Sự truyền pha dao động. Bước sóng


Tại sao khi ném một hòn đá xuống mặt nước phẳng lặng, ta lại thấy có những gợn sóng lan ra từ chỗ hòn đá chạm mặt nước?

Thí nghiệm

Lấy một thanh kim loại đàn hồi mỏng, ở đầu gắn một hòn bi nhỏ (hoặc một mũi kim). Đặt thanh kim loại sao cho hòn bi chạm vào điểm P trên mặt nước của một khay nước khá rộng. Nếu thanh kim loại đàn hồi tốt, chỉ cần gảy nhẹ vào đầu thanh cũng làm cho hòn bi dao động với chu kì T, và các phần tử nước tiếp xúc với nó cũng dao động với chu kì T trong một thời gian khá dài. Trên mặt nước các sóng tròn có tâm tại P cũng lan truyền rộng ra mọi phương.

Kết luận

Giả sử ở thời điểm t = 0, sóng có hình dạng như ở Hình a của hình dưới đây.

Ta thấy các điểm A, E, I trên mặt nước đang dao động cùng pha với nhau: chúng cùng đi qua vị trí cân bằng và chuyển động trở xuống. Các điểm C, G đang dao động ngược pha với A, E, I: chúng cùng đi qua điểm cân bằng và chuyển động trở lên. Theo dõi trên hình vẽ, ta thấy rằng ở thời điểm t = T/4 (Hình b), pha dao động của A ở thời điểm t = 0 đã truyền tới B, và ở các thời điểm t = T/2 (Hình c), t = 3T/4 (Hình d), t = T (Hình e) nó lần lượt truyền tới C, D, E. Pha dao động truyền đi theo phương nằm ngang, trong khi các phần tử nước chỉ dao động theo phương thẳng đứng.

Trên hình vẽ ta thấy hai điểm E và I dao động cùng pha với A. Khoảng cách giữa hai điểm trên phương truyền sóng gần nhau nhất và dao động cùng pha với nhau gọi là bước sóng λ. Nói chung, những điểm cách nhau một số nguyên lần bước sóng trên phương truyền thì dao động cùng pha với nhau. Ba điểm I, E, A dao động ngược pha với G. Khoảng cách giữa I và G bằng nửa bước sóng. Nói chung, những điểm cách nhau một số lẻ nửa bước sóng trên phương truyền thi dao động ngược pha nhau.


3DEd™ v2.0 - Phần mềm mô phỏng, phần sóng cơ học