Tổng hợp Tóm tắt lý thuyết Vật lý 12 chương 2 hay nhất, đầy đủ nhất giúp bạn củng cố kiến thức và ôn tập tốt hơn.
Lý thuyết Sóng cơ và sự truyền sóng cơ
I. Lý thuyết 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 rộn dần ra đó chính là sóng cơ.
-Phân loại:có 2 loại sóng là sóng dọc và sóng ngang.
So sánh giữa sóng dọc và sóng ngang
Sóng ngang |
Sóng dọc |
|
Các phân tử của môi trường dao động theo phươngvuông gócvới phương truyền sóng. Sóng ngang chỉ truyền được trong chất rắn và trên bề mặt chất lỏng. |
Các phần tử của môi trường dao động theo phươngtrùngvới phương truyền sóng. Sóng dọc truyền trong môi trường rắn lỏng khí. |
|
VD: sóng trên mặt nước. |
VD: Kéo dãn lò xo dọc theo phương của nó rồi thả tay. |
II] Các đặc trưng của một sóng hình sin.
Với sóng hình sin: các phần tử môi trường sẽ dao động điều hòa.
-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 đông của một phần tử môi trường có sóng truyền qua. [tính tuần hoàn về thời gian].
-Tốc độ truyền sóng vlà 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].
Sau một chu kỳ pha dao động lại bằng nhau, nên hai phân tử cách nhau một bước sóng thì đồng pha với nhau.
-Năng lượng sóng:là năng lượng dao động của các phần tử môi trường có sóng truyền qua.
III] 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= A cos[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 đâu dao động muộn hơn O một khoảng ∆t. Vì thế phương trình dao động của M là:
Phương trình trên được gọi làphương trình của một sóng hình sintruyền theo trục Ox, cho biết li độ u của một phân tử M có tọa độ x tại thời điểm t. Phương trình là mộthàm tuần hoàn theo thời gianvới chu kỳ là T,tuần hoàn theo không gianvới chu kỳ là λ
Lý thuyết Giao thoa sóng
I] Hiện tượng giao thoa sóng
-Khái niệm:hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nêncác gợn sóng ổn địnhgọi làhiện tượng giao thoacủa hai sóng. Các gợn sóng có hình các đường hypebol gọi là cácvân giao thoa
-Giải thích:mỗi nguồn sóng S1, S2đều 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 đứtdao động rất mạnhgọi làcực đại giao thoa, cũng có những điểm 2 sóng gặp nhau triệt tiêu nhau tạo nên các đường hypebol nét đứtđứng yêngọi 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, S2có phương trình dao động là: uS1= uS2= Acos[2πt/T].
* Xét Điểm M là một điểm trong vùng giao thoa, cách S1,S2những khoảng lần lượt là: d1, d2. Tại M sẽ nhận được sóng truyền từ hai nguồn S1, S2có phương trình lần lượt là:
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- d1mà M có biên độ dao động khác nhau.
III] Vị trí cực đại cực tiểu giao thoa.
Ta có
Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước sóng:
d2- d1= kλ [k = 0, ±1, ±2, ...]
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:
d2- d1= [k + 1/2]λ [k = 0, ±1, ±2, ...]
Lý thuyết Sóng dừng
I] Sự phản xạ của sóng
- Khi sóng gặp vật cản sóng sẽ phản xạ trở lại.
+] Nếu vật cảncố địnhsóng phản xạ luônngược phavới sóng tới ở điểm phản xạ
+] Nếu vật cảntự do, sóng phản xạ luôn luôncùng phavới sóng tới ở điểm phản xạ
II] Sóng dừng
-Khái niệm:là sóng truyền trên một sợi dây làm xuất hiện các nút sóng [ những điểm không dao động hay đứng yên] và các bụng [ những điểm dao động với biên độ lớn nhất].
-Giải thích:gỉa sử đầu P của dây dao động liên tục, khi sóng truyền đến vật cản Q sẽ phản xạ lại liên tục [ như một nguồn phát sóng mới]. Khi đó các phần tử trên dây nhận được cả sóng tới và sóng phản xạ [ 2 nguồn sóng kết hợp]. Kết quả sóng tới và sóng phản xạ giao thoa với nhau tạo nên các bụng [ cực đại giao thoa] và các nút [ cực tiểu giao thoa].
-Đặc điểm:vị trí các bụng và các nút xen kẽ và cách đều nhau
+] Khoảng cách giữa 2 nút hoặc 2 bụng liên tiếp thì bằng λ/2, khoảng cách giữa 2 nút liên tiếp gọi là 1 bó sóng
+] Khoảng cách giữa một bụng và một nút liên tiếp thì bằng λ/4.
-Điều kiện để có sóng dừng:
+] Sóng dừng trên một sợi dây có 2 đầu cố định
Đặc điểm:2 đầu là 2 nút, nên trên sợi dây có nguyên lần bó sóng.
Điều kiện:chiều dài của dây phải bằng nguyên lần nửa bước sóng.
l = k.λ/2 Trên dây có số bụng: k
Số nút: k+1
+] Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do
Đặc điểm:Đầu cố định là nút, đầu tự do là bụng, nên trên sợi dây có nguyên lần bó sóng và nửa bó sóng.
Điều kiện:chiều dài của dây phải bằng một số lẻ lần λ/4.
l = k.λ/2 + λ/4 = l = [2k + 1].λ/4 Trên dây có số bụng: k
Số nút: k+1
Lý thuyết Sóng âm
I] Sóng Âm là gì
-Khái niệm:sóng âm [hay âm] là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, rắn, lỏng. Nguồn âm là những vật dao động phát ra âm.
-VD:gảy 1 dây đàn ghita, ta nghe thấy âm thanh của dây đàn phát ra. Khi đó dây đàn là nguồn âm, âm thanh truyền từ dây đàn đến tai ta là sóng âm.
-Phân loại:
+]Âm thanh [Âm nghe được] :những sóng âm gây ra cảm giác âm với màng nhĩ. Âm nghe được có tần số f thuộc khoảng từ 16Hz đến 20000HZ.
+]Hạ âm:âm có tần số nhỏ hơn 16Hz, tai người không nghe được nhưng voi, chim bồ câu,.. vẫn có thể nghe được hạ âm
+]Siêu âm:âm có tần số lớn hơn 20000Hz, tai người không nghe được nhưng chó, dơi, cá heo,.. vẫn có thể nghe được siêu âm.
-Sự truyền âm:
+] Âm chỉ truyền qua được các môi trường rắn, lỏng, khí, không truyền được trong chân không.
+] Sóng âm truyền trong mỗi môi trường với vận tốc xác định.
vr> vl> vk
II] Những đặc trưng sinh lý và đặc trưng vật lý của âm[ chỉ xét với nhạc âm]
Tạp âm:là những âm không có tần số xác định.
Nhạc âm:những âm có tần số xác định gọi là nhạc âm
Đặc trưng vật lý |
Đặc trưng sinh lý |
Mối liên hệ giữa 2 đặc trưng |
| Là những đặc trưng có thể đo lường được | Là những đặc trưng liên quan đến cảm nhận [cảm giác] của con người | Khi sóng âm tác dụng vào tai ta thì mỗi đặc trưng vật lý gây ra một đặc trưng sinh lý |
| Tần số âm f | Độ cao | Âm có tần số càng lớn thì nghe càng cao, âm có tần số càng nhỏ thì nghe càng trầm. |
|
-Cường độ âm I:là năng lượng A mà sóng âm truyền qua một một đơn vị diện tích S đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian t Với P là công suất của nguồn âm. Trong không khí sóng âm là sóng cầu nên S = 4πR2 -Mức cường độ âm Lcủa âm có cường độ âm I là Với Iolà cường độ âm chuẩn, là cường độ âm nhỏ nhất mà con người có thể nghe được có tần số Như vậy mức cường độ âm cho biết cường độ âm I lớn gấp bao nhiêu lần cường độ âm chuẩn I0 |
Độ to |
Độ to của âm phụ thuộc vào tần số và cường độ âm. Âm có cường độ càng lớn thì nghe càng to, nhưng độ to của âm không tăng tỉ lệ thuận với cường độ âm mà tăng theo mức cường độ âm. Với cùng một cường độ âm, âm có tần số cao hơn nghe to hơn âm có tần số thấp. |
|
-Đồ thị dao động của âm:là tổng hợp đồ thị dao động của tất cả cáchọa âmtrong một nhạc âm. - Khi cho một nhạc cụ phát ra âm có tần số f0thì nhạc cụ đó cũng sẽ phát ra những âm có tần số f là bội của f0được gọi làhọa âm thứ k: fk= kf0 - Đồ thị dao động của những âm có cùng tần số và biên độ nhưng do các nhạc cụ khác nhau phát ra là khác nhau. |