Tổng hợp kiến thức Vật lý 12 – LTĐH – CHƯƠNG II - SÓNG CƠ HỌC CHƯƠNG : SÓNG CƠ CHỦ ĐỀ 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ SÓNG CƠ Khái niệm sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc a Sóng cơ: dao động lan truyền mơi trường vật chất � không truyền chân không - Khi sóng lan truyền, phân tử vật chất dao động chỗ, pha dao động lượng sóng chuyển dời theo sóng Q trình truyền sóng q trình truyền lượng - Trong mơi trường đồng tính đẳng hướng, phần tử gần nguồn sóng nhận sóng sớm (tức dao động nhanh pha hơn) phần tử xa nguồn b Sóng dọc: sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng Sóng dọc truyền chất khí, lỏng, rắn Ví dụ: Sóng âm truyền khơng khí hay chất lỏng c Sóng ngang: sóng có phương dao động vng góc với phương truyền sóng Sóng ngang truyền chất rắn mặt chất lỏng Ví dụ: Sóng mặt nước Các đặc trưng sóng a Chu kì (tần số sóng): đại lượng khơng thay đổi sóng truyền từ mơi trường sang mơi trường khác b Tốc độ truyền sóng: tốc độ lan truyền dao động môi trường; phụ thuộc chất môi trường (VR > VL > VK) nhiệt độ (nhiệt độ mơi trường tăng tốc độ lan truyền nhanh) c Bước sóng: λ = vT = v Với v(m/s); T(s); f(Hz) ( m) Quãng đường truyền sóng: S = v.t f - ĐN1: Bước sóng khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha - ĐN2: Bước sóng quãng đường sóng lan truyền chu kì Chú ý: + Khoảng cách hai sóng liên tiếp ; Khoảng cách n sóng (n – 1) Phương trình sóng Ph� � ng truy� n s� ng O a Phương trình sóng M N dM OM dN ON � Tập hợp điểm cách nguồn sóng dao động 2dN uo acos(t ) 2dM uN acos(t ) uM acos(t ) pha! b Độ lệch pha dao động điểm cách nguồn: Δφ = 2π d1 - d λ Nếu hai điểm nằm phương truyền sóng cách khoảng d thì: Δφ = 2π d λ + Cùng pha: = 2k d k (k = 1, 2, 3…) + Ngược pha: = (2k + 1) d (k ) (k = 0, 1, 2…) Bài toán 1: Cho khoảng cách, độ lệch pha điểm, v1 ≤ v ≤ v2 f1 ≤ f ≤ f2 Tính v f: Dùng máy tính, bấm MODE ; nhập hàm f(x) = v f theo ẩn x = k ; cho chạy nghiệm (từ START đến END 10 ; chọn STEP (vì k nguyên), nhận nghiệm f(x) khoảng v f Bài toán 2: Đề nhắc đến chiều truyền sóng, biết li độ điểm tìm li độ điểm kia: Dùng đường tròn để giải với lưu ý: chiều dao động phần tử chiều dương lượng giác (ngược chiều kim đồng hồ) chiều truyền sóng chiều kim đồng hồ, góc quét = độ lệch pha: Δφ = ω.Δt = 2π d , quy cách thức giải toán dao động điều hòa & chuyển động tròn (xem λ hình vẽ cuối trang 27) Chú ý: Trong tượng truyền sóng sợi dây, dây kích thích dao động nam châm điện với tần số dòng điện f tần số dao động dây 2f Tổng hợp kiến thức Vật lý 12 – LTĐH – CHƯƠNG II - SÓNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 2: SÓNG ÂM Sóng âm sóng truyền mơi trường khí, lỏng, rắn (Âm khơng truyền chân khơng) - Trong chất khí chất lỏng, sóng âm sóng dọc - Trong chất rắn, sóng âm gồm sóng ngang sóng dọc Âm nghe có tần số từ 16Hz đến 20 000Hz mà tai người cảm nhận Âm gọi âm - Siêu âm: sóng âm có tần số > 20 000Hz - Hạ âm: sóng âm có tần số < 16Hz Nguồn âm vật dao động phát âm Dao động âm dao động cưỡng có tần số tần số nguồn phát Tốc độ truyền âm: - Trong môi trường định, tốc độ truyền âm không đổi - Tốc tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ nhiệt độ môi trường - Tốc độ: vrắn > vlỏng > vkhí Khi sóng âm truyền từ khơng khí vào nước vận tốc tăng bước sóng tăng d d Chú ý: Thời gian truyền âm môi trường: t = với vkk vmt vận tốc truyền âm v kk v mt khơng khí mơi trường Các đặc trưng vật lý âm (tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm), lượng đồ thị dao động âm) a Tần số âm: Là đặc trưng quan trọng Khi âm truyền từ môi trường sang mơi trường khác tần số khơng đổi, tốc truyền âm thay đổi, bước sóng sóng âm thay đổi W P = : điểm đại lượng đo lượng mà sóng âm tải b Cường độ âm I(W/m2) I = t.S S qua đơn vị diện tích đặt điểm đó, vng góc với phương truyền sóng đơn vị thời gian + W (J), P (W) lượng, công suất phát âm nguồn; S (m2) diện tích miền truyền âm + Với sóng cầu S diện tích mặt cầu S = 4πR � Khi R tăng k lần I giảm k2 lần c Mức cường độ âm: L(dB) 10lg I � I0 L I 1010 với I0 = 10-12W/m2 cường độ âm chuẩn I0 L(dB) L L 10lg L I2 I � 1010 � Khi I tăng 10n lần L tăng thêm 10n (dB) I1 I1 Chú ý: Khi hai âm chêch lệch L2 – L1 = 10n (dB) I2 = 10n.I1 = a.I1 ta nói: số nguồn âm tăng gấp a lần so với số nguồn âm lúc đầu L L 10lg L L1 I2 R R1 I2 20lg � 10 10 I1 R2 R2 I1 Chú ý công thức toán: lg10x = x; a a = lgx x = 10a ; lg = lg a - lg b b Đặc trưng sinh lí âm: (3 đặc trưng độ cao, độ to âm sắc) - Độ cao âm gắn liền với tần số âm (Độ cao âm tăng theo tần số âm) - Độ to âm đặc trưng gắn liền với mức cường đô âm (Độ to tăng theo mức cường độ âm) - Âm sắc gắn liền với đồ thị dao động âm, giúp ta phân biệt âm phát từ nguồn âm, nhạc cụ khác Âm sắc phụ thuộc vào tần số biên độ hoạ âm Tổng hợp kiến thức Vật lý 12 – LTĐH – CHƯƠNG II - SÓNG CƠ HỌC CHỦ ĐỀ 3: GIAO THOA SÓNG Hiện tượng giao thoa sóng: tổng hợp hay nhiều sóng kết hợp khơng gian, có chỗ biên độ sóng tăng cường (cực đại giao thoa) triệt tiêu (cực tiểu giao thoa) Hiện tượng giao thoa tượng đặc trưng sóng Điều kiện giao thoa: Hai nguồn sóng phát hai sóng tần số có hiệu số pha không đổi theo thời gian gọi hai nguồn kết hợp Lí thuyết giao thoa: Giao thoa hai sóng phát từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách khoảng l Xét nguồn : u1 = A1 cos(ωt + φ1 ) u2 = A2 cos(ωt + φ2 ) Với 1 : độ lệch pha hai nguồn - Phương trình sóng M hai sóng từ hai nguồn truyền tới: d1 � d2 � � � u1M = A1cosωt �+ φ -1 2π �và u 2M = A cosωt �+ φ -2 2π � λ� λ � � � - Phương trình giao thoa M: uM = u1M + u2M (lập phương trình máy tính với thao tác giống tổng hợp hai dao động) Độ lệch pha hai sóng từ hai nguồn đến M: 2π Δφ M = φ 2M - φ 1M = (d1 - d2 )+ Δφ (1) λ Biên độ dao động M: A 2M = A12 + A22 +2A1 A 2cos(ΔφM ) (2) Hiệu đường sóng từ hai nguồn đến M: d1 - d2 = (Δφ M - Δφ ) λ 2π (3) Hai nguồn biên độ: u1 = Acos(ωt + φ1 ) u2 = Acos(ωt + φ2 ) d + dφ + φ � d - d Δφ � � cos ω t - π 2+ - Phương trình giao thoa sóng M: uM = 2Acosπ� 2+ � � � � λ � λ � d1 - d2 Δφ � + � � λ � Biên độ dao động M: A M = 2Acosπ� (1) Hiệu đường hai sóng đến M: d1 - d = (ΔφM - Δφ) λ 2π + Khi Δφ M = 2kπ � d1 - d2 = kλ - (2) Δφ λ AMmax = 2A; 2π � 1Δφ � k +λ -� λ + Khi Δφ M = (2k +1)π � d1 - d2 = � AMmin = � � 2π Số điểm (hoặc số đường) dao động cực đại, cực tiểu đoạn S1S2 : l Δφ l Δφ