Theo vật lý học, các loại sóng gắn liền với sự truyền năng lượng. Một trong những loại sóng được phổ biến là sóng cơ. Vậy sóng cơ là gì, sóng cơ học có những đặc điểm gì? Hãy cùng tìm hiểu về sóng cơ qua bài viết sau đây nhé.
Contents
Tìm hiểu định nghĩa sóng cơ là gì?
Sóng cơ là sóng lan truyền dao động cơ học của các phần tử của môi trường vật chất. Trong khi sóng có thể truyền đi những quãng đường dài và vận chuyển năng lượng thì các phần tử của môi trường chỉ dao động xung quanh vị trí cân bằng của chúng.
Môi trường vật chất có tính đàn hồi và quán tính, do đó tác động dịch chuyển gây ra rung động và tạo ra sóng. Do đó, sóng cơ học, không giống như sóng điện từ, không thể truyền qua môi trường phi vật chất như chân không.
Năng lượng truyền đi cùng hướng với sóng. Sóng cơ học còn gọi là sóng đàn hồi khi dao động nhỏ không gây biến dạng môi trường như sóng âm. Rung động quá mức sẽ phá hủy sự liên kết của môi trường và không còn tính đàn hồi, chẳng hạn như sóng địa chấn và sóng trên mặt nước.
Phân loại sóng cơ học
Khi sóng cơ lan truyền, các phần tử trong môi trường dao động. Theo mối quan hệ giữa phương dao động của hạt và phương truyền sóng, sóng cơ học có thể được chia thành hai loại: sóng ngang và sóng dọc.
- Sóng dọc: Trong vật lý, sóng trong đó phương dao động của phần tử cùng phương với phương truyền sóng gọi là sóng dọc. Các hạt dao động qua lại khi sóng dọc truyền đi và nơi các hạt phân bố dày đặc nhất được gọi là phần dày đặc và nơi phân bố các hạt thưa thớt nhất được gọi là phần thưa thớt.
- Sóng ngang: Trong vật lý, sóng trong đó phương dao động của phần tử vuông góc với phương truyền sóng được gọi là sóng ngang. Trong một sóng ngang, các điểm cao nhất nhô lên được gọi là các đỉnh và các điểm thấp nhất lõm xuống được gọi là các đáy.
Các đại lượng mô tả sóng cơ học
Các đại lượng vật lý mô tả sóng cơ học cũng có thể áp dụng cho sóng điện từ, vì vậy ở đây, “sóng cơ học” được gọi tắt là “sóng”.
Bước sóng
Dọc theo phương truyền sóng, khoảng cách giữa hai phần tử liền kề mà phương dao động và phương dịch chuyển của chúng luôn trùng nhau so với vị trí cân bằng được gọi là bước sóng, thường được biểu thị bằng λ.
- Trong sóng ngang, bước sóng bằng độ dài giữa khoảng cách giữa các đỉnh sóng.
- Trong sóng dọc, bước sóng bằng độ dài của “mật độ dày đặc” hoặc “thưa thớt”.
Chu kỳ và tần số
- Thời gian cần thiết để bất kỳ hạt nào trên sóng hoàn thành một dao động toàn phần được gọi là chu kỳ, thường được biểu thị bằng T và đơn vị là s.
- Số lần mà một hạt trong môi trường hoàn thành một dao động toàn phần trong một đơn vị thời gian là được gọi là tần số của sóng, và thường được biểu thị bằng f, và đơn vị là Hz.
- Tần số là nghịch đảo của chu kỳ.
Tốc độ sóng
Tốc độ sóng là quãng đường mà sóng truyền được trong môi trường trên một đơn vị thời gian, là tích của bước sóng và tần số (v=λf), và biểu thị tốc độ lan truyền của sóng. Tốc độ truyền sóng cơ học trong một môi trường xác định là cố định.
Tính chất của sóng cơ
Khúc xạ sóng
Trong vật lý, chúng ta gọi hiện tượng hướng truyền của sóng thay đổi khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác trong quá trình truyền sóng là hiện tượng khúc xạ.
Trong hiện tượng khúc xạ sóng, góc giữa phương truyền sóng của sóng tới và pháp tuyến gọi là góc tới, kí hiệu là i; góc giữa phương truyền của sóng khúc xạ và pháp tuyến gọi là góc khúc xạ, ký hiệu là r.
Sự phản chiếu của sóng
Trong vật lý, hiện tượng sóng phản xạ trở lại khi gặp vật cản và tiếp tục truyền được gọi là hiện tượng phản xạ sóng.
Giao thoa sóng
Sự chồng chất của hai sóng có cùng tần số sẽ tăng cường độ rung ở một số khu vực và làm suy yếu độ rung ở một số khu vực. Khu vực có độ rung mạnh hơn và khu vực có độ rung yếu hơn được tách biệt với nhau. Hiện tượng này gọi là giao thoa sóng.
Có thể bạn quan tâm:
Điều kiện để xảy ra giao thoa là tần số của hai sóng phải bằng nhau hoặc có độ lệch pha cố định. Nếu tần số của hai sóng khác nhau hoặc hai nguồn sóng không có độ lệch pha cố định thì biên độ của mỗi phần tử trên sóng thay đổi theo thời gian khi chúng chồng chất lên nhau và không tồn tại vùng dao động luôn mạnh lên hoặc yếu đi.
Nhiễu xạ của sóng
Nhiễu xạ là một hiện tượng độc đáo của sóng và tất cả các sóng đều có thể bị nhiễu xạ.
- Sóng có thể tiếp tục lan truyền xung quanh vật cản, hiện tượng này được gọi là nhiễu xạ sóng.
- Điều kiện để quan sát hiện tượng nhiễu xạ rõ rệt: Chỉ khi độ rộng của khe, lỗ hoặc kích thước của vật cản bằng hoặc nhỏ hơn bước sóng thì mới có thể quan sát được hiện tượng nhiễu xạ rõ rệt.
- So với bước sóng, kích thước của chướng ngại vật càng lớn thì hiện tượng nhiễu xạ càng ít rõ ràng và kích thước của chướng ngại vật càng nhỏ thì hiện tượng nhiễu xạ càng rõ ràng.
Bài viết đã giới thiệu khái niệm sóng là gì và cung cấp nhiều thông tin về đặc điểm của sóng cơ học. Đây là một khái niệm quan trọng trong vật lý. Hy vọng sau khi đọc xong bài viết, bạn sẽ có thêm nhiều kiến thức bổ ích về sóng cơ.
