Trả lời nhanh
Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha. Hiểu cách khác, bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong đúng một chu kì dao động. Công thức: λ = v.T = v/f, đơn vị là mét (m).
Hiểu đúng định nghĩa từng cụm từ
- “Trên cùng một phương truyền sóng”: hai điểm nằm trên cùng một tia mà sóng lan truyền, không phải hai điểm bất kỳ.
- “Gần nhau nhất”: chọn cặp điểm gần nhất thoả mãn điều kiện, vì có vô số điểm xa hơn cũng dao động cùng pha.
- “Dao động cùng pha”: hai điểm cùng lên, cùng xuống, cùng ở một trạng thái dao động tại mọi thời điểm.
Thiếu một trong ba điều kiện này, phát biểu sẽ không còn là định nghĩa bước sóng. Đây là điểm mấu chốt để loại các phương án nhiễu.
Vì sao bằng quãng đường truyền trong một chu kì?
Sau một chu kì T, phần tử tại nguồn thực hiện xong một dao động toàn phần và quay về trạng thái ban đầu. Đúng lúc đó, sóng đã lan ra xa nguồn một đoạn bằng v.T. Điểm ở xa nguồn đoạn đó bắt đầu dao động giống hệt nguồn, tức là cùng pha với nguồn. Vì vậy λ = v.T.
Vì T = 1/f nên λ = v/f. Tần số do nguồn quyết định và không đổi khi sóng truyền sang môi trường khác. Vận tốc thì phụ thuộc môi trường, nên khi sóng sang môi trường mới, bước sóng thay đổi.
Một số cách nhận biết trên hình vẽ
- Hai đỉnh sóng liên tiếp cách nhau đúng một bước sóng.
- Hai hõm sóng liên tiếp cách nhau đúng một bước sóng.
- Hai điểm cách nhau nửa bước sóng thì dao động ngược pha.
- Hai điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng thì cùng pha.
Ví dụ giải nhanh
Bài 1. Một sóng cơ có tần số 50 Hz truyền với vận tốc 20 m/s. Tính bước sóng. Giải: λ = v/f = 20/50 = 0,4 m = 40 cm.
Bài 2. Trên mặt nước, khoảng cách giữa 5 đỉnh sóng liên tiếp là 2 m. Tính bước sóng. Giải: 5 đỉnh liên tiếp có 4 khoảng, mỗi khoảng là một bước sóng, nên λ = 2/4 = 0,5 m.
Những phát biểu hay bị cài bẫy
- “Khoảng cách giữa hai điểm dao động ngược pha” là sai, đó là nửa bước sóng nếu hai điểm gần nhau nhất.
- “Khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ trên phương truyền sóng” là sai vì thiếu điều kiện cùng pha.
- “Quãng đường sóng truyền trong nửa chu kì” là sai, đó là nửa bước sóng.
- Nhầm bước sóng với biên độ hay với chu kì. Biên độ đo bằng độ lệch cực đại, chu kì đo bằng giây.
Mẹo nhớ
Hình dung bước sóng như “một gợn sóng đầy đủ”: từ đỉnh này đến đỉnh kế tiếp. Chỉ cần nhớ ba chữ gần – cùng pha – một chu kì.
Luyện tập
- Sóng truyền với vận tốc 340 m/s, tần số 170 Hz. Bước sóng là bao nhiêu? Đáp án: 340/170 = 2 m.
- Hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau 1,5 lần bước sóng thì dao động thế nào? Đáp án: Ngược pha, vì độ lệch là (k + 1/2)λ với k = 1.
- Khi sóng chuyển từ không khí vào nước, đại lượng nào không đổi? Đáp án: Tần số (và chu kì).
Câu hỏi thường gặp
Công thức tính bước sóng là gì?
λ = v.T = v/f, trong đó v là tốc độ truyền sóng, T là chu kì, f là tần số.
Hai điểm ngược pha cách nhau bao xa?
Hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha cách nhau nửa bước sóng, tức λ/2.
Bước sóng thay đổi thế nào khi sóng sang môi trường khác?
Bước sóng thay đổi vì tốc độ truyền sóng đổi, còn tần số giữ nguyên.
Đơn vị của bước sóng là gì?
Là mét (m), cũng có thể dùng cm, mm hay nm tuỳ loại sóng.