Bài giảng môn Vật lý Lớp 12 - Bài 8: Giao thoa sóng

BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
Nội dung: 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước 
II. Cực đại, cực tiểu 
III. Điều kiện giao thoa 
Vì sao chiếc thuyền đứng yên trên biển mà bị dao động? 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
1. Thí nghiệm 
- Bố trí thí nghiệm: 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước 
2. Giải thích 
S 1 
S 2 
Vân giao thoa 
Đứng yên 
Vân trung tâm 
Vân giao thoa 
Dd cực đại 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước 
2 . Giải thích 
- Kết luận: 
 Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định (có những điểm mà các phân tử nước dao động cực đại, và những điểm các mà phân tử nước đứng yên) gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
II. Cực đại. Cực tiểu 
 1. Phương trình sóng 
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
PT : ) 
 ) 
PT sóng tại M là tổng hợp của u 1M và u 2M : 
- Biên độ dao động tổng hợp tại M: 
Hoặc A 2 M = A 2 1 + A 2 2 + 2A 1 A 2 cos 
- Độ lệch pha: 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
II. Cực đại. Cực tiểu 
 2 . Vị trí cực đại giao thoa 
a. Hai nguồn cùng pha . 
( Cực đại giao thoa) 
( Cực tiểu giao thoa) 
+ Số vân c ực đại: 
+ Số vân c ực tiểu: 
k =2 
S 1 
S 2 
k =0 
k =-1 
k =1 
k =-2 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
II. Cực đại. Cực tiểu 
 2 . Vị trí cực đại giao thoa 
b . Hai nguồn ngược pha . 
( Cực đại giao thoa) 
( Cực tiểu giao thoa) 
+ Số vân c ực đại: 
+ Số vân c ực tiểu: 
k=0 
-2 
2 
-2 
1 
-1 
-1 
k = 0 
1 
S 1 
S 2 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
II. Cực đại. Cực tiểu 
 2 . Vị trí cực đại giao thoa 
c . Hai nguồn vuông pha . 
+ Số vân c ực đại = Số vân cực tiểu: 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
III. Điều kiện giao thoa 
Hai nguồn sóng phải là hai nguồn kết hợp : 
+ Dao động cùng phương, cùng tần số. 
+ Hiệu số pha không đổi theo thời gian. 
IV. Chú ý 
* Để xác định điểm M dao động với A max hay A min ta xét: 
+ Nếu thì M dao động với A max và M nằm trên cực đại giao thoa thứ k 
+ Nếu thì M dao động với A min và M nằm trên cực tiểu giao thoa thứ k + 1 
* Khoảng cách giữa hai đỉnh liên tiếp của hai hypecbol cùng loại (giữa hai cực đại (hai cực tiểu) là  /2. 
NỘI DUNG GHI NHỚ 
GIAO THOA SÓNG 
PT sóng 
Biên độ 
A 2 M = A 2 1 + A 2 2 + 2A 1 A 2 cos 
Độ lệch pha 
Cực đại, cực tiểu 
Cùng pha 
CĐ: d 1 – d 2 = k 
CT: d 1 – d 2 = (k + ½ ) 
Số vân CĐ, CT 
Ngược pha 
CĐ: d 1 – d 2 = (k – ½ ) 
CT: d 1 – d 2 = k 
Số vân CĐ, CT 
Vuông pha 
d 1 – d 2 = (k + ½) 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 1: Hiện tượng giao thoa xảy ra khi có: 
A. hai sóng chuyển động ngược chiều nhau. 
B. hai dao động cùng chiều, cùng pha gặp nhau. 
C. hai sóng xuất phát từ hai nguồn dao động cùng pha, cùng biên độ gặp nhau. 
D. hai sóng xuất phát từ hai tâm dao động cùng pha, cùng pha gặp nhau. 
D. hai sóng xuất phát từ hai tâm dao động cùng pha, cùng pha gặp nhau. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
A. Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm dao động với biên độ cực đại. 
B. Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm không dao động. 
 C. Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm không dao động tạo thành các vân cực tiểu. 
 D. Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm dao động mạnh tạo thành các đường thẳng cực đại. 
Câu 2: Phát biểu nào sau đây là SAI? 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 3: Trong thí nghiệm tạo vân giao thoa sóng trên mặt nước, người ta dùng nguồn dao động có tần số 100Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động là 4mm. Tốc độ sóng trên mặt nước là bao nhiêu? 
 A . v = 0,2m/s. B . v = 0,4m/s. 
 C . v = 0,6m/s. D . v = 0,8m/s. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 4: sóng kết hợp A và B cùng pha , cùng biên độ, cùng tần số, tốc độ lan truyền là 2m/s. Trên đoạn AB khoảng cách hai cực đại liên tiếp là 2cm. Tần số sóng là: 
 A. 30Hz 	 B . 40Hz	 
 C . 50Hz	 D . 100Hz 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 5: Thực hiện giao thoa sóng cơ với 2 nguồn kết hợp S1 và S2 phát ra 2 sóng có cùng biên độ 1cm, bước sóng 20cm thì tại điểm M cách S1 một đoạn 50 cm và cách S2 một đoạn 10 cm sẽ có biên độ 
 A. 2 cm 	 	 B. 0 cm 	 
 C . D. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 6: Trên mặt nước có hai nguồn phát sóng kết hợp A, B có cùng biên độ a = 2(cm), cùng tần số f = 20(Hz), ngược pha nhau. Coi biên độ sóng không đổi, vận tốc sóng v = 80(cm/s). Biên độ dao động tổng hợp tại điểm M có AM = 12(cm), BM = 10(cm) là: 
 A . 4(cm) B . 2(cm). 
 C . 2 (cm). D . 0. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 7: Hai nguồn sóng kết hợp S1 và S2 (S1S2 = 12cm) phát 2 sóng kết hợp cùng tần số f = 40Hz, vận tốc truyền sóng trong môi trường là v = 2m/s. Số vân giao thoa cực đại xuất hiện trong vùng giao thoa là 
 A . 5 	 B . 4 	 C . 3 	 D . 2 
+ Số vân c ực đại: 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 8: Hai nguồn kết hợp A, B cách nhau 2 cm cùng dao động với tần số 100 Hz. Sóng truyền đi với vận tốc 60 cm/s. Số điểm đứng yên trên đoạn AB là: 
 A . 5 	 B . 6 	 C . 7 	 D . 8 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 9 : Ở mặt chất lỏng, tại hai điểm S 1 và S 2 có hai nguồn dao động cùng pha, theo phương thẳng đứng, phát ra hai sóng kết hợp có bước sóng 2 cm. Trên đoạn thẳng S 1 S 2 , khoảng cách giữa hai cực đại giao thoa liên tiếp là 
 A . 1,0 cm	 B . 4,0 cm	 C . 0,5 cm	 D . 2,0 cm 
A . 1,0cm . 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 10 : Ở mặt nước có hai nguồn dao động cùng pha theo phương thẳng đứng, tạo ra hai sóng kết hợp có bước sóng λ. Tại những điểm có cực đại giao thoa thì hiệu khoảng cách từ điểm đó tới hai nguồn bằng: 
 A . k λ B . k 
 C . (k + ½ ) D . (k + ½ ) 
 ( với k = 0, ± 1, ± 2 , ). 
Câu 1 1 : H ai nguồn kết hợp dao động theo phương vuông góc mặt nước tại hai điểm S 1 và S 2 PT lần lượt là: u 1 = acos(10 π t) cm và u 2 = acos(10 π t + π/2) cm. Biết tốc độ truyền sóng là 1 m/s. Hai điểm A và B thuộc vùng hai sóng giao thoa, biết AS 1 – AS 2 = 5 cm và BS 1 – BS 2 = 35 cm. Chọn phát biểu đúng? 
A. B thuộc cực đại giao thoa, A thuộc cực tiểu giao thoa. 
B. A và B đều thuộc cực đại giao thoa. 
C. A và B không thuộc đường cực đại và đường cực tiểu giao thoa. 
D. A thuộc cực đại giao thoa, B thuộc cực tiểu giao thoa. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 12: Trên mặt nước có hai nguồn phát sóng ngang, hình sin, ngược pha A, B cùng phương và cùng tần số (6,0 Hz đến 13 Hz). Tốc độ truyền sóng là 20 cm/s. Biết rằng các phần tử mặt nước ở cách A là 13 cm và cách B là 17 cm dao động với biên độ cực đại . Giá trị của tần số sóng là 
 A . 10 Hz. 	 B . 8,0 Hz. 	 C . 12 Hz. 	D. 7,5 Hz. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 13: Tại hai điểm M và N trong một môi trường truyền sóng có hai nguồn sóng cùng pha. Biết biên độ, vận tốc của sóng không đổi, tần số của sóng bằng 40 Hz và có sự giao thoa sóng trong đoạn MN. Trong đọan MN, hai điểm dao động có biên độ cực đại gần nhau nhất cách nhau 1,5 cm. Vận tốc truyền sóng trong môi trường này bằng 
A . 2,4 m/s.	 B . 0,3 m/s . 	C. 0,6 m/s.	 D . 1,2 m/s. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 1 4: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số 20Hz, tại một điểm M cách A và B lần lượt là 16cm và 20cm, sóng có biên độ cực đại, giữa M và đường trung trực của AB có 3 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu? 
 A . v = 20cm/s. B . v = 26,7cm/s. 
 C . v = 40cm/s. D . v = 53,4cm/s. 
A. v = 20cm/s . 
2 
S 1 
S 2 
k =0 
3 
1 
4 M 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 1 5: Trong thí nghiệm giao thoa sóng, hai nguồn kết hợp A, B dao động với tần số f = 13Hz. Tại một điểm M cách các nguồn A, B những khoảng d 1 = 19cm, d 2 = 21cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực không có dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là bao nhiêu? 
 A . v = 26m/s. B. v = 26cm/s. 
 C . v = 52m/s. D . v = 52cm/s. 
B . v = 2 6 cm/s . 
S 1 
S 2 
k =0 
1 M 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 1 6 . Trên mặt nước có hai nguồn A, B dao động lần lượt theo p t: u A = acos( ω t + π/2) cm và u B = acos( ω t + π)( cm) . Coi vận tốc và biên độ sóng không đổi trong quá trình truyền sóng. Các điểm thuộc mặt nước nằm trên đường trung trực của đoạn AB sẽ dao động với biên độ: 
 A . a B . 2a C . 0 D.a 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 17: Thực hiện thí nghiệm giao thoa sóng cơ trên mặt nước với hai nguồn cùng pha có tần số 10 Hz, vận tốc truyền sóng trên mặt nước là v = 50 cm/s. Hỏi tại vị trí M cách nguồn 1 một đoạn d 1 = 17,5 cm và cách nguồn 2 một đoạn d 2 = 25 cm, là điểm cực đại hay cực tiểu, cực đại hay cực tiểu số mấy? 
 A. Cực tiểu số 1 	 B . Cực đại số 1 	 
 C . Cực đại số 2 	 D . Cực tiểu 2. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 18: Để khảo sát giao thoa sóng cơ, người ta bố trí trên mặt nước nằm ngang hai nguồn kết hợp A, B. Hai nguồn này dao động điều hòa theo phương thẳng đứng, cùng pha. Coi biên độ sóng không thay đổi trong quá trình truyền đi. Các điểm thuộc mặt nước nằm trên đường trung trực của đoạn AB sẽ : 
 B . Không dao động 
 C . Dao động với biên độ bằng nửa biên độ cực đại 
 D . Dao động với biên độ cực tiểu. 
A. Dao động với biên độ cực đại 
A. Dao động với biên độ cực đại 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 19: Hai nguồn sóng cơ dao động cùng tần số, cùng pha . Quan sát hiện tượng giao thoa thấy trên đoạn AB có 5 điểm dao động với biên độ cực đại (kể cả A và B). Số điểm không dao động trên đoạn AB là 
 A. 6	B. 4	C. 5	 D. 2 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 20: Hai nguồn kết hợp S 1 và S 2 cách nhau 12mm phát sóng ngang với cùng phương trình . Các vân lồi giao thoa chia đoạn S 1 S 2 thành 6 đoạn bằng nhau. Tốc độ truyền sóng trong nước là 
 A. 20cm/s	 B. 25cm/s	 
 C. 20mm/s	 D. 25mm/s 
Câu 21 : Hai nguồn kết hợp A và B dao động theo phương vuông góc với bề mặt chất lỏng với phương trình: u A = u B = 4cos(40πt) cm, t tính bằng s. Tốc độ truyền sóng là 50 cm/s. Biên độ sóng coi như không đổi. Tại điểm M trên bề mặt chất lỏng với: phần tử chất lỏng có tốc độ dao động cực đại bằng: 
	A. 120π cm/s. 	B. 100π cm/s. 
	C. 80π cm/s. 	D. 160π cm/s. 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM 
Câu 22: Hai nguồn kết hợp A và B dao động theo phương vuông góc với bề mặt chất lỏng với cùng tần số 50Hz và cùng pha ban đầu, coi biên độ sóng không đổi. Trên đoạn AB ta thấy 2 điểm cách nhau 9cm dao động với biên độ cực đại. Biết tốc độ truyền sóng có giá trị 1,5m/s < v < 2,25m/s. Tốc độ truyền sóng là? 
 A. 2m/s	 	B. 2,2m/s	 
 C. 1,8m/s	D. 1,75m/s