Title 12 - KNTT - GIAO THOA SÓNG - HỌC SINH.docx ✅

GIAO THOA SÓNG BÀI 12 I. TÓM TẮT KIẾN THỨC TRỌNG TÂM Câu hỏi đặt vấn đề : Hình bên cho thấy hình ảnh sóng trên mặt nước là kết quả của sự chồng chất sóng do hai con vịt tạo ra khi bơi. Trong một số trường hợp, sự chồng chất sóng này dẫn đến một hiện tượng thú vị: có những điểm trên mặt nước dao động mạnh và những điểm dao động yếu hoặc đứng yên. Vậy hiện tượng đó là gì và điều kiện nào để hiện tượng này xảy ra? Hướng dẫn giải - Hiện tượng đó là giao thoa sóng là sự tổng hợp của hai sóng kết hợp ở trong không gian, trong đó có những vị trí biên độ sóng bị giảm bớt hay được tăng cường. - Điều kiện để có giao thoa là phải có sự kết hợp từ hai nguồn sóng có cùng tần số và có hiệu số pha không đổi theo thời gian. Hai hiện tượng trên là sự giao thoa sóng, vậy giao thoa sóng là gì? I. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC:  Thí nghiệm: Chuẩn bị : - Đèn chiểu. - Cân rung có gắn một quả cầu - Cần rung có gắn hai quả cầu. - Khay nước có đáy trong suốt. - Gương phẳng đặt họp với đáy khay nước một góc 45° để thu hình ảnh giao thoa chiếu trên màn thẳng đứng. - Tiến hành thí nghiệm như SGK. Kết quả: - Đối với cần rung có gắn một quả cầu, hình ảnh trên màn thẳng đứng cho thấy có các hình tròn sáng, tối đồng tâm xen kẽ, lan truyền từ tâm dao động ra xa. - Đối với cần rung có gắn hai quả cầu, hình ảnh trên màn thẳng đứng ta thấy ảnh của các gợn sóng là các đường sáng và tối ổn định. Các đường này được biểu diễn như trong hình dưới đây.
 Giải thích:  Những điểm nào cách nguồn một khoảng bằng thì dao động đồng pha với nguồn  Những điểm nào cách nguồn một khoảng thì dao động ngược pha với nguồn.  Trên mặt nước có những điểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau ở đó dao động ngược pha, triệt tiêu nhau. Có những điểm dao động rất mạnh do hai sóng ở đó dao động đồng pha, tăng cường lẫn nhau.  Ánh sáng truyền qua những điểm đứng yên không bị cản trở, nên cho ảnh là những hypebol rất sáng.  Ánh sáng truyền qua những điểm dao động mạnh thì bị tán xạ nên cho ảnh là những đường hypebol nhoè và tối.  Hiện tượng giao thoa sóng cơ:  Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng. Các gợn sóng ổn định gọi là các vân giao thoa. → Giao thoa sóng là hiện tượng hai sóng khi gặp nhau thì có những điểm mà ở đó chúng luôn tăng cường hoặc triệt tiêu lẫn nhau.  Điều kiện để xảy ra được giao thoa sóng:  Hai nguồn giao thoa được với nhau là hai nguồn kết hợp.  Hai nguồn điện kết hợp là hai nguồn sóng dao động cùng phương, cùng tần số, có hiệu số pha không đổi theo thời gian. + Note: mọi quá trình vật lí nào gây ra được hiện tượng giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng. II. PHƯƠNG TRÌNH GIAO THOA CỦA HAI NGUỒN SÓNG CÙNG PHA (MỞ RỘNG): - Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn kết hợp , - Xét hai nguồn sóng kết hợp cùng pha - Gọi M là một điểm trong vùng giao thoa. Điểm M lần lượt cách những khoảng và .
- Phương trình sóng do truyền tới M là  Phương trình sóng tổng hợp tại M là  Biên độ sóng tại M là - Chú ý quan trọng: * Trên mặt nước sẽ có các vân lồi và vân lõm hyperbol, vân trung tâm là đường trung trực nối hai nguồn.  Các điểm dao động với biên độ cực đại là vị trí hai sóng tới cùng pha. Các điểm dao động với biên độ cực tiểu là vị trí hai sóng tới ngược pha. Trên đoạn thẳng nối hai nguồn:  Khoảng cách giữa hai vân cực đại (hoặc cực tiểu) kề nhau trên đoạn S 1 S 2 là  Khoảng cách giữa một vân cực đại và một vân cực tiểu kề nhau trên đoạn S 1 S 2 là CỰC ĐẠI CỰC TIỂU ĐIỀU KIỆN BIÊN ĐỘ Hiệu đường đi tới hai nguồn là số nguyên lần bước sóng. Hiệu đường đi tới hai nguồn là số bán nguyên lần bước sóng hoặc là số lẻ lần nửa bước sóng. BIÊN ĐỘ TẠI M SỐ ĐIỂM (luôn là số lẽ) (luôn là số chẵn) III. HIỆN TƯỢNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG ÁNH SÁNG:  Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng: M d 1 d 2 S 1 S 2 k = 0 -1 -2 1 Hình ảnh giao thoa sóng 2
Hình ảnh giao thoa ánh sáng quan sát được trên màn như hình trên.  Trong vùng hai chùm sáng gặp nhau lại có những vạch tối và vạch sáng xen kẽ như hình trên đã khẳng định ánh sáng có tính chất sóng.  Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau.  Những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau.  Những vạch sáng và tối xen kẽ nhau chính là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng.  Điều kiện để có giao thoa ánh sáng:  Ánh sáng từ các khe hẹp và đều xuất phát từ ngồn S nên thỏa điều kiện là nguồn sóng kết hợp (là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian) nên sẽ giao thoa được với nhau.  Kết quả là trong trường giao thoa sẽ xuất hiên những vạch sáng (cực đại) xen kẽ những vạch tối (cực tiểu).  Công thức tính bước sóng, khoảng vân: d 2 a S 1 S 2 d 1 D O M x M x (+) x’ (-) khe Young màn hứng vân giao thoa Sơ đồ rút gọn của thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng - O là vị trí tại đó xuất hiện vân sáng chính giữa (vân sáng trung tâm). - a (mm) là khoảng cách giữa hai khe hẹp a = F 1 F 2 . - D (m) là khoảng cách tử hai khe đến màn quan sát. - i (mm) là khoảng vân  ó là khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp hoặc cũng được hiểu là khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liền kề.  Công thức tính khoảng vân  Suy ra công thức tính bước sóng  Vị trí vân giao thoa: a. Vị trí vân sáng: