Bài giảng Vật lý 12 - Tiết 26 - Bài 16: Giao thoa sóng

Tiết 26. Bài 16 Vật lí 12NCGIÁO VIÊN THỰC HIỆNTRẦN VIẾT THẮNGTRƯỜNG THPT CHU VĂN AN THÁI NGUYÊNS1S2I. 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 thịBài 16: . GIAO THOA SÓNG.S1S2S1S2Md1d2 S2 S1PBài 16: . GIAO THOA SÓNG.Xét đi?m M trên m?t ný?cGi¶ sö c¸c nguån S1 S2 dao ®éng theo các ph­¬ng tr×nh:u1 = u2 = Acoswt = Acos Sóng từ S1; S2 Þ M có PTu1M = Acos u2M = Acos uM = u1M + u2M 1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướca. Dự đoán hiện tượng.S1S2Md1d2Bài 16: . GIAO THOA SÓNG.Xét đi?m M trên m?t ný?cuM = u1M + u2M Với1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướca. Dự đoán hiện tượng.S1S2Md1d2Bài 16: . GIAO THOA SÓNG.1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướca. Dự đoán hiện tượng.Xét đi?m M trên m?t ný?cuM = u1M + u2M Dj là độ lệch pha của u1M và u2MBiên độ dao động tổng hợp tại M: A2M = 2A2 (1+ cos) A2M = A21 + A22 + 2A1A2 cos S1S2Md1d2Bài 16: . GIAO THOA SÓNG.1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướca. Dự đoán hiện tượng.Xét đi?m M trên m?t ný?cBiên độ dao động tổng hợp tại M: * M dao động với biên độ cực đại khi:	cos = 1 hay d1- d2 = k .* M dao động với biên độ cực tiểu khi:	cos = -1 hay d1- d2 = (k+ ½) Trong đó k = 0, 1, 2..., Bài 16: . GIAO THOA SÓNG.1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướca. 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 d1- d2 = k .* M dao động với biên độ cực tiểu khi:	cos = -1 hay d1- d2 = (k+ ½) Trong đó k = 0, 1, 2..., d = d1 – d2 gọi là hiệu đường đi của hai sóngMd1d2S1S2* Những đường congdao động với biênđộ cực đại ( 2 sónggặp nhau tăn cường lẫn nhau)* Những đường congdao động với biên độcực tiểu đứng yên ( 2sóng gặp nhau triệttiêu lẫn nhau)* Các gợn sóng cóhình các đườnghypebol gọi là các vân giao thoa.S1S2C1: Những điểm nào biểu diễn chỗ hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau? Tăng cường lẫn nhau?Tăng cườngTriệt tiêuVân giao thoaGiải thích332121143243210Vị trí cực đạiVị trí cực tiểuS1S2Hình ảnh vân giao thoa sóng nướcHình ảnh giao thoa sóng nướcBài 16: . GIAO THOA SÓNG.S1S2 S2 S1P1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướcb. Thí nghiệm kiểm tra.Bài 16: . GIAO THOA SÓNG.1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướcb. Thí nghiệm kiểm tra. Bộ thí nghiệm về sóng trên mặt nướcBộ thí nghiệm gồm có:- Giá thí nghiệm- Gương phẳng- Bộ rung- Cần tạo sóng- Thanh chắn sóng- Nguồn sáng- Biến thế nguồn- Dây nốiBài 16: . GIAO THOA SÓNG. S2 S1P1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nướcb. Thí nghiệm kiểm tra.Tiến hành: Cho cần rung dao độngDụng cụ: Cần rung có gắn hai mũi nhọn S1, S2 cách nhau vài cm, chậu nướcKết quả: trên mặt nước có những gợn sóng ổn định hình các đường hypebol có tiêu điểm S1, S2Hình ảnh giao thoa sóng nước1.Sù giao thoa cña hai sãng mÆt n­íca. Dù ®o¸n hiÖn t­îngb. 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 n­ícDù ®o¸n hiÖn t­îngb) ThÝ nghiÖm kiÓm traKÕt 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 thoaBài 16: . GIAO THOA SÓNG.1. Sù giao thoa cña hai sãng mÆt n­ícKÕt 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. øng 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:MSóng không nhiễu xạOSóng nhiễu xạHiÖn 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 sóngSóng nhiễu xạ qua khe hẹpOSóng nhiễu xạPhương truyền sóng1.Sù giao thoa cña hai sãng mÆt n­íc2.§iÒu kiÖn ®Ó cã hiÖn t­îng giao thoa3. øng 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 NƯỚCII. CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỂU1.Dao động của điểm trong vùng giao thoa2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoaa. Cực đạib. Cực tiểuIII. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA.Hai sóng kết hợp và cùng phương1. Thí nghiệm2. 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 tượngA. Giao của hai sóng tại một điểm của môi trườngB. Tổng hợp 2 dao độngC. Tạo thành các gợn lồi, lõmD. Hai sóng gặp nhau có những điểm chúng luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn triệt tiêu nhauCủng cố.Củng cố.Bài tập : Mũi nhọn S1 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 S1. Chọn t = 0 khi S1 qua vị trí cân bằng theo chiều dương. 2. Viết phương trình dao động tại M nằm trên mặt thoáng cách S1 một đoạn d = 25cm. Dao động của M lệch pha như thế nào so với nguồn S1. 3. Mũi nhọn S2 dao động điều hòa giống hệt S1 và chạm vào mặt nước tại S2 cách S1 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 S1 và S2.2. 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 thoa2. 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 sãngQuü tÝch cña c¸c ®iÓm nµy lµ nh÷ng ®­êng hypebol cã hai tiªu ®iÓm lµ S1; S2 – gäi lµ nh÷ng v©n giao thoa cùc ®¹ib. 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 sãngQuü tÝch cña c¸c ®iÓm nµy lµ nh÷ng ®­êng hypebol cã hai tiªu ®iÓm lµ S1; S2 – gäi lµ nh÷ng v©n giao thoa cùc tiÓuCñng 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 sãngMét béi sè lÎ cña nöa b­íc sãngMét sè nguyªn lÇn nöa b­íc sãngMét sè nöa nguyªn lÇn b­íc sãngC©u 2: Chän c©u ®óng: Hai nguån sãng ®ång bé S1, S2 trªn mÆt n­íc. M vµ N lµ hai ®Óm trªm mÆt n­íc cã hiÖu kho¶ng c¸ch tíi hai nguån S1, S2 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 ®éngC©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 S1 mét kho¶ng 2 cm, c¸ch S2 mét kho¶ng 4 cm lµ?ACBD