Sóng là gì?

Sóng được định nghĩa là sự dao động lan truyền trong không gian theo thời gian, khi năng lượng di chuyển từ môi trường này sang môi trường khác. Chẳng hạn, hòn đá đập vào mặt nước, gây ra các gợn sóng di chuyển theo hình tròn đồng tâm với bán kính tăng dần. Sóng được phân loại thành hai loại: sóng ngang và sóng dọc.

Sóng ngang

Sóng ngang là sóng cơ học, trong đó chuyển động của các hạt trong môi trường vuông góc với phương truyền sóng. Điều này có nghĩa rằng, trong sóng ngang, chuyển động của các hạt vuông góc với chuyển động của năng lượng.

Khi thả một viên sỏi vào mặt nước tĩnh lặng, nó tạo ra các gợn sóng lan ra ngoài theo các vòng đồng tâm. Nếu bạn nhìn kỹ vào bất kỳ điểm nào trên gợn sóng, bạn sẽ thấy nước di chuyển lên xuống khi gợn sóng di chuyển ra ngoài. Chuyển động lên xuống của các hạt nước vuông góc với chuyển động ra ngoài của gợn sóng.

Sóng ngang có đỉnh và đáy. Đỉnh sóng là điểm cao nhất của sóng, còn đáy sóng là điểm thấp nhất của sóng. Bước sóng được định nghĩa là khoảng cách giữa các đỉnh sóng hoặc đáy sóng.

● Ví dụ về sóng ngang: Sóng ánh sáng (sóng điện từ) là loại sóng ngang phổ biến nhất. Mặc dù bạn không thể quan sát được dao động thực tế của sóng ánh sáng, nhưng chúng chuyển động theo hướng ngang.

Sóng dọc

Trong sóng dọc, các hạt truyền năng lượng từ vị trí này sang vị trí khác bằng cách rung động theo phương truyền sóng. Chuyển động của các hạt trong sóng dọc thường song song với chuyển động của năng lượng.

Hãy hình dung món đồ chơi slinky. Khi bạn nén một vài cuộn dây ở một đầu rồi thả chúng ra, hiệu ứng tụ lại và lan rộng sẽ xảy ra dọc theo chiều dài của slinky. Chuyển động tụ lại và lan rộng này, xảy ra theo cùng phương với dao động, là sóng dọc.

Sóng dọc truyền theo lực nén và giãn. Nén là những vùng mà các hạt trong vật liệu gần nhau hơn hoặc tập trung lại với nhau nhiều hơn, trong ví dụ về slinky, nén là những vị trí mà các cuộn dây gần nhau. Giãn là những nơi mà các hạt phân tán hoặc có mật độ thấp hơn, trong ví dụ về slinky, giãn là những đoạn cuộn dây của slinky được kéo dài ra xa nhau hơn.

● Ví dụ về sóng dọc: Âm thanh là ví dụ rõ ràng nhất về sóng dọc. Khi một thứ gì đó tạo tiếng ồn, nó gây ra rung động (hoặc áp suất) trong không khí xung quanh. Khi những rung động này di chuyển, chúng khiến các phân tử không khí tập hợp thành các đợt nén và tách ra thành các đợt giãn. Chuyển động qua lại của các phân tử này cho phép con người nghe được âm thanh.

Sự khác biệt giữa sóng ngang và sóng dọc

● Đặc điểm

+ Sóng ngang: Trong sóng ngang, các hạt truyền năng lượng từ vị trí này sang vị trí khác bằng cách dao động vuông góc với phương truyền sóng.

+ Sóng dọc: Sóng dọc xảy ra khi các hạt trong môi trường dao động dịch chuyển theo hướng song song với phương truyền sóng.

● Thành phần

+ Sóng ngang: Có đỉnh và đáy.

+ Sóng dọc: Lực nén và giãn.

● Chuyển động của các hạt

+ Sóng ngang: Các hạt chuyển động lên xuống trong môi trường.

+ Sóng dọc: Các hạt chuyển động qua lại trong môi trường.

● Hiệu ứng chuyển động

+ Sóng ngang: Sự chuyển động của các hạt gây ra sự rung động ở các hạt khác.

+ Sóng dọc: Sự chuyển động của các hạt dẫn đến sự giãn nở của sóng theo phương ngang.

● Truyền năng lượng

+ Sóng ngang: Năng lượng được truyền theo phương vuông góc với chuyển động của sóng.

+ Sóng dọc: Năng lượng được truyền song song với chuyển động của sóng.

● Tốc độ

+ Sóng ngang: Tốc độ thay đổi theo tính chất của môi trường và tần số sóng.

+ Sóng dọc: Tốc độ chỉ được xác định bởi tính chất của môi trường.

● Môi trường

+ Sóng ngang: Chỉ có thể thu được ở dạng rắn hoặc lỏng.

+ Sóng dọc: Tồn tại trong cả ba môi trường rắn, lỏng và khí.

● Ví dụ

+ Sóng ngang: Sóng ánh sáng, sóng điện từ, sóng mặt nước.

+ Sóng dọc: Sóng âm, sóng địa chấn, sóng nén trong lò xo.

Điểm tương đồng giữa sóng ngang và sóng dọc

● Cả sóng ngang và sóng dọc đều là sóng cơ học, nghĩa là chúng cần môi trường để truyền đi. Cả hai đều liên quan đến việc truyền năng lượng thông qua dao động của các hạt trong môi trường.

● Tốc độ của sóng ngang và sóng dọc được xác định bởi các đặc tính của môi trường mà chúng truyền qua. Nó được xác định bởi độ đàn hồi và mật độ của môi trường.

● Cả sóng ngang và sóng dọc đều có bước sóng và tần số. Số dao động trên một đơn vị thời gian có thể khác nhau giữa hai loại sóng này.

● Khi sóng tương tác với các môi trường khác nhau, chúng có thể bị phản xạ hoặc khúc xạ.