Bài 8. Giao thoa sóng

Trường THPT BC
Trần Khai Nguyên
Sở Giáo Dục - Đào Tạo
Tp. Hồ Chí Minh
CHƯƠNG 2 :
SÓNG CƠ HỌC - ÂM HỌC
Trường Trần Khai Nguyên
Tổ Vật Lý
Bài 3
Giao Thoa Sóng
Trở về
I. Hiện tượng giao thoa.
II. Lý thuyết về giao thoa.
III. Sóng dừng.
Ôn Tập.
I. Hiện tượng giao thoa :
Một thanh kim loại mỏng P làm nguồn dao động.
Một thanh nhẹ có gắn hai hòn bi A,B ở hai đầu và gắn vào P.
A và B được đặt sao cho chạm nhẹ vào mặt nước.
1. Dụng cụ thí nghiệm :
2. Kết quả : Khi P dao động ta thấy :
Trên mặt nước có hai sóng lan truyền từ hai nguồn sóng A và B.
Khi sóng ổn định trên mặt nước có những đường cong tập hợp của những điểm dao động với biên độ cực đại xen kẻ với những đường cong tập hợp của những điểm dao động với biên độ cực tiểu. Ta gọi là vân giao thoa.
P
Trở về
3. Giải thích:
Nguồn kết hợp : A và B là hai nguồn sóng có cùng tần số và góc lệch pha không đổi gọi là nguồn kết hợp.
Trên mặt nước có sự lan truyền của hai sóng kết hợp và tại những điểm có sự gặp nhau của hai sóng kết hợp ta có sự tổng hợp của hai sóng:
Vân cực đại ứng với những điểm gặp nhau của hai sóng cùng pha (?? = 2n?).
Vân cực tiểu ứng với những điểm gặp nhau của hai sóng ngược pha ( ?? = (2n+1)? ).
Sóng kết hợp : Só�ng do hai nguồn kết hợp A và B phát ra gọi là sóng kết hợp.
4. Kết luậ�n : Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chổ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hoặc bị giảm bớt.
Trở về
Vaäy :
Soùng cô khoâng lan truyeàn ñöôïc trong chaân khoâng.
Quaù trình truyeàn soùng laø quaù trình lan truyeàn dao ñoäng.
Trong quaù trình truyeàn soùng caùc phaàn töû vaät chaát chæ dao ñoäng taïi choå maø khoâng bò loâi cuoán theo soùng.
3. Soùng ngang vaø soùng doïc :
a.Soùng ngang : Soùng coù phöông dao ñoäng vuoâng goùc vôùi phöông truyeàn soùng. Thí duï : Soùng truyeàn treân maët nöôùc.
b. Soùng doïc : Soùng coù phöông dao ñoäng truøng vôùi phöông truyeàn soùng. Thí duï soùng aâm.
II.Söï Truyeàn Pha Dao Ñoäng. Böôùc Soùng :
1.Söï truyeàn pha dao ñoäng : Quaù trình truyeàn soùng laø quaù trình truyeàn pha dao ñoäng.
Xeùt quaù trình truyeàn soùng töø ñieåm A treân moät sôïi daây ñaøn hoài (hình veõ ):
Luùc t=0 A baét ñaàu dao ñoäng töø vò trí caân baèng höôùng xuoáng .
Luùc t=T/4 pha dao ñoäng töø A truyeàn ñeán B vaø B baét ñaàu dao ñoäng töø vò trí caân baèng höôùng xuoáng.
Töông töï caùc thôøi ñieåm T/2 , 3T/4 , T soùng truyeàn ñeán C , D , E . . .
Vaäy chæ coù pha dao ñoäng lan truyeàn treân sôïi daây coøn caùc phaàn töû cuûa sôïi daây chæ dao ñoäng taïi choå theo phöông vuoâng goùc vôùi daây.
2.Böôùc soùng  : Khoaûng caùch ngaén nhaát giöõa hai ñieåm treân moät phöông truyeàn soùng dao ñoäng cuøng pha vôùi nhau goïi laø böôùc soùng .
Böôùc soùng  laø quaûng ñöôøng maø soùng truyeàn ñi ñöôïc trong moät chu kì cuûa soùng. Ñôn vò  (m)
III.Chu Kì , Taàn Soá vaø Vaän Toác Cuûa Soùng :
Chu kì vaø Taàn soá cuûa soùng : Trong quaù trình truyeàn soùng, taïi moïi ñieåm maø soùng truyeàn tôùi caùc phaàn töû cuûa moâi tröôøng ñeàu dao ñoäng theo cuøng moät chu kì laø chu kì dao ñoäng cuûa nguoàn soùng. Vaäy chu kì chung cuûa caùc phaàn töû vaät chaát coù soùng truyeàn qua goïi laø chu kì dao ñoäng cuûa soùng vaø nghòch ñaûo cuûa chu kì goïi laø taàn soá dao ñoäng cuûa soùng.
Vaän toác cuûa soùng: Vaän toác truyeàn pha dao ñoäng goïi laø vaän toác soùng. Coâng thöùc lieân heä giöõa böôùc soùng  vaø vaän toác truyeàn soùng v:
T : chu kyø (s) ; f : Taàn soá (Hz) ; v : vaän toác (m/s)
IV.Bieân Ñoä vaø Naêng Löôïng Cuûa Soùng:
Bieân ñoä soùng taïi moät ñieåm laø bieân ñoä dao ñoäng taïi ñieåm ñoù.
Quaù trình truyeàn soùng laø quaù trình truyeàn naêng löôïng. Naêng löôïng soùng truyeàn ñeán moät ñieåm tyû leä vôùi bình phöông bieân ñoä soùng taïi ñieåm ñoù
Soùng truyeàn treân moät maët phaúng thì naêng löôïng cuûa soùng truyeàn ñeán moät ñieåm giaûm tyû leä vôùi quaûng ñöôøng truyeàn soùng.
Soùng truyeàn trong khoâng gian thì naêng löôïng cuûa soùng truyeàn ñeán moät ñieåm giaûm tyû leä vôùi bình phöông quaûng ñöôøng truyeàn soùng.
Soùng truyeàn treân moät ñöôøng thaúng vaø trong tröôøng hôïp lyù töôûng thì naêng löôïng cuûa soùng truyeàn ñeán moïi ñieåm laø nhö nhau.


Giao thoa sóng là gì ?
Trở về
1. Phương trình truyền sóng :
Xét quá trình truyền sóng trên một sợi dây Ax với vận tốc truyền là v.
II. Lý thuyết về giao thoa :
?Phương trình dao động tại nguồn sóng A :
u = asin?t (chọn gốc thời gian sao cho ? = 0)
?Thời gian sóng truyền từ A đến M(AM=d): ?t = d/v
?Dao động tại M ở thời điểm t cùng pha với A vào thời điểm (t - d/v)
? uM = aMsin?(t - d/v) ? uM = aMsin(?t - ?d/v)
? Vậy dao động tại một điểm trể pha hơn nguồn một góc là:
với
?
Xét hiện tượng giao thoa trên mặt nước . Phương trình dao động tại A và B là : uA = uB = asin?t
Trở về
2. Giao thoa sóng :
Tại một điểm M ( AM = d1 ; BM = d2 ) nhận hai dao động có biên độ xem như bằng nhau aM do hai sóng truyền tới (AB rất nhỏ so với d1 và d2):


Độ lệch pha giữa hai dao động tại M :
Với d = d2 - d1 là hiệu đường đi.
(với n = 0 ; ?1 ; ?2 ; ?3 ; . )
Trở về

Những điểm có biên độ cực đại và những điểm có biên độ cực tiểu tạo thành hai họ các đường hypebol xen kẻ nhau có cùng tiêu điểm là A và B .
Những điểm có biên độ cực đại khi hai sóng cùng pha gặp nhau : ?? = 2n?
Những điểm có biên độ cực tiểu khi hai sóng ngược pha gặp nhau : ?? = (2n+1)?
(với n = 0 ; ?1 ; ?2 ; ?3 ; . )
?
?
Trở về
1. Thí nghiệm :
?Dụng cụ: Một sợi dây đàn hồi có chiều dài AB đầu B cố định và đầu A được gắn vào một nguồn dao động.
III. Sóng dừng :
?Thí nghiệm: Cho nguồn dao động với tần số f. Thay đổi tần số dao động đến một giá trị thích hợp ta thấy trên sợi dây có những điểm cố định rung rất mạnh (biên độ lớn nhất) gọi là điểm bụng B và những điểm cố định hầu như không rung (biên độ cực tiểu) gọi là điểm nút N. Ta có hiện tượng sóng dừng trên dây.
B
A
Kết luận: Sóng có các điểm nút và các điểm bụng cố định trong không gian gọi là sóng dừng.
Trở về
2. Giải thích : Dao động truyền từ A theo sợi dây đến B. Tại B ta có sự phản xạ sóng và sóng phản xạ truyền từ B về A. Vậy trên dây ta có hai sóng kết hợp lan truyền là sóng tới và sóng phản xạ và ta có sự giao thoa của hai sóng kết hợp có cùng biên độ tạo thành điểm nút (A=0) và điểm bụng (Amax).
?Tại những điểm sóng tới và sóng phản xạ cùng pha sẽ có biên độ lớn nhất gọi là điểm bụng B.
?Tại những điểm sóng tới và sóng phản xạ ngược pha sẽ có biên độ nhỏ nhất (A = 0) gọi là điểm nút N.
3. Tính chất và ứng dụng:
Khoảng cách giữa các điểm nút hoặc các điểm bụng bằng số nguyên nữa bước sóng k.?/2.
Khoảng cách giữa một điểm nút và một điểm bụng bằng bán nguyên nữa bước sóng (k+�)?/2.
Trong hiện tượng sóng dừng biên độ dao động tại mỗi điểm không thay đổi theo thời gian
Hiện tượng sóng dừng cho phép ta đo bước sóng và suy ra tần số hay vận tốc truyền sóng (v = ? .f).
Trở về
Ôn Tập
1. Tìm câu phát biểu sai về giao thoa sóng :
a. Sóng dừng là hiện tượng giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ trên cùng một phương truyền.
c. Hai nguồn sóng có cùng chu kỳ và luôn luôn ngược pha là hai nguồn kết hợp.
b. Giao thoa là sự tổng hợp hai hay nhiều sóng cơ học trong không gian.
d. Khi có giao thoa các điểm có biên độ cực đại tạo thành những đường hyperbol.
Trở về
Ôn Tập
2. Một dây đàn dài 60 cm phát ra một âm có tần số 100 Hz. Quan sát dây dây đàn, người ta thấy có 4 nút (gồm cả hai nút ở hai đầu dây). Tính vận tốc truyền sóng trên dây.
Trở về
d. 30 cm/s
b. 40cm/s
a. 30m/s
c. 40m/s
Sở Giáo Dục -Đào Tạo
Tp. Hồ Chí Minh
Good night
?
?
?
?
?
?
Trường THPT BC
Trần Khai Nguyên