Công thức tính bước sóng lớp 11 là gì? Có lẽ đây là câu hỏi các em học sinh đặt ra nhiều nhất trong bài “ Sóng và các đại lượng đặc trưng của sóng”. Để trả lời cho câu hỏi trên, hãy cùng Ame Group tìm hiểu về nguyên lý bước sóng và công thức tính bước sóng trong bài viết này nhé.
Bước sóng là gì? Công thức tính bước sóng lớp 11
Công thức tính bước sóng lớp 11
Để tính bước sóng của một sóng, bạn có thể tính bằng các công thức tính bước sóng lớp 11 sau:
Tính bước sóng bằng công thức liên hệ với chu kỳ
Chu kỳ T của sóng là thời gian ngắn nhất mà một cấu trúc sóng lặp lại tại một điểm. Chu kỳ này có thể tính bằng cách chia khoảng cách giữa hai cấu trúc sóng lặp lại (bước sóng λ) cho vận tốc lan truyền của sóng (v). Vì vậy, ta có công thức tính bước sóng:
λ = vT
Tính bước sóng bằng công thức liên hệ với tần số
Tần số f của sóng là số lần mà đỉnh sóng đi qua một điểm trong một đơn vị thời gian. Tần số này có thể tính bằng nghịch đảo của chu kỳ sóng:
f = 1/T
Kết hợp với liên hệ với chu kỳ, chúng ta có:
λ = v/f
Trong quang hình
Khi ánh sáng đi qua các môi trường (không phải chân không), bước sóng của nó bị giảm do vận tốc lan truyền của ánh sáng giảm. Tuy nhiên, tần số của sóng không đổi. Trong nhiều môi trường truyền ánh sáng, vận tốc lan truyền giảm n lần, với n là chỉ số khúc xạ của môi trường. Ta có công thức:
λ = λ₀/n
Trong đó:
- λ₀ là bước sóng trong chân không.
Tính bước sóng với sóng hạt
Louis-Victor de Broglie đã phát hiện ra rằng mọi hạt có động lượng p có thể coi như một “chùm sóng”, hay sóng de Broglie, với bước sóng:
λ = h/p
Trong đó:
- h là hằng số Planck.
Theo công thức này, các sóng có bước sóng ngắn hơn sẽ có động lượng và năng lượng cao hơn.
Các loại bước sóng mắt thường có thể nhìn thấy
Trong phạm vi quang phổ, con người chỉ có thể nhìn thấy một phần nhỏ của bức xạ điện tử, được gọi là ánh sáng khả kiến. Vùng tần số duy nhất mà mắt thường nhìn thấy được là từ 380nm đến 700nm, tương ứng với dải ánh sáng từ tím đến đỏ.
Dưới đây là các loại bước sóng mắt thường có thể nhìn thấy:
- Ánh sáng tím: 380nm – 440nm.
- Ánh sáng chàm: 430nm – 460nm
- Ánh sáng lam: 450nm – 510nm
- Ánh sáng lục: 500nm – 575nm
- Ánh sáng vàng: 570nm – 600nm
- Ánh sáng cam: 590nm – 650nm
- Ánh sáng đỏ: 640nm – 760nm
Các bước sóng ngắn hơn 380nm, chẳng hạn như tia X, tia cực tím và tia Gamma, không thuộc vùng ánh sáng mà mắt người có thể nhìn thấy. Những loại ánh sáng này có năng lượng cao và có thể gây hại cho mắt nếu tiếp xúc trực tiếp. Chúng thường được sử dụng trong y học, ví dụ như chụp X-quang.
Hướng dẫn cách tính bước sóng
Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm cực đại liền kề trong dao động của sóng. Nó thường được sử dụng để mô tả sóng điện từ. Để tính được bước sóng cơ bản, ta cần biết tốc độ và tần số. Còn để tính bước sóng ánh sáng khi đã biết năng lượng đặc trưng của một photon, ta có thể sử dụng công thức năng lượng sau đây:
Tính bước sóng dựa trên tốc độ và tần số
Để tính bước sóng, ta có thể sử dụng công thức đơn giản: Bước sóng bằng tốc độ lan truyền chia cho tần số. Công thức tính bước sóng lớp 11 như sau::
Bước sóng = Tốc độ lan truyền / tần số
Hay còn là công thức: λ = v/f
Trong đó:
- λ là bước sóng, được biểu diễn bằng ký tự lambda (λ) trong tiếng Hy Lạp.
- v là tốc độ lan truyền của sóng.
- f là tần số của sóng.
Ví Dụ: Có một sóng lan truyền với vận tốc 20 m/s và tần số là 5 Hz. Chúng ta có thể sử dụng công thức bước sóng để tính bước sóng của sóng này.
λ = v/f
= 20 m/s / 5 Hz
= 4 m
Vậy, bước sóng của sóng này là 4 mét.
Ngược lại, tính tần số và tốc độ lan truyền
Công thức tính bước sóng lớp 11 cũng có thể được sử dụng để tính toán tốc độ lan truyền hoặc tần số. Bằng cách biến đổi công thức, ta có thể tính được tốc độ lan truyền hoặc tần số khi biết trước bước sóng.
Để tính tốc độ lan truyền khi đã biết tần số và bước sóng, ta sử dụng công thức:
v = λ/f
Để tính tần số khi đã biết tốc độ lan truyền và bước sóng, ta sử dụng công thức:
f = v/λ
Ví dụ 1: Giả sử có một sóng có bước sóng là 450nm và tần số là 45 Hz. Chúng ta có thể tính tốc độ lan truyền của sóng này như sau:
v = λ/f
= 450 nm / 45 Hz
= 10 nm/s
Vậy, tốc độ lan truyền của sóng là 10 nm/s.
Ví dụ 2: Giả sử có một sóng có bước sóng là 2,5 m và lan truyền với tốc độ là 50 m/s. Chúng ta có thể tính tần số của sóng như sau:
f = v/λ
= 50 m/s / 2,5 m
= 20 Hz
Vậy, tần số của sóng là 20 Hz.
Vai trò của bước sóng trong đời sống
Các ứng dụng của bước sóng khác nhau cho phép con người tận dụng các đặc tính của sóng điện từ để đáp ứng nhu cầu và giải quyết các vấn đề trong nhiều lĩnh vực khác nhau của cuộc sống:
- Đa dạng công suất: Bước sóng có thể có độ dài khác nhau và công suất khác nhau để đáp ứng nhiều ứng dụng đa dạng. Các công suất khác nhau sẽ mang lại những ứng dụng riêng biệt. Ví dụ, sử dụng bước sóng có công suất cao như 10,6 μm hay 355 nm để khắc thủy tinh và các vật liệu khác.
- Ảnh hưởng đến màu sắc: Bước sóng cũng ảnh hưởng đến màu sắc mà con người có thể cảm nhận. Ví dụ, máy đo khoảng cách hoặc máy cân bằng laser sử dụng bước sóng màu đỏ (từ 630 đến 750 nm) hoặc màu xanh lục (từ 490 đến 570 nm) để giúp kỹ sư có thể định hướng và làm việc trong không gian hiệu quả hơn.
Trên đây là công thức tính bước sóng lớp 11 và các vai trò của sóng trong đời sống. Hy vong qua bài viết này của Ame Group, đã phần nào giúp cho các em học sinh hiểu hơn về cách tính và áp dụng cách tính vào bài tập,bài kiểm tra của mình.