- Tạo sóng cầu và sóng phẳng
- Sự lan truyền của sóng nước ở hai độ sâu khác nhau - Phản xạ của sóng nước tại vật cản phẳng
- Khúc xạ sóng nước ở vật cản cầu - Giao thoa của sóng nước
- Nguyên lí Huyghens và sự chồng chập sóng
2.3.1. Sự tạo sóng cầu và sóng phẳng
2.3.1.1. Mục đích
Tạo ra sóng cầu bằng bộ kích thích dạng điểm.
Tạo ra sóng nước phẳng bằng bộ kích thích sóng phẳng.
Quan sát chuyển động của nước trong sóng và so sánh với sự lan truyền của sóng. Đo bước sóng λ của sóng nước ở tần số kích thích f khác nhau và tốc độ của sóng ν.
2.3.1.2. Nguyên tắc
Thí nghiệm thể hiện và minh họa các các khái niệm cơ bản của lan truyền sóng như mặt đầu sóng, hướng lan truyền, bó sóng, tốc độ lan truyền, năng lượng truyền sóng. Các tính chất của sóng được quan sát một cách trực quan thông qua hình ảnh xem như hai chiều.
Sóng nước được tạo trong khay nước nhờ bộ kích thích dạng điểm hoặc bộ kích thích phẳng làm dao động các phần tử.
Hình minh họa 2-1. Sóng phẳng, sóng cầu
Tia sáng của đèn dạng điểm chiếu xuyên qua bể tạo sóng, ngọn sóng trở thành thấu kính hội tụ, và tạo ra các tia sáng trên màn quan sát, bể tạo sóng sẽ trở thành thấu kính phân kì tạo ra các đường tối. Muốn hiển thị sóng dừng, đèn hoạt nghiệm được đồng bộ hóa với máy phát tần số gây ra dao động.
2.3.1.3. Tiến hành
2.3.1.3.1. Thiết bị
Bộ thí nghiệm sóng nước
Bộ kích thích sóng dạng điểm và bộ thí nghiệm sóng cầu Thước kẻ
Nước xà phòng
2.3.1.3.2. Lắp đặt
Lắp đặt thí nghiệm như phần hướng dẫn chung
Nối bộ kích thích sóng dạng điểm và bộ kích thích sóng phẳng
2.3.1.3.3. Thực hiện
Tạo sóng cầu
Nối bộ kích thích dạng điểm tạo sóng cầu.
Bật tần số kích thích 25 Hz, từ từ tăng biên độ kích thích cho đến khi quan sát được mặt đầu sóng.
Nếu cần thiết có thể vặn ốc chỉnh hướng hộp đèn sao cho tia sáng được chiếu hoàn toàn đến tấm thủy tinh dưới bể tạo sóng.
Có thể thay đổi độ ngập trong nước.
Để quan sát hình ảnh sóng dừng, bật sang chế độ đồng bộ, ta tinh chỉnh kích thích và tần số máy đến khi hình ảnh sóng dừng xuất hiện.
Lặp lại thí nghiệm với tần số thay đổi kích thích 30 Hz, 35 Hz, 40 Hz. Điều chỉnh biên độ và đồng hóa sau mỗi lần thay đổi.
Tạo sóng phẳng
Nối bộ kích thích sóng phẳng.
Đặt tần số kích thích 25 Hz, từ từ tăng biên độ kích thích cho đến khi quan sát được mặt đầu sóng.
Nếu cần thiết có thể vặn ốc chỉnh hướng hộp đèn sao cho tia sáng được chiếu hoàn toàn đến tấm thủy tinh dưới bể tạo sóng.
Có thể thay đổi mực nước trong bể tạo sóng.
Để quan sát hình ảnh sóng dừng, bật qua nút điều chỉnh đồng bộ ở máy phát tần số, tinh chỉnh kích thích và tần số máy đến khi hình ảnh sóng dừng xuất hiện.
Lặp lại thí nghiệm với tần số thay đổi kích thích 30 Hz, 35 Hz, 40 Hz. Điều chỉnh biên độ và đồng hóa sau mỗi lần thay đổi.
Quan sát chuyển động của nước trong sóng và so sánh với sự lan
truyền của sóng
Quay hộp đèn ra khỏi mặt bể tạo sóng để dễ dàng quan sát hình ảnh lan truyền sóng trên mặt bể tạo sóng.
Cho mảnh giấy vào bể tạo sóng ở các biên độ kích thích khác nhau, quan sát vị trí của mảnh giấy và sự lan truyền của sóng.
Đo bước sóng λ của sóng ở các tần số kích thích f khác nhau và tính tốc
độ sóng ν
Bật máy hoạt nghiệm và đồng bộ hóa hệ thống để tạo hình ảnh sóng dừng.
Đo khoảng cách của hai mặt đầu sóng trên màn quan sát. Tuy nhiên ta đo khoảng cách của n mặt đầu sóng rồi lấy trung bình để độ chính xác cao hơn (lấy n = 3, 4, 5).
Đặt các kích thích ở tần số từ 25 Hz đến 40 Hz, mỗi lần thay đổi 5 Hz.
Dựa vào giá trị đo của bước sóng và các tần số kích thích đã đặt, tính vận tốc truyền sóng ν = λ x f.
Chú ý: Để dễ dàng quan sát hình ảnh sóng phẳng và sóng cầu ta làm thí nghiệm trong phòng tối.