sóng dừng.
• Trong sóng dừng, có những điểm đứng yên gọi là nút và những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là bụng.
• Khoảng cách giữa hai nút hoặc hai bụng liền kề của sóng dừng là λ/2.
• Khoảng cách giữa nút và bụng liền kề của sóng dừng là λ/4.
• Hai điểm đối xứng qua bụng sóng luôn dao động cùng biên độ và cùng pha. Hai điểm đối xứng qua nút sóng luôn dao động cùng biên độ và ngược pha.
• Các điểm nằm trên cùng một bó sóng dao động cùng pha. Các điểm nằm trên hai bó sóng liền kề dao động ngược pha. Các điểm nằm trên các bó sóng cùng chẵn hoặc cùng lẻ đồng pha, các điểm nằm trên các bó lẻ đồng pha với các điểm nằm trên bó chẵn.

IV. Các Đặc Trưng của Âm

• Sóng âm là những sóng cơ có thể truyền trong môi trường rắn, lỏng và khí.
• Người gửi sóng âm được gọi là nguồn âm.
• Tần số âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn âm.
• Âm truyền được trong chất đàn hồi (rắn, lỏng, khí), nhưng không truyền được trong chân không.
• Trong một môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định.
• Âm trong chất lỏng và chất khí là sóng dọc, trong chất rắn có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang.
• Âm thanh có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz, dưới 16 Hz gọi là hạ âm và trên 20000 Hz gọi là siêu âm.
• Đặc trưng vật lí của âm bao gồm tần số âm, cường độ âm và đồ thị dao động âm.
• Ba đặc trưng sinh lý của âm là độ to, độ cao và âm sắc.

Đây là những kiến thức cốt lõi trong lý thuyết sóng cơ và sóng âm mà chúng ta đã tìm hiểu qua Sổ tay vật lý 12. Hy vọng rằng những kiến thức này sẽ giúp các bạn ôn tập và giải các bài tập trong chương trình học. Đừng quên đọc những bài viết tiếp theo của chúng tôi để tìm hiểu sâu hơn và đạt kết quả tốt nhất. Hãy ghé thăm Phunutiepthi để tìm hiểu thêm nhiều kiến thức bổ ích. Chúc các bạn may mắn!