Giải Vật Lý 12 Bài 8. Sự giao thoa
Bài 8. Sự GIAO THOA A. KIẾN THỨC CẨN NẮM VỮNG Hiện tượng giao thoa Định nghĩa: Giao thoa là hiện tượng giao nhau của các sóng kết hợp có những chỗ có biên độ cực đại xen kẽ với những chỗ có biên độ cực tiểu. Điều kiện để có giao thoa: Các sóng phải là sóng kết hợp (có cùng tần sô', có hiệu sô' pha không đổi với thời gian). Tồn tại miền giao giữa các sóng kết hợp. Lý thuyết về giao thoa Si, S2 là hai nguồn sóng kết hợp có cùng tần số’ f, có pha ban đầu lần lượt là 2- Xét M cách S1, s2 là di, d2. Vận tốc truyền sóng là V. đ Pha của sóng tại M do S1 gửi đêh là: cf>1 = (cot + <P1 -co—) V Pha của sóng tại M do S2 gửi đến là: cp9 = (cot + cp2 - co—) V Tại M có amax => T1 - 2 - 2kn Tại M có amin => 2 - d>i - (2k +l)n B. HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÂU HỎI VÀ GIẢI BÀI TẬP Bài 1. Hiện tượng giao thoa của hai sóng là gì? Trả lời Chỉ có hai sóng kết hợp khi gặp nhau mới tạo ra hiện tượng giao thoa. Tại vùng chung của hai sóng kết hợp, có những điểm mà chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau (dao động với biên độ cực đại); có những điểm mà ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu lẫn nhau (đúng yên). Những đặc điểm trên của hai sóng kết hợp với nhau được gọi là hiện tượng giao thoa. Bài 2. Nêu công thức xác định vị trí các điểm dao động luôn luôn tăng cường lẫn nhau (dao động với biên độ cực đại). Trả lời Xét hai sóng kết hợp cùng truyền đến điểm M có phương trình: U, = Acos2zc 4- 1 = Acos 2nt 27td, ~T ÃT p d2Ì_A^J27tt 2nd2 ì 2 ự X J < T X J Độ lệch pha của hai sóng: A = - ộ?! = 7— X Những điểm luôn luôn dao động với biên độ cực đại (luôn luôn tăng cường lẫn nhau) là những điểm cùng pha với nhau. \=d, -d, = kX Bài 3. Nêu công thức xác định vị trí các cực tiểu giao thoa. Trả lời Tương tự bài 2, những điểm luôn luôn dao động biên độ cực tiểu (đường gần hay những điểm luôn triệt tiêu lẫn nhau) là những điểm dao động ngược pha với nhau. ^=^2-^1 =(2k + 1)7t => 27I(dyd‘) =2fk+jX<^d2 -d| = fk+j-K. X I 2 J 2 1 I 2j Bài 4. Nêu điều kiện giao thoa. Trả lời Để có các vân giao thoa ổn định trên mặt nước thì hai nguồn sóng phải: Dao động cùng phương, cùng chu kì (hay tần sô") Có hiệu số pha không đổi theo thời gian. Bài 5. 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 gợn lồi, lõm. D. Hai sóng khi gặp nhau có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. Trả lời Chọn câu D. Hai sóng khi gặp nhau có những điểm chúng luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. Bài 6. Chọn câu đúng. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có: Cùng biên độ Cùng tần sô" c. Cùng pha ban đầu D. Cùng tần sô" và hiệu sô" pha không đổi theo thời gian. Trả lời Chọn câu D. Cùng tần sô" và hiệu sô" pha không đổi theo thời gian. Bài 7. Trong thí nghiệm ở hình 8.1, vận tốc truyền sóng là 0,5m/s, cần rung có tần sô" 40Hz. Tính khoảng cách giữa các đỉnh hypepol cùng loại liên tiếp trên hình 8.2. Giải Bước sóng: f = = -^1 = 0,0125 (m) = 1,25 (cm) Giữa hai điểm s, và S2 có những vân giao thoa. Gọi o là trung điểm của o là điểm dao động với biên độ cực đại. Hai điểm dao động với _ Ả biên độ cực đại liên kết nhau cách nhau một đoạn — 2 => Khoảng cách giữa hai đỉnh hypepol cùng loại liên tiếp nhau cách Ầ 1 25 nhau một đoạn / = — = —— = 0,625 (cm) 22 Bài 8. Trong thí nghiêm ở hình 8.1, khoảng cách giữa hai điểm S|, S2 là d = llcm. Cho cần rung, ta thây hai điểm Sị, S2 gần như đứng yên và giữa chúng còn 10 điểm đứng yên không dao động. Biết tần sô' của cần rung là 26Hz, hãy tính tốc độ truyền của sóng. Giải Theo đề bài thì giữa hai điểm S,S2 (kế’ cả Sị, S,) có tất cả 12 điểm đứng yên và 11 điểm dao động với biên độ cực đại. Khoảng cách giữa hai điểm dao động với biên độ cực đại là y Ta có: s.s2 X = 11 (sô' điểm dao động với biên độ cực đại) QQ 22 => ¥1 = 11 -=F = 11 => X = 2cm = 0,02m X X Vận tốc truyền sóng: v = Xf = 0,02.26 = 0,52m/s.