Giải chi tiết Vật lí 11 kết nối mới bài 14: Bài tập về sóng

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Có thể sử dụng mối liên hệ nào để xác định các đại lượng λ, v, f, T?

Hướng dẫn trả lời: 

Ta có: $\lambda =\frac{v}{f}=vT$

I. CÁC VÍ DỤ

II. BÀI TẬP LUYỆN TẬP

Bài 1: Một lò xo có chiều dài 1,2 m, đầu trên gắn vào một nhánh âm thoa, đầu dưới treo một quả cân. Dao động của âm thoa được duy trì bằng một nam châm điện để có tần số 50 Hz. Khi đó, trên lò xo có sóng dừng và trên lò xo chỉ có một nhóm vòng dao động với biên độ cực đại. Tính tốc độ truyền sóng trên lò xo.

Hướng dẫn trả lời:

Một nhóm vòng lò xo dao động với biên độ cực đại $\Rightarrow n=1$

$\Rightarrow L=\frac{\lambda}{2}=\frac{v}{2f}\Rightarrow v=2Lf=2.1,2.50=120 (m/s)$

Bài 2: Một sóng hình sin được mô tả như Hình 14.2.

a) Xác định bước sóng của sóng.
b) Nếu chu kì của sóng là 1 s thì tần số và tốc độ truyền sóng bằng bao nhiêu?
c) Bước sóng sẽ bằng bao nhiêu nếu tần số tăng lên 5 Hz và tốc độ truyền sóng không đổi? Vẽ đồ thị (u - x) trong trường hợp này và đánh dấu rõ bước sóng trên đồ thị.

Hướng dẫn trả lời:

a) Từ đồ thị ta thấy bước sóng $\lambda = 50 (cm)= 0,5 (m)$
b) Chu kì của sóng là 1 s thì f = 1 Hz
Tốc độ truyền sóng là $v=\lambda f = 0,5 (m/s)$
c) Tần số tăng lên 5 Hz và tốc độ truyền sóng không đổi thì bước sóng mới là $\lambda_{m}=\frac{v}{f_{m}}=0,1 (m)$

Bài 3: Trong một thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng cách giữa hai khe là 0,6 mm. Khoảng vân trên màn quan sát đo được là 1mm. Từ vị trí ban đầu, nếu tịnh tiến màn quan sát một đoạn 25 cm lại gần mặt phẳng chứa hai khe thì khoảng vẫn mới trên màn là 0,8 mm. Tính bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm.

Hướng dẫn trả lời: 

Khoảng vân tương ứng khi khoảng cách từ hai khe đến màn là D và D - 0,25m là:
$\left\{\begin{matrix}i_{1}=\frac{\lambda D}{a}=1 \\ i_{2}=\frac{\lambda (D-0,25)}{a}=0,8\end{matrix}\right.\Rightarrow \frac{D}{D-0,25}=\frac{1}{0,8}\Rightarrow D=1,25m$
$\Rightarrow \lambda =\frac{a}{D}=\frac{0,6}{1,25}=0,48\mu m$