Sóng đi qua hai môi trường: cộng thời gian, không cộng tốc độ

Vật lý 11 · Ôn tập kiến thức THPT

Thời gian truyền qua nhiều đoạn là t = ΣLᵢ/vᵢ. Tốc độ trung bình trên cả đường truyền là tổng chiều dài chia tổng thời gian. Không lấy trung bình số học của các tốc độ khi thời gian đi từng đoạn khác nhau.

Một sóng đi 12 m trong môi trường thứ nhất với v₁ = 6 m/s, rồi 18 m trong môi trường thứ hai với v₂ = 3 m/s. Nguồn dao động đều ở f = 2 Hz. Các môi trường đứng yên; chỉ xét sóng truyền tiếp theo một đường, bỏ qua thời gian phụ ở ranh giới.

Thời gian đoạn đầu là 12/6 = 2 s; đoạn sau 18/3 = 6 s. Tổng thời gian 8 s, nên tốc độ trung bình của sự truyền là (12 + 18)/8 = 3,75 m/s.

Kiểm tra giới hạn: kết quả nằm giữa 3 và 6 m/s, nghiêng về 3 vì phần lớn thời gian ở đoạn chậm. Nếu lấy (6 + 3)/2 = 4,5 m/s thì dự đoán thời gian 30/4,5 ≈ 6,67 s, trái với tổng 8 s đã tính riêng.

Tần số do nguồn quyết định và giữ nguyên khi truyền qua ranh giới đứng yên. Vì vậy bước sóng ở hai đoạn lần lượt λ₁ = 6/2 = 3 m, λ₂ = 3/2 = 1,5 m. Không có một bước sóng duy nhất để mô tả cả đường truyền không đồng nhất.

Lỗi cần tránh: dùng tốc độ trung bình để tính bước sóng “chung”, hoặc đổi tần số theo tốc độ môi trường.

Tự luyện: Nếu đoạn sau cũng truyền 6 m/s, tổng thời gian 5 s, tốc độ trung bình 6 m/s. Đây là phép kiểm tra khi hai môi trường có cùng tốc độ.

Đọc tiếp: Tốc độ sóng · Bước sóng đổi môi trường.