Vật Lí lớp 12: Tóm tắt kiến thức Chương 2 - Sóng cơ và Sóng âm
Tài liệu Tổng hợp Lý thuyết Chương 2: Sóng cơ và Sóng âm hay, chi tiết nhất Vật Lí lớp 12 sẽ giúp bạn ôn tập và hiểu rõ kiến thức về chủ đề này. Bài viết này sẽ tóm tắt các nội dung quan trọng trong chương 2 như Lý thuyết Sóng cơ, Giao thoa sóng, Sóng dừng và Sóng âm.
Ảnh minh họa: Tổng hợp Lý thuyết Chương 2: Sóng cơ và Sóng âm hay, chi tiết nhất.
Lý thuyết Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
I) Sóng cơ:
- Khái niệm: Sóng cơ là sự lan truyền truyền dao động cơ (năng lượng, trạng thái dao động) trong một môi trường.
- Sóng cơ không làm lan truyền phân tử vật chất của môi trường.
- Sóng cơ chỉ truyền được trong môi trường rắn, lỏng, khí, không truyền được trong chân không.
- VD: Khi ném một hòn đá xuống mặt nước đang yên ả, trên mặt nước sẽ xuất hiện những gợn tròn lan rộng dần ra đó chính là sóng cơ.
- Phân loại: Sóng cơ có hai loại là sóng dọc và sóng ngang.
- Sóng ngang: Các phân tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn và trên bề mặt chất lỏng.
- Sóng dọc: Các phân tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng. Sóng dọc truyền trong môi trường rắn, lỏng và khí.
Các đặc trưng của một sóng hình sin
Với sóng hình sin:
- Biên độ A của sóng: Là biên độ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua.
- Chu kỳ T của sóng: Là chu kỳ dao động của một phần tử môi trường có sóng truyền qua (tính tuần hoàn về thời gian).
- Tốc độ truyền sóng v: Là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.
- Bước sóng λ: Là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ (tính tuần hoàn về không gian).
- Năng lượng sóng: Là năng lượng dao động của các phần tử môi trường có sóng truyền qua.
Phương trình sóng
Xét một sóng hình sin đang lan truyền trong một môi trường theo trục Ox, sóng này phát ra từ gốc tọa độ O với phương trình dao động là uO = Acos(ωt + φ). Để sóng truyền được đến M cách O một khoảng x cần 1 khoảng thời gian là ∆t = x/v. Do đó M bắt đầu dao động muộn hơn O một khoảng ∆t. Vì thế phương trình dao động của M là:
uM = Acos(ω(t - ∆t) + φ)
Phương trình trên được gọi là phương trình của một sóng hình sin truyền theo trục Ox, cho biết li độ u của một phân tử M có tọa độ x tại thời điểm t. Phương trình là một hàm tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ là T, tuần hoàn theo không gian với chu kỳ là λ.
Lý thuyết Giao thoa sóng
I) Hiện tượng giao thoa sóng
- Khái niệm: Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng. Các gợn sóng có hình các đường hypebol gọi là các vân giao thoa.
- Giải thích: Mỗi nguồn sóng S1, S2 đều phát ra các gợn sóng tròn xung quanh (gợn lồi (đỉnh sóng) được biểu diễn bằng các đường tròn nét liền, gợn lõm (hõm sóng) được biểu diễn bằng các đường tròn nét đứt). Ở trong miền hai sóng gặp nhau có những điểm 2 sóng gặp nhau tăng cường nhau tạo nên các đường hypebol nét đứt dao động rất mạnh, gọi là cực đại giao thoa, cũng có những điểm 2 sóng gặp nhau triệt tiêu nhau tạo nên các đường hypebol nét đứt đứng yên, gọi là cực tiểu giao thoa.
- Dao động cùng phương, cùng tần số (chu kỳ).
- Có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
II) Phương trình dao động của một điểm trong vùng giao thoa.
Có 2 nguồn sóng kết hợp S1, S2 có phương trình dao động là: uS1 = uS2 = Acos(2πt/T). Xét điểm M là một điểm trong vùng giao thoa, cách S1,S2 những khoảng lần lượt là d1, d2. Tại M sẽ nhận được sóng truyền từ hai nguồn S1, S2 có phương trình lần lượt là:
uM = Acos(2πt/T)cos(k(d2 - d1))
Dao động của M sẽ là tổng hợp của hai dao động điều hòa trên. Nhận xét: Dao động của M có biên độ là cho thấy tùy thuộc vào hiệu đường đi d2 - d1 mà M có biên độ dao động khác nhau.
III) Vị trí cực đại cực tiểu giao thoa.
Ta có:
d2 - d1 = kλ (k = 0, ±1, ±2, ...)
d2 - d1 = (k + 1/2)λ (k = 0, ±1, ±2, ...)
Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước sóng, còn cực tiểu giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số bán nguyên lần bước sóng.
Chú ý: Hãy nhớ rằng, bất kỳ kiến thức nào bạn học được cũng cần được áp dụng vào thực tế để hiểu và ghi nhớ lâu hơn. Hãy thực hành và đặt câu hỏi khi cần thiết để nắm vững kiến thức.
Vậy là chúng ta đã tìm hiểu qua tổng hợp lý thuyết chương 2 về Sóng cơ và Sóng âm trong môn Vật Lí lớp 12. Bạn đã nắm vững kiến thức này chưa? Hãy thực hành và áp dụng vào các bài tập để củng cố kiến thức và chuẩn bị tốt cho kỳ thi sắp tới nhé!
