Ôn tập Vật Lý 12: Chương 2 – Sóng cơ

Một bài viết ôn tập vật lý 12 chương 2 sẽ giúp bạn củng cố kiến thức đồng thời chuẩn bị tốt hơn cho bài kiểm tra. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về sóng cơ, giao thoa sóng và sóng dừng. Cùng nhau khám phá chi tiết từng phần nhé!

Sóng cơ và sự truyền sóng cơ

1. Sóng cơ và sự truyền sóng cơ

• Sóng cơ là những dao động lan truyền trong môi trường.
• Sóng cơ truyền đi chỉ có pha dao động của các phần tử vật chất lan truyền, các phần tử vật chất khác dao động xung quanh vị trí cân bằng cố định.
• Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng (ví dụ: sóng trên mặt nước, sóng trên sợi dây cao su).
• Sóng dọc là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng (ví dụ: sóng âm, sóng trên một lò xo).

2. Các đặc trưng của một sóng hình sin

• Biên độ của sóng (A): là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
• Chu kỳ sóng (T): là chu kỳ dao động của một phần tử của môi trường sóng truyền qua.
• Tần số (f): là đại lượng nghịch đảo của chu kỳ sóng: f = 1/T.
• Tốc độ truyền sóng (v): là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.
• Bước sóng (lambda): là quãng đường mà sóng truyền được trong một chu kỳ.
• Bước sóng (lambda) cũng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
• Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là (lambda/2).
• Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động vuông pha là (lambda/4).
• Khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ trên phương truyền sóng mà dao động cùng pha là: k(lambda).
• Khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là: (2k+1)(lambda/2).
• Lưu ý: Giữa n đỉnh sóng có (n-1) bước sóng.

3. Phương trình sóng

a. Tại nguồn O: uO = Acos(wt)
b. Tại M trên phương truyền sóng: uM = AMcos(w(t-Dt))
c. Tổng quát: Tại điểm O: uO = Acos(wt + j)
d. Độ lệch pha giữa hai điểm cách nguồn một khoảng xM, xN: (Delta varphi{MN} = omega (xN – xM)/v = 2pi (xN – xM)/lambda)
Nếu 2 điểm M và N dao động cùng pha thì: (Delta varphi{MN} = 2kpi <=> 2pi (xN – xM)/lambda = 2kpi <=> (xN – xM) = klambda) (k là số nguyên)
Nếu 2 điểm M và N dao động ngược pha thì: (Delta varphi_{MN} = (2k + 1)pi <=> 2pi (xN – xM)/lambda = (2k + 1)pi <=> (xN – xM) = (2k + 1)lambda/2) (k là số nguyên)
Nếu 2 điểm M và N dao động vuông pha thì: (Delta varphi_{MN} = (2k + 1)pi/2 <=> 2pi (xN – xM)/lambda = (2k + 1)pi/2 <=> (xN – xM) = (2k + 1)lambda/4) (k là số nguyên)
Nếu 2 điểm M và N nằm trên một phương truyền sóng và cách nhau một khoảng x thì: (Delta varphi = omega x/v = 2pi * x/lambda)
Vậy 2 điểm M và N trên phương truyền sóng sẽ:

• dao động cùng pha khi: d = k(lambda)
• dao động ngược pha khi: d = (2k + 1)(lambda/2)
• dao động vuông pha khi: d = (2k + 1)(lambda/4)
  với k = 0, ±1, ±2 …

e. Trong hiện tượng truyền sóng trên sợi dây, dây được kích thích dao động bởi nam châm điện với tần số dòng điện là f thì tần số dao động của dây là 2f.

Giao thoa sóng

1. Điều kiện để có giao thoa

Hai sóng là hai sóng kết hợp tức là hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian (hoặc hai sóng cùng pha).

2. Lý thuyết giao thoa

Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l:

• Phương trình sóng tại 2 nguồn: (Điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2)
  (u1 = Acos(wt + varphi1)) và (u2M = Acos(wt – 2pi(d2/lambda) + varphi2))
• Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới:
  (u1M = Acos(wt – 2pi(d1/lambda) + varphi1)) và (u2M = Acos(wt – 2pi(d2/lambda) + varphi2))
• Phương trình giao thoa sóng tại M: uM = u1M + u2M
  (uM = 2Acos[pi(d1 – d2)/lambda + (Delta varphi)/2]cos[2pi ft – pi(d1 + d2)/lambda + (varphi1 + varphi2)/2])
• Biên độ dao động tại M: (AM = 2A|cos(pi(d1 – d2)/lambda + (Delta varphi)/2)|) với (Delta varphi = varphi2 – varphi1)

3. Tìm số điểm dao động cực đại, số điểm dao động cực tiểu giữa hai nguồn

• Số cực đại: (-l/lambda + (Delta varphi)/(2pi) < k < l/lambda + (Delta varphi)/(2pi) <=> -5.5 < k < 5.5 => có 10 cực đại
• Số cực tiểu: (-l/lambda – 1/2 + (Delta varphi)/(2pi) < k < l/lambda – 1/2 + (Delta varphi)/(2pi) <=> -5 < k < 5 => có 11 cực tiểu

4. Hai nguồn dao động cùng pha (Delta varphi = varphi1 – varphi2 = 0 hoặc 2kp)

• Độ lệch pha của hai sóng thành phần tại M: (Delta phi = 2pi(d2 – d1)/lambda)
• Biên độ sóng tổng hợp: AM = 2A|cos(pi(d2 – d1)/lambda)|
• Số đường dao động với Amax và Amin:
  • Số cực đại: (-l/lambda < k < l/lambda) và (k là số nguyên).
  • Số cực tiểu: (-l/lambda – 1/2 < k < l/lambda – 1/2) và (k là số nguyên). Hay (-l/lambda < k + 0.5 < l/lambda)

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Tài liệu lý