Bài 8. Giao thoa sóng

Kiểm tra bài cũ
Kiến thức cũ
Bài giảng
1. Hãy phân biệt : sóng âm , sóng siêu âm , sóng hạ âm ?
 
2. Âm sắc là gì ? Do đâu mà có âm sắc ?
 
Kiểm tra bài cũ
 Sóng cơ học trong thiên nhiên
Kiến thức cũ
Sóng cơ học là những dao động đàn hồi lan truyền theo thời gian trong một môi trường vật chất .Ở đây chỉ có trạng thái dao động , tức pha dao động truyền đi , còn bản thân các phần tử chỉ dao động tại chỗ .

I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
Các em cho biết dụng cụ thí nghiệm gồm có những vật nào ?
Thanh kim loại mỏng P dùng làm nguồn dao động
Thanh nhẹ gắn hai hòn bi A , B ở hai đầu và gắn vào P .
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
Hai hòn bi ở hai đầu thanh phải đặt như thế nào đối với mặt nước ?
A , B chạm nhẹ vào mặt nước
Khi P dao động thì ta quan sát thấy hiện tượng trên mặt nước sẽ như thế nào ?
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
Khi P dao động thì ta quan sát thấy hiện tượng trên mặt nước sẽ như thế nào ?
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
Trên mặt nước có hai sóng lan truyền từ 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 không dao động (biên độ cực tiểu ) .Ta gọi là vân giao thoa
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
a. Nguồn kết hợp
Các em cho thầy biết thế nào là hai nguồn kết hợp ?
Là một thiết bị có thể tạo ra 2 nguồn dao động :
Cùng tần số
Cùng pha ( hoặc độ lệch pha không đổi theo thời gian ).
Sóng của hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là sóng kết hợp.

Thế nào là sóng kết hợp ?
I. Hiện tượng giao thoa
2. Kết quả
3. Giải thích
1.Thí nghiệm
Vậy thì trong thí nghiệm trên thì sóng do hai hòn bi A và B tạo ra có phải là sóng kết hợp không ? Vì sao ?
Phải . Vì hai hòn bi không dao động độc lập nhau . Chúng luôn dao động cùng tần số và cùng pha với thanh P
Nguồn kết hợp
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
3. Giải thích
b. Hiện tượng giao thoa
Dùng nguồn kết hợp để tạo ra hai hệ thống lan truyền trên mặt nước theo những đường tròn đồng tâm . Hệ hai sóng này trộn lẫn với nhau, tạo ra trên mẵt nước hai nhóm đường cong xen kẻ :
Nhóm 1 gồm các gợn lồi và lõm , tại đó các phần tử nước dao động với biên độ cực đại.
Nhóm 2 gồm mặt nước đứng yêntại đó các phần tử nước không dao động.
Hiện tượng này được gọi là hiện tượng giao thoa sóng.
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian , trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hoặc giảm bớt.
 
Các em cho biết thế nào là hiện tượng giao thoa
( định nghĩa hiện tượng giao thoa ) ?
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
c. Lý thuyết về giao thoa :
Giả sử phương trình dao động của sóng tại nguồn kết hợp A,B là  
Sóng này truyền tới điểm M cách A , B đoạn d1 , d2 . Xem rằng biên độ sóng không đổi.
Phương trình dao động tại M do nguồn S1 , S2 truyền đến lần lượt là :


       (với v là vận tốc truyền sóng)
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
Độ lệch pha của hai sóng thành phần là :

Biên độ dao động tổng hợp tại M cực đại khi hai sóng thành phần cùng pha :



Vậy những điểm dao động với biên độ  cực đại nằm trên một họ hyperbol nhận A , B làm tiêu điểm , và trên đường trung trực của AB .
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
1.Thí nghiệm
Biên độ dao động dao dộng tổng hợp tại M cực tiểu khi hai sóng thành phần ngược pha :




Vậy những điểm đứng yên nằm trên một họ hyperbol nhận A , B làm tiêu điểm và xen kẻ với họ hyperbol nói trên.

I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
1. Thí nghiệm :
Các em cho biết cần những dụng cụ gì để làm thí nghiệm về hiện tượng sóng dừng ?
Dây đàn hồi .
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
1.Thí nghiệm
Ta phải làm gì để tạo thành sóng dừng khi có một sợi dây đàn hồi ?
Một đầu dây buộc cố định chẳng hạn còn đầu còn lại nối với một cần rung hay ta có thể dùng tay để rung
Khi thay đổi dần độ rung
( f thay đổi ) đến một lúc nào đó ta thấy dây có hình dạng ồn định
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
Thế nào là hiện tượng sóng dừng ?
Sóng có các nút và các bụng cố định trong không gian gọi là sóng dừng .
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
Những điểm khác đều dao động ; điểm chính giữa hai nút liên tiếp dao động với biên độ lớn nhất
( bụng ) .
2. Giải thích :
Các em hãy giải thích vì sao có sóng dừng trên dây ?
Trên dây có sự tổng hợp sóng tới từ A và sóng phản xạ từ B truyền ngược lại . Hai sóng này là hai sóng kết hợp nên có sự giao thoa sóng trên dây . Vì vị trí các nút và các bụng không di chuyển trên dây nên được gọi là sóng dừng.
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng :
a. Vật cản B cố định :

 
Bụng sóng
Nùt sóng
Chiều dài l
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
3. Điều kiện để có sóng dừng :
b. Vật cản B tự do :

 
Bụng sóng
Nút sóng
Chiều dài l
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
Theo các em thì trên khi ta gảy đàn Gita thì trên dây đàn có sóng dừng hay không ? Vì sao ?
Có vì hai đầu dây đàn cố định .
Và sóng đó là sóng dọc hay sóng ngang ?
Sóng ngang vì có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng .
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
1.Thí nghiệm
Theo các em thì trong các cột khí của sáo và kèn có sóng dừng thì đó là sóng dọc hay sóng ngang ?
Sóng dọc vì ta thổi khí vào ống .
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
Các em cho biết nếu quan sát hiện tượng sóng dừng thì ta có thể đo được đại lượng nào?
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
4. Tính chất và ứng dụng
Đo được bước sóng . Đó là do khoảng cách giữa các nút sóng liên tiếp hay giữa các bụng sóng liên tiếp đều là
Biết tần số f của nguồn , đo trên thí nghiệm giao thoa hoặc sóng dừng , suy ra :

với v : vận tốc truyền sóng (m/s)
       f : tần số sóng của nguồn (Hz)
     : bước sóng (m)
         
 
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
1.Thí nghiệm
1. Những điểm có hiệu đường  đi


 
a/  Dao động với biên độ a

b/ Dao động với biên độ cực đại

c/ Đứng yên

d/ Tất cả đều sai
 
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
2. Chọn câu đúng nhất
             a/Nơi nào có sóng thì nơi ấy có hiện tượng giao thoa
             b/ Nơi nào có hiện tượng giao thoa thì nơi ấy có sóng
             c/ Hai sóng cùng loại gặp nhau sẽ gây ra hiện tượng giao thoa
             d/ Hai sóng kết hợp gặp nhau sẽ gây ra hiện tượng giao thoa
             e/ Câu b và d đúng
 
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
 3. Khi đầu B cố định , điều kiện để có sóng dừng trên dây AB là                         
 
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
4. Khi đầu B cố định và có sóng dừng trên dây thì khỏang cách từ các nút đến B là  
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
1. Nguồn kết hợp là gì ?
2. Định nghĩa hiện tượng giao thoa sóng.
3. Quỹ tích các điểm M dao động với biên độ cực đại , đứng yên ở giao thoa sóng ? Sóng dừng có phải là hiện tượng giao thoa sóng không ? Tại sao gọi là sóng dừng ?
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
IV. Củng cố
Câu 1
Độ cao của âm do dây đàn phát ra phụ thuộc vào những yếu tố nào ? Khi lên dây đàn ( làm cho dây đàn căng thêm) độ cao của âm do nó phát ra có gì thay đổi ?
Độ cao của âm do dây đàn phát ra phụ thuộc vào lực căng của dây và phụ thuộc vào khối lượng của một đơn vị độ dài của dây . Khi lên dây đàn làm cho dây căng thêm , lực kéo các phần tử dây đàn tăng làm tần số dao động của dây đàn tăng . Kết quả là độ cao của âm do nó phát ra cũng tăng.
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
IV. Củng cố
V. Bài tập định tính
Câu 2
Quan sát người đánh đàn ghi ta , ta thấy trên cùng một dây đàn , nếu bấm ở những phím khác nhau thì những âm cơ bản phát ra tương ứng cũng khác nhau. Hãy giải thích .
I. Hiện tượng giao thoa
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
IV. Củng cố
V. Bài tập định tính
Câu 3
Trên cùng một dây đàn , khi bật dây ở những vị trí khác nhau , đại lượng nào sẽ thay đổi : tần số
(độ cao ) hay âm sắc ? Hãy giải thích .
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
IV. Củng cố
V. Bài tập định tính
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
IV. Củng cố
V. Bài tập định tính
Câu 4:
Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng . Thế nhưng đối với sóng dừng , năng lượng lại không truyền đi . Giải thích nghịch lý này như thế nào ?
Sóng dừng là kết quả của quá trình giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ của nó . Điểm đặc biệt của hiện tượng sóng dừng là trong khi hai sóng thành phần vẫn truyền đi theo hai hướng ngược nhau nhưng sóng tổng hợp vẫn dừng lại tại chỗ , nó bao gồm các nút sóng và các bụng sóng cố định trong không gian , chính vì vậy mà năng lượng đã không được truyền đi
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
IV. Củng cố
V. Bài tập định tính
I. Hiện tượng giao thoa
1.Thí nghiệm
2. Kết quả
3. Giải thích
II. Hiện tượng sóng dừng
1.Thí nghiệm
2. Giải thích
3. Điều kiện để có sóng dừng
4. Tính chất và ứng dụng
III. Bài tập
IV. Củng cố
V. Bài tập định tính
CÁC EM CÓ THẮC MẮC THÌ HÃY PHÁT BIỂU