Bài giảng Vật lý 12 - Đoàn Ngọc Hà - 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 S1, S2 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 Hypebol Mặt nước dao động mạnh Mặt nước không dao động 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 S1, S2 dao động theo phương trình: Xét điểm M trong vùng giao thoa. Gọi d1=S1M, d2=S2M 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 (AM=2A), có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng một số nguyên lần bước sóng. d2 – d1 = kλ ; (k = 0; ±1 ; ± 2 ; ±3 …) b . Vị trí các cực tiểu giao thoa . Những điểm cực tiểu giao thoa là những điểm đứng yên (AM=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=-1 k=0 k=-2 k=1 S1 S2 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. d2 – d1 = kλ (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 S1 và S2 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 S1S2 , khoảng cách giữa hai gợn lồi ngoài cùng dọc theo đoạn S1S2 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 : MS1 = 6,5 cm ; MS2 = 3,5 cm . NS1 = 5 cm ; NS2 = 2,5 cm . Bài 2 :Trong thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước,hai nguồn kết hợp S1 và S2 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 S1 và S2 những khoảng 20 cm và 28 cm,dao động với biên độ như thế nào ? Giữa M và trung trực của đoạn S1S2 có bao nhiêu dãy cực đại ? Tìm số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu trên đoạn S1S2 . Bài 3 : Trong thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước,hai nguồn kết hợp S1 và S2 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 S1 và S2 những khoảng 19cm và 21 cm sóng có biên độ cực đại . Giữa M và đường trung trực của S1S2 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 S1S2 . Bài 4 : Tại hai điểm S1 và S2 trên mặt chất lỏng cách nhau 11 cm có hai nguồn phát sóng kết hợp dao động với phương trình u1 = u2 = 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 S1 7,2 cm và cách S2 8,2 cm . Nhận xét về dao động này . 2 . Điểm gần nhất nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng S1S2 cách trung điểm của đoạn thẳng S1S2 một đoạn bằng bao nhiêu ? Bài 5 : Tại hai điểm S1 và S2 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 u1 =0,2Sin50 π t cm và u2 = 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 d1 và d2 . 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 S1S2 . Bài 6 : Tại hai điểm S1 và S2 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 u1 = 0,2Sin50 π t (cm) và u2 = 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 d2 . 2.Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu nằm trên đoạn thẳng S1S2 .