Vật lý 12 Bài 16: Giao thoa sóng

**beedrill** · 07-16-2010, 05:44 PM

Bài 16: Giao thoa sóng

• Nội dung cơ bản:

1. Sự giao thoa của 2 sóng mặt nước:
* Xét 1 điểm M trên mặt nước cách ${S}_{1}$ một đoạn ${S}_{1}M = {d}_{1}\$ và cách ${S}_{2}$ một đoạn ${S}_{2}M = {d}_{2}$

Các nguồn ${S}_{1}$ và ${S}_{2}$ dao động theo phương trình:
${u}_{1} = {u}_{2} = Acos\omega t = Acos\frac{{2\pi }}{T}t\$

• Dao động tại M là tổng hợp 2 dap động từ ${S}_{1}$ và ${S}_{2}$ truyền đến:

${u}_{M} = {u_{1M}} + {u_{2M}}$

• Biên độ dao động tại M phụ thuộc vào độ lệch pha giữa 2 dao động và có giá trị là:

${A}_{M} = 2 A cos |\frac{\Delta \varphi }{2}|$

Với $\Delta \varphi = {\varphi _1} - {\varphi _2} = \frac{{2\pi }}{\lambda }({d}_{2} - {d}_{1})\$ là độ lệch pha.

• Nếu 2 dao động cùng pha $\Delta \varphi = 2k\pi \$ thì biên độ dao động cực đại, bằng tổng của 2 biên độ của dao động thành phần. Ta có:
$\Delta \varphi = \frac{{2\pi }}{\lambda }({d_2} - {d}_{1}) = 2k\pi \$

Suy ra: ${d}_{2} - {d}_{1} = k\lambda$ với $k = 0, \pm 1, \pm 2,...$

Như vậy, ở những điểm mà hiệu số đường đi bằng 1 số nguyên lần bước sóng thì dao động tổng hợp có biên độ cực đại.

• Nếu 2 dao động ngược pha: $\Delta \varphi = (2k + 1)\pi \$ thì biên độ dao động cực tiểu, bằng hiệu 2 biên độ của 2 dao động thành phần. Ta có:
$\Delta \varphi = \frac{{2\pi }}{\lambda }({d_2} - {d_1}) = (2k + 1)\pi \$

${d}_{2} - {d}_{1} = (k + \frac{1}{2})\lambda \$ với $k = 0, \pm 1, \pm 2,...$

Ở những điểm mà hiệu số đường đi là 1 số bán nguyên lần bước sóng thì biên độ dao động tổng hợp cực tiểu.

• Hai nguồn dao động có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian gọi là 2 nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra gọi là 2 sóng kết hợp.
• Hiện tượng 2 sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhau, hoặc làm yếu nhau được gọi là sự giao thoa của sóng.

2. Điều kiện để có hiện tượng giao thoa:
Điều kiện để có hiện tượng giao thoa là 2 sóng phải xuất phát từ 2 nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương và độ lệch pha không đổi theo thời gian.

3. Ứng dụng:
Giao thoa là hiện tượng rất đặc trưng của sóng. Nhiều khi vì những lý do khác nhau, ta không quan sát được quá trình sóng nhưng nếu ta phát hiện ra hiện tượng giao thoa thì có thể kết luận quá trình đó là quá trình sóng.

4. Sự nhiễu xạ của sóng:
• Hiện tượng sóng khi gặp vật cản thì đi lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua vật cản gọi là sự nhiễu xạ của sóng.
• Hiện tượng nhiễu xạ là 1 đặc tính cố hữu của sóng, giống như hiện tượng của giao thoa sóng.

*Bài tập áp dụng

Trong một thí nghiệm tạo âm giao thoa trên mặt nước, người ta dùng 2 nguốn âm đồng pha có tần số 50 Hz và đo được khoảng cách giữa 2 vân cực tiểu liên tiếp nằm trên đường nối liền 2 tâm động là 2 mm. Tìm bước sóng và tốc độ truyền sóng.

Xem thêm:
205 câu trắc nghiệm dao động sóng cơ học - Vật Lý 12

Vật lý 12 Bài 15: Phản xạ sóng. Sóng dừng