BÀI 8. GIAO THOA SÓNG
Ảnh
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 8. GIAO THOA SÓNG
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu: Hình 8.1 cho thấy hình ảnh sóng trên mặt nước là kết quả của sự chồng chất sóng do hai con vịt tạo ra khi bơi. Trong một số trường hợp, sự chồng chất sóng này dẫn đến một hiện tượng thú vị: có những điểm trên mặt nước dao động mạnh và những điểm dao động yếu hoặc đứng yên. Vậy hiện tượng đó là gì và điều kiện nào để hiện tượng này xảy ra?
Ảnh
Đáp án
Lời giải
Hiện tượng trên là hiện tượng giao thoa sóng cơ học. Điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa sóng là hai nguồn tạo ra sóng phải cùng phương, cùng tần số, độ lệch pha không đổi.
Ảnh
Giao thoa sóng cơ
Thí nghiệm khảo sát
Thí nghiệm khảo sát
Ảnh
Bố trí thí nghiệm như hình trên, gắn hai viên bi vào cần rung và nối cần rung vào máy phát tần số. Đặt hai viên bi sao cho chúng khẽ chạm vào mặt nước. Bật đèn chiếu, bật máy phát tần số để hai viên bi dao động theo phương thẳng đứng là hai nguồn tạo ra sóng lan truyền trên mặt nước. Điều chỉnh tần số để quan sát rõ hiện tượng.
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1: Quan sát thí nghiệm và mô tả lại hiện tượng quan sát được như trong Hình 8.3.
Ảnh
Lời giải:
Mỗi nguồn sóng tạo ra các vòng tròn đồng tâm. Các vòng tròn của 2 nguồn sóng đến gặp nhau và tạo ra hiện tượng giao thoa sóng. Tại đó có những điểm dao động với biên độ cực đại và có những điểm dao động yếu hoặc không dao động.
Hiện tượng giao thoa sóng
Hiện tượng giao thoa sóng
· Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng hai sóng kết hợp gặp nhau, tăng cường nhau hoặc làm suy yếu nhau tại một số vị trí trong môi trường. · Điều kiện để có giao thoa là phải có sự kết hợp từ hai nguồn sóng dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.
Hiện tượng giao thoa sóng
· Trong môi trường truyền sóng, khi hai nguồn dao động cùng pha, những điểm có khoảng cách đến hai nguồn lần lượt là d1 và d2 sẽ dao động với biên độ cực đại khi: d2 − d1 = kλ và dao động với biên độ cực tiểu khi: d2 − d1 = (k+latex(1/2))λ với k là một số nguyên (k=0, ±1, ±2,...).
Ảnh
Câu hỏi 2
Câu hỏi 2: Quan sát thí nghiệm được thực hiện theo bố trí trong Hình 8.2 và nhận xét sóng tạo bởi hai viên bi về: tần số, pha và phương dao động.
Ảnh
Lời giải:
Sóng tạo bởi hai viên bi có cùng phương, cùng tần số, cùng pha.
Vận dụng
Vận dụng: Giải thích vì sao trong tự nhiên, ta thường không quan sát được hiện tượng giao thoa của sóng như trường hợp sóng nước tạo bởi hai con vịt đang bơi (Hình 8.1).
Lời giải:
Trong tự nhiên ta thường không quan sát được hiện tượng giao thoa sóng như trường hợp sóng nước tạo bởi hai con vịt đang bơi, do một số lí do sau: - Hai nguồn có thể có độ lệch pha thay đổi. - Phương truyền sóng của hai nguồn khác nhau, không cùng phương. - Hai nguồn sóng có tần số khác nhau.
Xác định vị trí các vân giao thoa
Xác định vị trí các vân giao thoa
Ảnh
Xét hai nguồn cùng pha có phương trình li độ: u1 = u2 = Acos(latex((2πt)/T)) Xét điểm M trên mặt nước các các nguồn là S1M = d1 và S2M = d2. Phương trình sóng tại M do 2 nguồn truyền đến lần lượt là: u1M=Acos(latex((2πt)/T)−latex((2πd1)/λ)) và u2M=Acos(latex((2πt)/T)−latex((2πd2)/λ))
Xác định vị trí các vân giao thoa
Phương trình li độ sóng tổng hợp tại điểm M có dạng: uM = u1M + u2M = 2Acos(πlatex((d2−d1)/λ))cos(ωt − πlatex((d2+d1)/λ)) Độ lêch pha của hai dao động thành phần tại M: Δφ = latex((2π)/λ)(d2−d1) Biên độ sóng tổng hợp tại M:
AM = 2A∣cos(πlatex((d2−d1)/λ))∣ - AM đạt cực đại nếu hai dao động thành phần cùng pha: Δφ=2kπ với k=0,±1,±2,... Do đó: d2−d1=kλ - AM đạt cực tiểu nếu hai dao động thành phần ngược pha: Δφ=(2k+1)π với k=0,±1,±2,... Do đó: d2−d1=(k+latex(1/2))λ
Giao thoa sóng ánh sáng
Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng
Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng
Ảnh
· Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng xuất hiện các vạch sáng xen kẽ với các vạch tối khi hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau. - Các vạch sáng, vạch tối được gọi là vân giao thoa. - Vạch sáng ứng với biên độ dao động tổng hợp cực đại được gọi là vân sáng, vạch tối ứng với biên độ dao động tổng hợp cực tiểu được gọi là vân tối.
Câu hỏi 3
Câu hỏi 3: Quan sát Hình 8.6 và mô tả hình ảnh nhận được trên màn M.
Lời giải
Trên màn quan sát xuất hiện các vân sáng, vân tối xen kẽ nhau, cách đều nhau.
Ảnh
Câu hỏi 4
Câu hỏi 4: Giải thích hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng (Hình 8.6).
Lời giải
Từ một nguồn sáng sơ cấp, ánh sáng đi qua hai khe hẹp, hai khe trở thành 2 nguồn sáng thứ cấp, cùng tần số, cùng pha. Hiện tượng quan sát được trên màn chính là kết quả của sự giao thoa sóng ánh sáng. Tại những điểm vân sáng thì biên độ dao động tổng hợp cực đại, tại những điểm vân tối thì biên độ dao động tổng hợp cực tiểu.
Ảnh
Khoảng vân và vị trí vân giao thoa trên màn
Khoảng vân và vị trí vân giao thoa trên màn
Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp được gọi là khoảng vân, kí hiệu là i. i = latex((λD)/a) Vị trí vân sáng: xs = klatex((λD)/a) = ki với k=0, ±1, ±2,... Vị trí vân tối: xt = (k+latex(1/2))latex((λD)/a)=(k+latex(1/2))i với k=0, ±1, ±2,...
Ảnh
Vận dụng
Vận dụng: Tìm hiểu và mô tả sơ lược hình ảnh nhận được trên màn khi ta sử dụng nguồn sáng trắng (như ánh sáng mặt trời) trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng.
Khi sử dụng nguồn ánh sáng trắng thì trên màn quan sát ta sẽ thấy được ở vân chính giữa là vân sáng màu trắng, trải dài về hai phía là các dải màu biến thiên liên tục từ tím đến đỏ (tím gần vân sáng trung tâm hơn, đỏ xa vân sáng trung tâm hơn).
Ảnh
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò
Ghi nhớ kiến thức trọng tâm Hoàn thành các bài tập trong sách bài tập Chuẩn bị bài mới:"Bài 9. Sóng dừng"
Cảm ơn
Ảnh