Sóng

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Xem các mục từ có tên Sóng tại bài Sóng (định hướng)

Chuyển động sóng, hay ngắn gọn là sóng, là sự lan truyền của dao động. Trong vật lý, sóng có thể mang theo năng lượng, lan truyền trong nhiều môi trường khác nhau, có thể bị đổi hướng (bởi khúc xạ, phản xạ, tán xạ, nhiễu xạ...) và thay đổi năng lượng (bởi hấp thụ, bức xạ,...) hay thậm chí thay đổi cấu trúc (như thay đổi tần số, bởi môi trường phi tuyến tính,...).

Các sóng vật lý còn có thể tương tác với nhau qua giao thoa.

Các ví dụ[sửa | sửa mã nguồn]

Mô tả sóng vật lý[sửa | sửa mã nguồn]

Phương trình sóng[sửa | sửa mã nguồn]

Mọi sóng đều thoả mãn một phương trình vi phân riêng phần gọi là phương trình sóng. Các phương trình sóng có thể có nhiều dạng, phụ thuộc vào môi trường truyền và kiểu lan truyền.

Dạng đơn giản nhất, dành cho sóng lan truyền theo phương x, theo thời gian t và dao động sóng thay đổi trên biến y:

\frac{1}{v^2}\frac{\partial^2 y}{\partial t^2}=\frac{\partial^2 y}{\partial x^2}.

Ở đây, vvận tốc lan truyền sóng. Hàm sóng tổng quát thoả mãn phương trình trên, giải bởi d'Alembert, là:

y(x,t)=F(x-vt)+E(x+vt)

Một ví dụ khác về phương trình sóng là phương trình Schrödinger mô tả chuyển động của sóng hạt trong vật lý lượng tử. Nghiệm của phương trình này là hàm sóng mô tả xác suất tìm thấy hạt tại một điểm trong không-thời gian.

Sóng điều hoà[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Sóng điều hoà

Trong một môi trường đồng nhất và đẳng hướng, Joseph Fourier đã tìm thấy là mọi hàm sóng sẽ có dạng tổng quát sau:

y(x,t)=F(x-vt)+E(x+vt)

có thể được miêu tả như là sự chồng nhau của nhiều sóng điều hoà

y(x,t)=A(x,t) \cos (\omega t - kx + \varphi),\,

Ở đây A(x, t) là biên độ của sóng điều hòa, ω là tần số góc, ksố sóng và φ là pha ban đầu. Nếu biên độ của sóng không phụ thuộc thời gian:

A(x,t) = A(x)

thì sóng gọi là sóng dừng.

Tần số góc liên hệ với tần số qua:

\omega = 2\pi f

Còn số sóng liên hệ với vận tốc lan truyền v của sóng qua:

v=\frac{\omega}{k}= \lambda f,

Ở đây λ là bước sóngf là tần số. Tần số f liên hệ với chu kỳ T qua:

f=\frac{1}{T}

Mọi sóng điều hoà đều có thể đặc trưng bởi biên độ, tần số, vận tốc và pha. Ngoài ra, sóng có thể được mô tả theo phương dao động.

Thể loại sóng[sửa | sửa mã nguồn]

Sóng ngang[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Sóng ngang

Sóng ngang là sóng vật lý với các dao động vuông góc với phương lan truyền. Ví dụ: sóng lan truyền trên dây đàn khi gẩy đàn, sóng điện từ.

Sóng dọc[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Sóng dọc

Sóng dọc là sóng vật lý với các dao động nằm trùng với phương lan truyền, hoặc liên quan đến các biến đổi của các đại lượng vô hướng. Ví dụ: sóng âm.

Tính Chất[sửa | sửa mã nguồn]

Mọi Sóng đều có một Đường dài sóng λ di chuyển với một Vận tốc v và có Biên độ sóng thay đổi theo hàm số lượng giác Sin

A wave with constant amplitude.
Bước Sóng Vận Tốc Di Chuyển Vận Tốc Góc Chu Kỳ Sóng Hàm Số Sóng Biên Độ Sóng
\frac{2 \pi}{t} 2 \pi f f = \frac{1}{t} F(t,\theta) = A Sin (\omega t + \theta) F(t,\theta) = 0 ở các góc \theta = n \pi
F(t,\theta) = A ở các góc \theta = (2n+1) \frac{\pi}{2}

Phản Ứng Sóng[sửa | sửa mã nguồn]

Khi sóng di chuyển đụng vật cản sẻ tạo ra các Phản Ứng Sóng sau

Phản ứng Sóng Định Nghỉa Minh Họa
Phản Xạ Sóng bị vật cản trên đưong di chuyển phản hồi trở về Ray Diagram 2.PNG
Khúc Xạ Sóng bị lệch khi di chuyển qua vật cản Ray Diagram.PNG
Chiết Xạ Sóng bị tách ra Nhiều Sóng Tần Số khi di chuyển qua vật trong suốt Prism rainbow schema.png
Khuếch Xạ Sóng di chuyển qua khe hẹp tạo Sóng Khuếch đại Two-Slit Diffraction.png
Nhiểu Xạ Sóng cùng chiều hay khác chiều di chuyển hướng vào nhau giao thoa với nhau cho ra Nhiểu Sóng Cộng hay Nhiểu Sóng Trừ Two-Slit Diffraction.png

Phân cực[sửa | sửa mã nguồn]

Bài chi tiết: Phân cực

Các sóng ngang có thể bị phân cực. Sóng ngang không phân cực có thể có dao động nằm ngẫu nhiên theo bất kỳ phương nào trong mặt phẳng vuông góc với phương lan truyền. Các sóng ngang phân cực có dao động chỉ nằm theo một phương cố định vuông góc với phương lan truyền.


Có những sóng có dao động tròn, kết hợp cả sóng ngang và sóng dọc. Ví dụ: sóng nước với các phân tử nước trên bề mặt dao động xoay tròn theo hình elíp.

Lưỡng tính sóng hạt[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Các chủ đề chính trong chuyển động sóng
Âm học | Các tính chất sóng | Dao động | Lý thuyết truyền sóng | Phản xạ và truyền qua | Sóng đàn hồi | Sóng động đất | Sóng nước | Sóng phi tuyến | Sóng plasma | Sóng sốc