Bài 8. Giao thoa sóng

I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC
1. Thí nghiệm
a, Dụng cụ thí nghiệm
b, Tiến hành thí nghiệm
c, Kết quả thí nghiệm.
Khi ổn định, trên mặt nước có một nhóm các đường Hypebol luôn dao động với biên độ cực đại (các đường nét liền), xen giữa chúng có một nhóm các đường Hypebol khác luôn dao động với biên độ cực tiểu (không dao động - các đường nét đứt). S1, S2 là hai tiêu điểm.
Hệ thống các đường Hypebol này cố định.
S1
S2
Tiết 14 : GIAO THOA SÓNG
I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC
1. Thí nghiệm
2. Giải thích:
- Trong miền hai sóng gặp nhau, có những điểm luôn đứng yên do hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau (hai sóng tại đó ngược pha). Lại có những điểm luôn dao động rất mạnh (biên độ cực đại) do hai sóng gặp nhau tăng cường nhau (hai sóng tại đó cùng pha).
KN: Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng. Các gợn sóng có hình hypebol gọi là các vân giao thoa.
II. CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỂU
Chọn điều kiện ban đầu thích hợp sao cho phương trình dao động của hai nguồn là:
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa: (pt sóng t/hợp)
Xét M trong vùng giao thoa cách S1 đoạn d1 = S1M cách S2 đoạn d2 = S2M.
Phương trình sóng tại M do S1 truyền đến:
Phương trình sóng tại M do S2 truyền đến:
Sóng tại M là tổng hợp của hai sóng trên: uM = u1M + u2M
Vậy dao động tai M là dao động điều hòa cùng chu kì với nguồn và có biên độ là:
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
a) Vị trí các cực đại giao thoa
Điểm M có biên độ cực đại khi:
suy ra:
KL: Những điểm dao động có biên độ cực đại là những điểm có hiệu đường đi của hai sóng từ nguồn tới bằng một số nguyên lần bước sóng (Tại đó hai sóng thành phần cùng pha).
Ta có:
S1
S2
b) Vị trí các cực tiểu giao thoa
Điểm M có biên độ cực tiểu khi:
suy ra:
KL: Những điểm tại đó dao động triệt tiêu là những điểm có hiệu đường đi của hai sóng bằng một số nửa nguyên lần bước sóng (Tại đó hai sóng thành phần ngược pha).
Ta có:
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
a) Vị trí các cực đại giao thoa
S1
S2
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
III. ĐIỀU KIỆN GIAO THOA. SÓNG KẾT HỢP :
• Hai nguồn kết hợp:
Là hai nguồn dao động cùng phương, cùng chu kỳ (hay tần số) và có hiệu số pha không đổi theo thời gian.
•Hai sóng kết hợp:
Là hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra.
Để có hiện tượng giao thoa thì phải có sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp.
•Điều kiện để có hiện tượng giao thoa
GHI CHÚ:
•Trên đoạn thẳng nối S1S2:
Khoảng cách giữa hai điểm cực đại (hoặc hai điểm cực tiểu) liền nhau là
- Khoảng cách giữa một điểm cực đại và một điểm cực tiểu liền kề với nó là
- Số điểm dao động với biên độ cực đại là:
Nđ = 2.n + 1 ( với n = lấy phần nguyên)
- Số điểm dao động với biên độ cực tiểu là:
Nt = 2.n ( với n = làm tròn số)
BÀI TẬP
Thí nghiệm giao thoa sóng với khoảng cách 2 nguồn sóng là 11 cm. Cho cần rung ta thấy 2 nguồn hầu như đứng yên và giữa chúng còn 10 điểm đứng yên khác. Biết tần số rung là 50Hz. Tính vận tốc truyền sóng.