Bước sóng
Bước sóng là khoảng cách giữa hai đỉnh sóng (điểm mà sóng đạt giá trị lớn nhất), hoặc
tổng quát là giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng, tại một thời điểm nhất định. Nó thường
được viết tắt bằng chữ Hy Lạp lambda (λ).
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. Thời gian này bằng khoảng cách giữa hai cấu trúc lặp lại, bước sóng (λ), chia
cho vận tốc lan truyền của sóng, v:
λ = v T
Liên hệ với tần số
Tần số f của sóng, hay số đỉnh sóng đi qua một điểm trong một đơn vị thời gian, là nghịch
đảo của chu kỳ sóng. Do vậy
λ = v/f
Với sóng điện từ (radio, vi sóng, ...) liên hệ này xấp xỉ là: bước sóng (đo bằng mét) = 300
/ tần số (đo bằng MHz).
Trong quang hình
Sóng ánh sáng (và có thể một số sóng điện từ khác) khi đi vào các môi trường (không
phải là chân không) thì bước sóng của chúng bị giảm do vận tốc giảm, mặc dù tần số của
sóng không đổi. Xem thêm vận tốc ánh sáng.
Trong nhiều môi trường truyền ánh sáng, vận tốc giảm n lần với n là chiết suất của môi
trường. Do vậy:
Với:
λ0 là bước sóng trong chân không.
Khi không nói rõ, bước sóng của bức xạ điện từ thường được hiểu là bước sóng trong
chân không.
Với sóng hạt
Louis-Victor de Broglie đã khám phá ra rằng mọi hạt với động lượng p đều có thể coi
như một "chùm sóng", còn gọi là sóng de Broglie, với bước sóng:
với h là hằng số Planck
Theo công thức này, các sóng có bước sóng càng ngắn có động lượng và do đó năng
lượng càng cao.
Chu kỳ
Trong khoa học và đời sống nói chung, chu kỳ là khoảng thời gian giữa hai lần lặp lại
liên tiếp của một sự việc, hay thời gian để kết thúc một vòng quay, một chu trình. Như
vậy đơn vị đo chu kỳ là đơn vị đo thời gian.
Trong toán học và một số lĩnh vực khác, chu kỳ có thể hiểu là độ dài giữa hai cấu trúc lặp
lại.
Trong chuyển động sóng
Trong chuyển động sóng, chu kỳ là thời gian giữa hai lần xuất hiện liên tiếp của đỉnh
sóng tại một điểm.
Liên hệ với tần số
Chu kỳ T là nghịch đảo của tần số f:
T=1/f
Liên hệ với bước sóng
Chu kỳ T bằng thời gian để sóng đi với vận tốc v đi hết một bước sóng λ:
Tần số
Sóng điều hoà với tần số khác
nhau. Các sóng bên dưới có tần số cao hơn các sóng bên trên.
Tần số là số lần cùng một hiện tượng lặp lại trên một đơn vị thời gian.
Để tính tần số, chọn một khoảng thời gian, đếm số lần xuất hiện của hiện tượng trong
thời gian ấy, rồi chia số này cho khoảng thời gian đã chọn.
Như vậy đơn vị đo tần số là nghịch đảo đơn vị đo thời gian. Trong hệ đo lường quốc tế,
đơn vị này là Hz đặt tên theo nhà vật lý Đức, Heinrich Rudolf Hertz. 1 Hz cho biết tần số
lặp lại của sự việc đúng bằng 1 lần trong mỗi giây:
Đơn vị khác: số vòng quay một phút (rpm) cho tốc độ động cơ, số nhịp đập một phút cho
nhịp tim, nốt nhạc trong âm nhạc...
Liên hệ với chu kỳ
Tần số có thể tính qua liện hệ với chu kỳ, thời gian giữa hai lần xuất hiện liên tiếp của sự
việc. Tần số f bằng nghịch đảo chu kỳ T:
Trong chuyển động sóng
Trong chuyển động sóng, tần số là số lần quan sát thấy đỉnh sóng tại một điểm trong một
đơn vị thời gian. Tần số sóng âm trong âm nhạc còn được đặc trưng bởi nốt nhạc.
Liên hệ với bước sóng
Bước sóng của sóng bằng chu kỳ nhân vận tốc sóng. Do vậy tần số f bằng vận tốc sóng v
chia cho bước sóng λ:
Trong các môi trường truyên sóng
Khi sóng đi qua các môi trường khác nhau, tần số không thay đổi (nhưng vận tốc và bước
sóng có thể thay đổi).
Ví dụ
• Nốt La trên nốt Đô trung nay được chuẩn hoá tại tần số 440 Hz. Các nốt nhạc
khác đều được điều chỉnh theo chuẩn này.
• Âm thanh tai người nghe thấy được có tần số trong khoảng 100 Hz đến hơn
10.000 Hz. Trẻ sơ sinh có thể nghe âm thanh cao đến 20.000Hz.
• Tần số dòng điện xoay chiều trong sinh hoạt đời thường ở Việt Nam và ở Châu
Âu là 50 Hz; trong khi ở Bắc Mỹ là 60 Hz.