Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 8: Giao thoa sóng - Trường THPT Quang Trung

Kiểm tra bài cũ 
Kiến thức cũ 
Bài giảng 
1. Phát biểu định nghĩa các khái niệm liên quan với sóng : sóng dọc , sóng ngang , tốc độ truyền sóng , tần số , chu kì , bước sóng , pha ?   
2. Trình bày các đặc trưng của một sóng hình sin ? 
Kiểm tra bài cũ 
3. Viết phương trình sóng ? Nó cho biết gì ? Tại sao nói phương trình sóng là một hàm vừa tuần hoàn theo thời gian , vừa tuần hoàn theo không gian ? 
 Sóng cơ học là những dao động cơ lan truyền theo thời gian trong một môi trường vật chất . 
 Ở đây chỉ có trạng thái dao động , tức pha dao động truyền đi , còn bản thân các phần tử chỉ dao động tại chỗ . 
Kiến thức cũ 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
Các em cho biết dụng cụ thí nghiệm gồm có những vật nào ? 
♥ Một cần rung, tạo bởi một thanh thép mỏng , đàn hồi , một đầu được kẹp chặt , đầu kia có gắn 2 mũi nhọn S 1 , S 2 cách nhau vài centimét ( Hình 8.1). 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
Hai mũi nhọn S 1 , S 2 ở hai đầu thanh phải đặt như thế nào đối với mặt nước ? 
♥ S 1 , S 2 chạm nhẹ vào mặt nước 
Gõ nhẹ cần rung cho nó dao động , thí nghiệm cho thấy hiện tượng gì ? 
♥ Gõ nhẹ cần rung cho nó dao động , trên mặt nước xuất hiện một loạt gợn sóng ổn định có hình các đường hypebol và có tiêu điểm S 1 , S 2 . 
Khi cần rung dao động thì ta quan sát thấy hiện tượng gì trên mặt nước ? 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
Trên mặt nước có hai sóng lan truyền từ A và B . 
Khi sóng ổn định , trên mặt nước có một loạt gợn sóng ổn định có hình các đường hypebol 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
Cần rung 
S 1 
S 2 
♥ Khi thanh P dao động , hai mũi nhọn ở S 1 và S 2 tạo ra 2 hệ sóng lan truyền theo những hình tròn đồng tâm , 2 hệ sóng này gặp nhau và đan trộn vào nhau trên mặt nước . 
♥ Ở trong miền 2 sóng gặp nhau : 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
1.Thí nghiệm 
 + có những điểm đứng yên , do hai sóng gặp nhau ở đó triệt tiêu nhau . 
 + có những điểm dao động mạnh , do hai sóng gặp nhau ở đó tăng cường . 
Cần rung 
S 1 
S 2 
♥ Những điểm dao động rất mạnh hợp thành những đường hypebol ( hypebol nét liền trên hình ), đó là những đỉnh sóng . 
♥ Những điểm đứng yên hợp thành những đường hypebol ( hypebol nét đứt trên hình ), đó là những hõm sóng . 
* Hiện tượng giao thoa của 2 sóng : là hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định . 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
 Các gợn sóng có hình các đường hypebol , gọi là các vân giao thoa . 
Cần rung 
S 1 
S 2 
 ♥ Xét điểm M trong vùng giao thoa . M cách S 1 , S 2 lần lượt là : d 1 = S 1 M và d 2 = S 2 M (d 1 , d 2 gọi là đường đi của mỗi sóng tới M) 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
1.Thí nghiệm 
 ♥ Phương trình dao động của mỗi nguồn là : 
 ♥ Coi biên độ của các sóng truyền tới M là bằng nhau và bằng biên độ của nguồn . 
 ♥ Sóng truyền từ S 1 đến M làm cho phần tử tại M dao động theo pt là : 
 ♥ Sóng truyền từ S 2 đến M làm cho phần tử tại M dao động theo pt là : 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2. Giải thích 
 ♥ Dao động của phần tử tại M là dao động tổng hợp của 2 dđđh cùng phương , cùng tần số (hay chu kì ) nên : 
 ♥ Vậy dao động của phần tử tại M là dđđh cùng tần số (hay chu kì ) với 2 nguồn ; và có biên độ dao động là : 
S 1 
M 
S 2 
d 2 
d 1 
a) Vị trí các cực đại giao thoa 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
 ♥ Những điểm cực đại giao thoa là những điểm dao động với biên độ cực đại A M = 2A. Đó là những điểm ứng với : 
Suy ra : 
Hay: 
Tức là : 
 ♥ Vậy , vị trí các điểm cực đại giao thoa là những điểm mà hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng số nguyên lần bước sóng λ . 
 ♥ Quỹ tích những điểm này là những đường hypebol có 2 tiêu điểm là S 1 và S 2 ; chúng được gọi là các vân giao thoa cực đại . 
a) Vị trí các cực tiểu giao thoa 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
 ♥ Những điểm cực tiểu giao thoa là những điểm đứng yên A M = 0. Đó là những điểm ứng với : 
Suy ra : 
Hay: 
Tức là : 
 ♥ Vậy , vị trí các điểm cực tiểu giao thoa là những điểm mà hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nữa nguyên lần bước sóng λ . 
 ♥ Quỹ tích những điểm này là những đường hypebol có 2 tiêu điểm là S 1 và S 2 ; chúng được gọi là các vân giao thoa cực tiểu . 
III. Điều kiện giao thoa . Sóng kết hợp 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao đọng của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2.Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
♥ Điều kiện giao thoa : 
 Hai nguồn sóng là 2 nguồn kết hợp . Tức là 2 nguồn đó phải : 
 + dao động cùng phương , cùng tần số (hay chu kì ) 
 + có hiệu số pha không đổi 
♥ Hai sóng dao 2 nguồn kết hợp phát ra gọi là 2 sóng kết hợp 
♥ Hai nguồn đồng bộ : là 2 nguồn kết hợp có cùng pha 
Tức là , 2 nguồn đồng bộ là 2 nguồn : 
 + cùng phương , cùng tần số 
 + có cùng pha 
4. Nguồn kết hợp là gì ? 
1. Định nghĩa hiện tượng giao thoa sóng . 
2. Quỹ tích các điểm M dao động với biên độ cực đại , đứng yên ở giao thoa sóng là gì ? 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2.Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
III. Điều kiện giao thoa . Sóng kết hợp 
IV. Củng cố 
5. Điều kiện để có giao thoa của hai sóng ? 
3. Viết công thức xác định vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa ? 
Câu 1. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng 
A. giao nhau của hai sóng tại một điểm của môi trường 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2.Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
III. Điều kiện giao thoa . Sóng kết hợp 
IV. Củng cố 
V. Bài tập định tính 
B. tổng hợp của hai dao động 
C. tạo thành các gợn lồi lõm 
D. hai sóng , khi gặp nhau có những điểm chúng luôn tăng cường nhau , có những điểm chúng luôn triệt tiêu 
Câu 2. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có 
A. cùng biên độ 
B. cùng tần số 
C. cùng pha ban đầu 
D. cùng tần số và hiệu số pha không đổi theo thời gian 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2.Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
III. Điều kiện giao thoa . Sóng kết hợp 
IV. Củng cố 
V. Bài tập định tính 
Câu 3. Trong thí nghiệm hình 8.1, tốc độ truyền sóng là 0,5 m/s , cần rung có tần số 40 Hz. Tính khoảng cách giữa 2 điểm cực đại giao thoa cạnh nhau trên đoạn thẳng S 1 S 2 
A. 6,25 cm 
B. 0,625 cm 
C. 1,25 cm 
D. 0,125 cm 
Giải : 
Bước sóng : 
Khoảng cách giữa 2 điểm cực đại gioa thoa cạnh nhau trên đoạn S 1 S 2 là : 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2.Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
III. Điều kiện giao thoa . Sóng kết hợp 
IV. Củng cố 
V. Bài tập định tính 
Câu 4. Trong thí nghiệm hình 8.1, khoảng cách giữa 2 điểm S 1 và S 2 là d=11 cm. Cho cần rung, ta thấy 2 điểm S 1 , S 2 gần giống như đứng yên và giữa chúng còn 10 điểm đứng yên không dao động . Biết tần số cần rung là 26 Hz, hãy tính tốc độ truyền của sóng 
A. 52 cm/s 
B. 25 cm/s 
C. 50 cm/s 
D. 32 cm/s 
Giải : 
Khoảng cách giữa 2 điểm đứng yên liên tiếp trên đoạn S 1 S 2 : 
Bước sóng : 
λ = 2i = 2 cm 
Vận tốc truyền sóng : 
I. Hiện tượng giao thoa của 2 sóng mặt nước 
1.Thí nghiệm 
2. Kết quả 
3. Giải thích 
II. Cực đại và cực tiểu 
1.Dao động của 1 điểm trong vùng giao thoa 
2.Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa 
III. Điều kiện giao thoa . Sóng kết hợp 
IV. Củng cố 
V. Bài tập định tính 
VI. Về nhà 
VỀ NHÀ 
♥ Học bài cũ , làm các câu hỏi và bài tập SGK 
♥ Chuẩn bị bài 9 : Sóng dừng