Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 8: Giao thoa sóng - Trần Viết Thắng

Tiết 26. Bài 16 Vật lớ 12NC 
GIÁO VIấN THỰC HIỆN 
TRẦN VIẾT THẮNG 
TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN THÁI NGUYấN 
S 1 
S 2 
I. Mục tiờu : 
* Kiến thức : Áp dụng phương trỡnh súng và kết quả của việc tỡm súng tổng hợp của hai súng ngang cựng tần số để dự đoỏn thành sự tạo thành võn giao thoa 
- Bố trớ được thớ nghiệm thớ nghiệm kiểm tra với súng nước 
- Xỏc định được điều kiện để cú võn giao thoa . 
* Ki năng : Thiết lập cụng thức , sử dụng đồ thị 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
S 1 
S 2 
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
 S 2 
 S 1 
P 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
Xột đi?m M trờn m?t ný?c 
Gi ả sử các nguồn S 1 S 2 dao đ ộng theo cỏc phương trình : 
u 1 = u 2 = Acos w t = Acos 
Súng từ S 1 ; S 2 ị M cú PT 
u 1M = Acos 
u 2M = Acos 
u M = u 1M + u 2M 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
a. Dự đoỏn hiện tượng . 
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
Xột đi?m M trờn m?t ný?c 
u M = u 1M + u 2M 
Với 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
a. Dự đoỏn hiện tượng . 
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
a. Dự đoỏn hiện tượng . 
Xột đi?m M trờn m?t ný?c 
u M = u 1M + u 2M 
Dj là độ lệch pha của u 1M và u 2M 
Biờn độ dao động tổng hợp tại M: 
 A 2 M = 2A 2 (1+ cos  ) 
A 2 M = A 2 1 + A 2 2 + 2A 1 A 2 cos  
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
a. Dự đoỏn hiện tượng . 
Xột đi?m M trờn m?t ný?c 
Biờn độ dao động tổng hợp tại M: 
* M dao động với biờn độ cực đại khi : 
	 cos  = 1 hay d 1 - d 2 = k  . 
* M dao động với biờn độ cực tiểu khi : 
	 cos  = -1 hay d 1 - d 2 = (k+ ẵ)  
Trong đú k = 0,  1,  2..., 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
a. Dự đoỏn hiện tượng . 
* M dao động với biờn độ cực đại khi : 
	 cos  = 1 hay d 1 - d 2 = k  . 
* M dao động với biờn độ cực tiểu khi : 
	 cos  = -1 hay d 1 - d 2 = (k+ ẵ)  
Trong đú k = 0,  1,  2..., 
d = d 1 – d 2 gọi là hiệu đường đi của hai súng 
M 
d 1 
d 2 
S 1 
S 2 
* Những đường cong 
dao động với biờn 
độ cực đại ( 2 súng 
gặp nhau tăn cường 
lẫn nhau ) 
* Những đường cong 
dao động với biờn độ 
cực tiểu đứng yờn ( 2 
súng gặp nhau triệt 
tiờu lẫn nhau ) 
* Cỏc gợn súng cú 
hỡnh cỏc đường 
hypebol gọi là cỏc 
 võn giao thoa . 
S 1 
S 2 
C1: Những điểm nào biểu diễn chỗ hai súng gặp nhau triệt tiờu nhau ? 
Tăng cường lẫn nhau ? 
Tăng cường 
Triệt tiờu 
Võn giao thoa 
Giải thớch 
3 
3 
2 
1 
2 
1 
1 
4 
3 
2 
4 
3 
2 
1 
0 
Vị trớ cực đại 
Vị trớ cực tiểu 
S 1 
S 2 
Hỡnh ảnh võn giao thoa súng nước 
Hỡnh ảnh giao thoa súng nước 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
S 1 
S 2 
 S 2 
 S 1 
P 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
b. Thớ nghiệm kiểm tra . 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
b. Thớ nghiệm kiểm tra . 
 Bộ thớ nghiệm về súng trờn mặt n ước 
Bộ thớ nghiệm gồm cú : 
- Giỏ thớ nghiệm 
- Gương phẳng 
- Bộ rung 
- Cần tạo súng 
- Thanh chắn súng 
- Nguồn sỏng 
- Biến thế nguồn 
- Dõy nối 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
 S 2 
 S 1 
P 
1. Sự giao thoa của hai súng mặt nước 
b. Thớ nghiệm kiểm tra . 
Tiến hành : Cho cần rung dao động 
Dụng cụ : Cần rung cú gắn hai mũi nhọn S 1 , S 2 cỏch nhau vài cm, chậu nước 
Kết quả : trờn mặt nước cú những gợn súng ổn định hỡnh cỏc đường hypebol cú tiờu điểm S1, S2 
Hỡnh ảnh giao thoa súng nước 
1.Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
a. Dự đ oán hiện tượng 
b. Thí nghiệm kiểm tra 
* Hai nguồn dao đ ộng có cùng tần số và có độ lệch pha không đ ổi theo thời gian gọi là hai nguồn kết hợp . 
 Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là hai sóng kết hợp . 
Kết luận : 
Hiện tượng hai sóng kết hợp , khi gặp nhau tại những đ iểm xác đ ịnh , luôn luôn hoặc tăng cường nhau , hoặc làm yếu nhau đư ợc gọi là sự giao thoa sóng . 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
Dự đ oán hiện tượng 
b) Thí nghiệm kiểm tra 
Kết luận : Hiện tượng hai sóng kết hợp , khi gặp nhau tại những đ iểm xác đ ịnh , luôn luôn hoặc tăng cường nhau , hoặc làm yếu nhau đư ợc gọi là sự giao thoa sóng . 
2. Đ iều kiện để có hiện tượng giao thoa - Các đư ờng cong cố đ ịnh trên mặt nước nối các đ iểm có biên độ dao đ ộng cực đại hoặc cực tiểu gọi là vân giao thoa 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
Kết luận : Hiện tượng hai sóng kết hợp , khi gặp nhau tại những đ iểm xác đ ịnh , luôn luôn hoặc tăng cường nhau , hoặc làm yếu nhau đư ợc gọi là sự giao thoa sóng . 
2. Đ iều kiện để có hiện tượng giao thoa Là hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao đ ộng có cùng tần số , cùng phương dao đ ộng và có độ lệch pha không đ ổi theo thời gian . 
3. ứ ng dụng : Giải thích các qu á trình sóng , ở đâu có giao thoa ta nói ở đ ó có qu á trình sóng . 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
4.Sự nhiễu xạ: 
M 
Súng khụng nhiễu xạ 
O 
Súng nhiễu xạ 
Hiện tượng sóng khi gặp vật cản th ì đi lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua vật cản gọi là sự nhiễu xạ của sóng . 
4.Sự nhiễu xạ: 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
4.Sự nhiễu xạ: 
Nguồn súng 
Súng nhiễu xạ qua khe hẹp 
O 
Súng nhiễu xạ 
Phương truyền súng 
1.Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
2.Điều kiện để có hiện tượng giao thoa 
3. ứ ng dụng : Giải thích các qu á trình sóng , ở đâu có giao thoa ta nói ở đ ó có qu á trình sóng . 
4.Sự nhiễu xạ: Hiện tượng sóng khi gặp vật cản th ì đi lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua vật cản gọi là sự nhiễu xạ của sóng . 
Bài 16: . GIAO THOA SểNG. 
I.HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA SểNG MẶT NƯỚC 
II. CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỂU 
1.Dao động của điểm trong vựng giao thoa 
2. Vị trớ cực đại và cực tiểu giao thoa 
a. Cực đại 
b. Cực tiểu 
III. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA. 
Hai súng kết hợp và cựng phương 
1. Thớ nghiệm 
2. Giải thớch 
1.Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cú : 
A. cựng tần số . 
B. cựng pha . 
C. cựng tần số , cựng pha hay độ lệch pha khụng đổi theo thời gian . 
D. cựng tần số , cựng pha và cựng biện dộ . 
2. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng 
A. Giao của hai súng tại một điểm của mụi trường 
B. Tổng hợp 2 dao động 
C. Tạo thành cỏc gợn lồi , lừm 
D. Hai súng gặp nhau cú những điểm chỳng luụn 
tăng cường nhau , cú những điểm chỳng luụn 
triệt tiờu nhau 
Củng cố . 
Củng cố . 
Bài tập : Mũi nhọn S 1 dao động điều hũa với tần số f = 40Hz, biờn độ a = 2cm, chạm thẳng đứng vào mặt nước yờn lặng tạo ra súng trờn mặt nước . Khoảng cỏch giữa hai gợn súng ( hai gợn lồi ) liờn tiếp là 20cm. Xem biờn độ súng khụng đổi trờn mặt nước . 
 1.Tỡm bước súng , vận tốc truyền súng , viết phương trỡnh dao động của S 1 . Chọn t = 0 khi S 1 qua vị trớ cõn bằng theo chiều dương . 
 2. Viết phương trỡnh dao động tại M nằm trờn mặt thoỏng cỏch S 1 một đoạn d = 25cm. Dao động của M lệch pha như thế nào so với nguồn S 1 . 
 3. Mũi nhọn S 2 dao động điều hũa giống hệt S 1 và chạm vào mặt nước tại S 2 cỏch S 1 một đoạn 12cm. 
 a. Mụ tả hỡnh ảnh quan sỏt được trờn mặt nước . 
 b. Tớnh số gợn cực đại ( gợn lồi ) và số gợn cực tiểu ( gợn lừm ) cú trong khoảng S 1 và S 2 . 
2. Giải thích : 
 	 Mỗi nguồn sóng phát ra một sóng có gợn sóng là 
	 những đư ờng tròn đ ồng tâm . Những đư ờng tròn nét liền miêu tả đ ỉnh sóng . Những đư ờng tròn nét đ ứt miêu tả hõm sóng . Trong miền hai sóng gặp nhau , có những đ iểm đ ứng yên do hai sóng gặp nhau ở đ ó triệt tiêu nhau . Có những đ iểm dao đ ộng rất mạnh do hai sóng gặp nhau ở đ ó tăng cường nhau . Những đ iểm đ ứng yên hợp thành hypebol nét đ ứt , những đ iểm dao đ ộng rất mạnh hợp thành hypebol nét liền . 
C1: Những đ iểm nào trên hình vẽ biểu diễn chỗ hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau ? Tăng cường lẫn nhau ? 
Cỏc võn giao thoa 
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa : 
Vị trí các cực đại giao thoa : 
Những đ iểm tại đ ó dao đ ộng có biên độ cực đại là những đ iểm mà hiệu đư ờng đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng 
Quỹ tích của các đ iểm này là những đư ờng hypebol có hai tiêu đ iểm là S 1 ; S 2 – gọi là những vân giao thoa cực đại 
b. Vị trí các cực tiểu giao thoa : 
Những đ iểm tại đ ó dao đ ộng triệt tiêu là những đ iểm mà hiệu đư ờng đi của hai sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nửa nguyên lần bước sóng 
Quỹ tích của các đ iểm này là những đư ờng hypebol có hai tiêu đ iểm là S 1 ; S 2 – gọi là những vân giao thoa cực tiểu 
Củng cố : 
Câu 1: Chọn câu đ úng : Hai sóng phát ra từ hai nguồn đ ồng bộ . Cực đại giao thoa nằm tại các đ iểm có hiệu khoảng cách tới hai nguồn bằng : 
Một bội số của bước sóng 
Một bội số lẻ của nửa bước sóng 
Một số nguyên lần nửa bước sóng 
Một số nửa nguyên lần bước sóng 
Câu 2: Chọn câu đ úng : Hai nguồn sóng đ ồng bộ S 1 , S 2 trên mặt nước . M và N là hai đ ểm trêm mặt nước có hiệu khoảng cách tới hai nguồn S 1 , S 2 bằng một số bán nguyên lần bước sóng . 
 A. Các phần tử nước ở M và N đ ều dao đ ộng 
 	B. Các phần tử nước ở M và N đ ều đ ứng yên 
 C. Các phần tử nước ở M đ ứng yên , ở N dao đ ộng 
 D. Các phần tử nước ở N đ ứng yên , ở M dao đ ộng 
Câu 3: Cho phương trình sóng tại hai nguồn là: 
Biết bước sóng bằng 1 cm. Phương trình sóng tại M cách S 1 một khoảng 2 cm, cách S 2 một khoảng 4 cm là? 
A 
C 
B 
D