I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM

1. Phản xạ âm

Khi đứng trước vách hang động và nói to, ta nghe được tiếng nói của chính mình vọng lại. Đó là vì âm phát ra đã gặp vách hang động rồi dội lại đến tai ta. Hiện tượng này gọi là phản xạ âm.

Âm phản xạ là âm được dội lại khi gặp một mặt chắn.

Tiếng vang

Khi âm phản xạ truyền đến tai ta chậm hơn âm trực tiếp một khoảng thời gian lớn hơn $\dfrac{1}{15}$ giây, thì âm phản xạ được gọi là tiếng vang.

Nói cách khác, ta nghe được tiếng vang khi tai phân biệt được âm trực tiếp và âm phản xạ (hai âm đến tai cách nhau ít nhất $\dfrac{1}{15}$ giây).

Giải thích: Tại sao nói to trong phòng lớn thì nghe được tiếng vang, nhưng trong phòng nhỏ thì không? → Trong phòng lớn, khoảng cách từ nguồn âm đến tường xa → âm phản xạ mất thời gian đủ lớn (hơn $\dfrac{1}{15}$ giây) để trở lại tai → ta phân biệt được hai âm → nghe thấy tiếng vang. Trong phòng nhỏ, khoảng cách ngắn → âm phản xạ trở lại gần như cùng lúc với âm trực tiếp → tai không phân biệt được → không nghe thấy tiếng vang.

Củng cố: Âm phản xạ là gì? → Là âm dội lại khi gặp vật chắn. (Không phải âm đi qua vật chắn hay đi vòng qua vật chắn.)

Khi nào ta nghe thấy tiếng vang? → Khi âm phản xạ đến sau âm trực tiếp một khoảng thời gian ít nhất $\dfrac{1}{15}$ giây.

Ứng dụng phản xạ âm

Người ta ứng dụng sự phản xạ của sóng siêu âm (tần số trên 20 000 Hz) để đo độ sâu của biển. Thiết bị trên tàu phát ra siêu âm xuống đáy biển, siêu âm gặp đáy biển bị phản xạ trở lại. Dựa vào thời gian từ lúc phát đến lúc nhận được âm phản xạ, ta tính được khoảng cách từ tàu đến đáy biển.

Củng cố: Hiện tượng nào ứng dụng phản xạ âm? → Xác định độ sâu của đáy biển (bằng siêu âm). Nói chuyện qua điện thoại hay nói qua hệ thống loa không phải ứng dụng phản xạ âm.

Ứng dụng trong tự nhiên: Dơi phát ra sóng siêu âm (tần số 50 000 – 70 000 Hz). Khi sóng gặp vật cản (con muỗi, cành cây, vách hang…) thì phản xạ trở lại. Dựa vào âm phản xạ mà dơi nhận ra vật cản và tìm mồi trong đêm tối.

2. Vật phản xạ âm tốt, vật phản xạ âm kém

Qua thí nghiệm với các tấm phản xạ khác nhau (gỗ nhẵn, gỗ sần sùi, xốp mềm), ta rút ra:

Vật phản xạ âm tốt: vật liệu cứng, có bề mặt nhẵn.

Vật phản xạ âm kém (hấp thụ âm tốt): vật liệu mềm, xốp, có bề mặt sần sùi.

Phân loại một số vật liệu:

Giải thích câu hỏi mở đầu: Tường nhà hát, phòng hòa nhạc, rạp chiếu phim thường được làm sần sùi hoặc treo rèm nhung, len, dạ vì những vật liệu này phản xạ âm kém (hấp thụ âm tốt), giúp giảm tiếng vang và tiếng ồn do phản xạ âm, làm cho âm thanh nghe rõ ràng hơn.

Củng cố: Vật phản xạ âm tốt là gì? → Mặt gương, tấm kim loại, mặt đá hoa, tường gạch (vật liệu cứng, bề mặt nhẵn).

Những vật hấp thụ âm tốt là vật nào? → Là vật phản xạ âm kém — vật liệu mềm, xốp, bề mặt sần sùi.

Tại sao ghi âm ở phòng thu chuyên dụng mà không ở nhà hát? → Phòng thu chuyên dụng được thiết kế với vật liệu hấp thụ âm tốt (phản xạ âm kém), giúp tránh tiếng vang do phản xạ âm từ tường xung quanh, đảm bảo chất lượng ghi âm.

3. Chống ô nhiễm tiếng ồn

a) Tiếng ồn là gì?

Tiếng ồn là những âm thanh to, kéo dài, có thể gây hại đến sức khỏe và hoạt động bình thường của con người.

Nơi nào thường xuyên có tiếng ồn, ta nói môi trường sống tại đó bị ô nhiễm tiếng ồn.

Ví dụ về tiếng ồn:

• Tiếng máy khoan bê tông kéo dài liên tục gần khu dân cư.
• Âm thanh từ khu chợ gần lớp học.
• Tiếng hát karaoke vào đêm khuya.
• Bệnh viện, trạm xá cạnh chợ.

Không phải tiếng ồn: Tiếng học sinh phát biểu trong lớp (âm thanh bình thường, không gây hại).

Củng cố: Trường hợp nào có ô nhiễm tiếng ồn? → Bệnh viện, trạm xá cạnh chợ — nơi cần yên tĩnh nhưng thường xuyên chịu ảnh hưởng của tiếng ồn từ chợ.

b) Các biện pháp giảm tiếng ồn

Có 3 nhóm biện pháp chính:

Củng cố: Chọn câu sai trong các phát biểu sau:

• (A) Làm việc trong môi trường ô nhiễm tiếng ồn thường xuyên → khả năng thính giác giảm. → Đúng.
• (B) Nên tránh xa nguồn âm. → Đúng (là một cách hạn chế ảnh hưởng).
• (C) Nếu tiếng ồn ở ngoài nhà, nên sử dụng vật liệu cách âm cho ngôi nhà. → Đúng.
• (D) Nên tìm cách ngăn chặn đường truyền âm hoặc làm thay đổi đường truyền của âm. → Đúng.

→ Không có câu sai trong 4 đáp án trên. (Tất cả đều là biện pháp hợp lí để giảm ảnh hưởng tiếng ồn.)

Vật liệu nào thường không được dùng làm vật ngăn cách âm giữa các phòng? → Tấm rèm vải (mỏng, nhẹ, khả năng cách âm kém hơn nhiều so với tường bê tông, cửa kính hai lớp hay cửa gỗ).

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Tính khoảng cách dựa vào phản xạ âm (siêu âm đo độ sâu biển)

Phương pháp

Khi tàu phát siêu âm xuống đáy biển, âm đi từ tàu đến đáy rồi phản xạ trở lại. Vì vậy quãng đường âm đi bằng 2 lần khoảng cách từ tàu đến đáy:

$$2d = v \times t_{\text{tổng}}$$

$$\Rightarrow d = \dfrac{v \times t_{\text{tổng}}}{2}$$

Trong đó: $d$ là khoảng cách cần tìm (m), $v$ là tốc độ truyền âm (m/s), $t_{\text{tổng}}$ là thời gian từ lúc phát đến lúc nhận được âm phản xạ (s).

Lưu ý quan trọng: Phải chia đôi thời gian vì âm đi 2 lượt (đi + về). Đây là lỗi rất phổ biến của học sinh.

Ví dụ 1

Tàu phát siêu âm và thu được âm phản xạ từ đáy biển sau 1 giây. Biết tốc độ truyền siêu âm trong nước là 1 500 m/s. Tính độ sâu của đáy biển.

Lời giải:

Thời gian tổng cộng (đi + về): $t_{\text{tổng}} = 1$ s

Thời gian âm đi từ tàu đến đáy biển:

$$t = \dfrac{t_{\text{tổng}}}{2} = \dfrac{1}{2} = 0{,}5 \text{ s}$$

Độ sâu đáy biển:

$$d = v \times t = 1\,500 \times 0{,}5 = 750 \text{ m}$$

Đáp án: B. 750 m

Ví dụ 2

Một thiết bị trên tàu phát ra âm và nhận lại âm phản xạ từ vách núi sau 5 giây. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s. Tính khoảng cách từ tàu đến vách núi.

Lời giải:

Thời gian tổng cộng: $t_{\text{tổng}} = 5$ s

Thời gian âm đi từ tàu đến vách núi (một chiều):

$$t = \dfrac{t_{\text{tổng}}}{2} = \dfrac{5}{2} = 2{,}5 \text{ s}$$

Khoảng cách:

$$d = v \times t = 340 \times 2{,}5 = 850 \text{ m}$$

Vậy khoảng cách từ tàu đến vách núi là 850 m.

Dạng 2: Tính khoảng cách khi nghe thấy sấm/sét (âm truyền một chiều)

Phương pháp

Khác với dạng 1, khi nghe sấm sau khi thấy chớp, âm chỉ truyền một chiều (từ nơi sét đánh đến tai ta). Vì ánh sáng truyền gần như tức thời nên thời gian trễ chính là thời gian âm truyền.

$$s = v \times t$$

Phân biệt: Dạng phản xạ âm → chia 2 (đi + về). Dạng sấm/sét → không chia 2 (chỉ đi một chiều).

Ví dụ 1

Nghe thấy tiếng sét sau 3 giây kể từ khi nhìn thấy chớp. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s. Tính khoảng cách từ nơi đứng đến chỗ sét đánh.

Lời giải:

Thời gian âm truyền: $t = 3$ s (một chiều, không chia 2)

Khoảng cách:

$$s = v \times t = 340 \times 3 = 1\,020 \text{ m}$$

Vậy nơi sét đánh cách ta 1 020 m (khoảng 1,02 km).

Ví dụ 2

Trong một cơn giông, ta nhìn thấy chớp rồi sau 4 giây mới nghe tiếng sấm. Tốc độ truyền âm trong không khí là 340 m/s. Sét đánh cách ta bao xa?

Lời giải:

$$s = v \times t = 340 \times 4 = 1\,360 \text{ m}$$

Sét đánh cách ta 1 360 m (1,36 km).

Dạng 3: Phân biệt vật phản xạ âm tốt và phản xạ âm kém

Phương pháp

Nhớ quy tắc:

Khi gặp bài yêu cầu phân loại, hãy xét 2 tiêu chí: chất liệu (cứng hay mềm) và bề mặt (nhẵn hay sần sùi).

Ví dụ 1

Phân loại các vật sau thành phản xạ âm tốt và phản xạ âm kém: miếng xốp, ghế nệm mút, mặt gương, tấm kim loại, áo len, cao su xốp, mặt đá hoa, tường gạch.

Lời giải:

→ Phản xạ âm tốt: mặt gương, tấm kim loại, mặt đá hoa, tường gạch.

Đáp án: C

Ví dụ 2

Tại sao tường phòng thu âm thường được phủ lớp vật liệu mềm, xốp?

Lời giải:

Vật liệu mềm, xốp có bề mặt sần sùi → phản xạ âm kém (hấp thụ âm tốt). Khi phủ lớp này lên tường phòng thu, âm phát ra từ ca sĩ sẽ không bị dội lại (không có tiếng vang), giúp ghi âm đạt chất lượng cao, âm thanh rõ ràng và trung thực.

Dạng 4: Đề xuất biện pháp chống ô nhiễm tiếng ồn

Phương pháp

Nhớ 3 nhóm biện pháp:

1. Hạn chế nguồn gây tiếng ồn → tác động tại nguồn phát.
2. Phân tán tiếng ồn trên đường truyền → trồng cây, xây tường cách âm.
3. Ngăn cản bớt tiếng ồn đến tai → đeo nút tai, đội mũ chống ồn.

Khi làm bài, hãy xác định biện pháp thuộc nhóm nào và giải thích tại sao biện pháp đó có hiệu quả.

Ví dụ 1

Gia đình em sống gần khu chợ. Hãy chỉ ra tiếng ồn và đề xuất biện pháp giảm ảnh hưởng.

Lời giải:

Tiếng ồn: tiếng rao hàng, tiếng xe cộ ra vào chợ, tiếng mặc cả…

Biện pháp:

• Hạn chế nguồn ồn: kiến nghị quy định giờ hoạt động của chợ, hạn chế sử dụng loa phóng thanh.
• Phân tán trên đường truyền: trồng nhiều cây xanh quanh nhà (cây xanh hấp thụ và phân tán âm).
• Ngăn cản đến tai: lắp cửa kính hai lớp, sử dụng tường dày hoặc vật liệu cách âm cho nhà.

Ví dụ 2

Giải thích tại sao người lính xe tăng phải đội chiếc mũ đặc biệt.

Lời giải:

Xe tăng khi hoạt động phát ra tiếng ồn rất lớn (tiếng động cơ, tiếng xích sắt…). Chiếc mũ đặc biệt được làm bằng vật liệu cách âm, có tác dụng ngăn cản bớt sự lan truyền tiếng ồn đến tai người lính, bảo vệ thính giác khỏi bị tổn thương. Đây thuộc nhóm biện pháp thứ 3: ngăn cản tiếng ồn đến tai.

III. SƠ ĐỒ TƯ DUY

PHẢN XẠ ÂM – CHỐNG Ô NHIỄM TIẾNG ỒN

1. Phản xạ âm

• Âm phản xạ = âm dội lại khi gặp mặt chắn
• Tiếng vang = âm phản xạ đến tai chậm hơn âm trực tiếp ≥ $\dfrac{1}{15}$ giây
• Ứng dụng: đo độ sâu biển (siêu âm), dơi dò mồi

2. Vật phản xạ âm

• 2.1. Phản xạ tốt: cứng + bề mặt nhẵn (gương, kim loại, đá hoa, tường gạch, mặt nước)
• 2.2. Phản xạ kém (hấp thụ tốt): mềm/xốp + bề mặt sần sùi (xốp, nệm mút, rèm nhung, len, dạ)

3. Tiếng ồn

• Âm thanh to, kéo dài, gây hại sức khỏe
• Ô nhiễm tiếng ồn: nơi thường xuyên có tiếng ồn

4. Biện pháp chống ô nhiễm tiếng ồn

• 4.1. Hạn chế nguồn ồn (biển cấm còi, đi nhẹ nói khẽ…)
• 4.2. Phân tán trên đường truyền (trồng cây, tường cách âm…)
• 4.3. Ngăn cản đến tai (mũ chống ồn, nút tai, cửa kính hai lớp…)

5. Công thức

• Phản xạ âm (đi + về): $d = \dfrac{v \times t_{\text{tổng}}}{2}$
• Âm một chiều (sấm/sét): $s = v \times t$

IV. SAI LẦM THƯỜNG GẶP

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu