Sóng cố định và sóng di chuyển: Sự khác biệt và so sánh

Sóng dừng được hình thành do sự giao thoa của hai sóng có cùng tần số và biên độ truyền ngược chiều nhau, dẫn đến các nút và phản nút vẫn cố định trong không gian. Ngược lại, sóng lan truyền trong một môi trường, truyền năng lượng từ điểm này sang điểm khác mà không bị nhiễu, đặc trưng bởi các đỉnh và đáy thay đổi liên tục khi chúng di chuyển về phía trước.

Chìa khóa chính

1. Sóng đứng yên không đổi, còn sóng di chuyển lan truyền trong môi trường.
2. Các nút và antinode đặc trưng cho sóng đứng yên trong khi sóng di chuyển có các đỉnh và đáy.
3. Trong sóng đứng yên, năng lượng vẫn bị giới hạn ở một vị trí cụ thể, nhưng năng lượng truyền từ điểm này sang điểm khác trong sóng di chuyển.

Sóng cố định vs Sóng di chuyển

Sự chuyển động của hai sóng ngược phương có tần số và biên độ giống nhau sóng dừng. Những sóng này không truyền năng lượng. Sự chuyển động của sóng từ điểm này sang điểm khác được gọi là sóng lan truyền. Không có nút hoặc đối cực trong một làn sóng di chuyển. Những sóng này truyền năng lượng.

---

 

Bảng so sánh

Đặc tính	sóng cố định	sóng du lịch
Phong trào	Không đi du lịch - Các hạt dao động quanh một vị trí cố định	Travels trong môi trường - các hạt dao động và truyền năng lượng
đào tạo	Sự chồng chất của hai cái giống hệt nhau sóng du lịch di chuyển đến hướng ngược nhau	Xảy ra khi sóng lan truyền gặp một ranh giới (phản xạ) hoặc truyền qua một môi trường có tính chất không đồng nhất
Chuyển giao năng lượng	Không truyền năng lượng - năng lượng dao động tại những điểm cố định	Truyền năng lượng theo hướng truyền
Nút và Antinode	Có điểm của dịch chuyển bằng không (nút) và điểm của độ dịch chuyển tối đa (antinodes)	Không có nút và antinode
Các ví dụ	Dây đàn ghi-ta dao động, sóng âm trong ống kín một đầu	Sóng nước trong hồ, sóng âm truyền trong không khí

---

 

Sóng cố định là gì?

Sự hình thành và đặc điểm:

Khi hai sóng có cùng tần số và biên độ truyền theo hướng ngược nhau gặp nhau, chúng sẽ chồng lên nhau. Tại một số điểm nhất định dọc theo môi trường, hai sóng tăng cường lẫn nhau, tạo ra các vùng có giao thoa tăng cường tối đa được gọi là các phản nút. Ngược lại, tại các điểm khác, các sóng triệt tiêu lẫn nhau, dẫn đến các vùng có biên độ tối thiểu hoặc bằng 0 được gọi là các nút.

Biểu diễn toán học:

Sóng dừng có thể được mô tả về mặt toán học bằng cách sử dụng nguyên lý chồng chất, trong đó độ dịch chuyển của môi trường tại bất kỳ thời điểm và thời điểm nào là tổng của các độ dịch chuyển sóng riêng lẻ. Điều này dẫn đến sự hình thành các phương trình sóng dừng, chẳng hạn như các phương trình điều khiển dao động trong dây, màng và các hệ dao động khác. Các phương trình liên quan đến hàm sin hoặc cosin, với các hệ số được xác định bởi các điều kiện biên của hệ.

Ứng dụng và ví dụ:

Sóng dừng có nhiều ứng dụng thực tế trên nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong âm học, chúng chịu trách nhiệm về hiện tượng cộng hưởng quan sát được trong các nhạc cụ, trong đó sóng dừng tạo ra quyết định âm sắc và cao độ của nhạc cụ. Trong quang học, các mẫu giao thoa do sóng dừng tạo ra được sử dụng trong các thiết bị như giao thoa kế để đo chính xác. Hơn nữa, trong cơ học lượng tử, sóng tĩnh đóng vai trò trung tâm trong khái niệm lưỡng tính sóng-hạt, mô tả hành vi của các hạt giống như electron trong quỹ đạo nguyên tử.

 

Sóng du lịch là gì?

Đặc điểm của sóng di chuyển

1. Lan truyền: Sóng truyền di chuyển trong môi trường bằng cách làm cho các phần tử trong môi trường dao động tới lui khi sóng truyền qua. Chuyển động của các hạt này song song với hướng truyền sóng.
2. Truyền năng lượng liên tục: Sóng lan truyền vận chuyển năng lượng từ vị trí này sang vị trí khác mà không có bất kỳ sự dịch chuyển thực nào của môi trường. Khi sóng di chuyển, năng lượng được truyền từ hạt này sang hạt tiếp theo, cho phép sóng truyền đi khoảng cách.
3. Mặt sóng: Sóng truyền có mặt sóng, là bề mặt có pha không đổi lan truyền trong môi trường. Các mặt sóng này đại diện cho cạnh đầu của nhiễu loạn khi nó di chuyển trong không gian.
4. Biên độ và tần số: Sóng truyền có các đặc tính như biên độ (độ dịch chuyển tối đa của các hạt khỏi vị trí cân bằng của chúng) và tần số (số dao động trên một đơn vị thời gian). Các tính chất này xác định cường độ và cường độ của sóng tương ứng.
5. Các loại sóng di chuyển: Sóng lan truyền có thể chia thành hai loại chính: sóng ngang và sóng dọc. Trong sóng ngang, các phần tử của môi trường dao động vuông góc với phương truyền sóng, còn ở sóng dọc, các phần tử dao động song song với phương truyền sóng.
6. Ví dụ: Ví dụ về sóng lan truyền bao gồm sóng điện từ (như sóng ánh sáng và sóng vô tuyến), sóng nước, sóng âm thanh, sóng địa chấn và sóng trên dây hoặc lò xo.

---

Sự khác biệt chính giữa Sóng cố định và Sóng di chuyển

1. Lan truyền:
   • Sóng dừng không lan truyền qua môi trường; thay vào đó, chúng là kết quả của sự giao thoa của hai sóng truyền ngược chiều nhau.
   • Sóng truyền lan trong môi trường, truyền năng lượng từ điểm này sang điểm khác mà không bị nhiễu.
2. Chuyển động của hạt:
   • Trong sóng dừng, các phần tử của môi trường dao động theo một kiểu cố định, với các nút và các phản nút đứng yên.
   • Trong sóng truyền, các hạt dao động tới lui theo hướng truyền sóng, truyền năng lượng khi sóng di chuyển.
3. đào tạo:
   • Sóng dừng được hình thành do sự chồng chất của hai sóng có cùng tần số và biên độ truyền ngược chiều nhau.
   • Sóng truyền được tạo ra bởi sự nhiễu loạn lan truyền trong môi trường, làm cho các phần tử dao động khi sóng di chuyển về phía trước.
4. Chuyển giao năng lượng:
   • Sóng dừng không vận chuyển năng lượng; thay vào đó, chúng thể hiện sự phân phối lại năng lượng trong môi trường.
   • Sóng truyền liên tục truyền năng lượng từ điểm này sang điểm khác khi chúng truyền qua môi trường.
5. Mẫu đặc trưng:
   • Sóng dừng thể hiện các nút (điểm không dịch chuyển) và các phản nút (điểm dịch chuyển tối đa) vẫn cố định trong không gian.
   • Sóng di chuyển có đặc điểm là các đỉnh và đáy thay đổi liên tục khi chúng di chuyển về phía trước, không có mô hình nút và phản nút cố định.

dự án

1. https://yakari.polytechnique.fr/Django-pub/documents/matteo2004rp-1pp.pdf
2. https://arxiv.org/pdf/0901.1026
3. https://arxiv.org/pdf/patt-sol/9701007

Cập nhật lần cuối: ngày 04 tháng 2024 năm XNUMX