Bước sóng là khoảng cách giữa hai điểm cực đại liền kề trong dao động của sóng và thường được đề cập khi nhắc tới sóng điện từ.[1]
Tùy thuộc vào các thông tin cho sẵn mà bước sóng có thể được xác định theo cách này hay cách khác. Nếu đã biết tốc độ và tần số, ta có thể áp dụng công thức tính bước sóng cơ bản. Nếu muốn tính bước sóng ánh sáng khi đã biết năng lượng đặc trưng của một photon, ta có thể áp dụng công thức năng lượng. Việc áp dụng đúng công thức sẽ giúp bạn dễ dàng tính bước sóng.
-
1
Tính bước sóng theo công thức. Để tính được bước sóng, ta chỉ cần lấy tốc độ lan truyền chia cho tần số. Công thức như sau: .[2]
- Bước sóng thường được biểu diễn bởi ký tự lamda trong tiếng Hy Lạp.
- Tốc độ thường được ký hiệu là .
- Tần số thường được ký hiệu là .
-
2
Sử dụng đúng đơn vị. Tốc độ có thể được ghi dưới dạng đơn vị đo lường chuẩn hoặc đơn vị đo lường kiểu Anh như dặm trên giờ (mph), kilomet trên giờ (kph), mét trên giây (m/s) v.v. Tuy nhiên, bước sóng thường được viết theo đơn vị đo lường chuẩn là nanomet, mét, milimet, v.v. Tần số nhìn chung có đơn vị là Hertz (Hz).[3]
- Luôn sử dụng một cùng dạng đơn vị khi áp dụng công thức. Thường trong vật lý, các phép toán sẽ được tính dựa trên đơn vị đo lường chuẩn.
- Nếu tần số được cho ở dạng kilohertz (kHz) hoặc tốc độ lan truyền của sóng được cho ở dạng km/s, ta cần phải đổi các giá trị này về Hertz và m/s bằng cách nhân giá trị đã cho với 1000 (10 kHz = 10 000 Hz).
-
3
Thế các giá trị đã biết vào công thức. Để tính bước sóng theo công thức, sau khi đã xác định được tốc độ lan truyền và tần số của sóng, ta chỉ cần thế các giá trị này vào công thức và thực hiện phép chia tốc độ cho tần số.[4]
- Ví dụ: Tìm bước sóng của một sóng lan truyền với vận tốc 20 m/s và có tần số là 5 Hz.
-
4
Dùng công thức này để tính tốc độ lan truyền hoặc tần số. Bằng cách biến đổi công thức trên, ta có thể tính được tốc độ lan truyền hoặc tần số nếu biết trước bước sóng. Để tính tốc độ khi đã biết tần số và bước sóng, ta sử dụng công thức . Để tính tần số khi đã biết tốc độ lan truyền và bước sóng, ta dùng công thức .[5]
- Ví dụ: Tìm tốc độ lan truyền của một sóng có bước sóng là 450 nm với tần số 45 Hz. .
- Ví dụ: Tìm tần số của một sóng có bước sóng là 2,5 m và lan truyền với tốc độ là 50 m/s. .
-
1
Tính bước sóng bằng công thức năng lượng. Công thức năng lượng có phụ thuộc vào bước sóng là với là năng lượng của hệ tính bằng Joule (J), là hằng số Planck: 6,626 x 10-34 Joule giây (J s), là vận tốc ánh sáng truyền trong chân không: 3,0 x 108 mét trên giây (m/s), và là bước sóng tính theo mét (m).[6]
- Trong dạng bài toán này, năng lượng của một photon thường được cho trước.
-
2
Biến đổi công thức để tính bước sóng. Ta có thể đảo vị trí của các biến trong công thức trên theo quy tắc số học để tính được bước sóng. Nếu ta nhân cả hai vế của công thức với bước sóng, sau đó chia cả hai vế cho năng lượng, ta được . Nếu đã biết năng lượng của photon, bạn có thể tính được bước sóng theo công thức này.[7]
- Công thức trên cũng có thể được sử dụng để tính bước sóng ánh sáng cực đại cần để ion hóa kim loại. Ta chỉ cần thế năng lượng ion hóa của kim loại và tính toán theo công thức sẽ được bước sóng.[8]
-
3
Thế các biến đã biết vào công thức. Khi đã biến đổi công thức, ta có thể giải bài toán tính bước sóng bằng cách thế giá trị của năng lượng vào công thức. Vì hai biến còn lại là các hằng số nên giá trị của chúng là không đổi. Để giải phép toán này, ta nhân hai hằng số với nhau, sau đó lấy kết quả thu được chia cho năng lượng.[9]
- Ví dụ: Tìm bước sóng của một photon có năng lượng là 2,88 x 10-19 J.
-
=
.
- Chuyển về nanomet bằng cách nhân kết quả trên với 109. Bước sóng trong ví dụ này tính theo nanomet là 690 nm.
-
1
Kiểm tra lại kết quả sau khi tính toán bằng cách nhân bước sóng với tần số. Khi nhân bước sóng với tần số cho kết quả bằng với tốc độ lan truyền đã biết thì kết quả bước sóng tính được là đúng. Nếu phép nhân bước sóng với tần số cho kết quả khác, hãy rà soát lại các bước tính toán. Khi sử dụng máy tính, hãy kiểm tra lại xem bạn đã nhập các giá trị một cách chính xác hay chưa.
- Ví dụ: Tính bước sóng của một sóng âm 70 Hz lan truyền với tốc độ 343 mét trên giây.
- Sau khi làm theo hướng dẫn ở trên, bạn có kết quả là 4,9 mét.
- Kiểm tra lại tính toán bằng cách tính 4,9 mét x 70 Hz = 343 mét trên giây. Đây cũng là tốc độ lan truyền của sóng mà đề bài cho, vậy đáp án 4,9 mét là chính xác.
-
2
Sử dụng cách viết lũy thừa để hạn chế sai số do làm tròn. Bài toán tính bước sóng thường bao gồm việc phải xử lý với những số lớn, đặc biệt là vận tốc ánh sáng. Chính những số lớn như vậy có thể khiến kết quả của bạn bị sai lệch khi làm tròn. Bạn có thể tránh được sai số do làm tròn bằng cách sử dụng cách viết lũy thừa.[10]
- Ví dụ: Ánh sáng truyền trong môi trường nước ở tốc độ 225 000 000 mét trên giây. Biết tần số của sóng anh sáng là 4 x 1014 Hz, hỏi bước sóng là bao nhiêu?
- Tốc độ lan truyền được viết theo lũy thừa là 2,25 x 108. Tần số đã được viết đúng theo số lũy thừa.
-
.
-
3
Khi sóng truyền tới một môi trường khác, tần số của sóng không đổi. Các bài toán trong đó sóng lan truyền từ môi trường này sang môi trường khác khá phổ biến. Một lỗi thường gặp trong các bài toán dạng này là tìm cách tính tần số mới. Trên thực tế, tần số của sóng không thay đổi khi đi qua ranh giới giữa hai môi trường, chỉ có tốc độ lan truyền và bước sóng là thay đổi.[11]
- Ví dụ: Một sóng ánh sáng có tần số f, tốc độ lan truyền v, và bước sóng là λ lan truyền từ không khí vào một môi trường khác có chỉ số khúc xạ là 1,5. Hỏi ba giá trị trên thay đổi thế nào?
- Tốc độ lan truyền trong môi trường mới bằng .
- Tần số không thay đổi và vẫn giữ giá trị là f.
- Bước sóng trong môi trường mới là .
Bài viết này có đồng tác giả là đội ngũ biên tập viên và các nhà nghiên cứu đã qua đào tạo, những người xác nhận tính chính xác và toàn diện của bài viết. Nhóm Quản lý Nội dung của wikiHow luôn cẩn trọng giám sát công việc của các biên tập viên để đảm bảo rằng mọi bài viết đều đạt tiêu chuẩn chất lượng cao. Bài viết này đã được xem 166.375 lần. Chuyên mục: Giáo dục và Truyền thông | Vật lý Trang này đã được đọc 166.375 lần.
|
