Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 8: Giao thoa sóng (Chuẩn kiến thức)

BÀI 8: 
GIAO THOA SÓNG 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
1. Thí nghiệm: 
2. Giải thích: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
1. Thí nghiệm: 
2. Giải thích: 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
1. Thí nghiệm: 
2. Giải thích: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
Tạo hai dao động giống hệt nhau trên mặt nước tại hai điểm S 1 , S 2 cách nhau vài cm, thì hai sóng gặp nhau đan xen vào nhau. Trong vùng hai sóng gặp nhau có những đường hypebol mà tại đó biên độ dao động cực đại ( ở đó hai sóng gặp nhau tăng cường lẫn nhau) xen kẻ với chúng là những đường hypebol mà tại đó mặt nước không dao động ( ở đó hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau), tạo nên những gợn sóng ổn định. 
Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa sóng . Các gợn sóng có hình hypebol gọi là các vân giao thoa . 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
 S 2 
 S 1 
P 
S 1 
S 2 
Hypebol 
Mặt nước dao động mạnh 
Mặt nước không dao động 
S 1 
S 2 
Tăng cường 
Triệt tiêu 
Ở trong miền hai sóng gặp nhau dao động của mỗi phần tử nước là sự tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương cùng tần số . 
+ Những điểm hai sóng gặp nhau chúng cùng pha nhau thì chúng tăng cường lẫn nhau nên những điểm này dao động rất mạnh. Tập hợp tất cả các điểm này tạo thành các đường hypebol tại đó các phần tử nước dao động mạnh nhất ( Các đường nét liền ) 
+ Những điểm hai sóng gặp nhau chúng ngược pha nhau thì chúng triệt tiêu lẫn nhau nên những điểm này không dao động . Tập hợp tất cả các điểm này tạo thành các đường hypebol tại đó các phần tử nước không dao động ( Các đường nét đứt ) 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
1. Thí nghiệm: 
2. Giải thích: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
Hai nguồn S 1 , S 2 dao động theo phương trình: 
Xét điểm M trong vùng giao thoa. Gọi d 1 =S 1 M, d 2 =S 2 M là đường đi của mỗi sóng tới M. 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
1. Thí nghiệm: 
2. Giải thích: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
- Độ lệch pha: 
không đổi theo thời gian. 
: hiệu đường đi của hai sóng. 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
1. Thí nghiệm: 
2. Giải thích: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu : 
a. Vị trí các cực đại giao thoa . 
Những điểm cực đại giao thoa là những điểm dao động với biên độ cực đại (A M =2A), có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước sóng . 
d 2 – d 1 = k λ ; (k = 0; ±1 ; ± 2 ; ±3 ) 
b . Vị trí các cực tiểu giao thoa . 
 Những điểm cực tiểu giao thoa là những điểm đứng yên (A M =0), có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nửa nguyên lần bước sóng. 
; (k = 0; ±1 ; ± 2 ; ±3 ) 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
k=-1 
k=0 
k=1 
k=2 
k=-2 
k=0 
k=-1 
k=1 
k=-2 
S 1 
S 2 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
1. Thí nghiệm: 
2. Giải thích: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
2. Điều kiện giao thoa . 
1. Sóng kết hợp . 
- Hai sóng kết hợp là sóng được tạo ra từ hai nguồn kết hợp . 
Các sóng giao thoa phải là các sóng kết hợp. 
- Hai nguồn kết hợp là 2 nguồn dao động cùng phương, cùng chu kì ( hay tần số), có hiệu số pha không đổi theo thời gian. 
- Hai nguồn kết hợp có cùng pha là hai nguồn động bộ. 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
BÀI 8: GIAO THOA SÓNG 
I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước: 
II. Cực đại và cực tiểu: 
1. Dao động của điểm trong vùng giao thoa: 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu: 
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp: 
Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn tăng cường lẫn nhau; có những điểm ở đó chúng luôn luôn triện tiêu nhau. 
d 2 – d 1 = k λ 
(k = 0; ±1 ; ± 2 ; ±3 ) 
Các sóng giao thoa phải là các sóng kết hợp. 
Các nguồn kết hợp là các nguồn dao động cùng phương, cùng chu kì ( hay tần số), có hiệu số pha không đổi theo thời gian. 
Củng cố 
Bài 1 : Tại hai điểm S 1 và S 2 trên mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp dao động cùng biên độ , cùngtần số f = 100 Hz , cùng pha . Khi đó trên mặt chất lỏng xuất hiện 14 gợn lồi hình hypebol ở mỗi bên của đường trung trực của S 1 S 2 , khoảng cách giữa hai gợn lồi ngoài cùng dọc theo đoạn S 1 S 2 là 2,8 cm . 
Tính vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng đó . 
So sánh trạng thái dao động của nguồn với hai điểm M và N cách hai nguồn những khoảng : 
MS 1 = 6,5 cm ; MS 2 = 3,5 cm . 
NS 1 = 5 cm ; NS 2 = 2,5 cm . 
Bài 2 : Trong thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước,hai nguồn kết hợp S 1 và S 2 cách nhau 9 cm dao động điều hòa cùng tần số f = 15 Hz,cùng pha,vận tốc truyền sóng trên mặt nước là v = 30 cm/ s.Hỏi điểm M cách S 1 và S 2 những khoảng 20 cm và 28 cm,dao động với biên độ như thế nào ? Giữa M và trung trực của đoạn S 1 S 2 có bao nhiêu dãy cực đại ? Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu trên đoạn S 1 S 2 . 
Bài 3 : Trong thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước,hai nguồn kết hợp S 1 và S 2 cách nhau 15 cm dao động điều hòa cùng biên độ cùng tần số f = 13 Hz,cùng pha theo phương vuông góc với mặt nước . Tại điểm M cách S 1 và S 2 những khoảng 19cm và 21 cm sóng có biên độ cực đại . Giữa M và đường trung trực của S 1 S 2 không có dãy cực đại nào khác.coi biên sóng không đổi.Tính vận tốc truyền sóng trên mặt nước . Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu trên đoạn S 1 S 2 . 
Bài 4 : Tại hai điểm S 1 và S 2 trên mặt chất lỏng cách nhau 11 cm có hai nguồn phát sóng kết hợp dao động với phương trình u 1 = u 2 = 2 cos10 π t (cm). Hai sóng truyền với vận tốc không đổi v = 20 cm/s. 
1. Viết phương trình dao động của sóng tại điểm điểm M cách S 1 7,2 cm và cách S 2 8,2 cm . Nhận xét về dao động này . 
2 . Điểm gần nhất nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng S 1 S 2 cách trung điểm của đoạn thẳng S 1 S 2 một đoạn bằng bao nhiêu ? 
Bài 5 : Tại hai điểm S 1 và S 2 trên mặt chất lỏng cách nhau một khoảng 10 cm có hai nguồn phát sóng dao động theo phương thẳng đứng với các phương trình dao động lần lượt là u 1 =0,2Sin50 π t cm và u 2 = 0,2Sin(50 π t + π ) cm . Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là v = 0,5m/s.Coi biên độ sóng không đổi. 
1.Viết phương trình dao động của sóng tại điểm M nằm trên mặt chất lỏng cách hai nguồn những khoảng d 1 và d 2 . 
2.Các điểm thuộc mặt chất lỏng và nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng AB dao động với biên độ như thế nào ? 
3.Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu nằm trên đoạn thẳng S 1 S 2 . 
Bài 6 : Tại hai điểm S 1 và S 2 trên mặt chất lỏng cách nhau một khoảng 15 cm có hai nguồn phát sóng dao động theo phương thẳng đứng với các phương trình dao động lần lượt là u 1 = 0,2Sin50 π t (cm) và 
u 2 = 0,2Sin(50 π t + π /2 ) (cm).Vận tốc truyền sóng trên mặt chất lỏng là v = 0,5m/s.Coi biên độ sóng không đổi. 
1.Viết phương trình dao động của sóng tại điểm M nằm trên mặt chất lỏng cách hai nguồn những khoảng d và d 2 . 
2.Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu nằm trên đoạn thẳng S 1 S 2 .