Bài 4. Sóng dừng

I. Hiện tượng sóng dừng trên dây

Hiện tượng sóng dừng là hiện tượng xuất hiện các điểm đứng yên ở những vị trí xác định khi đang có sóng lan truyền.

Khi có sóng dừng, sẽ có các điểm đứng yên xen kẽ với những điểm dao động với biên độ lớn. Những điểm đứng yên được gọi là nút sóng, những điểm chính giữa hai nút sóng là những điểm dao động với biên độ lớn nhất được gọi là bụng sóng.

II. Giải thích sự tạo thành sóng dừng

Hình 1. Sóng tổng hợp của một sóng tới và một sóng phản xạ trên dây
tại các thời điểm trong một chu kì $T$ của sóng tới

Những điểm tại đó hai sóng ngược pha nhau (triệt tiêu lẫn nhau) thì không dao động và được gọi là nút sóng. Những điểm tại đó hai sóng đồng pha với nhau (tăng cường lẫn nhau) thì dao động với biên độ cực đại và được gọi là bụng sóng.

Hình 2. Bụng sóng và nút sóng của sóng dừng

Khoảng cách giữa hai nút sóng hoặc hai bụng sóng gần nhất bằng một nửa bước sóng.

Chính giữa hai nút sóng liên tiếp là vị trí bụng sóng nên khoảng cách giữa bụng sóng và nút sóng gần nhất bằng một phần tư bước sóng.

 - Đối với dây có hai đầu cố định hoặc một đầu cố định và một đầu dao động với biên độ nhỏ, để quan sát được sóng dừng trên dây thì hai đầu dây phải tương ứng với hai nút sóng. Do đó, độ dài dây sẽ bằng một số nguyên lần nửa bước sóng của sóng lan truyền trên dây.

\(L=k\dfrac{\lambda}{2}\) với \(k=1,2,3,...\)

- Đối với dây có một đầu tự do thì đầu tự do sẽ là một bụng sóng. Khi đó để quan sát được sóng dừng trên dây thì độ dài dây sẽ phải đáp ứng điều kiện:

\(L=\left(2k+1\right)\dfrac{\lambda}{4}\) với \(k=0,1,2,...\)

1. Hai sóng cùng biên độ, cùng tần số lan truyền theo hai hướng ngược nhau trên một dây giao thoa với nhau tạo nên một sóng tổng hợp gọi là sóng dừng.

2. Trong sóng dừng có những điểm luôn đứng yên gọi là nút sóng và những điểm luôn dao động với biên độ cực đại gọi là bụng sóng. Hai nút liên tiếp cách nhau \(\dfrac{\lambda}{2}\), xen giữa chúng là một bụng sóng.

3. Hiện tượng sóng dừng được ứng dụng để đo tốc độ truyền âm trong ống cộng hưởng.