Terus ke kandungan
IGCSE·Tuition
Fizik · Pelajaran

Kaitkan panjang gelombang, frekuensi dan laju

Anda boleh hafal persamaan gelombang, tetapi soalan dengan sentimeter, kilohertz atau bilangan gelombang masih membuat nombor mengelirukan.

Dalam halaman ini
  1. Apakah maksud ketiga-tiga kuantiti itu?
  2. Bagaimana menggunakannya tanpa tersilap?
  3. Contoh berlangkah
  4. Kesilapan yang perlu diawasi
  5. Semak kendiri
  6. Ke mana selepas ini?

Persamaan gelombang menyatakan laju = frekuensi × panjang gelombang, iaitu v = f × λ. Ia mengaitkan tiga kuantiti yang boleh diukur dalam tangki riak, pada tali atau daripada rajah, dan muncul dalam hampir setiap soalan gelombang.

Pelajaran ini berada dalam kelakuan gelombang. Ia bersandar pada tabiat unit daripada pengukuran dan kuantiti.

Apakah maksud ketiga-tiga kuantiti itu?

Panjang gelombang λ (wavelength) ialah jarak dari satu titik pada gelombang ke titik yang sama pada gelombang berikutnya, contohnya puncak ke puncak. Ia diukur dalam meter.

Frekuensi f (frequency) ialah bilangan gelombang lengkap yang melalui satu titik setiap saat. Satu gelombang sesaat ialah 1 hertz (Hz). Laju v (speed) ialah jarak yang dilalui corak gelombang setiap saat, dalam meter sesaat (m/s).

Jika f gelombang melalui setiap saat dan setiap satu panjangnya λ, corak itu bergerak f × λ meter setiap saat. Itulah sebab persamaan ini berfungsi.

Bagaimana menggunakannya tanpa tersilap?

  1. Tulis kuantiti yang diberi bersama unitnya, dan tandakan yang ditanya.
  2. Tukar kepada unit asas: hertz, meter, saat. Maka kHz menjadi Hz (× 1000), cm menjadi m (÷ 100), dan tempoh menjadi frekuensi melalui f = 1 ÷ T.
  3. Susun semula dahulu: f = v ÷ λ dan λ = v ÷ f.
  4. Gantikan dan hitung, kemudian nyatakan unit.
  5. Semak saiz jawapan: riak pada tangki yang bergerak 300 m/s ialah tanda amaran.

Contoh berlangkah

Sebuah penggetar (dipper) dalam tangki riak menghasilkan 12 gelombang dalam 3.0 s. Seorang pelajar mengukur jarak merentasi 5 gelombang lengkap sebagai 0.30 m. (Data contoh rekaan.) Cari laju gelombang.

Langkah 1, frekuensi: 12 gelombang dalam 3.0 s memberi f = 12 ÷ 3.0 = 4.0 Hz.

Langkah 2, panjang gelombang: 5 gelombang merentangi 0.30 m, jadi satu panjang gelombang ialah 0.30 ÷ 5 = 0.060 m.

Langkah 3, persamaan: v = f × λ = 4.0 × 0.060 = 0.24 m/s.

Langkah 4, semak: v ÷ f = 0.24 ÷ 4.0 = 0.060 m, sepadan dengan panjang gelombang. Laju 0.24 m/s munasabah untuk riak air cetek.

Lima gelombang merentangi 0.30 mLukisan gelombang berskala untuk contoh berlangkah: lima gelombang lengkap merentangi 0.30 m, jadi satu panjang gelombang ialah 0.060 m, dari puncak ke puncak. Dengan f = 4.0 Hz, v = 0.24 m/s. λ = 0.30 ÷ 5 = 0.060 m5 panjang gelombang = 0.30 mf = 12 ÷ 3.0 = 4.0 Hz, v = fλ = 4.0 × 0.060 = 0.24 m/s
Satu panjang gelombang ialah dari puncak ke puncak, bukan seluruh jarak yang diukur.

Kesilapan yang perlu diawasi

Kesilapan lazim ialah menggunakan panjang keseluruhan jarak yang diukur sebagai panjang gelombang.

Jawapan yang salah: v = 4.0 × 0.30 = 1.2 m/s

Jarak 0.30 m meliputi lima gelombang, bukan satu, jadi lajunya lima kali terlalu besar.

Pembetulannya ialah bertanya setiap kali, “berapa panjang gelombang dalam jarak ini?” dan bahagi dengan bilangan itu. Kecermatan yang sama diperlukan untuk unit: panjang gelombang 6.0 cm mesti ditukar kepada 0.060 m sebelum anda mendarab.

Penerang sempadan dan pembundaran berguna apabila panjang gelombang yang diukur hanya mempunyai dua angka bererti dan anda mahu melihat bagaimana ia mengehadkan laju.

Semak kendiri

1. Bunyi berfrekuensi 50 Hz mempunyai panjang gelombang 6.8 m. Cari lajunya.

Lihat jawapan

v = f × λ = 50 × 6.8 = 340 m/s.

2. Gelombang radio bergerak pada 3.0 × 10⁸ m/s dan berfrekuensi 1.5 × 10⁸ Hz. Cari panjang gelombangnya.

Lihat jawapan

λ = v ÷ f = (3.0 × 10⁸) ÷ (1.5 × 10⁸) = 2.0 m.

3. Gelombang pada tali mempunyai tempoh 0.020 s dan panjang gelombang 0.50 m. Cari frekuensi dan lajunya.

Lihat jawapan

f = 1 ÷ 0.020 = 50 Hz. v = 50 × 0.50 = 25 m/s.

Ke mana selepas ini?

Seterusnya, lihat apa yang ditunjukkan oleh tinggi gelombang dalam membaca amplitud tanpa menggandakannya. Apabila sedia, uji keseluruhan modul dengan set latihan kelakuan gelombang.

Sesetengah pelajar mengikuti setiap langkah di sini tetapi masih hilang markah apabila soalan menyembunyikan unit atau bilangan gelombang. Di situlah tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu kami boleh membantu, kerana guru melihat kerja anda semasa ia ditulis.

Soalan lazim

Apakah beza antara frekuensi dengan laju gelombang?

Frekuensi ialah bilangan gelombang lengkap yang melalui satu titik setiap saat, diukur dalam hertz. Laju ialah jarak yang dilalui corak gelombang setiap saat, diukur dalam meter sesaat. Gelombang boleh berfrekuensi tinggi tetapi perlahan, kerana laju juga bergantung pada panjang gelombang.

Perlukah saya menukar kilohertz dan sentimeter sebelum menggunakan v = f × λ?

Ya. Tukar kepada hertz dan meter dahulu supaya laju diperoleh dalam meter sesaat. Contohnya, 2.5 kHz ialah 2500 Hz dan 12 cm ialah 0.12 m. Jika panjang gelombang dalam cm dicampur dengan frekuensi dalam Hz, laju yang diperoleh ialah cm/s, dan mudah dilaporkan dengan salah.

Bagaimana mencari frekuensi daripada tempoh?

Frekuensi ialah salingan tempoh: f = 1 ÷ T, dengan T ialah masa untuk satu gelombang lengkap dalam saat. Jika satu gelombang mengambil masa 0.020 s, frekuensinya ialah 1 ÷ 0.020 = 50 Hz. Pastikan masa dalam saat sebelum membahagi.

Dikemas kini:

Langkah seterusnya

Jika persamaan sudah jelas tetapi unit atau bilangan gelombang masih menyebabkan anda tersilap, guru satu dengan satu boleh lihat kerja anda secara langsung dan tangkap langkah yang tersasar.

Kelas percubaan berbayar satu jam pada kadar guru yang disahkan, bermula RM80.

Tuisyen diatur bersama ibu bapa atau penjaga. Hantar halaman ini kepada mereka melalui WhatsApp supaya mereka boleh bertanya bagi pihak anda.

Ibu bapa: tanya di sini

  • 9,000+ pelajar telah dibantu melalui perkhidmatan kami
  • 9+ tahun membantu pelajar IGCSE