Định vị nguồn âm bằng chênh thời gian đến hai micro

Vật lý 11 · Ôn tập kiến thức THPT

Nếu nguồn nằm giữa hai micro cách nhau L, chênh thời gian đến cho vị trí nguồn trên đoạn đó. Nhưng nếu không biết nguồn nằm ở đâu, một độ trễ chưa luôn đủ để định vị duy nhất.

Đặt micro A tại x = 0, B tại x = 10 m. Tốc độ âm 340 m/s. Hai bộ ghi dùng cùng mốc thời gian; B nhận xung muộn hơn A 10 ms. Nguồn được xác nhận nằm trên đoạn AB, phát một xung lan truyền trực tiếp.

Khoảng cách tới A là x, tới B là 10 − x. Vì B nhận muộn:

[(10 − x) − x]/340 = 0,010.

Suy ra 10 − 2x = 3,4, nên nguồn ở x = 3,3 m, gần A hơn. Kiểm tra riêng: đường tới A 3,3 m, tới B 6,7 m; hiệu 3,4 m đúng bằng 340 × 0,010.

Nếu đổi thứ tự nhận, A muộn hơn B cùng 10 ms, vị trí là 6,7 m. Vì vậy phải ghi dấu của độ trễ, không chỉ độ lớn.

Vì sao cần điều kiện vị trí?

Nguồn ở bên trái cả hai micro có hiệu đường đi luôn bằng L, dù cách xa bao nhiêu. Khi đó độ trễ bằng L/v và không cho khoảng cách tuyệt đối đến nguồn. Nếu chỉ nói nguồn trong mặt phẳng, nhiều vị trí có cùng hiệu đường đi; cần thêm micro hoặc ràng buộc.

Lỗi thường gặp là nhân vΔt rồi gọi luôn đó là khoảng cách tới A. Thực ra đây chỉ là hiệu hai khoảng cách. Đồng hồ không đồng bộ, tiếng vang hoặc gió cũng khiến mô hình không dùng trực tiếp được.

Tự luyện: Hai micro vẫn cách 10 m, cùng nhận một lúc; nguồn ở giữa đoạn AB. Đáp án: x = 5 m. Nếu bỏ điều kiện trên đoạn, kết luận phải đổi thành nguồn nằm trên đường trung trực.

Đọc tiếp: Tốc độ sóng.