Bài giảng Vật lý Khối 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 
I. Sãng c¬: 
1. ThÝ nghiÖm: 
MỘT NGUỒN SÓNG 
HAI NGUỒN SÓNG 
I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC 
1. Thí nghiệm 
 Bộ thí nghiệm về sóng trên mặt nước 
Dụng cụ : Cần rung có gắn hai mũi nhọn S 1 ,S 2 (2 nguồn sóng) cách nhau vài cm, chậu nước 
 S 2 
 S 1 
P 
Hình minh họa 8.1 
Tiến hành : 
Cho cần rung dao động 
Kết quả 
Trên mặt nước có những gợn sóng ổn định hình các đường hypebol (gợn lồi và gợn lõm) và có tiêu điểm là S 1 và S 2 . 
P 
A 
B 
S 1 
S 2 
2. Gi¶i thÝch 
- Mỗi nguồn phát ra một sóng tròn lan toả đến gặp nhau. 
- Trong miền hai sóng gặp nhau : 
S 1 
S 2 
Tăng cường 
Triệt tiêu 
 + Có những điểm đứng yên do ở đó hai sóng (ngược pha) triệt tiêu nhau hợp th à nh đường hypecbol nét đứt (có biên độ bằng không ) 
 + Có những đi ểm dao động rất mạnh do ở đó hai sóng ( cùng pha ) tăng cường lẫn nhau hợp thành đường hypecbol nét liền (có biên độ lớn nhất ). 
S 1 
S 2 
 Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổ n định gọi l à hiện tượng giao thoa của sóng. 
S 1 
S 2 
Tăng cường 
Triệt tiêu 
Vân giao thoa 
 Các gợn sóng có hình các đường hypecbol gọi là các vân giao thoa. 
II. CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỂU 
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa 
- Xét 2 hai nguồn sóng S 1 , S 2 có pt dao động l à : 
d 1 
d 2 
 S 1 
S 2 
- Phương trình dao động của các phần tử tại M do : 
+ sóng từ S 1 truyền tới: 
+ sóng từ S 2 truyền tới: 
M 
 D ao động của phần tử tại M l à tổng hợp hai dao động u 1M v à u 2M 
Vậy : Dao động của phần tử tại M l à dao động điều hòa cùng chu kì với hai nguồn v à có biên độ dao động l à 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
Vị trí cực đại giao thoa : 
-Là những điểm dao động với biên độ cực đại (A Mmax ) khi 
 - Thì hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng. 
- Quỹ tích những điểm này là những vân giao thoa cực đại 
b) Vị trí cực tiểu giao thoa : 
- Là những điểm đứng ( A M = 0) khi 
-Thì hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số lẻ nửa bước sóng. 
- Quỹ tích những điểm này là những vân giao thoa cực tiểu . 
 *Khoảng cách giữa hai vân cực đại liền kề nhau trên đường nối S 1 S 2 là i = λ /2 gọi là khoảng vân . 
 *Để có giao thoa ổn định thì khoảng cách giữa hai nguồn phải bằng một số lẻ n ửa bước sóng . 
Giữa hai vân cực đại liền kề trên đoạn nối S 1 S 2 có khoảng cách là bao nhiêu? 
Để có giao thoa ổn định thì giữa hai nguồn phát sóng phải cách nhau một khoảng là bao nhiêu ? 
S 1 S 2 = (2k + 1) λ /2 
3 
3 
2 
1 
2 
1 
1 
4 
3 
2 
4 
3 
2 
1 
0 
Vị tr í cực đ ại 
Vị trí cực tiểu 
4 
4 
III. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA. SÓNG KẾT HỢP 
- Điều kiện để có giao thoa: Hai nguồn sóng phải dao động cùng phương, cùng chu kỳ (hay tần số) và có hiệu số pha không đổ i theo thời gian. 
- Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có: cùng tần số, cùng pha hoặc độ lệch pha không đổi theo thời gian. 
- Hai sóng kết hợp là hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra 
1.Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động có: 
A . cùng tần số. 
B . cùng pha. 
C . cùng tần số, cùng pha hay độ lệch pha không đổi theo thời gian. 
D . cùng tần số, cùng pha và cùng bi ên độ . 
2. Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng 
A . Giao của hai sóng tại một điểm của môi trường 
B . Tổng hợp 2 dao động 
C . Tạo thành các gợn lồi, lõm 
D . Hai sóng gặp nhau có những điểm chúng luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn triệt tiêu nhau 
BÀI TẬP 
 3: Cho phương trình sóng tại hai nguồn là: 
U S1 = U S2 = 2 c os2 π t 
Biết bước sóng bằng 1 cm. Phương trình sóng tại M cách S1 một khoảng 2 cm, cách S2 một khoảng 4 cm là? 
U M = 2 c os2 π t B. U M = 4 c os π t 
C. U M = 4 c os2 π t D. U M = 2 c os(4 π t + π ) 
Câu 4: Điều kiện để giao thoa sóng là hai sóng cùng phương: 
A. Cùng tần số, cùng pha	 
B. Cùng tần số, ngược pha 
C. Cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian 
D. Cùng biên độ, cùng pha 
Câu 5: Phát biểu nào sau đây là không đúng? 
A. Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm dao động với A max 
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 dao động mạnh tạo thành các đường thẳng cực đại 
D. Khi xảy ra hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm không dao động tạo thành các vân cực tiểu. 
Câu 6 : Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi: 
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 
D. hai sóng xuất phát từ hai tâm dao động cùng tần số, cùng pha 
Câu 7: Tạo một dao động cho một dây đàn hồi theo phương vuông góc với sợi dây, với tần số 3 Hz. Sau 3 giây, chuyển động truyền được 12 m dọc theo dây. Tìm bước sóng đã tạo thành trên dây. 
A. 2 m	B. 1,5 m	C. 1,33 m	D. 3 m 
Với 
Ta có 
Câu 8: Một sóng âm lan truyền trong không khí với vận tốc 350 m/s, có bước sóng 70 cm. Tần số sóng là: 
A. 5000 Hz 	 B. 2000 Hz 	 C. 50 Hz D. 500 Hz	 	 D. 500 Hz 
Ta có 
Câu 9: Một sóng âm có tần số 510 Hz lan truyền trong không khí với vận tốc 340 m/s, độ lệch pha của sóng tại hai điểm có hiệu đường đi từ nguồn tới bằng 50 cm là: 
A. 3π/2 rad	 B. 2π/3 rad	 C. π/2 rad	 D. π/4 rad 
Ta có 
Với 
 Cảm ơn các em đã quan tâm theo dõi. Chúc các em học tập tốt. Chào tạm biệt!