Giải bài tập Vật lý 12 Bài 8: Giao thoa sóng
§8. GIAO THOA SÓNG A. KIẾN THỨC Cơ BẢN Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau, có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. • Hai nguồn kết hỢp là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có hiệu sô' pha không đổi theo thời gian. • Hai sóng kết hợp được tạo ra từ hai nguồn kết hợp. Phương sóng tổng hợp tại M trong vùng giao thoa M là một điểm trên mặt nước, cách nguồn Si, s2 lần lượt những đoạn di = SiNh d2 = S2M Giả sử phương trình sóng tại nguồn Si, s2 là u = A COS 271; Phương trình sóng tại M do Si truyền đến Ui = Acos2n Phương trình sóng tại M do s2 truyền đến u2 = Acos2n^Y - “7^ ì Phương trình sóng tổng hợp tại M: uM = Ui + u2 't d2+d/ T 2X UM = 2A COS rcfdg-dj f v 2. i7cos2ji với Am = 2 A cos 71 (d2 -đx) là biên độ dao động tại M Vị trí các cực đại giao thoa: Những điểm dao động với biên độ cực đại: có hiệu đường đi của 2 sóng từ - nguồn truyền tới bằng một sô' nguyên lần bước sóng X. d2 - di = kx (k = 0, ±1, ±2 ...) Vị trí các cực tiểu giao thoa: Những điểm đứng yên: có hiệu đường đi của 2 sóng từ nguồn truyền tới bằng một sô' nửa nguyên lần bước sóng X. d2 - di = (k + I )X (k = 0, ±1, ±2 ...) 2 c) Hiệu số pha giữa hai sóng tại M: A(p =(p2 -<p1 = 2n (d2 ~dl> 2k8 với 8 = d2 - dp hiệu đường đi của hai sóng. B. CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC Những điểm nào trên Hinh 8.3 biểu diễn chỗ hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau? Tăng cường nhau? Các công thức (8.2) và (8.3) chỉ đúng trong trường hợp nào? Hướng dẫn trả lời BI Trên hình 8.3, các vòng tròn nét liền biểu diễn các gợn lồi, các vòng tròn nét đứt biểu diễn các gợn lõm. Chỗ gợn lồi gặp gợn lồi hay gợn lõm gặp gựn lõm là những điểm dao động biên độ cực đại (tăng cường nhau). Chỗ ở đó gợn lồi gặp gợn lõm thì dao động có biên độ cực tiểu (triệt tiêu nhau). RH Công thức (8.2): d2 - di = kÀ. (k = 0, ±1, ±2,...) đúng cho trường hợp vị trí các cực đại giao thoa. Công thức (8.3): d2 - di = + ^À. (k = 0, ±1, ±2,...) đúng cho trường hợp vị trí các cực tiểu giao thoa. c. CÂU HỎI SAU BÀI HỌC Hiện tượng giao thoa của hai sóng là gì? Nêu công thức xác định vị tri các cực đại giao thoa. Nêu công thức xác định vị trí các cực tiểu giao thoa. Nêu điều kiện giao thoa. Hướng dẫn trả lời Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau; có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. Công thức vị trí các cực đại giao thoa: d2 - di = kA. (k = 0, ±1, ±2,...) Công thức vị trí các cực tiểu giao thoa: d2 - di = ^k + (k = 0, ±1, ±2,...) Điều kiện giao thoa là hai nguồn sóng phải: Dao động cùng phương, cùng tần sô'. Có hiệu số pha không đổi theo thời gian. D. BÀI TẬP Chọn câu đúng. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng giao nhau của hai sóng tại một điểm của môi trường. tổng hợp của hai dao động, c. tạo thành các gạn lồi, lõm. D. hai sóng, khi gặp nhau có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những diễm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. Chọn câu dứng. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng biên độ. cùng tán số. c. cùng pha ban đầu. D. cùng tần số và hiệu sổ pha không đồi theo thời gian. Trong thí nghiệm ở Hình 8.1, vận tốc truyền sóng là 0,5 m/s, cần rung có tần số 40 Hz. Tính khoang cách giữa các dinh hai hypebol cùng loại liên tiếp trên Hình 8.2. Trong thi nghiệm ở Hình 8.1, khoảng cách giữa hai điểm Si, S‘2 là d = llcm. Cho cẩn rung, ta thấy hai điểm Sị, S2 gần như dứng yên và giữa chúng còn 10 điểm dứng yên không dao dộng. Biết tần số của cẩn rung là 26 Hz, hãy tinh tốc độ truyền của sóng. Hướng dẫn giải Chọn đáp án D. Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng, khi gặp nhau có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. Chọn đáp án D. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và hiệu số pha không thay đổi theo thời gian. Khoảng cách giữa hai hyperbol cùng loại bằng nửa bước sóng _x .. À, V 50 „ Ta có X = = — => X = -7-7- = 0,625cm 2 2f 2.40 Khoảng cách giữa 2 nút liên tiếp bằng , sb s2 là hai nút, khoảng giữa S1S2 2 có 10 nút V = Ầf = 2.26 = 52(cm/s) có 12 nút 11 -7 = S1S2 = 11 2 Ầ = 2cm A/2 a s.