xây dựng bộ thí nghiệm sóng nước phục vụ dạy học một số kiến thức về sóng cơ học trong vật lý đại cương

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ …….o0o…… BÙI THỊ MAI XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM SÓNG NƯỚC PHỤC VỤ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ SÓNG CƠ HỌC TRONG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Thành phố Hồ Chí Minh, 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ …….o0o…… BÙI THỊ MAI XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM SÓNG NƯỚC PHỤC VỤ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ SÓNG CƠ HỌC TRONG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn: TS Dương Đào Tùng Thành phố Hồ Chí Minh, 2012 Luận văn tốt nghiệp đại học LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths Dương Đào Tùng tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm Vật lý nâng cao: thầy Nguyễn Hoàng Long cô Nguyễn Thị Thanh Loan tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn đến tất Thầy, Cô khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt cho em vốn kiến thức kĩ sư phạm để trang bị cho em hành trang bước vào nghề giáo suốt năm học qua Bên cạnh đó, chân thành cảm ơn gia đình bạn bè bên cạnh động viên, giúp đỡ Kính chúc quí Thầy, Cô bạn bè nhiều sức khỏe thành công! Tp Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng năm 2012 Tác giả Bùi Thị Mai MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ 1.1 Môi trường truyền sóng 1.2 Sự truyền sóng môi trường đàn hồi 1.3 Phân loại sóng học 10 1.3.1 Dựa vào phương truyền sóng phương dao động 10 1.3.1.1 Sóng ngang 10 1.3.1.2 Sóng dọc 12 1.3.2 Phân loại sóng dựa vào mặt sóng – mặt đầu sóng 14 1.4 Phương trình truyền sóng 15 1.4.1 Sóng phẳng phương trình truyền sóng phẳng 15 1.4.2 Sóng cầu phương trình truyền sóng cầu 17 1.4.3 Phương trình truyền sóng tổng quát 18 1.5 Các đại lượng đặc trưng sóng 19 1.5.1 Vận tốc sóng 19 1.5.1.1 Xét sóng phẳng hình sin có phương trình: 20 1.5.1.2 Xét sóng cầu hình sin có phương trình: 20 1.5.2 Chu kỳ tần số 23 1.5.3 Bước sóng 23 1.6 Các tính chất sóng học 23 1.6.1 Tính phản xạ 23 1.6.2 Tính khúc xạ 23 1.6.3 Tính nhiễu xạ 24 1.6.4 Tính giao thoa 24 1.7 Năng lượng sóng học 24 1.7.1 Mật độ lượng sóng đàn hồi 24 1.7.2 Véc-tơ mật độ thông 28 1.7.3 Cường độ sóng 28 Luận văn tốt nghiệp đại học 1.7.4 Sự hấp thụ sóng 29 1.8 Tổng hợp sóng 29 1.8.1 Nguyên lí chồng chập sóng 29 1.8.1.1 Phát biểu 29 1.8.1.2 Kết chồng chập sóng: bó sóng 30 1.8.1.3 Sự lan truyền bó sóng: vận tốc nhóm 30 1.8.1.4 Vận tốc pha vận tốc nhóm: 32 1.8.2 Giao thoa sóng 32 1.8.3 Sóng dừng 34 1.9 Dao động âm sóng âm 36 1.9.1 Sóng âm truyền sóng âm 36 1.9.2 Đặc điểm sóng âm 36 1.9.3 Các tính chất sinh lí âm 37 1.9.3.1 Độ cao âm 37 1.9.3.2 Âm sắc âm 37 1.9.3.3 Độ to âm 37 1.9.4 Hiệu ứng Đôp-lơ 37 1.9.4.1 Trường hợp tổng quát: nguồn âm máy thu chuyển động 38 1.9.4.2 Trường hợp nguồn đứng yên, máy thu chuyển động 38 1.9.4.3 Trường hợp nguồn chuyển động, máy thu đứng yên 39 Chương II THỰC HÀNH 40 2.1 Giới thiệu chung thí nghiệm 40 2.2 Lắp đặt chung cho thí nghiệm 40 2.3 Các thí nghiệm thực 41 2.3.1 Sự tạo sóng cầu sóng phẳng 41 2.3.1.1 Mục đích 41 2.3.1.2 Nguyên tắc 41 2.3.1.3 Tiến hành 42 2.3.1.3.1 Thiết bị 42 2.3.1.3.2 Lắp đặt 42 2.3.1.3.3 Thực 42 Luận văn tốt nghiệp đại học 2.3.1.4 2.3.2 Kết 44 Sự lan truyền sóng nước hai độ sâu khác 50 2.3.2.1 Mục đích 50 2.3.2.2 Cơ sở lí thuyết 50 2.3.2.3 Tiến hành 50 2.3.2.3.1 Thiết bị 50 2.3.2.3.2 Lắp đặt 51 2.3.2.3.3 Thực 51 2.3.2.4 2.3.3 Kết 51 Phản xạ sóng nước vật cản phẳng 53 2.3.3.1 Mục đích 53 2.3.3.2 Cơ sở lí thuyết 53 2.3.3.3 Tiến hành 54 2.3.3.3.1 Thiết bị 54 2.3.3.3.2 Lắp đặt 54 2.3.3.3.3 Thực 54 2.3.3.4 2.3.4 Kết 55 Khúc xạ sóng nước vật cản cầu 57 2.3.4.1 Mục đích 57 2.3.4.2 Cơ sở lí thuyết 57 2.3.4.3 Tiến hành 58 2.3.4.3.1 Thiết bị 58 2.3.4.3.2 Lắp đặt 58 2.3.4.3.3 Thực 58 2.3.4.4 2.3.5 Kết 60 Giao thoa sóng nước 61 2.3.5.1 Mục đích 61 2.3.5.2 Cơ sở lí thuyết 61 2.3.5.3 Tiến hành 62 2.3.5.3.1 Thiết bị 62 2.3.5.3.2 Lắp đặt 62 Luận văn tốt nghiệp đại học 2.3.5.3.3 Thực 62 2.3.5.4 2.3.6 Kết 63 Nguyên lí Huyghens chồng chập sóng 71 2.3.6.1 Mục đích 71 2.3.6.2 Cơ sở lí thuyết 71 2.3.6.3 Tiến hành 72 2.3.6.3.1 Thiết bị 72 2.3.6.3.2 Lắp đặt 72 2.3.6.3.3 Thực 72 2.3.6.4 Kết 73 LỜI KẾT 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Luận văn tốt nghiệp đại học LỜI MỞ ĐẦU Vật lý học môn khoa học thực nghiệm, hầu hết kiến thức vật lý rút từ quan sát, thí nghiệm Thật vậy, định luật hay lý thuyết vật lý kết suy luận logic với khái quát cao độ, trở thành kiến thức vật lý thí nghiệm kiểm chứng Trong việc dạy học vật lý bậc học phổ thông, cao đẳng, đại học…, thí nghiệm có vai trò quan trọng Thí nghiệm vật lý dẫn dắt người học vào tình vật lý, hay khẳng định, chứng minh kiểm nghiệm tính đắn định lý, định luật, công thức, tính chất chất vật, tượng vật lý Thí nghiệm vật lý làm tăng tính thuyết phục cho người học mà rèn luyện cho người học kĩ cần thiết: tư duy, sáng tạo thực hành thí nghiệm, “học đôi với hành” Tầm quan trọng thí nghiệm việc dạy học vật lí vậy, song nhận thấy thí nghiệm phòng thí nghiệm trường chưa phong phú Vì vậy, luận cuối khóa cho sinh viên đề tài xây dựng thí nghiệm điều cần thiết Phần học Dao động sóng chương trình Vật lý đại cương, khái niệm, tính chất sóng học trở nên mơ hồ truyền thụ kiến thức giáo trình Bài học trở nên hấp dẫn thuyết phục sinh viên quan sát qua thực tế hay thực hành thí nghiệm Thật vậy, bạn ném đá xuống mặt hồ, mặt nước gợn lên vòng tròn đồng tâm điểm đá rơi Vô hình chung đá bạn trở thành nguồn kích thích phần tử nước dao động tạo nên hình ảnh sóng cầu Nếu đường truyền vòng tròn đồng tâm có miếng xốp nhỏ, bạn quan sát nhận thấy miếng xốp không bị đẩy xa mà nhấp nhô vị trí Chỉ hình ảnh nhỏ sóng nước quan sát thực tiễn minh họa cho đặc tính sóng học: truyền sóng môi trường vật chất truyền pha dao động mà truyền phần tử vật chất Sóng nước loại sóng học dễ dàng quan sát mắt thường thực tế sống Nghiên cứu sóng nước nói riêng bạn hiểu chất tính chất sóng học nói chung Vì lí nên chọn đề tài: Luận văn tốt nghiệp đại học “XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM SÓNG NƯỚC PHỤC VỤ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ SÓNG CƠ HỌC TRONG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG” Với tên đề tài vậy, mục đích đề tài xây dựng thí nghiệm sóng nước nhằm minh họa, giải thích các khái niệm sóng học mặt đầu sóng, hướng lan truyền, tốc độ lan truyền sóng, bước sóng, lượng truyền sóng… kiểm chứng tính chất sóng: phản xạ, khúc xạ, giao thoa, nhiễu xạ nhằm phục vụ cho việc dạy học kiến thức sóng học Giúp sinh viên hiểu sâu tin tưởng vào kiến thức lý thuyết học Vậy đối tượng trực tiếp nghiên cứu khái niệm, tính chất sóng nước nhằm khái quát cho sóng học Để thực đề tài, nghiên cứu kiến thức lý thuyết sóng học thông qua giáo trình dùng để dạy bậc cao đẳng, đại học để làm sở cho thí nghiệm Sau tìm hiểu thí nghiệm sóng nước số hãng Pasco, Phywe, thiết bị nước Công ty Thiết bị Giáo dục Thắng Lợi Từ đó, thiết kế thí nghiệm sóng nước tiến hành thực hành phù hợp với nội dung điều kiện thiết bị phòng thí nghiệm Kết trình nghiên cứu thể qua luận với bố cục hai chương sau: Chương 1: Đại cương sóng học, nhằm xây dựng hệ thống kiến thức sóng học Chương 2: Phần thực hành, bao gồm thí nghiệm nhỏ nhằm minh họa khái niệm tính chất sóng nước nói riêng sóng học nói chung Đề tài hoàn thành góp phần làm phong phú thí nghiệm phòng thí nghiệm Vật lý đại cương, giúp cho bạn sinh viên yêu thích môn khoa học thực nghiệm - Vật lý thực hành để tin tưởng vào kiến thức lý thuyết nội dung sóng học, từ thêm tin yêu vào môn học Vật lý Với thời gian nghiên cứu đề tài hạn chế nên đề tài chưa hoàn thiện Mong nhận đóng góp để hoàn thiện cho thí nghiệm Chân thành cảm ơn! Tác giả Luận văn tốt nghiệp đại học Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ 1.1 Môi trường truyền sóng Các môi trường chất rắn, chất lỏng, chất khí có cấu trúc phân tử, khoảng cách phân tử nhỏ (ngay môi trường loãng chất khí điều kiện chuẩn, khoảng cách hai phân tử lân cận cỡ 10-8 m) Các môi trường coi môi trường liên tục  Đặc tính đàn hồi: Khi vật chịu tác dụng ngoại lực làm bị biến dạng biến dạng hoàn toàn ngừng tác dụng ngoại lực biến dạng gọi biến dạng đàn hồi  Chất rắn có tính đàn hồi hình dáng: Biến dạng đàn hồi phụ thuộc tuyến tính vào lực tác dụng + Biến dạng kéo nén có chiều dài l, tiết diện S chịu lực F ∆l (độ dãn tuyệt đối) σ= với σ = F ∆l =E S l F gọi ứng suất vuông góc, độ dãn tỉ đối thanh, E suất đàn hồi S Yâng (phụ thuộc vào chất làm thanh) + Biến dạng trượt biến dạng vật rắn mà lớp phẳng dời chỗ mà song song với mặt phẳng cố định τ= F =Gγ S F với τ = ứng suất tiếp tuyến S G suất trượt chất tạo nên vật S γ F γ góc trượt Hình 1-1 Biến dạng trượt vật rắn Luận văn tốt nghiệp đại học Khoảng cách hai kích thích 8,2 cm Hình 2-15 Giao thoa hai nguồn kích thích kép tần số 20 Hz Hình 2-16 Số đường cong cực đại tần số 20 Hz Luận văn tốt nghiệp đại học Hình 2-17 Giao thoa sóng từ hai nguồn kích thích tần số 25 Hz Hình 2-18 Số đường cong cực đại tần số 25 Hz Luận văn tốt nghiệp đại học Hình 2-19 Giao thao sóng từ hai nguồn kích thích tần số 30 Hz U Hình 2-20 Số đường cong cực đại tần số 30 Hz Nhận xét: Số đường cong hyperbol tăng lên tăng tần số kích thích Khoảng cách hai kích thích 12,6 cm U Luận văn tốt nghiệp đại học Hình 2-21 Giao thao sóng từ hai nguồn kích thích tần số 20 Hz Hình 2-22 Số đường cong cực đại tần số 20 Hz Luận văn tốt nghiệp đại học Hình 2-23 Giao thao sóng từ hai nguồn kích thích tần số 25 Hz Hình 2-24 Số đường cong cực đại tần số 25 Hz Luận văn tốt nghiệp đại học Hình 2-25 Giao thoa sóng hai kích thích tần số 30 Hình 2-26 Số đường cong cực đại tần số 30 Hz Nhận xét: Số đường cong cực đại tăng lên tăng tần số tăng tăng khoảng cách hai nguồn kích thích U U Luận văn tốt nghiệp đại học Bảng số liệu xử lí:  Với khoảng cách hai nguồn kích thích d = 8,2 cm Bảng 2-7 Số đường cong cực đại thực nghiệm d = 8,2 cm Tần số (Hz) Số đường cong cực đại 20 25 11 30 13 Công thức lý thuyết: Số đường cong cực đại tính d d − ≤𝑘 ≤ với k = 0, ±1,… λ λ Bảng 2-8 Số đường cong cực đại lý thuyết d = 8,2 cm d d Số k Tần số (Hz) Bước sóng (mm) − ≤𝑘 ≤ U A A A E A E A λ λ A A E 20 25 30 18.3 15.6 13.0 E − 4.48 ≤ k ≤ 4.48 − 5.26 ≤ k ≤ 5.26 − 6.31 ≤ k ≤ 6.31 11 13  Với khoảng cách hai nguồn kích thích d = 12,6 cm Bảng 2-9 Số đường cong cực đại thực nghiệm tai d = 12,6 cm Tần số (Hz) Số đường cong cực đại 20 13 25 17 30 19 Bảng 2-10 Số đường cong cực đại lý thuyết d =12,6 cm d d Số k Tần số (Hz) Bước sóng (mm) − ≤𝑘 ≤ A λ E A λ A E U 20 18.3 − 6.69 ≤ k ≤ 6.89 25 15.6 − 8.08 ≤ k ≤ 8.08 30 13.0 − 9.69 ≤ k ≤ 9.69 Nhận xét: kết thực nghiệm với lý thuyết 13 17 19 U Luận văn tốt nghiệp đại học 2.3.6 Nguyên lí Huyghens chồng chập sóng 2.3.6.1 Mục đích Khảo sát nhiễu xạ sóng qua khe với bề rộng khe thay đổi Khảo sát nhiễu xạ sóng qua nhiều khe hẹp chồng chập sóng sau khe 2.3.6.2 Cơ sở lí thuyết Nguyên lí Huyghens cho sóng nước: Sóng tới truyền đến gặp vật cản qua khe, 4T chúng trở thành nguồn thứ cấp phát sóng cầu thứ cấp Sóng thứ cấp lan truyền tính chất với sóng ban đầu Bao hình mặt sóng cầu thứ cấp mặt sóng 4T phát từ khe Sóng tới truyền đến vật cản có khe có độ rộng khác nhau: + Sóng cầu tạo đằng sau khe nhỏ (khe có bề rộng nhỏ bước sóng) Hình minh họa 2-8 Sóng cầu tạo sau khe hẹp + Với khe có bề rộng lớn bước sóng phần mặt sóng phẳng song song với mặt sóng phẳng tới Còn hai bên cạnh mặt sóng thứ cấp bị uốn cong Hình minh họa 2-9 Sóng phẳng tạo sau khe rộng Sóng phẳng gặp vật cản hai khe hẹp, sóng tròn kết hợp tạo sau hai khe Các sóng chồng chập lên cho điểm cực đại, triệt tiêu cho điểm cực tiểu, vị trí điểm phụ thuộc vào khoảng cách bước sóng Luận văn tốt nghiệp đại học Hình minh họa 2-10 Nhiễu xạ sau hai khe Qua nhiều khe hẹp, giao thoa qua khe, khe, khe cho ta chồng chập nhiều sóng tới Cấu trúc giao thoa thay đổi số lượng khe hẹp tăng lên 2.3.6.3 Tiến hành 2.3.6.3.1 Thiết bị Bộ thí nghiệm sóng nước Bộ kích thích sóng phẳng, sóng cầu Vật cản có khe hẹp, chắn 2.3.6.3.2 Lắp đặt Lắp đặt dụng cụ phần hướng dẫn chung Lắp kích thích sóng thẳng 2.3.6.3.3 Thực  Sự truyền sóng phẳng qua khe có độ rộng khác Đặt vật cản có khe rộng bể tạo sóng song song với kích thích Bật tần số kích thích 20 Hz, từ từ tăng biên độ kích thích quan sát mặt đầu sóng Nếu cần điều chỉnh chùm tia sáng phát từ hộp đèn cho thủy tinh đáy bể tạo sóng chiếu hoàn toàn Có thể thay đổi độ chìm sâu kích thích Quan sát hình ảnh mặt đầu sóng sau qua khe rộng Dùng hai chắn để thay đổi độ rộng khe tạo khe hẹp Lặp lại bước thực hành trường hợp qua khe rộng Quan sát mặt đầu sóng qua khe hẹp So sánh thay đổi phương truyền sóng qua khe rộng khe hẹp vật cản  Sự truyền sóng phẳng qua vật cản có nhiều khe hẹp Đặt vật cản có nhiều khe hẹp song song với bề mặt sóng tới Luận văn tốt nghiệp đại học Dùng chắn che khe Có thể điều chỉnh tia sáng từ đĩa hoạt nghiệm cho thủy tinh bể tạo sóng chiếu hoàn toàn Có thể thay đổi độ ngập nước bể tạo sóng Quan sát hình ảnh tạo sóng sau qua khe hẹp Thay đổi số lượng khe hẹp cách bỏ chắn để tăng số lượng khe lên 3, khe hẹp Lặp lại thí nghiệm quan sát hình ảnh chồng chập sóng qua khe hẹp 2.3.6.4 Kết  Sự truyền sóng phẳng qua khe có độ rộng khác Một khe có độ rộng khác lớn bước sóng sóng phẳng qua khe không đổi Nếu khe rộng có bề rộng nhỏ bước sóng sóng lan truyền sau khe sóng cầu Hình 2-27 Hình ảnh sóng nhiễu xạ sau khe rộng Luận văn tốt nghiệp đại học Hình 2-28 Hình ảnh sóng nhiễu xạ sau khe hẹp cho sóng cầu  Nhiễu xạ qua nhiều khe hẹp Sau hai khe, sóng tròn chồng chập lên tạo giao thoa (giao thoa sóng qua khe kép) làm xuất điểm cực đại cực tiểu giao thoa Hình 2-29 Nhiễu xạ sóng qua khe hẹp Sóng tròn giao thoa sau 3, khe hẹp có khoảng cách với khe ban đầu cho đường giao thoa yếu (điểm cực đại thứ cấp) xuất điểm cực đại Luận văn tốt nghiệp đại học Hình 2-31 Nhiễu xạ sóng phẳng qua khe hẹp Hình 2-32 Sóng nhiễu xạ qua khe hẹp Luận văn tốt nghiệp đại học LỜI KẾT 3B Với mục đích nghiên cứu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài, nghiên cứu tài liệu sách vở, tài liệu thực hành thí nghiệm để chắt lọc hệ thống lý thuyết cho thí nghiệm, phân tích kiến thức minh họa, kiểm chứng thực hành, từ xây dựng thí nghiệm Sau trình phân tích, tìm hiểu thí nghiệm, tiến hành thực hành thí nghiệm để quan sát đo đạc, chụp lại hình ảnh thực tế Kết trình nghiên cứu: - Hệ thống lại kiến thức lý thuyết sóng học phần Dao động Sóng Vật lý đại cương: Các đặc tính môi trường truyền sóng, truyền sóng môi trường vật chất, từ phân loại sóng học, xây dựng phương trình truyền sóng cho loại sóng phân loại, đại lượng đặc trưng cho sóng học tính chất sóng, lượng sóng học, nguyên lý chồng chập sóng - Với hệ thống kiến thức trên, xây dựng thí nghiệm cho phần thực hành nhằm minh họa kiến thức học Bố cục thí nghiệm gồm mục đích; sở lý thuyết; tiến hành với bước: chuẩn bị thiết bị, lắp đặt, thực hành; kết thực hành với 34 hình ảnh thực tế, bảng số liệu (tùy bài), nhận xét + Thí nghiệm 1: Tạo sóng phẳng, sóng cầu: Tìm hiểu đặc tính sóng truyền môi trường đàn hồi, khái niệm trình truyền sóng mặt đầu sóng, mặt sóng, tia sóng, phương truyền sóng, đại lượng đặc trưng cho sóng: tần số, chu kỳ, vận tốc truyền sóng, đồng thời thấy chất trình truyền sóng + Thí nghiệm 2: Sự lan truyền sóng hai độ sâu khác nhau: Đặc trưng trình truyền sóng vận tốc truyền sóng không phụ thuộc vào tần số dao động mà phụ thuộc vào môi trường lan truyền sóng + Thí nghiệm 3: Phản xạ sóng nước vật cản phẳng: Tính chất sóng nước nói riêng sóng học nói chung phản xạ trở lại sóng gặp vật cản phương truyền sóng Luận văn tốt nghiệp đại học + Thí nghiệm 4: Khúc xạ sóng nước vật cản cầu: Tính chất sóng học truyền qua mặt phân cách hai môi trường khác đổi phương truyền sóng + Thí nghiêm 5: Giao thoa sóng nước: Tính chất đặc thù sóng học giao thoa nguồn kết hợp + Thí nghiệm 6: Nguyên lý Huyghens chồng chập sóng: Tính chồng chập nhiều sóng miền chúng gặp Và lan truyền nguồn sóng tạo nguồn thứ cấp Áp dụng nguyên lý Huyghens chồng chập gây tính chất nhiễu xạ sóng Bộ thí nghiệm sóng nước xây dựng phục vụ việc dạy học số kiến thức sóng với mục tiêu đặt đề tài Tuy nhiên điều kiện dụng cụ thí nghiệm hạn chế với thời gian thực đề tài ngắn nên số thí nghiệm minh họa cho kiến thức sóng chưa nhiều Do vậy, hướng phát triển đề tài xây dựng thêm thí nghiệm để minh họa cho kiến thức lý thuyết sóng học Ví dụ hiệu ứng Đốp-lơ cho sóng nước, thí nghiệm Lloyd sử dụng cho sóng nước… Cuối cùng, mong luận văn góp phần nhỏ làm phong phú thêm thí nghiệm phòng thí nghiệm Vật lý để phục vụ dạy học cho việc dạy học Vật lý Luận văn tốt nghiệp đại học TÀI LIỆU THAM KHẢO 4B [1] Lương Duyên Bình - Dư Trí Công - Nguyễn Hữu Hồ (2008),Vật lý đại cương, tập 2, NXB Giáo dục [2] Đào Văn Phúc, Phạm Viết Trinh (1990), Cơ học, NXB Giáo dục [3] Phạm Quý Tư - Nguyễn Thị Bảo Ngọc (1999), Dao động sóng, NXB Giáo dục [4] Nguyễn Thị Bảo Ngọc (1996), Dao động sóng, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội [4] David Halliday - Robert Resnick – Jearl Walker(2002), Cơ sở vật lý, tập – Cơ học II, NXB Giáo dục [5] Công ty Thiết bị Giáo dục Thắng Lợi, Tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Vật lý đại cương (do hãng Leybold Diactic – CHLB Đức sản xuất), Trung tâm tư vấn chuyển giao công nghệ thiết bị giáo dục Các trang web: • www.phywe.com/index.php/fuseaction/download/lrn_file/versuchsanleitung en/P2133500/e/P2133500.pdf • www.phywe.com/index.php/fuseaction/download/lrn_file/versuchsanleitung en/P2133400/e/P2133400.pdf • www.dev.physicslab.org/Document.aspx?doctype=2&filename=WavesSoun d_RippleTankSampleSolutions • www.falstad.com/ripple Luận văn tốt nghiệp đại học [...]... cho sóng hình sin, ngoài bước sóng λ ta còn dùng đại lượng số sóng k và véc-tơ sóng Số sóng k là số lần bước sóng λ được chứa trong khoảng chiều dài 2π trên đường truyền sóng k= 2π λ → Véc-tơ sóng k là véc-tơ có mô-đun bằng số sóng k và hướng theo chiều truyền sóng 1.4.2 Sóng cầu và phương trình sóng cầu Xét môi trường được kích thích tại điểm O (điểm O bị làm biến dạng, độ biến dạng hay kích thích... sóng Luận văn tốt nghiệp đại học 1.3 Phân loại sóng cơ học 1.3.1 Dựa vào phương truyền sóng và phương dao động Ta chia sóng thành hai loại: sóng ngang và sóng dọc 1.3.1.1 Sóng ngang Sóng ngang là sóng mà phương dao động của các phần tử môi trường vuông góc với phương truyền sóng Phương truyền sóng Phương dao động Hình 1-2 Phương dao động vuông góc phương truyền sóng của sóng ngang Sóng ngang gắn liền với... ∆k Tần số góc của các sóng thành phần phụ thuộc vào số sóng của sóng ấy ω = ω(k) Mỗi sóng phẳng với tần số góc ω và số sóng k xác định có thể biểu diễn bằng một số phức cei(ωt − kx) với c là biên độ, ωt − kx là pha của sóng vào thời điểm t và tại điểm đó có tọa độ x Phần thực ccos(ωt − kx) hoặc phần ảo csin(ωt − kx) chính là một dạng hàm sin Luận văn tốt nghiệp đại học Sự chồng chập của một số vô cùng... trình sóng Thí dụ với sóng đàn hồi trong chất rắn thì đại lượng đặc trưng cho sóng là véc-tơ li độ (véc-tơ chuyển dời vị trí cân bằng) Để đặc trưng sóng dọc trong chất khí hoặc trong chất lỏng ta dùng li độ hoặc áp suất phụ (áp suất khi sóng truyền qua trừ đi áp suất cân bằng) 1.4.1 Sóng phẳng và phương trình truyền sóng phẳng Đối với sóng phẳng, mặt sóng là tập hợp các mặt phẳng song song, các tia sóng. .. chuyển chất Trong môi trường đàn hồi liên tục, sóng truyền đi theo mọi phương Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng, các phần tử trong môi trường sóng không truyền đi mà chỉ truyền dao động Sóng cơ không thể truyền trong chân không vì đó không là môi trường vật chất Người ta gọi vật gây kích động là nguồn sóng, phương truyền sóng là tia sóng, không gian mà sóng truyền qua là trường sóng Luận... tốt nghiệp đại học ở đây F là lực căng của sợi dây, ρ là mật độ khối lượng của vật liệu làm dây và S là tiết diện ngang của nó Tích ρS ở mẫu số trong căn số thì bằng khối lượng của một đơn vị dài (mật độ dài) của dây 1.5.2 Chu kỳ và tần số Chu kì T và tần số f của sóng là chu kì và tần số của các phần tử dao động trong môi trường vật chất có sóng truyền qua Mối liên hệ giữa chu kì và tần số : T = 1... phần môi trường mà ta khảo sát thì mặt sóng là những mặt phẳng song song với nhau thì sóng được gọi là sóng phẳng Luận văn tốt nghiệp đại học 2 O 2 1 E1 E2 E3 1 3 3 E1 E2 E3 Hình 1-6 Sóng cầu (trái) và sóng phẳng (phải) 1.Nguồn sóng 1.4 2.Tia sóng 3.Mặt sóng Phương trình truyền sóng cơ Khi sóng đàn hồi truyền qua một môi trường thì hạt của môi trường dao động Đại lượng đặc trưng cho dao động của hạt... số : T = 1 f 1.5.3 Bước sóng Bước sóng λ của sóng là quãng đường mà sóng truyền được sau khoảng thời gian bằng 1 chu kì hay nói cách khác là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng có dao động cùng pha (xem kĩ * trong 1.3.1.1.) λ = vT 1.6 Các tính chất của sóng cơ học 1.6.1 Tính phản xạ Khi sóng truyền đi trong môi trường vật chất nếu gặp vật cản thì sóng sẽ phản xạ trở lại... Xét một sóng truyền trong môi trường đồng nhất và đẳng hướng, trên phương truyền sóng đặt vật cản Vật cản có một khe có bề rộng Mặt sóng đầu tiên truyền tới vât cản thì bị phản xạ trở lại, còn khi qua khe, theo nguyên lí Huyghens , chúng trở thành nguồn thứ cấp phát ra sóng thứ cấp Và tia sóng đổi hướng khi đi qua các chướng ngại vật được gọi là hiện tượng nhiễu xạ sóng cơ 1.6.4 Tính giao thoa Khi sóng. .. thoa Khi sóng từ hai nguồn cùng tần số và hiệu số pha không đổi, cùng truyền tới một miền môi trường vật chất thì xảy ra hiện tượng giao thoa sóng làm cho có những chỗ biên độ dao động của phần tử vật chất được tăng cường, có những chỗ bị giảm bớt 1.7 Năng lượng sóng cơ học 1.7.1 Mật độ năng lượng của sóng đàn hồi Luận văn tốt nghiệp đại học Khi sóng đàn hồi lan truyền trong môi trường thì các hạt vĩ mô ... chất tính chất sóng học nói chung Vì lí nên chọn đề tài: Luận văn tốt nghiệp đại học “XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM SÓNG NƯỚC PHỤC VỤ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ SÓNG CƠ HỌC TRONG VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG” Với...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ …….o0o…… BÙI THỊ MAI XÂY DỰNG BỘ THÍ NGHIỆM SÓNG NƯỚC PHỤC VỤ DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ SÓNG CƠ HỌC TRONG VẬT... thành kiến thức vật lý thí nghiệm kiểm chứng Trong việc dạy học vật lý bậc học phổ thông, cao đẳng, đại học , thí nghiệm có vai trò quan trọng Thí nghiệm vật lý dẫn dắt người học vào tình vật lý,