Sóng và các đại lượng đặc trưng của sóng chi tiết - Vật lý 11

Tác giả Hoàng Uyên 09:49 06/12/2023 72,042 Tag Lớp 11

Sóng và các đại lượng đặc trưng của sóng là kiến thức quan trọng trong Vật Lý 11 - chương trình mới. Để nhằm giúp các em có sự chuẩn bị chu đáo về kiến thức trước khi đến lớp, VUIHOC xin gửi tới các em lý thuyết và các dạng bài tập liên quan đến bài học. Cùng VUIHOC tham khảo để học tốt môn Vật Lí 11 nhé !

Sóng và các đại lượng đặc trưng của sóng chi tiết - Vật lý 11

Mục lục bài viết

Mục lục bài viết x

1. Sóng là gì?

1.1 Khái niệm

Sóng là sự lan truyền dao động trong không gian theo thời gian. Phần tử môi trường không truyền theo phương truyền sóng khi sóng truyền đi mà chỉ dao động tại vị trí nhất định.

1.2 Một số tính chất của sóng

Dưới đây là một số tính chất của sóng:

Hiện tượng phản xạ: Là hiện tượng truyền sóng từ một môi trường đến mặt phân cách với một môi trường khác, cùng lúc sóng tới được truyền ngược lại vào môi trường ban đầu.

Hiện tượng nhiễu xạ : Là hiện tượng quang học khi ánh sáng được truyền vào khi lỗ và khi đi qua khe thì đổi hướng và phân tán làm thay đổi làm cho sóng lan rộng ở phía bên kia khe.
Hiện tượng khúc xạ: Là hiện tượng sóng chuyển phương truyền từ một môi trường này đi sang một môi trường khác

2. Các đại lượng đặc trưng của sóng

2.1 Biên độ sóng

- Biên độ sóng là độ dịch chuyển lớn nhất của phần tử sóng khỏi vị trí cân bằng của một điểm sóng.

- Sóng có biên độ càng lớn thì phần tử dao động càng mạnh, ngọn sóng càng cao, xô vào bờ càng mạnh.

2.2 Tần số và chu kỳ sóng

- Tần số sóng là số dao động của mỗi điểm sóng thực hiện trong một đơn vị thời gian. Tần số f của một sóng liên hệ theo công thức: $f=\frac{1}{T}$

- Chu kì sóng chính bằng thời gian thực hiện một dao động của một điểm sóng. Chu kì kí hiệu là T, đơn vị là giây.

2.3 Bước sóng

Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì dao động T

$\large \lambda =v.T$

trong đó v là tốc độ lan truyền của sóng. Đơn vị của bước sóng được tính theo mét (m)

2.4 Tốc độ sóng

- Là tốc độ lan truyền năng lượng của sóng trong không gian, được kí hiệu là v. Hay được hiểu chính là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường.

- Công thức tính tốc độ sóng: $\large v=f.\lambda$

2.5 Cường độ sóng

- Là năng lượng sóng truyền qua đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.

$\large I=\frac{E}{S\Delta t}=\frac{\wp }{S}$

trong đó S là diện tích vuông góc, E là năng lượng sóng truyền qua trong một khoảng thời gian $\large \Delta$ t hay công suất sóng $\wp =\frac{E}{\Delta t}$ . Cường độ sóng được đo bằng oát với đơn vị là W/m²

Lộ trình học tập kiến thức 11 được thiết kế theo năng lực cá nhân đầu tiên được thực hiện bởi các thầy cô có nhiều kinh nghiệm, đăng ký ngay để được học thử hoàn toàn miễn phí nhé!

3. Phương trình sóng

- Phương trình truyền sóng theo trục Ox là:

$\large u=Acos\left ( \frac{2\pi }{T}.t-\frac{2\pi }{\lambda }x \right )$

4. Dạng bài tập sóng và các đại lượng đặc trưng của sóng

4.1 Bài 1 trang 38 Vật Lí 11 (Chân trời sáng tạo)

Phao chỉ dao động lên xuống quanh một vị trí nhất định khi có sóng truyền mà không truyền đi theo sóng. Lý giải: khi ta coi phao câu cá như một phần tử môi trường thì nó sẽ dao động quanh một vị trí cân bằng chứ không truyền đi theo sóng khi sóng truyền qua.

Sóng truyền năng lượng và pha dao động.

4.2 Bài 2 trang 38 Vật Lí 11 (Chân trời sáng tạo)

Dựa vào quan sát hình vẽ, ta có thể thấy đối với sóng thứ cấp thuộc sóng ngang thì các phần tử sóng dao động vuông góc với phương truyền sóng còn sóng sơ cấp thuộc sóng dọc, các phần tử sóng dao động có phương trùng với phương truyền sóng.

4.3 Bài 1 trang 45 Vật Lý 11 (Chân trời sáng tạo)

- Bằng việc sử dụng tính chất phản xạ của sóng âm vào kỹ thuật sonar. Khi sóng tới gặp vật cản (hoặc con mồi) tạo nên sóng phản xạ, máy thu nhận được tín hiệu của sóng phản xạ và phân tích để từ đó định vị chính xác được vị trí của đàn cá hay vật cản phía trước như đá ngầm..

- Sóng âm từ các tàu thuyền có ảnh hưởng tới loài sinh vật dưới nước như các loài cá heo và cá voi. Về cơ bản các loài cá này cũng có khả năng tìm kiếm con mồi bằng chính sóng siêu âm của nó phát ra.Nhưng nếu bị tác động qua nhiều từ sóng siêu âm của các tàu thuyền phát ra có thể khiến chúng bị mất phương hướng di chuyển, khó tìm được con mồi.

4.4 Bài 2 trang 45 Vật Lý 11 (Chân trời sáng tạo)

Ta có: $\large \frac{2\pi }{\lambda }d=\frac{2\pi }{\lambda }.60=\frac{\pi }{2} \Rightarrow \lambda=240 cm$

Do $\large \lambda =vT \Rightarrow T=\frac{\lambda }{v}=\frac{2,4}{330}\approx 0,00727s$

Chu kỳ $\large T=\frac{\lambda }{v}=\frac{2,4}{330}=\frac{2}{275}(s)$

a) Độ lệch pha giữa hai điểm trên cùng phương truyền sóng, tại cùng một điểm, khoảng cách nhau 360cm

$\large \Delta \varphi =\left ( \frac{2\pi }{T}t-\frac{2\pi }{\lambda }x \right ) -\left ( \frac{2\pi }{T}t-\frac{2\pi }{\lambda }x' \right )=2k\pi$

$\large \Rightarrow \Delta \varphi =\frac{2\pi }{\lambda}(x'-x)=\frac{2\pi }{240}.360=3\pi rad$

Vậy hai điểm này dao động ngược pha.

b) Độ lệch pha giữa hai điểm này trên cùng phương truyền sóng sau khoảng thời gian là 0,1s:

$\large \Rightarrow \Delta \varphi =\frac{2\pi }{T}.\Delta t=\frac{2\pi }{\frac{2}{275}}.0,1=27,5\pi =26\pi +\frac{3\pi }{2}$

dù ở hai thời điểm khác nhau nhưng tại một điểm => nó dao động vuông pha.

Đạt điểm 9+ môn vật lý không khó nếu bạn sở hữu bộ sách cán đích 9+ tổng hợp đầy đủ lý thuyết và các dạng bài ôn tập thi tốt nghiệp THPT

4.5 Bài 1 trang 57 Vật Lí 11 (Kết nối tri thức)

Sóng dừng có hai đầu cố định trên lò xo. Trên lò xo, sóng dừng chỉ có một bụng sóng vì chỉ có một nhóm vòng dao động với biên độ cực đại. Từ đó, ta có:

$\large l=k\frac{\lambda }{2}=k\frac{v}{2f}\Rightarrow 1,2 =1.\frac{v}{2.50}\Rightarrow v=120m/s$

4.6 Bài 2 trang 57 Vật Lí 11 (Kết nối tri thức)

a) Dựa vào đồ thì, bước sóng λ = 50(cm) = 0,5 (m)

b) Chu kì của sóng là 1s ta có f = 1 Hz

Tốc độ truyền sóng là v = λ.f = 0,5 (m/s)

c) Tần số tăng lên 5 Hz và tốc độ truyền sóng là không đổi

Suy ra bước sóng mới là:

$\large \lambda _{m}=\frac{v}{f_{m}}=0,1(m)$

4.7 Bài 3 trang 57 Vật Lí 11 (Kết nối tri thức)

Khoảng vân ban đầu: $\large i=\frac{\lambda D}{a}$

Khoảng vân sau khi đã dịch chuyển màn quan sát: $\large i'=\frac{\lambda (D-0,25)}{a}=0,8$

$\large \Rightarrow \frac{D}{D-0,25}=\frac{1}{8}\Rightarrow D=1,25m$

$\large \Rightarrow \lambda =\frac{a.i}{D}=\frac{0,6.10^{-3}.1.10^{-3}}{1,25}=4,8.10^{-7}m$

4.8 Bài 1 trang 59 Vật Lí 11 (Cánh diều)

c) Khi có sóng truyền qua mỗi phân tử không khí trong một giây sẽ dao động 240 lần. Ta được tần số của sóng âm là 240 Hz.

d) Bước sóng:

$\large \lambda =\frac{v}{f}=\frac{320}{240}=\frac{4}{3}m$

4.9 Bài 2 trang 59 Vật Lí 11 (Cánh diều)

a) Hai sóng trên cùng pha nhau.

b) Chu kì của mỗi sóng tương ứng với 2 ô nên suy ra: T = 2. 500 = 1000 µs

c) Bước sóng của chúng xấp xỉ bằng nhau.

d) Vì cường độ tỉ lệ với năng lượng mà năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ. Nên ta có biên độ của đồ thị 2 bằng 1,5 lần biên độ của đồ thị 1

Đăng ký ngay với vuihoc.vn để sở hữu bộ sổ tay kiến thức đầy đủ các môn học thi tốt nghiệp THPT nhé!

4.10 Bài 3 trang 59 Vật Lí 11 (Cánh diều)

Tần số của bước sóng: $\large f=\frac{c}{\lambda }=\frac{3.10^{8}}{7,5.10^{8}}=0,4Hz$

4.11 Bài 4 trang 59 Vật Lí 11 (Cánh diều)

- Bước sóng của bức xạ do thiên thể đó phát ra nhỏ hơn bước sóng của bức xạ ứng với vạch phổ. Điều đó cho thấy thiên thể đang chuyển động xa dần so với thiết bị thu.

Thiên thể chuyển động ra xa thì bước sóng tăng dần và tần số sẽ giảm dần theo hiêu ứng Doppler.

4.12 Bài 5 trang 59 Vật Lý 11 (Cánh diều)

a) Khoảng cách hai khe hẹp càng nhỏ thì a giảm khoảng vân tăng lên các vân trên màn càng xa nhau.

b) Khoảng vân của ánh sáng lam nhỏ hơn khoảng vân của ánh sáng đỏ vì bước sóng của ánh sáng lam nhỏ hơn bước sóng của ánh sáng đỏ. Do vậy khoảng cách vân giao thoa của ánh sáng lam và các vân giao thoa của ánh sáng đỏ gần nhau.

4.13 Bài 6 trang 60 Vật Lý 11 (Cánh diều)

Trường hợp dùng kính lọc màu đỏ: $\large i_{d}=\frac{\lambda _{d}.D}{a}$

Trường hợp dùng kính lọc màu lam: $\large i_{l}=\frac{\lambda _{l}.D}{a}$

Ta có: $\large \frac{i_{d}}{i_{l}}=\frac{\lambda _{d}}{\lambda _{l}}\Rightarrow \frac{2,4}{1,8}=\frac{640}{\lambda _{l}}\Rightarrow \lambda _{l}=480nm$

4.14 Bài 7 trang 60 Vật Lý 11 (Cánh diều)

a) Qua hình vẽ chu kì của sóng xấp xỉ 2 ô. Suy ra T = 2.5 = 10 ms

$\large f=\frac{1}{T}=\frac{1}{10.10^{-3}}=100Hz$

b) Âm to nhất tại miệng ống ứng với bụng sóng => nửa bước sóng chính là khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp, chiều dài ống cộng hưởng làm thay đổi một khoảng tương đương 0,99 m.

$\large \rightarrow \frac{\lambda }{2}=0.99 \Rightarrow \lambda =1.98m\Rightarrow v=f.\lambda = 100.1,98=198m/s$

PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA

Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT:

⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+

⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích

⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô

⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi

⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề

⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập

Đăng ký học thử miễn phí ngay!!

Trên đây là toàn bộ những kiến thức trọng tâm về Sóng và các đại lượng đặc trưng của sóng bao gồm lý thuyết, bài tập và phương pháp giải bài tập về Sóng và các đại lượng đặc trưng của sóng. Đây là phần học quan trọng của chương II trong kiến thức vật lý 11 nên các bạn cần hiểu bản chất và nắm rõ bài học này. Để ôn thi hiệu quả cũng như mong muốn, các bạn học sinh có thể truy cập ngay vào trang web Vuihoc.vn để đăng ký khoá học với các thầy cô giáo của VUIHOC ngay bây giờ nhé!

>> Mời bạn tham khảo thêm: