Sự chồng chất và sóng dừng
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| superposition/ˌsuːpəpəˈzɪʃn/ | sự chồng chất |
| constructive/kənˈstrʌktɪv/ | cộng giao thoa |
| destructive/dɪˈstrʌktɪv/ | trừ giao thoa |
| in phase/ɪn feɪz/ | cùng pha |
| stationary wave/ˈsteɪʃənəri weɪv/ | sóng dừng |
| node/nəʊd/ | nút sóng |
| antinode/ˌæntɪˈnəʊd/ | bụng sóng |
| progressive wave/prəˈɡresɪv weɪv/ | sóng truyền |
Triệt tiêu âm thanh bằng âm thanh
- Tai nghe chống ồn phát ra một sóng triệt tiêu tiếng ồn xung quanh bạn.
- Hai sóng có thể cộng lại — hoặc triệt tiêu lẫn nhau.
- Ý tưởng cộng gộp của các sóng này chính là nền tảng của chủ đề này.
Nguyên lý chồng chất
- Tại nơi các sóng giao thoa, độ lệch tổng hợp là tổng của các độ lệch riêng lẻ.
- Sau đó, các sóng tiếp tục lan truyền, không bị thay đổi.
Sóng dừng
y = y₁ + y₂
Hai sóng chồng chất: nơi chúng gia tăng bạn sẽ thấy bụng sóng, nơi chúng triệt tiêu, bạn sẽ thấy nút sóng.
Khi hai sóng giao thoa tại một điểm, li độ tổng hợp là:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Đó là nguyên lý chồng chất — các li độ cộng (như các vectơ) tại mỗi điểm.
Nối mỗi thuật ngữ với định nghĩa mà người chấm bài đánh dấu.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Các li độ cộng lại. Biên độ và cường độ không cộng trực tiếp, đó là lý do hai sóng bằng nhau có thể triệt tiêu hoàn toàn tại một điểm nhưng lại có cường độ gấp bốn lần tại điểm khác.
Cộng gộp và triệt tiêu
- Cùng pha (đỉnh gặp đỉnh) → biên độ cộng gộp → cộng gộp.
- Ngược pha (đỉnh gặp đáy) → biên độ triệt tiêu nhau → triệt tiêu.
- Vì $I \propto A^{2}$, hai sóng giống nhau cùng pha sẽ tạo ra 4× cường độ của một sóng đơn lẻ.
Hai sóng đến cùng pha cộng lại tạo ra biên độ gấp đôi (cộng gộp)
Sóng đứng & Harmonics
Một dây buộc cố định ở hai đầu chỉ cộng hưởng tại các tần số harmonics. Kéo n để xem các nút, bụng sóng và cách bước sóng thay đổi.
Nối các hiện tượng xảy ra khi hai sóng gặp nhau.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Cùng pha → tạo ra sóng lớn hơn; Khác pha hoàn toàn → chúng triệt tiêu lẫn nhau.
Hai sóng bằng nhau gặp nhau cùng pha sẽ tạo ra cường độ gấp bốn lần so với chỉ một sóng đơn lẻ.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Biên độ tăng gấp đôi lên $2A$, và $I \propto A^{2}$, nên $I \propto (2A)^{2} = 4A^{2}$.
Sóng dừng
- Hai sóng giống hệt nhau di chuyển theo hướng ngược nhau giao thoa để tạo thành sóng dừng.
- Hiện tượng này xảy ra khi một sóng phản xạ ngược lại chính nó — trên dây đàn, hoặc trong cột không khí.
Nút và bụng sóng
- Một nút sóng không bao giờ chuyển động (các sóng luôn triệt tiêu lẫn nhau); một bụng sóng có độ dao động lớn nhất.
- Các nút sóng liền kề cách nhau $\dfrac{\lambda}{2}$; một nút sóng và bụng sóng kế tiếp cách nhau $\dfrac{\lambda}{4}$.
Hai sóng đến lệch pha hoàn toàn triệt tiêu lẫn nhau về không (triệt tiêu destructive)
Một điểm trên sóng dừng mà tại đó li độ luôn bằng không được gọi là ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Tại một nút, hai sóng luôn triệt tiêu lẫn nhau. Chính giữa hai nút là một bụng sóng (độ dao động lớn nhất).
Các nút liền kề trên sóng dừng cách nhau $0.30\ \text{m}$. Bước sóng là bao nhiêu?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Các nút liền kề cách nhau $\dfrac{\lambda}{2}$, nên $\lambda = 2 \times 0.30 = 0.60\ \text{m}$.
Điều gì cần thiết để hình thành sóng dừng? Chọn tất cả các đáp án phù hợp.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Biên độ bằng nhau tạo ra các nút rõ nét nhất, nhưng các yêu cầu bắt buộc là: cùng tần số, cùng tốc độ, và lan truyền ngược chiều nhau.
Sóng dừng so với sóng tiến
- Sóng dừng không truyền năng lượng dọc theo và hình dạng của nó cố định tại chỗ.
- Sóng tiến di chuyển dọc theo và mang theo năng lượng cùng với nó.
Sóng dừng truyền năng lượng dọc theo chiều dài của nó.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Không — mẫu hình đứng yên và không có năng lượng nào di chuyển dọc theo nó. Sóng lan truyền mới là loại mang năng lượng.
Trên sóng dừng, hai nút liên kề cách nhau 0.30 m. Bước sóng là bao nhiêu, tính bằng mét?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Hai nút liên kề cách nhau NỬA bước sóng, nên bước sóng là 0.60 m. Nếu nhầm khoảng cách giữa các nút là một bước sóng đầy đủ, mọi đáp án tiếp theo đều bị giảm đi một nửa.
Sắp xếp sự so sánh giữa sóng dừng và sóng lan truyền theo thứ tự, bắt đầu từ sóng dừng.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
Ba sự tương phản này chính là cơ sở để chấm câu hỏi so sánh, và phần về pha thường bị bỏ sót nhiều nhất.
Ống và dây
- Đầu ống kín là nút; đầu mở là bụng sóng.
- Tần số cơ bản của ống kín: $L = \dfrac{\lambda}{4}$. Hai đầu mở: $L = \dfrac{\lambda}{2}$. Đo khoảng cách giữa các nút → $\lambda$, sau đó tính $v = f\lambda$.
Trong ống kín một đầu, tần số cơ bản vừa khít với độ dài:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Một nút tại đầu kín và một bụng tại đầu hở tương ứng với một phần tư bước sóng, nên $L = \dfrac{\lambda}{4}$.
Điểm số dễ mất
- Nguyên lý chồng chập cộng gộp các độ lệch, không phải biên độ hay cường độ. Cường độ tổng hợp sau đó được suy ra từ bình phương biên độ tổng hợp.
- Hai nút liền kề cách nhau nửa bước sóng, và từ nút đến bụng sóng kế tiếp là mười phần tư.
- Sóng dừng cần hai sóng tiến có cùng tần số và tốc độ di chuyển ngược chiều nhau. Phát biểu đầy đủ tất cả các điều kiện này.
- Trên sóng dừng, biên độ thay đổi theo vị trí và mọi điểm nằm giữa hai nút đều cùng pha. Trên sóng tiến, biên độ giống hệt nhau ở mọi nơi và pha thay đổi đều đặn.
- Nút là những điểm có độ lệch bằng không vĩnh viễn, không phải là nơi mà tại đó sóng phẳng tức thời.
Bạn đã nắm vững
- Chồng chập: các độ lệch chồng lên nhau sẽ cộng (tăng cường) hoặc triệt tiêu (hủy bỏ)
- Một sóng dừng có các nút và bụng sóng cố định, cách nhau $\dfrac{\lambda}{2}$
- nó không truyền năng lượng dọc theo — khác với sóng tiến