CHUYÊN ĐỀ GIAO THOA SÓNG CƠ-HAY

Chủ đề 3. GIAO THOA SÓNG CƠ HỌC

1. BÀI TOÁN LIÊN QUAN ĐẾN ĐIỀU KIỆN GIAO THOA
Phương pháp giải
1) Điều kiện cực đại cực tiểu
Cực đại là nơi các sóng kết hợp tăng cường lẫn nhau (hai sóng kết hợp cùng pha):

Cực tiểu là nơi các sóng kết hợp triệt tiêu lẫn nhau (hai sóng kết hợp ngược pha):

* Hai nguồn kết hợp cùng pha (hai nguồn đồng bộ)




Trong trường hợp hai nguồn kết hợp cùng pha, tại M là cực đại khi hiệu đường đi bằng một số nguyên lần bước sóng và cực tiểu khi hiệu đường đi bằng một số bán nguyên lần bước sóng. Đường trung trực của AB là cực đại.
Ví dụ 1: Xem hai loa là nguồn phát sóng âm A, B phát âm cùng phương cùng tần số và cùng pha. Tốc độ truyền sóng âm trong không khí là 330 (m/s). Một người đứng ở vị trí M cách S2 3 (m), cách S1 3,375 (m). Tìm tần số âm bé nhất, để ở M người đó nghe được âm từ hai loa là to nhất
A. 420 (Hz). B. 440 (Hz). C. 460 (Hz). D. 880 (Hz).
Hướng dẫn: Chọn đáp án D
Để người đó nghe được âm to nhất thì tại M là cực đại. Vì hai nguồn kết hợp cùng pha nên điều kiện cực đại là



2) Kiểm tra tại M là cực đại hay cực tiểu
Ta căn cứ vào độ lệch pha hai sóng thành phần
. Thay hiệu đường đi vào công thức trên

Chú ý: Để xác định vị trí các cực đại cực tiểu ta đối chiếu vị trí của nó so với cực đại giữa.
Thứ tự các cực đại:
lần lượt là cực đại giữa, cực đại bậc 1, cực đại bậc 2, cực đại bậc 3,…
Thứ tự các cực tiểu:
lần lượt là cực tiểu thứ 1, cực tiểu thứ 2, cực tiểu thứ 3,…
Ví dụ 2: Trên mặt nước hai nguồn sóng A và B dao động điều hoà theo phương vuông góc với mặt nước với phương trình:
. Biết tốc độ truyền sóng 20 (cm/s); biên độ sóng không đổi khi truyền đi. Một điểm N trên mặt nước có hiệu khoảng cách đến hai nguồn A và B thoả mãn
. Điểm N nằm trên đường đứng yên
A. thứ 3 kể từ trung trực của AB và về phía A.
B. thứ 2 kể từ trung trực của AB và về phía A.
C. thứ 3 kể từ trung trực của AB và về phía B.
D. thứ 2 kể từ trung trực của AB và về phía B.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Vì
nên điểm N nằm về phía B.
Bước sóng


cực tiểu thứ 3 kể từ cực đại giữa (đường trung trực
trùng với cực đại giữa)
3) Biết thứ tự cực đại, cực tiểu tại điểm M tìm bước sóng, tốc độ truyền sóng
* Hai nguồn kết hợp cùng pha


Ví dụ 3: Trong một thí nghiệm về giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn kết hợp A, B dao động cùng pha, cùng tần số
Hz. Tại một điểm M trên mặt nước cách các nguồn A, B những khoảng
cm,
cm, sóng có biên độ cực đại. Giữa M và đường trung trực AB có 1 dãy cực đại khác. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là
A. 34 cm/s. B. 24 cm/s. C. 72 cm/s. D. 48 cm/s.
Hướng dẫn: Chọn đáp án C
Vì
nên M nằm về phía B.
Hai nguồn kết hợp cùng pha, đường trung trực là cực đại giữa ứng với hiệu đường đi
, cực đại thứ nhất
, cực đại thứ hai
chính là cực đại qua M nên:



Chú ý: Ta rút ra quy trình giải nhanh như sau:
* Hai nguồn kết hợp cùng pha thì thứ tự các cực đại cực tiểu xác định như sau:


4) Khoảng cách giữa cực đại, cực tiểu trên đường nối hai nguồn
Trên AB cực đại ứng với bụng sóng, cực tiểu ứng với nút sóng dừng


Ví dụ 4: Trong một thí nghiệm tạo vân giao thoa trên sóng nước, người ta dùng hai nguồn dao động đồng pha có tần số 50 Hz và đo được khoảng cách giữa hai vân cực tiểu liên tiếp nằm trên đường nối liền hai tâm dao động là 2 mm. Tìm bước sóng và tốc độ truyền sóng.
A. 4 mm; 200 mm/s. B. 2 mm; 100 mm/s.
C. 3 mm; 600 mm/s. D. 2,5