Trả lời nhanh
Khi loa phát âm, màng loa dao động qua lại, lần lượt nén và dãn lớp không khí sát nó. Các vùng nén (không khí đặc hơn) và vùng dãn (không khí loãng hơn) xen kẽ nhau rồi lan truyền ra xa theo mọi hướng. Các phân tử khí chỉ dao động quanh vị trí cân bằng, còn năng lượng âm được truyền đi đến tai người nghe.
Điều gì xảy ra ngay tại màng loa?
Loa là nguồn âm: màng loa dao động rất nhanh theo tín hiệu điện. Khi màng loa chuyển động ra phía ngoài, nó đẩy lớp không khí ngay trước mặt, làm các phân tử khí ở đó xích lại gần nhau. Chỗ này gọi là vùng nén, có mật độ phân tử và áp suất cao hơn bình thường.
Khi màng loa chuyển động ngược vào trong, lớp không khí trước màng bị kéo giãn, các phân tử thưa ra. Chỗ này gọi là vùng dãn, có mật độ và áp suất thấp hơn bình thường.
Vùng nén, vùng dãn lan truyền như thế nào?
- Lớp không khí bị nén đẩy lớp không khí kế bên, làm lớp đó bị nén theo, còn lớp ban đầu quay về vị trí cũ.
- Quá trình lặp lại từ lớp này sang lớp khác, nên vùng nén được truyền đi xa dần.
- Vùng dãn cũng được truyền đi theo cách tương tự, nối đuôi vùng nén.
- Kết quả là một dãy vùng nén và vùng dãn xen kẽ lan truyền ra xa nguồn, đó là sóng âm.
Nếu màng loa dao động theo chu kì đều đặn, các vùng nén và dãn cũng nối tiếp nhau đều đặn. Khoảng cách giữa hai vùng nén liên tiếp là bước sóng.
Vì sao gọi là sóng dọc?
Các phân tử khí dao động theo phương trùng với phương truyền sóng, tức là qua lại dọc theo hướng sóng đi. Loại sóng này được gọi là sóng dọc. Sóng âm trong chất khí và chất lỏng là sóng dọc.
Phân tử khí có đi theo sóng không?
Không. Mỗi phân tử khí chỉ dao động trong một khoảng nhỏ quanh vị trí cân bằng của nó. Cái được truyền đi là trạng thái dao động và năng lượng, chứ không phải bản thân các phân tử. Có thể ví như một đám đông làm sóng ở sân vận động: mỗi người chỉ đứng lên ngồi xuống, nhưng làn sóng chạy vòng quanh sân.
Âm đến tai người nghe ra sao?
Khi dãy vùng nén, vùng dãn tới tai, áp suất không khí tác dụng lên màng nhĩ thay đổi theo nhịp, làm màng nhĩ dao động. Dao động này được truyền vào tai trong rồi lên não, và ta cảm nhận thành âm thanh.
Các đặc điểm nên nhớ
| Nội dung | Kết luận |
| Nguồn âm | Màng loa dao động |
| Môi trường truyền | Không khí (cần môi trường vật chất; không truyền được trong chân không) |
| Dạng sóng | Sóng dọc |
| Tốc độ trong không khí | Khoảng 340 m/s ở điều kiện thường |
| Thứ được truyền đi | Năng lượng dao động, không phải phân tử khí |
Ví dụ minh hoạ
Em đặt một ngọn nến nhỏ trước loa đang phát nhạc có âm trầm mạnh. Ngọn lửa rung nhẹ theo nhịp, cho thấy không khí trước loa đang bị nén, dãn liên tục. Ngọn lửa chỉ lắc lư tại chỗ, chứ không bị thổi tắt hẳn, đúng với việc các phân tử khí chỉ dao động quanh vị trí cân bằng.
Lỗi sai thường gặp
- Nghĩ rằng không khí di chuyển từ loa đến tai như một luồng gió.
- Nhầm vùng nén với vùng dãn: vùng nén có mật độ phân tử lớn hơn bình thường.
- Cho rằng âm truyền được trong chân không.
- Nhầm sóng âm là sóng ngang; trong chất khí, sóng âm là sóng dọc.
Mẹo nhớ
Em nhớ trình tự: loa rung, khí nén dãn, sóng chạy ra, tai nghe thấy. Mỗi bước đều trả lời câu hỏi giải thích sự truyền âm.
Bài luyện tập
- Vì sao ở ngoài khoảng không vũ trụ, các phi hành gia không nghe được tiếng nổ? Đáp án: Vì không có môi trường vật chất như không khí để truyền sóng âm.
- Một người đứng cách loa 170 m, âm truyền với tốc độ 340 m/s. Sau bao lâu người đó nghe được âm? Đáp án: t = 170 : 340 = 0,5 giây.
- Vùng nén và vùng dãn khác nhau thế nào? Đáp án: Vùng nén có mật độ phân tử và áp suất cao hơn bình thường, vùng dãn thì thấp hơn.
Câu hỏi thường gặp
Sóng âm trong không khí là sóng gì?
Là sóng dọc, vì các phân tử khí dao động cùng phương với phương truyền sóng.
Loa phát ra âm như thế nào?
Màng loa dao động, làm không khí gần nó bị nén rồi dãn xen kẽ, tạo ra sóng âm lan truyền ra xa.
Âm có truyền được trong chân không không?
Không. Âm cần môi trường vật chất như chất khí, chất lỏng hoặc chất rắn để truyền.
Tốc độ truyền âm trong không khí là bao nhiêu?
Khoảng 340 m/s ở điều kiện thường, tốc độ này thay đổi nhẹ theo nhiệt độ của không khí.