Sóng dừng? Điều kiện để có sóng dừng? Vị trí nút sóng, bụng sóng? Vật lí 11 bài 9 CTST

Vậy Hiện tượng sóng dừng? Điều kiện để có sóng dừng? Vị trí nút sóng, bụng sóng như nào? được hayhochoi trình bày ngắn gọn, dễ hiểu trong bài viết này.

1. Sự phản xạ sóng

Sự phản xạ sóng

Khi gặp vật cản, sóng sẽ bị phản xạ. Sóng được truyền từ nguồn phát đến vật cản được gọi là sóng tới, sóng được truyền ngược lại từ vật cản được gọi là sóng phản xạ.

- Sóng tới và sóng phản xạ có cùng tần số, cùng bước sóng.

- Trong trường hợp đầu dây cố định, tại điểm phản xạ, sóng phản xạ ngược pha với sóng tới (hình 9.2a).

- Trong trường hợp đầu dây tự do, sóng phản xạ cùng pha với sóng tới (hình 9.2b).

2. Hiện tượng sóng dừng

Thí nghiệm khảo sát hiện tượng sóng dừng

Thí nghiệm được bố trí như hình 9.3. Nối đầu dây A vào máy phát tần số, đầu còn lại của dây được gắn cố định vào giá đỡ. Bật máy phát tần số, điều chỉnh tần số dao động phù hợp để xuất hiện hình ảnh sóng ổn định. Điều chỉnh tần số máy phát, điều chỉnh chiều dài của dây để thay đổi hình dạng sóng ổn định trên dây.

Kết quả cho thấy trên dây xuất hiện các điểm dao động với biên độ cực đại, có điểm dao động với biên độ cực tiểu.

Giải thích hiện tượng sóng dừng

· Tại bụng sóng – điểm dao động với biên độ cực đại, sóng tới và sóng phản xạ cùng pha;

· Tại nút sóng – điểm đứng yên, sóng tới và sóng phản xạ ngược pha.

· Sóng có các nút sóng và bụng sóng cố định trong không gian gọi là sóng dừng.

Biên độ sóng tại điểm M đến một đầu cố định:

Vị trí bụng sóng:  (k = 0, 1, 2, ...)

Vị trí nút sóng:  (k = 0, 1, 2, ...)

Trong đó, d là khoảng cách từ một điểm trên dây đến một đầu dây.

Bụng sóng và nút sóng xen kẽ và cách đều nhau. Hai nút sóng liên tiếp hoặc hai bụng sóng liên tiếp cách nhau một khoảng bằng nửa bước sóng

3. Điều kiện để có sóng dừng

Trường hợp sợi dây có hai đầu cố định

Chiều dài sợi dây phải bằng số nguyên lần nửa bước sóng:

 với n = 1, 2, 3,…

Tần số của nguồn dao động: 

Xét sóng âm, ta có:

+ Khi n = 1:  được gọi là hoạ âm bậc 1 (âm cơ bản)

+ Tổng quát: f_n = nf₁ được gọi là hoạ âm bậc n.

Trường hợp dây có một đầu cố định, một đầu tự do

Chiều dài sợi dây thoả mãn:  (m = 1, 3, 5,…)

Tần số của nguồn dao động: 

Xét sóng âm, ta có

+ Khi m = 1:  được gọi là hoạ âm bậc 1 (âm cơ bản).

+ Tổng quát: f_m = mf₁ được gọi là hoạ âm bậc m.