Bước sóng là gì? Công thức tính bước sóng & bài tập có đáp án chi tiết

Bước sóng là gì, công thức tính bước sóng, năng lương sóng, phương trình sóng hay ứng dụng của sóng. Bên cạnh đó là một số bài tập về bước sóng có lời giải. Click ngay!

Bước sóng là kiến thức vật lý phổ thông đặc biệt khối lớp 12, được nghiên cứu, ứng dụng rất nhiều vào đời sống như: Sản xuất công nghiệp, y tế, kỹ thuật,... Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn tìm hiểu kỹ hơn về các kiến thức liên quan đến bước sóng và một số ứng dụng, bài tập cụ thể về nó.

1. Bước sóng là gì?

Bước sóng là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha hay khoảng cách giữa hai đỉnh sóng (điểm mà sóng đạt giá trị lớn nhất) hay nói cách khác là giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng, tại một thời điểm nhất định.

Hình vẽ mô tả chuyển động của bước sóng

Ký hiệu của bước sóng: λ - Viết tắt của chữ lambda trong tiếng Hy Lạp.

2. Các loại bước sóng ánh sáng mắt thường có thể nhìn thấy

Vùng quang phổ mắt thường của chúng ta có thể thấy được ánh sáng có bước sóng trong khoảng 380nm – 700 nm, đây là dải ánh sáng từ tím sang đỏ. Vùng ánh sáng này chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ bức xạ điện tử nhưng lại là vùng tần số duy nhất mà mắt người có thể phản ứng được.

Vùng sáng mà con người có thể nhìn thấy

Trái ngược với vùng sáng trên thì những vùng ánh sáng ngoài vùng tím như tia cực tím, tia X, tia Gamma thì mắt người sẽ không nhìn thấy được do năng lượng cao. Vùng ánh sáng này thường có bước sóng ngắn, nhỏ hơn 380nm thường được dùng trong y học như chụp X-quang và có quy định sử dụng nghiêm ngặt, cẩn thận vì những gây hại đến sức khoẻ nhất là vùng mắt khi nhìn trực tiếp vào.

Chụp X quang bằng tia X

Ngoài ra, vùng ánh sáng đỏ có năng lượng thấp như tia hồng ngoại, Viba, Radio có bước sóng dài lớn hơn 760nm thì mắt thường cũng không thấy được.

3. Công thức tính bước sóng

Liên hệ với chu kỳ

Chu kỳ T của sóng theo định nghĩa là thời gian ngắn nhất mà một cầu trúc sóng lặp lại tại một điểm. Chu kỳ T được tính bằng khoảng cách giữa hai cấu trúc lặp lại hay còn gọi là bước sóng (λ) chia cho vận tốc lan truyền của sóng (v).

Công thức tính bước sóng theo chu kỳ

Liên hệ với tần số

Công thức tính bước sóng theo tần số

Liên hệ với năng lượng photon

Công thức thể hiện mối liên hệ giữa bước sóng và năng lượng photon

Trong quang hình

Công thức tính bước sóng trong quang hình

Với sóng hạt

Công thức tính bước sóng với sóng hạt

4. Phương trình sóng

Phương trình sóng

5. Năng lượng sóng

Công thức năng lượng sóng

6. Bước sóng có vai trò gì trong đời sống con người?

Trong đời sống con người thường tận dụng độ dài ngắn, công suất khác nhau của bước sóng để sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Ví dụ: Sử dụng tia laser với bước sóng có công suất cao 10.6 um hay 355 nm để khắc thủy tinh, sử dụng tia laser có bước sóng đỏ cho máy đo khoảng cách, cân bằng dùng trong xây dựng.

Sử dụng tia laser để phục vụ cho cắt, khắc, in trong công nghiệp

Trong kỹ thuật: Tia hồng ngoại được dùng để thiết kế kính nhìn đêm hoặc chế tạo ra các chuông báo, thiết bị cảm ứng bằng tia hồng ngoại.

Kính hồng ngoại thường được sử dụng nhiều trong quân sự

Trong y học, tia hồng ngoại được dùng để phá hủy các tế bào và mô bị tổn thương và giúp chuẩn đoán bệnh. Không chỉ có tia hồng ngoại mà tia X cũng được sử dụng nhiều trong y học như: Sử dụng trong các máy X quang, Ct-scanner, PET- CT, xạ trị…

7. Bài tập vận dụng về bước sóng có lời giải

Bài tập lý thuyết

Bài 1: Phát biểu nào sau đây về đại lượng đặc trưng của sóng cơ học là không đúng

A. Chu kỳ của sóng chính bằng chu kỳ dao động của các phần tử dao động.

B. Tần số của sóng chính bằng tần số dao động của các phần tử dao động.

C. Tốc độ của sóng chính bằng tốc độ dao động của các phần tử dao động.

D. Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kỳ.

Hướng dẫn giải:

Các đại lượng đặc của sóng cơ học gồm: Chu kỳ và tần số của sóng bằng chính chu kỳ và tần số của các phần tử dao động, bước sóng và tốc độ của sóng không phải là tốc độ dao động.Vậy, đáp án là C.

Bài 2: Chu kỳ sóng là?

A. Chu kì của các phần tử môi trường có sóng truyền qua

B. Đại lượng nghịch đảo của tần số góc

C. Tốc độ truyền năng lượng trong 1s

D. Thời gian sóng truyền đi được ¼ bước sóng

Hướng dẫn giải:

Ta có khái niệm chu kỳ sóng là chu kỳ của các phần tử môi trường có sóng truyền qua. Vậy, đáp án là A.

Bài 3: Bước sóng là

A. Quãng đường sóng truyền trong 1 (s).

B. Khoảng cách giữa hai điểm có li độ bằng không.

C. Khoảng cách giữa hai bụng sóng.

D. Quãng đường sóng truyền đi trong một chu kỳ.

Hướng dẫn giải:

Dựa vào khái niệm của bước sóng, ta chọn đáp án D.

Bài 4: Sóng cơ lan truyền trong môi trường đàn hồi với tốc độ v không đổi, khi tăng tần số sóng lên 2 lần thì bước sóng sẽ

A. Tăng 2 lần.

B. Tăng 1,5 lần.

C. Không đổi.

D. Giảm 2 lần.

Hướng dẫn giải:

Ta có: λ = v : f vì vậy f tỷ lệ nghịch với λ => Khi f tăng 2 thì bước sóng giảm 2. Chọn đáp án D.

Bài tập tính toán

Bài 1: Một người ngồi ở bờ biển trông thấy có 10 ngọn sóng qua mặt trong 36 giây, khoảng cách giữa hai ngọn sóng là 10m. Tính tần số sóng biển và vận tốc truyền sóng biển.

Hướng dẫn giải:

Hướng dẫn bài tập 1

Bài 2: Một sóng cơ truyền trên một sợi dây đàn hồi rất dài. Phương trình sóng tại một điểm trên dây: u = 4cos(20πt - πx/3)(mm).Với x: đo bằng mét, t: đo bằng giây. Tốc độ truyền sóng trên sợi dây có giá trị bằng bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Hướng dẫn bài tập 2

Bài 3: Dao động âm có tần số f=500Hz, biên độ A=0,25mm, được truyền trong không khí với bước sóng λ = 70cm. Tìm:

a. Vận tốc truyền sóng âm.

b. Vận tốc dao động cực đại của các phân tử không khí.

Hướng dẫn giải:

Hướng dẫn bài tập 3

Hướng dẫn giải:

Bài 4: Một sóng ngang truyền từ M đến O rồi đến N trên cùng một phương truyền sóng với vận tốc v = 18 m/s. Biết MN = 3 m và MO = ON. Phương trình sóng tại O là uo = 5cos(4πt - π/6) (cm). Viết phương trình sóng tại M và tại N.

Hướng dẫn giải:

Hướng dẫn bài tập 4

8. Một số lưu ý cần nắm

Hiểu và vận dụng tốt các công thức: Việc hiểu, nhớ và vận dụng tốt công thức sẽ giúp bạn chủ động, không bị hoang mang khi đối mặt với các bài tập liên quan đến bước sóng.

Lưu ý về các phép tính, dấu: Khi tính toán, vì các số trong vật lý thương có số mũ rất lớn hoặc rất nhỏ vì vậy việc để ý các phép tính cũng như lưu ý các dấu âm, dương sẽ giúp bạn không tính toán sai.

Cần luyện tập thường xuyên để ghi nhớ các công thức vật lý

Thường xuyên luyện tập: Việc luyện tập thường xuyên sẽ giúp bạn thành thục, tăng phản xạ và tốc độ làm bài.

Sử dụng máy tính cầm tay để hỗ trợ tính toán: Các phép tính trong các bài tập vật lý thường phức tạp, vì vậy để tránh sai sót bạn nên sử dụng máy tính cầm tay để có được kết quả chính xác nhất.

Mong rằng các kiến thức trong bài viết này sẽ giúp bạn dễ dàng chinh phục các bài tập, câu hỏi liên quan đến bước sóng. Cảm ơn bạn đã theo dõi!

Trung Tâm có nhân viên giao nhận hàng tại nhà khách hàng trên toàn TP.