Vật lý 12 bài 8: Giao thoa Sóng, hiện tượng Giao thoa Sóng nước, điểm Cực đại, Cực tiểu trong giao thoa

Bạn đang xem: Vật lý 12 bài 8: Giao thoa Sóng, hiện tượng Giao thoa Sóng nước, điểm Cực đại, Cực tiểu trong giao thoa tại TRƯỜNG ĐH KD & CN Hà Nội

Vật lý 12 bài 8: Giao thoa sóng, Hiện tượng giao thoa sóng nước, Điểm cực đại, cực tiểu giao thoa. Khi thuyền hoặc thuyền chạy ngược chiều nhau trên sông ta thấy có sóng tạo ra do chuyển động của hai thuyền này ngược chiều nhau, đây có phải là hiện tượng giao thoa sóng không?

Để trả lời câu hỏi trên chúng ta cùng tìm hiểu giao thoa sóng là gì? giao thoa của hai sóng mặt? Điểm cực đại, cực tiểu trong giao thoa sóng được tính như thế nào? qua bài viết dưới đây.

I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt

Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo thành gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng hai sóng giao thoa. Các gợn sóng có dạng đường hypebol được gọi là các vân giao thoa.

* Ví dụ (câu C1 trang 42 SGK Vật Lý 12): Điểm nào trong hình trên (hình 8.3 SGK) là nơi hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau? Tăng cường lẫn nhau?

° Giải pháp: Như được trình bày ở trên:

– Đường tròn liền thể hiện gợn lồi, đường tròn nét đứt thể hiện gợn lõm.

– Nơi chỗ gợn lồi gặp chỗ gợn lồi hoặc chỗ gợn lõm gặp chỗ gợn lõm là những điểm có biên độ dao động cực đại (tăng cường cho nhau).

– Chỗ gợn lồi gặp gợn lõm thì dao động có biên độ cực tiểu (triệt tiêu nhau).

II. Cực đại và cực tiểu trong giao thoa sóng

1. Dao động của một điểm trong miền giao thoa

– Gọi M là một điểm trong miền giao thoa. M cách SẼ_{Đầu tiên},S₂khoảng thời gian d_{Đầu tiên} và d₂được gọi là đường đi của mỗi sóng đến M như hình vẽ sau:

– Chọn gốc thời gian sao cho phương trình dao động của hai nguồn là: $small u_{s_{1}}=u_{s_{2}}=Acosfrac{2pi t}{T}$

– Để đơn giản ta coi biên độ của sóng truyền tới M là bằng nhau và bằng biên độ của nguồn. Vậy dao động của phần tử tại M là dao động điều hòa, cùng chu kỳ với hai nguồn và có biên độ dao động là:

$small A_{M}=2Aleft | cosfrac{pi (d_{2}-d_{1})}{lambda } ight |$

– Như vậy, tùy thuộc vào độ chênh lệch đường dẫn d₂– đ_{Đầu tiên} mà khi hai sóng tới gặp nhau tại M luôn có thể tăng cường lẫn nhau làm cho phần tử tại M dao động mạnh hơn hoặc triệt tiêu lẫn nhau làm cho phần tử tại M đứng yên.

2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa

a) Vị trí các cực đại giao thoa

– Cực đại giao thoa nằm tại những điểm mà hiệu đường đi của hai sóng bằng một số nguyên lần bước sóng:

$small d_{2}-d_{1}=klambda ;$

– Quỹ tích các điểm này là các đường hypebol có hai tiêu điểm là S_{Đầu tiên} và sẽ₂ được gọi là các vân giao thoa cực tiểu.

b) Vị trí cực tiểu giao thoa

– Cực tiểu giao thoa là tại những điểm mà hiệu số đường đi của hai sóng bằng một số nửa bước sóng nguyên:

$small d_{2}-d_{1}=left (k+frac{1}{2} ight )lambda ;$

– Quỹ tích các điểm này là các đường hypebol có hai tiêu điểm là S_{Đầu tiên} và sẽ₂ được gọi là các vân giao thoa cực tiểu.

III. Điều kiện tương tác. Sóng tổng hợp.

• Để trên mặt nước có các vân giao thoa ổn định thì hai nguồn sóng phải:

i) Dao động điều hòa cùng phương, cùng chu kỳ (hoặc tần số).

ii) Có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

– Hai nguồn như vậy gọi là nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp.

IV. Bài tập giao thoa sóng

* Bài 1 trang 45 SGK Vật Lý 12: Giao thoa của hai sóng là gì?

° Giải bài 1 trang 45 SGK Vật Lý 12:

– Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm luôn tăng cường cho nhau; có những điểm mà chúng triệt tiêu lẫn nhau.

* Bài 2 trang 45 SGK Vật Lý 12: Nêu công thức xác định vị trí của các cực đại giao thoa.

° Lời giải bài 2 trang 45 SGK Vật Lý 12:

– Công thức tính vị trí các cực đại giao thoa: d₂– đ_{Đầu tiên} = kλ ; (k = 0, ±1, ±2,…)

* Bài 3 trang 45 SGK Vật Lý 12: Nêu công thức xác định vị trí cực tiểu giao thoa.

° Đáp án bài 3 trang 45 SGK Vật Lý 12:

– Công thức tính vị trí cực tiểu giao thoa: $small d_{2}-d_{1}=left (k+frac{1}{2} ight )lambda ;$ (k = 0, ±1, ±2,…)

* Bài 4 trang 45 SGK Vật Lý 12: Nêu điều kiện giao thoa.

° Giải bài 4 trang 45 SGK Vật Lý 12:

¤ Điều kiện giao thoa là hai nguồn sóng phải:

– Dao động cùng phương, cùng tần số góc (chu kì, tần số)

– Có độ lệch pha không đổi theo thời gian

* Bài 5 trang 45 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng: Hiện tượng giao thoa là hiện tượng

A. hai sóng giao thoa tại một điểm trong môi trường.

B. tổng của hai dao động

C. tạo thành những gợn sóng lồi, lõm

D. hai sóng khi gặp nhau thì có điểm luôn triệt tiêu nhau, có điểm thì luôn triệt tiêu nhau.

° Giải bài 5 trang 45 SGK Vật Lý 12:

¤ Chọn câu trả lời: D. Hai sóng khi gặp nhau thì có điểm thì luôn cường nhau, có điểm thì luôn triệt tiêu nhau.

* Bài 6 trang 45 SGK Vật Lý 12: Chọn câu đúng: Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có

A. cùng biên độ

B. cùng tần số

C. cùng pha ban đầu

D. cùng tần số và độ lệch pha không đổi theo thời gian

° Giải bài 6 trang 45 SGK Vật Lý 12:

¤ Chọn câu trả lời: D. Cùng tần số và hiệu số pha không đổi theo thời gian.

* Bài 7 trang 45 SGK Vật Lý 12: Trong thí nghiệm ở hình bên (hình 8.1 SGK), tốc độ truyền sóng là 0,5 m/s, thanh rung với tần số 40Hz. Tính khoảng cách giữa hai cực đại giao thoa kề nhau trên đoạn thẳng S_{Đầu tiên}S₂.

° Lời giải bài 7 trang 45 SGK Vật Lý 12:

Bước sóng dùng trong thí nghiệm là: $small lambda =frac{v}{f}=frac{0,5}{40}=0,0125(m)=1,25(cm)$

– Khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa liền kề trên đường thẳng S_{Đầu tiên}S₂ nửa bước sóng.

– Chúng ta có: $small d=frac{lambda }{2}=frac{1,25}{2}=0m625(cm)$

* Bài 8 trang 45 SGK Vật Lý 12: Trong thí nghiệm trên (hình 8.1 SGK), khoảng cách giữa hai điểm S_{Đầu tiên}SẼ₂ là d = 11 cm. Cho cần dao động ta thấy hai điểm S_{Đầu tiên}SẼ₂ gần như đứng yên và giữa chúng có 10 điểm đứng yên không dao động. Biết tần số dao động của thanh là 26 Hz, tính tốc độ truyền sóng.

° Giải bài 8 trang 45 SGK Vật Lý 12:

¤ Khoảng cách giữa hai điểm đứng yên liên tiếp là /2, S_{Đầu tiên}SẼ₂ là 2 nút, khoảng cách giữa_{Đầu tiên}S₂ có 10 nút

⇒ có tổng cộng 10 + 2 = 12 nút trên đoạn S_{Đầu tiên}S₂ Có 11 đoạn có độ dài λ/2.

$small Rightarrow 11frac{lambda }{2}=S_{1}S_{2}= 11(cm)Rightarrow lambda =2(cm)$

⇒ Tốc độ truyền sóng: $small v=frac{lambda }{f}=2.26=52(cm/s)$

Hi vọng với bài soạn Giao thoa sóng, Hiện tượng giao thoa sóng nước, Điểm cực đại, cực tiểu trong giao thoa và bài tập trên đã giúp các bạn hiểu rõ hơn. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận bên dưới bài viết để Trường ĐH KD & CN Hà Nội ghi nhận và hỗ trợ các em, chúc các em đạt kết quả cao nhất trong học tập.

Đăng bởi: ĐH KD & CN Hà Nội

Bản quyền bài viết thuộc về trường ĐH KD & CN Hà Nội. Mọi sao chép đều là gian lận! Nguồn chia sẻ: ĐH KD & CN Hà Nội (hubm.edu.vn) Tags Vật Lý 12