C«ng ty TNHH Trung T©m Hoa Tö – 08/286 §éi Cung – P. Tr-êng Thi – TP Thanh Ho¸ trung t©m hoa tö - thÇy vò duy ph-¬ng TRUNG TÂM HOA TỬ Thầy: Vũ Duy Phương MỘT ỨNG DỤNG THẦN CHÚ “ĐỒNG THANH TƢƠNG ỨNG ĐỒNG KHÍ TƢƠNG CẦU” Minh họa: Giao thoa Y âng và những sự tƣơng đồng hoàn hảo Mỗi năm trước kỳ thi đại học 2 tháng tôi thường ngồi lại phân tích xu hướng phát triển của đề thi đại học và dự đoán cho kỳ thi sắp tới. Cũng như mọi năm, năm nay tôi đã đưa ra dự đoán cho đề 2014. Trong đó gặp một khó khăn nho nhỏ. Trong phần sóng điện từ những dạng truyền thống gần như đã trở thành lỗi thời. Tôi tìm đến một sự mới lạ. Và dựa vào phân tích của mình tôi tiên đoán một xu hướng mới cho những năm tới đó là thực nghiệm về truyền thông bằng sóng điện từ. Thực nghiệm về truyền thông có thể là: Biến điệu, ăn ten thu phát, tầng điện li. Địa hình bắt sóng…Đang chưa biết bắt đầu từ đâu, chợt hôm qua lên facebook may mắn bắt gặp được một bài toán hay. Nhưng rất tiếc cách giải chưa ưng ý (theo nhìn nhận chủ quan của tôi). Và thế là tôi bắt tay ngay vào khai thác bài toán đó. Trước khi vào đề chúng ta hãy làm quen 2 câu đại thần chú: - Đồng thanh tƣơng ứng đồng khí tƣơng cầu - Dùng binh không ngại gian trá Đồng thanh tương ứng đồng khí tương cầu trong trường hợp này được hiểu là những hiện tượng tượng tương tự nhau ta dùng phương pháp như nhau để khảo sát. Dùng binh không ngại gian trá thì các bạn biết rồi…. Bài toán tình huống Một trạm phát sóng trên bờ biển có độ cao 100m phát một sóng có tần số 100MHz đẳng hướng ra không gian. Tại một nơi dọc theo bờ biển cách trạm phát sóng 20km người ta lắp một ăn ten thu. Tính độ cao tối thiểu của ăn ten thu để bắt được sóng có cường độ mạnh nhất. Giả sử rằng sóng đến ăn ten bằng 2 đường: truyền trực tiếp và phản xạ từ bãi biển, bỏ qua các hiện tượng nhiễu xạ, coi rằng sóng sau khi phản xạ thì ngược pha. (dựa theo ý tưởng của đồng nghiệp) 1. Một số kiến thức cơ bản Giao thoa kế Y âng Đây là bài toán vô cùng quen thuộc tôi chỉ nhắc lại những kiến thức liên quan đến bài viết này Khoảng vân: i = 𝐷 𝑎 𝜆 Tọa độ vân sáng, tối: - Vân sáng: x s = k.i - Vân tối: x t = (k + 0,5).i Thƣ viện tiểu luận http://hoatuphysics.com 2 Giao thoa kế Lloyd Khác với giao thoa kế Y âng, giao thoa kế Lôi là một nguồn sáng điểm đặt rất gần một gương phẳng. Trên màn quan sát ta thu được một hệ vân giao thoa không đối xứng như như giao thoa kế Y âng. Vị trí “trung tâm” (Giao điểm của màn với nét đứt) không phải vân sáng mà là vân tối. Để khảo sát giao thoa kế Lôi. Chúng ta cần xây dựng lại hiệu quang lộ nhưng. Ta vận dụng thần chú “dùng binh không ngại gian trá” có thể nhanh chóng nhớ được như sau - Coi nguồn và ảnh ảo của nguồn qua gương như 2 khe sáng Y âng, khoảng cách của chúng là a - Các khoảng cách D, x cũng tương tự như giao thoa kế Y âng - Khoảng vân cũng được tính như giao thoa kế Y âng: i = 𝐷 𝑎 𝜆 - Do giao thoa kế Lôi có phản xạ, sóng bị đổi pha nên quy luật ngược với quy luật giao thoa kế Y- âng. Tức là vị trí vân sáng của giao thoa kế Lôi như vân tối của giao thoa kế Y âng Vân sáng: x s = (k + 0,5).i Vân tối: x t = k.i Sao rồi các bạn đã hiểu được giao thoa kế Lôi chưa? chúng ta đừng nên đi sâu phân tích bản chất, có đôi khi cần “thức thời” chỉ cần biết quy luật sáng – tối của nó ngược với giao thoa kế Y âng là được. 2. Vận dụng- giải quyết bài toán truyền thông Giải bài toán tình huống Ta thấy sóng vô tuyến truyền từ cột phát đến ăng ten thu theo 2 đường - Truyền thẳng đến - Phản xạ qua bờ biển Hiện tượng này giống hệt giao thoa kế Lôi. Ta áp dụng công thức Lôi - Trong đó a bằng 2 lần chiều cao cột phát a = 200m, D = 20 000m là khoảng cách từ cột phát đến ăn ten thu theo phương ngang - Vị trí sóng có cường độ mạnh nhất tương tự như vân sáng mà mặt đất là “vân tối”. Như vậy chiều cao tối thiểu có cường độ mạnh nhất là nửa khoảng vân (khoảng cách từ vân sáng đến vân tối gần nhất x = 0,5i = 0,5. 𝐷 𝑎 𝜆 = 0,5 20 000 200 . 3 = 150m phát triển từ ý tưởng bài trên ta phát triển thành một dạng mang màu sắc thực nghiệm và gần với đời sống hơn. đây cũng là xu hướng những năm tới sẽ khai thác. Một trạm phát sóng trên bờ biển có độ cao 500m phát một sóng có tần số 200MHz đẳng hướng ra không gian. Tại một nơi dọc theo bờ biển cách trạm phát sóng 20km có một tòa nhà cao ốc. Người ta muốn lắp một số giàn chảo thu để bắt được sóng có cường độ mạnh nhất (mỗi giàn là những chảo mắc ở cùng độ cao – cùng một tầng). a. Tính độ cao của giàn chảo thấp nhất b. Giàn chảo thứ 2 được lắp ở tầng mấy, cho rằng mỗi tầng cao 4m, mặt đất được tính là tầng 1 c. Tòa nhà cao 100m hỏi mắc được mấy giàn ăn ten C«ng ty TNHH Trung T©m Hoa Tö – 08/286 §éi Cung – P. Tr-êng Thi – TP Thanh Ho¸ trung t©m hoa tö - thÇy vò duy ph-¬ng Giả sử rằng sóng đến ăn ten bằng 2 đường: truyền trực tiếp và phản xạ từ bãi biển, bỏ qua các hiện tượng nhiễu xạ, coi rằng sóng sau khi phản xạ thì ngược pha Trên đây là một vận dụng nho nhỏ về sự tương đồng, chúng ta hãy tự phát triển những dạng khác * dựa trên sự tương đồng của giao thoa ánh sáng với giao thoa sóng nước - Số vân sáng, tối trên màn đối xứng - Số vân sáng tối trên đoạn màn - Vị trí vân sáng, tối - So sánh bước sóng - Dịch chuyển nguồn - Dịch chuyển màn Và sự tương đồng giữa các loại sóng: sóng cơ, sóng vô tuyến, sóng ánh sáng Ngoài ra trong chương trình vật lý còn nhiều sự tương đồng khác, chúng ta hãy phát triển theo sở trường của mình V.P Vũ Duy Phƣơng Công ty TNHH Trung Tâm Hoa Tử ĐT: 0373 726 902 hoặc 0984 666 104 Đ/c: 08/286 Đội Cung – Phường Trường Thi – TP Thanh Hoá Web: http://hoatuphysics.com Email: hoatutiensinh@gmail.com Facebook: http://facebook.com/hoatutiensinh http://facebook.com/trungtamhoatu . đại thần chú: - Đồng thanh tƣơng ứng đồng khí tƣơng cầu - Dùng binh không ngại gian trá Đồng thanh tương ứng đồng khí tương cầu trong trường hợp này được hiểu là những hiện tượng tượng tương. P. Tr-êng Thi – TP Thanh Ho¸ trung t©m hoa tö - thÇy vò duy ph-¬ng TRUNG TÂM HOA TỬ Thầy: Vũ Duy Phương MỘT ỨNG DỤNG THẦN CHÚ “ĐỒNG THANH TƢƠNG ỨNG ĐỒNG KHÍ TƢƠNG CẦU” Minh họa: . là một vận dụng nho nhỏ về sự tương đồng, chúng ta hãy tự phát triển những dạng khác * dựa trên sự tương đồng của giao thoa ánh sáng với giao thoa sóng nước - Số vân sáng, tối trên màn đối xứng