Bài 8. Giao thoa sóng

Tiết PPCT: 15
Bài 8 (VL 12.CB)
GIAO THOA SÓNG


Nếu trên mặt nước có 2 nguồn sóng lan truyền, trong vùng gặp nhau của 2 sóng sẽ xảy ra hiện tượng gì ?
Nếu xét dao động của một phần tử môi trường trong vùng gặp nhau của 2 sóng thì phần tử này sẽ dao động như thế nào ?
11/18/2009 4:08:19 PM
Đặt vấn đề
Quan sát mô phỏng 1:
Sau một thời gian ngắn, các em thấy trên mặt nước xuất hiện hình ảnh như thế nào ?
Hoạt động 1. Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa
1. Thí nghiệm :
Kết quả TN : Sau một thời gian ngắn, trên mặt nước xuất hiện một loạt gợn sóng ổn định dạng đường hypebol (tiêu điểm S1, S2)
Hoạt động 1. Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa
2. Giải thích hiện tượng :
Trong miền gặp nhau của 2 sóng, có những điểm dao động như thế nào ?
Một số điểm đứng yên, có những điểm dao động rất mạnh
Sở dĩ xuất hiện các điểm đứng yên là vì sao ?
những điểm mà 2 sóng gặp nhau triệt tiêu nhau
Hoạt động 1. Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa
2. Giải thích hiện tượng :
Sở dĩ xuất hiện các điểm dao động rất mạnh là vì sao ?
những điểm mà 2 sóng gặp nhau, ở đó tăng cường lẫn nhau
Trong miền 2 sóng gặp nhau, có :
Những điểm dao động rất mạnh do 2 sóng gặp nhau tăng cường lẫn nhau.
Những điểm đứng yên do 2 sóng gặp nhau triệt tiêu lẫn nhau.

11/18/2009 4:08:19 PM
Hoạt động 1. Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa
2. Giải thích hiện tượng :
Như vậy, trong miền gặp nhau của 2 sóng xuất hiện những điểm có đặc trưng như thế nào ?

Giao thoa của 2 sóng là hiện tượng :
2 sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định
các gợn sóng có hình hypebol gọi là vân giao thoa
Hoạt động 1. Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa
2. Giải thích hiện tượng :
Hiện tượng trên gọi là hiện tượng giao của 2 thoa sóng, vậy giao thoa là hiện tượng như thế nào ?
Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
II. Cực đại và cực tiểu
Phần tử M của môi trường nhận được mấy sóng truyền đến ?
M nhận được 2 sóng truyền đến
Dao động của M là tổng hợp của những sóng nào ?
Dao động của M là sự tổng hợp của 2 dao động thành phần do 2 sóng truyền đến
Theo hình 8.4 : SGK



Điểm M thuộc vùng giao thoa, d1 = S1M; d2 = S2M
(d1, d2 : đường đi của mỗi sóng đến M, ta xét dao động của M)

Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa
S1
S2
d1
d2
M
Chọn mốc thời gian phù hợp để phương trình dao động của 2 nguồn :
us1 = us2 = Acos(2πt/T)

Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa
us1 = us2 = Acos(2πt/T)
Phương trình sóng truyền từ S1 đến M :
u1M = Acos(2πt/T)(t – d1/v)
= Acos2π(t/T– d1/λ)
Phương trình sóng truyền từ S2 đến M :
u2M = Acos(2πt/T)(t – d2/v)
= Acos2π(t/T– d2/λ)
Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa
Dao động tại M là tổng hợp của 2 dao động do 2 sóng từ S1, S2 truyền đến :


Biến đổi tổng 2 côsin thành tích, ta có :

uM = 2Acos
Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa
Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa

uM = 2Acos

Nhận xét gì về phương trình dao động tổng hợp tại M ?
Dạng côsin, vậy dao động tổng hợp của phần tử M cũng là dao động điều hoà, cùng chu kỳ với 2 nguồn
uM = 2Acos

Xác định biên độ của dao động tổng hợp ?
Dao động của phần tử tại M là dao động điều hoà cùng chu kỳ với 2 nguồn, có biên độ :
AM = ( 8.1)
Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa
Hoạt động 2. Xác định cực đại và cực tiểu giao thoa
1. Dao động của một điểm trong vùng giao thoa

Biên độ tổng hợp : AM =

Xác định điều kiện để biên độ tổng hợp AM đạt giá trị cực đại và cực tiểu ?

= 1; = ±1


Hay = kπ ;

d2 – d1 = k λ; (k = 0, ± 1, ± 2,…) (8.2)
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
a) Vị trí cực đại giao thoa :
(điểm dao động với biên độ cực đại)

d2 – d1 = k λ; (k = 0, ± 1, ± 2,…) (8.2)
Những điểm có biên độ dao động lớn nhất thì phải thoả điều kiện gì ?
Hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng một số nguyên lần bước sóng λ
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
a) Vị trí cực đại giao thoa :
là những điểm đứng yên

= 0; = kπ + π/2

d2 – d1 = (k + ½)λ ;
(k = 0, ± 1, ± 2,…) (8.3)
2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
b) Vị trí cực tiểu giao thoa :
d2 – d1 = (k + ½) λ ;
(k = 0, ± 1, ± 2,…) (8.3)
Những điểm có biên độ dao động nhỏ nhất (đứng yên) khi thoả điều kiện gì ?
Hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng một số bán nguyên lần bước sóng λ

2. Vị trí cực đại và cực tiểu giao thoa
b) Vị trí cực tiểu giao thoa :
Quan sát lại mô phỏng sóng nước (thay đổi tần số của một nguồn)

Muốn có hiện tượng giao thoa thì 2 nguồn phát sóng phải có đặc điểm gì ?


Hoạt động 3. Tìm hiểu điều kiện giao thoa
III. Điều kiện giao thoa. Sóng kết hợp
Điều kiện giao thoa :
Hai nguồn phát sóng phải là 2 nguồn kết hợp tức là cùng chu kỳ (tần số ), cùng phương dao động và hiệu số pha không đổi theo thời gian.
Sóng kết hợp là sóng do 2 nguồn kết hợp phát ra.
Quá trình vật lý nào gây ra hiện tượng giao thoa thì đó là một quá trình sóng.
Câu 1: Hai nguồn sóng kết hợp giao thoa với nhau, tạo ra những điểm có biên độ sóng cực tiểu tại những vị trí
có hiệu số đường đi bằng một số nguyên lần bước sóng.
có hiệu số đường đi bằng một số bán nguyên lần bước sóng.
nằm trên đoạn thẳng nối 2 nguồn.
nằm trên đường trung trực của đoạn thẳng nối 2 nguồn.
Hoạt động 4. Củng cố, vận dụng
Trả lời các câu hỏi TNKQ sau :
Câu 2 : Để 2 sóng giao thoa được với nhau thì chúng phải có
cùng tần số, cùng biên độ và cùng pha.
cùng tần số, cùng biên độ và hiệu số pha không đổi theo thời gian.
cùng tần số và cùng pha.
cùng tần số, và hiệu số pha không đổi theo thời gian.
Hoạt động 4. Củng cố, vận dụng
Trả lời các câu hỏi TNKQ sau :
Về nhà trả lời câu hỏi và làm các bài tập 5, 6, 7, 8 trang 45 SGK; bài 8.4 đến 8.7 SBT.
Xem trước bài : Sóng dừng
Hoạt động 4. Giao nhiệm vụ về nhà
Chứng minh rằng : khoảng cách giữa 2 điểm gần nhau nhất dao động cực đại (giữa 2 gợn) trên đoạn S1S2 bằng nửa bước sóng (λ/2)
Hoạt động 4. Củng cố, vận dụng
Làm bài tập sau :
Gọi M là điểm cực đại giao thoa giữa S1S2:
d2 – d1 = k λ
Gọi N là điểm cực đại giao thoa bên cạnh, với MN = x ( khoảng cách giữa 2 cực đại cạnh nhau)
S1N = d1 + x; S2N = d2 - x
Ta có :
S1N – S2N = (k + 1) λ = (d1 – d2) + 2x
Hoạt động 4. Củng cố, vận dụng
Làm bài tập sau :
S1N – S2N = (k + 1) λ = (d1 – d2) + 2x
Suy ra : (k + 1) λ = k λ + 2x
Vậy khoảng cách giữa 2 cực đại liên tiếp là x = λ/2
Tương tự, khoảng cách giữa 2 cực tiểu liên tiếp cũng là x = λ/2
Hoạt động 4. Củng cố, vận dụng
Làm bài tập sau :