Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 8: Giao thoa sóng - Trường THPT Chu Văn An

Tiết 26. Bài 16 Vật lí 12NC 
GIÁO VIÊN THỰC HIỆN 
TRẦN VIẾT THẮNG 
TRƯỜNG THPT CHU VĂN AN THÁI NGUYÊN 
S 1 
S 2 
I. Mục tiêu : 
* Kiến thức : Áp dụng phương trình sóng và kết quả của việc tìm sóng tổng hợp của hai sóng ngang cùng tần số để dự đoán thành sự tạo thành vân giao thoa 
- Bố trí được thí nghiệm thí nghiệm kiểm tra với sóng nước 
- Xác định được điều kiện để có vân giao thoa . 
* Ki năng : Thiết lập công thức , sử dụng đồ thị 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
S 1 
S 2 
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
 S 2 
 S 1 
P 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
Xét đi?m M trên m?t ný?c 
Gi ¶ sö c¸c nguån S 1 S 2 dao ® éng theo các ph­¬ng tr×nh : 
u 1 = u 2 = Acos w t = Acos 
Sóng từ S 1 ; S 2 Þ M có PT 
u 1M = Acos 
u 2M = Acos 
u M = u 1M + u 2M 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
a. Dự đoán hiện tượng . 
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
Xét đi?m M trên m?t ný?c 
u M = u 1M + u 2M 
Với 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
a. Dự đoán hiện tượng . 
S 1 
S 2 
M 
d 1 
d 2 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
a. Dự đoán hiện tượng . 
Xét đi?m M trên m?t ný?c 
u M = u 1M + u 2M 
Dj là độ lệch pha của u 1M và u 2M 
Biên 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 SÓNG . 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
a. Dự đoán hiện tượng . 
Xét đi?m M trên m?t ný?c 
Biên độ dao động tổng hợp tại M: 
* M dao động với biên độ cực đại khi : 
	 cos  = 1 hay d 1 - d 2 = k  . 
* M dao động với biên độ cực tiểu khi : 
	 cos  = -1 hay d 1 - d 2 = (k+ ½)  
Trong đó k = 0,  1,  2..., 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
a. Dự đoán hiện tượng . 
Xét đi?m M trên m?t ný?c 
* M dao động với biên độ cực đại khi : 
	 cos  = 1 hay d 1 - d 2 = k  . 
* M dao động với biên độ cực tiểu khi : 
	 cos  = -1 hay d 1 - d 2 = (k+ ½)  
Trong đó k = 0,  1,  2..., 
d = d 1 – d 2 gọi là hiệu đường đi của hai sóng 
M 
d 1 
d 2 
S 1 
S 2 
* Những đường cong 
dao động với biên 
độ cực đại ( 2 sóng 
gặp nhau tăn cường 
lẫn nhau ) 
* Những đường cong 
dao động với biên độ 
cực tiểu đứng yên ( 2 
sóng gặp nhau triệt 
tiêu lẫn nhau ) 
* Các gợn sóng có 
hình các đường 
hypebol gọi là các 
 vân giao thoa . 
S 1 
S 2 
C1: Những điểm nào biểu diễn chỗ hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau ? 
Tăng cường lẫn nhau ? 
Tăng cường 
Triệt tiêu 
Vân giao thoa 
Giải thích 
3 
3 
2 
1 
2 
1 
1 
4 
3 
2 
4 
3 
2 
1 
0 
Vị trí cực đại 
Vị trí cực tiểu 
S 1 
S 2 
Hình ảnh vân giao thoa sóng nước 
Hình ảnh giao thoa sóng nước 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
S 1 
S 2 
 S 2 
 S 1 
P 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
b. Thí nghiệm kiểm tra . 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
b. Thí nghiệm kiểm tra . 
 Bộ thí nghiệm về sóng trên mặt n ước 
Bộ thí nghiệm gồm có : 
- Giá thí nghiệm 
- Gương phẳng 
- Bộ rung 
- Cần tạo sóng 
- Thanh chắn sóng 
- Nguồn sáng 
- Biến thế nguồn 
- Dây nối 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
 S 2 
 S 1 
P 
1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước 
b. Thí nghiệm kiểm tra . 
Tiến hành : Cho cần rung dao động 
Dụng cụ : Cần rung có gắn hai mũi nhọn S 1 , S 2 cách nhau vài cm, chậu nước 
Kết quả : trên mặt nước có những gợn sóng ổn định hình các đường hypebol có tiêu điểm S1, S2 
Hình ảnh giao thoa sóng nước 
1.Sù giao thoa cña hai sãng mÆt n­íc 
a. Dù ® o¸n hiÖn t­îng 
b. ThÝ nghiÖm kiÓm tra 
* Hai nguån dao ® éng cã cïng tÇn sè vµ cã ®é lÖch pha kh«ng ® æi theo thêi gian gäi lµ hai nguån kÕt hîp . 
 Hai sãng do hai nguån kÕt hîp t¹o ra gäi lµ hai sãng kÕt hîp . 
KÕt luËn : 
HiÖn t­îng hai sãng kÕt hîp , khi gÆp nhau t¹i nh÷ng ® iÓm x¸c ® Þnh , lu«n lu«n hoÆc t¨ng c­êng nhau , hoÆc lµm yÕu nhau ®­ îc gäi lµ sù giao thoa sãng . 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
1. Sù giao thoa cña hai sãng mÆt n­íc 
Dù ® o¸n hiÖn t­îng 
b) ThÝ nghiÖm kiÓm tra 
KÕt luËn : HiÖn t­îng hai sãng kÕt hîp , khi gÆp nhau t¹i nh÷ng ® iÓm x¸c ® Þnh , lu«n lu«n hoÆc t¨ng c­êng nhau , hoÆc lµm yÕu nhau ®­ îc gäi lµ sù giao thoa sãng . 
2. § iÒu kiÖn ®Ó cã hiÖn t­îng giao thoa - C¸c ®­ êng cong cè ® Þnh trªn mÆt n­íc nèi c¸c ® iÓm cã biªn ®é dao ® éng cùc ®¹i hoÆc cùc tiÓu gäi lµ v©n giao thoa 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
1. Sù giao thoa cña hai sãng mÆt n­íc 
KÕt luËn : HiÖn t­îng hai sãng kÕt hîp , khi gÆp nhau t¹i nh÷ng ® iÓm x¸c ® Þnh , lu«n lu«n hoÆc t¨ng c­êng nhau , hoÆc lµm yÕu nhau ®­ îc gäi lµ sù giao thoa sãng . 
2. § iÒu kiÖn ®Ó cã hiÖn t­îng giao thoa Lµ hai sãng ph¶i xuÊt ph¸t tõ hai nguån dao ® éng cã cïng tÇn sè , cïng ph­¬ng dao ® éng vµ cã ®é lÖch pha kh«ng ® æi theo thêi gian . 
3. ø ng dông : Gi¶i thÝch c¸c qu ¸ tr×nh sãng , ë ®©u cã giao thoa ta nãi ë ® ã cã qu ¸ tr×nh sãng . 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
4.Sù nhiÔu x¹: 
M 
Sóng không nhiễu xạ 
O 
Sóng nhiễu xạ 
HiÖn t­îng sãng khi gÆp vËt c¶n th × ®i lÖch khái ph­¬ng truyÒn th¼ng cña sãng vµ ®i vßng qua vËt c¶n gäi lµ sù nhiÔu x¹ cña sãng . 
4.Sù nhiÔu x¹: 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
4.Sù nhiÔu x¹: 
Nguồn sóng 
Sóng nhiễu xạ qua khe hẹp 
O 
Sóng nhiễu xạ 
Phương truyền sóng 
1.Sù giao thoa cña hai sãng mÆt n­íc 
2.§iÒu kiÖn ®Ó cã hiÖn t­îng giao thoa 
3. ø ng dông : Gi¶i thÝch c¸c qu ¸ tr×nh sãng , ë ®©u cã giao thoa ta nãi ë ® ã cã qu ¸ tr×nh sãng . 
4.Sù nhiÔu x¹: HiÖn t­îng sãng khi gÆp vËt c¶n th × ®i lÖch khái ph­¬ng truyÒn th¼ng cña sãng vµ ®i vßng qua vËt c¶n gäi lµ sù nhiÔu x¹ cña sãng . 
Bài 16: . GIAO THOA SÓNG . 
I.HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA 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 giao thoa 
a. Cực đại 
b. Cực tiểu 
III . ĐIỀU KIỆN GIAO THOA . 
Hai sóng kết hợp và cùng phương 
1. Thí nghiệm 
2. Giải thích 
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 biện dộ . 
2. Hiện tượng giao thoa 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 
Củng cố . 
Củng cố . 
Bài tập : Mũi nhọn S 1 dao động điều hòa với tần số f = 40Hz , biên độ a = 2cm , chạm thẳng đứng vào mặt nước yên lặng tạo ra sóng trên mặt nước . Khoảng cách giữa hai gợn sóng ( hai gợn lồi ) liên tiếp là 20cm . Xem biên độ sóng không đổi trên mặt nước . 
 1.Tìm bước sóng , vận tốc truyền sóng , viết phương trình dao động của S 1 . Chọn t = 0 khi S 1 qua vị trí cân bằng theo chiều dương . 
 2. Viết phương trình dao động tại M nằm trên mặt thoáng cách 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 hòa giống hệt S 1 và chạm vào mặt nước tại S 2 cách S 1 một đoạn 12cm . 
 a. Mô tả hình ảnh quan sát được trên mặt nước . 
 b. Tính số gợn cực đại ( gợn lồi ) và số gợn cực tiểu ( gợn lõm ) có trong khoảng S 1 và S 2 . 
2. Gi¶i thÝch : 
 	 Mçi nguån sãng ph¸t ra mét sãng cã gîn sãng lµ 
	 nh÷ng ®­ êng trßn ® ång t©m . Nh÷ng ®­ êng trßn nÐt liÒn miªu t¶ ® Ønh sãng . Nh÷ng ®­ êng trßn nÐt ® øt miªu t¶ hâm sãng . Trong miÒn hai sãng gÆp nhau , cã nh÷ng ® iÓm ® øng yªn do hai sãng gÆp nhau ë ® ã triÖt tiªu nhau . Cã nh÷ng ® iÓm dao ® éng rÊt m¹nh do hai sãng gÆp nhau ë ® ã t¨ng c­êng nhau . Nh÷ng ® iÓm ® øng yªn hîp thµnh hypebol nÐt ® øt , nh÷ng ® iÓm dao ® éng rÊt m¹nh hîp thµnh hypebol nÐt liÒn . 
C1: Nh÷ng ® iÓm nµo trªn h×nh vẽ biÓu diÔn chç hai sãng gÆp nhau triÖt tiªu nhau ? T¨ng c­êng lÉn nhau ? 
Các vân giao thoa 
2. VÞ trÝ cùc ®¹i vµ cùc tiÓu giao thoa : 
VÞ trÝ c¸c cùc ®¹i giao thoa : 
Nh÷ng ® iÓm t¹i ® ã dao ® éng cã biªn ®é cùc ®¹i lµ nh÷ng ® iÓm mµ hiÖu ®­ êng ®i cña hai sãng tõ nguån truyÒn tíi b»ng mét sè nguyªn lÇn b­íc sãng 
Quü tÝch cña c¸c ® iÓm nµy lµ nh÷ng ®­ êng hypebol cã hai tiªu ® iÓm lµ S 1 ; S 2 – gäi lµ nh÷ng v©n giao thoa cùc ®¹i 
b. VÞ trÝ c¸c cùc tiÓu giao thoa : 
Nh÷ng ® iÓm t¹i ® ã dao ® éng triÖt tiªu lµ nh÷ng ® iÓm mµ hiÖu ®­ êng ®i cña hai sãng tõ nguån truyÒn tíi b»ng mét sè nöa nguyªn lÇn b­íc sãng 
Quü tÝch cña c¸c ® iÓm nµy lµ nh÷ng ®­ êng hypebol cã hai tiªu ® iÓm lµ S 1 ; S 2 – gäi lµ nh÷ng v©n giao thoa cùc tiÓu 
Cñng cè : 
C©u 1: Chän c©u ® óng : Hai sãng ph¸t ra tõ hai nguån ® ång bé . Cùc ®¹i giao thoa n»m t¹i c¸c ® iÓm cã hiÖu kho¶ng c¸ch tíi hai nguån b»ng : 
Mét béi sè cña b­íc sãng 
Mét béi sè lÎ cña nöa b­íc sãng 
Mét sè nguyªn lÇn nöa b­íc sãng 
Mét sè nöa nguyªn lÇn b­íc sãng 
C©u 2: Chän c©u ® óng : Hai nguån sãng ® ång bé S 1 , S 2 trªn mÆt n­íc . M vµ N lµ hai ® Óm trªm mÆt n­íc cã hiÖu kho¶ng c¸ch tíi hai nguån S 1 , S 2 b»ng mét sè b¸n nguyªn lÇn b­íc sãng . 
 A. C¸c phÇn tö n­íc ë M vµ N ® Òu dao ® éng 
 	B. C¸c phÇn tö n­íc ë M vµ N ® Òu ® øng yªn 
 C. C¸c phÇn tö n­íc ë M ® øng yªn , ë N dao ® éng 
 D. C¸c phÇn tö n­íc ë N ® øng yªn , ë M dao ® éng 
C©u 3: Cho ph­¬ng tr×nh sãng t¹i hai nguån lµ: 
BiÕt b­íc sãng b»ng 1 cm. Ph­¬ng tr×nh sãng t¹i M c¸ch S 1 mét kho¶ng 2 cm, c¸ch S 2 mét kho¶ng 4 cm lµ? 
A 
C 
B 
D