Bài 8. Giao thoa sóng

KIỂM TRA BÀI CŨ :
1. Nêu đặc điểm của dao động tổng hợp của hai dao động điều
hòa cùng phương , cùng tần số .
2. Viết công thức tính biện độ của dao động tổng hợp . Biên độ của
dao động tôngt hợp phụ thuộc vào yếu tố nào ? Nêu sự phụ thuộc
biên độ của dao động tổng hợp vào độc lệch pha của hai dao động .
TRẢ LỜI :
b.Pha ban đầu của dao động tổng hợp phụ thuộc vào biên độ của
hai dao động thành phần và độ lệch pha của hai dao động .
Dao động tổng hợp của hai dao động điều hòa cùng phương
cùng tần số là một dao động điều hòa cùng phương cùng tần số
với hai dao động thành phần .
Tiết 14 : GIAO THOA SÓNG
I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC .


II .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 .
a. Dụng cụ .
+ Khay nước rộng .
+ Cần rung ở một đầu có gắn một thanh thép nhỏ với hai
viên bi S1 và S2 ở hai đầu sao cho S1S2 cỡ vài cm .
+ Hộp gây rung .
b. Tiến hành .
+ Đặt cần rung sao cho 2 viên bi chạm nhẹ vào mặt nước ở khay .
+Cho cần rung dao động điều hòa với tần số f .
c. Kết quả :
Trên mặt nước có xuất hiện một nhón các gợn sóng ổn định có
dạng đường cong hypebol và có tiêu điểm là S1 và S2 .
2. Giải thích :
+Khi cần rung dao động với tần số f thì hai viên bi S1 ; S2 cũng dao
động theo với tần số f và nó tạo ra trên mặt nước hai hệ sóng là những
đường tròn tâm S1 và S2 cùng lan truyền trên mặt nước và có một phần
chồng lên nhau .
+ 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 )
2. Giải thích :
+Những điểm hai sóng gặp nhau chúng ngược pha nhau thì chúng
tiệt 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 )
2. Giải thích :
3. Kết luận :
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 .
+ Các vân giao thoa tại đó phần tử môi trường dao động với biên độ
cực đại gọi là các vân cực đại .
+Các vân giao thoa tại đó phần tử môi trường không dao động gọi là
các vân cực tiểu .
II. CỰC ĐẠI. CỰC TIỂU .
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa .
* Xét điểm M nằm trong vùng giao
thoa cách S1 : d1 , cách S2 :d2
* Phương trình dao động của sóng tại M do sóng từ S1 truyền tới :
* Phương trình dao động của sóng tại M do sóng từ S2 truyền tới :
*Dao động của sóng tại M là tổng hợp của hai dao động điều hòa
cùng phương cùng tần số có li độ :
*Kết luận : Dao động của sóng tổng hợp tại M là một dao động
điều hòa cùng phương cùng tần số với hai nguồn và có biên độ :
2. Vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa .
a. Vị trí các cực đại giao thoa .
Những điểm cực đại giao thoa là những điểm giao động với biên độ
cực đại .
Khi đó
Hay d2 – d1 = Kλ (K = 0; ±1 ; ± 2 ; ±3 …)
* Kết luận : (SGK )
b . Vị trí các cực tiểu giao thoa .
* Những điểm cực tiểu giao thoa là những điểm đứng yên . Khi đó :
* Kết luận : (SGK )
III. SÓNG KẾT HỢP. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA .
2. Điều kiện giao thoa .
1. Sóng kết hợp .
3. Chú ý :
Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng ,tức là mọi quá trình sóng đều gây ra hiện tượng giao thoa . Vậy quá trình vật lí nào gây ra hiện tượng giao thoa đó là quá trính sóng
Hai sóng kết hợp là sóng được tạo ra từ hai nguồn kết hợp. Đó là hai
nguồn dao động với cùng tần số , cùng pha hoặc có độ lệch pha không
thay đổi
Các sóng gặp nhau phải là các sóng kết hợp và cùng phương dao động .
* Củng cố dặn dò :
+ Phương trình dao động của sóng tổng hợp :
+ Biên độ của sóng tổng hợp :
+ Công thức xác định vị trí của các điểm dao động với biên độ cực đại
+ Công thức xác định vị trí của các điểm dao động với biên độ cực tiểu
d2 – d1 = Kλ (K = 0; ±1 ; ± 2 ; ±3 …)
+ BTVN :
Bài tập 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 cos10Πt (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 =0,2Sin50Πt 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 d1 và d2 .
2.Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại và cực tiểu nằm trên đoạn thẳng S1S2 .