Trả lời nhanh
Khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thì tần số (và chu kì) không đổi, tốc độ truyền sóng tăng, bước sóng tăng. Tần số do nguồn âm quyết định nên giữ nguyên; tốc độ âm trong nước khoảng 1 500 m/s, lớn hơn nhiều so với khoảng 340 m/s trong không khí; theo λ = v/f, bước sóng tăng theo đúng tỉ lệ đó (khoảng 4,4 lần).
Câu hỏi
Khi sóng âm truyền từ môi trường không khí vào môi trường nước thì tần số, tốc độ và bước sóng thay đổi như thế nào?
Ở dạng trắc nghiệm, phương án đúng thường là “tần số sóng không đổi, tốc độ (vận tốc) sóng tăng” hoặc “bước sóng tăng”. Em có thể đối chiếu từng nhận định với bảng dưới đây.
Đánh giá các nhận định thường gặp
| Nhận định | Đúng/Sai |
|---|---|
| Tần số không đổi, tốc độ tăng | Đúng |
| Tần số không đổi, tốc độ giảm | Sai (âm truyền trong nước nhanh hơn) |
| Tần số tăng, tốc độ tăng | Sai (tần số không đổi) |
| Chu kì tăng | Sai (chu kì T = 1/f không đổi) |
| Bước sóng giảm | Sai (bước sóng tăng) |
| Bước sóng không đổi | Sai (v đổi, f giữ nguyên nên λ phải đổi) |
Giải thích chi tiết
1. Vì sao tần số không đổi?
Sóng âm là dao động của các phần tử môi trường được truyền đi. Tại mặt phân cách giữa không khí và nước, lớp phần tử không khí dao động bao nhiêu lần mỗi giây thì “đẩy” lớp phần tử nước dao động đúng bấy nhiêu lần mỗi giây. Vì vậy tần số do nguồn âm quyết định và giữ nguyên trên đường truyền, dù sóng đi qua bao nhiêu môi trường.
Hệ quả: độ cao của âm (gắn với tần số) không đổi. Người lặn dưới nước vẫn nghe được tiếng nói “cao” hay “trầm” như cũ, chỉ có độ to bị giảm nhiều.
2. Vì sao tốc độ tăng?
Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào bản chất của môi trường (tính đàn hồi, mật độ, nhiệt độ). Nhìn chung âm truyền nhanh nhất trong chất rắn, rồi đến chất lỏng, chậm nhất trong chất khí:
| Môi trường | Tốc độ âm (gần đúng) |
|---|---|
| Không khí (khoảng 20 °C) | khoảng 340 m/s |
| Nước | khoảng 1 500 m/s |
| Thép | khoảng 5 000–6 000 m/s |
Âm không truyền được trong chân không vì không có phần tử vật chất để dao động.
3. Bước sóng thay đổi thế nào?
Từ công thức λ = v/f: f giữ nguyên, v tăng nên λ tăng theo cùng tỉ lệ:
λnước / λkhông khí = vnước / vkhông khí ≈ 1 500 / 340 ≈ 4,4.
Ví dụ có lời giải
Ví dụ. Một âm có tần số 440 Hz truyền từ không khí vào nước. Lấy tốc độ âm trong không khí 340 m/s, trong nước 1 500 m/s. Tính bước sóng trong mỗi môi trường.
Lời giải: Tần số trong nước vẫn là 440 Hz.
λkhông khí = 340 / 440 ≈ 0,77 m.
λnước = 1 500 / 440 ≈ 3,41 m.
Bước sóng tăng khoảng 4,4 lần.
Lỗi sai thường gặp: nhầm với ánh sáng
Nhiều bạn nhớ “ánh sáng vào nước thì chậm lại” rồi áp dụng sai cho âm. Hai loại sóng này ngược nhau:
- Ánh sáng (sóng điện từ) từ không khí vào nước: tốc độ giảm, bước sóng giảm, tần số không đổi.
- Âm (sóng cơ) từ không khí vào nước: tốc độ tăng, bước sóng tăng, tần số không đổi.
Mẹo nhớ: “Tần số theo nguồn, tốc độ theo môi trường”. Môi trường càng “đặc” (rắn, lỏng) thì âm càng nhanh, còn ánh sáng thì ngược lại.
Câu hỏi luyện tập tương tự
Câu 1. Khi sóng âm truyền từ nước ra không khí thì
A. tần số tăng. B. tốc độ tăng. C. bước sóng giảm. D. chu kì giảm.
Đáp án C. Tần số và chu kì không đổi; tốc độ giảm nên bước sóng giảm.
Câu 2. Một sóng âm có bước sóng 0,85 m trong không khí (v = 340 m/s). Khi vào nước (v = 1 500 m/s), bước sóng bằng bao nhiêu?
Đáp án: f = 340 / 0,85 = 400 Hz; λnước = 1 500 / 400 = 3,75 m.
Câu hỏi thường gặp
Sóng âm truyền từ không khí vào nước thì tần số có thay đổi không?
Không. Tần số do nguồn âm quyết định nên giữ nguyên khi sóng chuyển môi trường.
Âm truyền trong nước nhanh hay chậm hơn trong không khí?
Nhanh hơn: khoảng 1 500 m/s trong nước so với khoảng 340 m/s trong không khí.
Bước sóng âm thay đổi thế nào khi vào nước?
Bước sóng tăng theo λ = v/f, khoảng 4,4 lần vì tốc độ tăng còn tần số không đổi.
Vì sao ánh sáng vào nước lại chậm đi còn âm thì nhanh hơn?
Ánh sáng là sóng điện từ, bị môi trường làm chậm; âm là sóng cơ, truyền nhờ dao động của phần tử môi trường nên truyền nhanh hơn trong môi trường có tính đàn hồi lớn như nước.