bài 16. Giao thoa sóng cơ

bài 16 giao thoa sóng cơ CNTT

1.Sự dao thoa hai sóng mặt nước a)Dự đoán tượng ∆ϕ = 2π λ ( d1 − d ) Biên độ sóng tông hợp M π(d − d1 ) A M = 2A c o s λ π(d − d1 ) =1 Những điểm có biên độ cực đại khi: c o s λ π(d − d1 ) π(d − d1 ) cos = ±1 ⇒ = kπ λ λ d − d1 = k λ (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ) π(d − d1 ) Những điểm có biên độ cực tiểu khi: c o s =0 λ π(d − d1 ) π suy ra: = kπ + λ ⇒ d − d1 = (k + )λ (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ) b) Thí nghiệm kiểm tra + Hai mũi nhọn gắn vào cần rung chạm nhẹ vào mặt nước hai điểm s1, s2 + Cho cần rung dao động điều hòa, ta hai hệ thống sóng lan truyền theo hình tròn đồng tâm mở rộng dần đan trộn vào (Hình động) I HIỆN TƯNG IAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC Thí nghiệm I HIỆN TƯNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC Thí nghiệm I HIỆN TƯNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC Thí nghiệm S1 S1 vân bậc KẾT QUẢ S2 S2 vân trung tâm vân bậc + Khi ổn đònh, mặt nước có nhóm đường hypebol dao động với biên độ dao động cực đại (nét liền), đan xen chúng có nhóm đường hypebol khác mặt nước không dao động (nét đứt) + Hệ thống đường hypebol cố đònh I HIỆN TƯNG GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC Thí nghiệm S2 S1 Vân trung tâm -4 -3 -2 -1 S1 S2 •+ Hai mũi nhọn gắn vào cần rung chạm nhẹ mặt nước hai điểm S1, S2 •+ Cho cần rung dao động điều hòa, ta hai hệ thống sóng lan truyền theo hình tròn đồng tâm mở rộng dần đan trộn vào •+ Khi ổn đònh, mặt nước có nhóm đường hypebol dao động với biên độ dao động cực đại (nét liền), đan xen chúng có nhóm đường hypebol khác mặt nước không dao động (nét đứt) •+ Hệ thống đường hypebol cố đònh Gọi tượng giao thoa 2 Giải thích Trong miền hai sóng gặp nhau, có điểm đứng yên, hai sóng gặp triệt tiêu (hai sóng ngược pha) 2 Giải thích Trong miền hai sóng gặp nhau, điểm dao động mạnh (biên độ cực đại), hai sóng gặp tăng cường (hai sóng pha) + Hiện tượng hai sóng gặp tạo nên gợn sóng ổn đònh gọi tượng giao thoa Các gợn sóng có hình hypebol gọi vân giao thoa II CỰC ĐẠI VÀ CỰC TIỂU Dao động điểm vùng giao thoa: (pt sóng t/hợp) Chọn điều kiện ban đầu thích hợp cho phương trình dao động hai nguồn là: 2π t u1 = u2 = A c o s T Xét M vùng giao thoa cách S1 đoạn d1 = S1M cách S2 đoạn d2 = S2M Phương trình sóng M S1 truyền đến: u1M Phương trình sóng M S2 truyền đến: u2M t d1 = A c o s 2π( − ) T λ t d2 = A c o s 2π( − ) T λ Sóng M tổng hợp hai sóng trên: uM = u1M + u2M t d1 t d2   u M = A  c o s 2π( − ) + c o s 2π( − )  T λ T λ   t d1 t d2   u M = A  c o s 2π( − ) + c o s 2π( − )  T λ T λ   Ta có: a −b a+b cos a + cos b = 2cos( ) cos( ) 2 2π t d1 t d 2π t d1 t d uM = A cos ( − − + ) cos ( − + − ) T λ T λ T λ T λ π(d − d1 ) t d1 + d u M = 2A c o s c o s 2π( − ) λ T 2λ Biên độ sóng tông hợp M π(d − d1 ) A M = 2A c o s λ Vò trí cực đại cực tiểu giao thoa a) Vò trí cực đại giao thoa π(d − d1 ) Ta có: A M = 2A c o s λ π(d − d1 ) =1 Những điểm có biên độ cực đại khi: c o s λ π(d − d1 ) π(d − d1 ) = ±1 ⇒ suy ra: c o s = kπ λ λ ⇒ d − d1 = k λ ; (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ) Những điểm dao động có biên độ cực đại điểm có hiệu đường hai sóng số nguyên lần bước sóng λ (Hay hai sóng thành phần pha) b) Vò trí cực tiểu giao thoa π(d − d1 ) Ta có: A M = 2A c o s λ π(d − d1 ) Những điểm có biên độ cực tiểu khi: c o s =0 λ π(d − d1 ) π suy ra: = kπ + λ ⇒ d − d1 = (k + )λ ; (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ) Những điểm dao động triệt tiêu điểm có hiệu đường hai sóng số nửa nguyên lần bước sóng λ (Hay hai sóng thành phần ngược pha) ĐN giao thoa:SGK ĐIỀU KIỆN GIAO THOA Hai nguồn kết hợp: Là hai nguồn dao động phương, chu kỳ (hay tần số) có hiệu số pha không đổi theo thời gian Hai nguồn kết hợp pha gọi hai nguồn đồng Hai sóng kết hợp: Là hai sóng hai nguồn kết hợp phát 2 ĐIỀU KIỆN GIAO THOA SÓNG KẾT HP : Hai nguồn kết hợp: Là hai nguồn dao động phương, chu kỳ (hay tần số) có hiệu số pha không đổi theo thời gian Hai nguồn kết hợp pha gọi hai nguồn đồng Hai sóng kết hợp: Là hai sóng hai nguồn kết hợp phát Hiện tượng giao thoa tượng đặc Chú ý: trưng sóng Ngược lại trình vật lí gây giao thoa tất yếu sóng 2 ĐIỀU KIỆN GIAO THOA SÓNG KẾT HP : Điều kiện giao thoa : Điều kiện để có giao thoa phải có tổng hợp hai nhiều sóng kết hợp Bài tập Bài Trong thí nghiệm giao thoa mặt nước với nguồn kết hợp S1, S2 dao động với tần số 20Hz Tại điểm M cách S1 25cm cách S2 20,5cm sóng có biên độ cực đại Giữa M đường trung trực có cực đại Tính tốc độ truyền sóng M  Giải M nằm cực đại nên d1 − d = k λ s1 s2 Giữa M đường trung trực có cực đại nên M nằm cực đại thứ ⇒ k=3 ⇒ − 0,5 = 3λ ⇒ λ = 1,5c m ⇒ v = f.λ = 0c m / s Bài Thực giao thoa mặt nước với hai nguồn kết hợp S1, S2 Hai điểm M1, M2 bên với đường trung trực S1S2 vân loại M1 nằm vân thứ n, M2 nằm vân thứ n + Biết M1S1 – M1S2 = 12cm, M2S1 – M2S2 = 36cm.Tính bước sóng cho biết trạng thái M1 M2 Giải M1 M2 Giả sử M1, M2 nằm cực đại S1 S2 Lấy (2) – (1) ta được: M1S1 – M1S2 = 12cm = nλ (1) M2S1 – M2S2 = 36cm = (n + 8)λ (2) 24cm = 8λ ⇒ Thay λ = cm vào (1) ⇒ 12cm = n.3 λ = cm ⇒ n = (nguyên) Vậy: Bước sóng λ = cm M1, M2 dao động cực đại Bài Hai nguồn sóng S1, S2 phát song có tần số f = 40Hz, tốc độ truyền pha 2m/s Cho S1S2 = 12cm Tính số gợn lồi quan sát Giải d1 M d Xét gợn lồi qua M ⇒ d1 − d = k λ S1 M ⊂ S1S2 ⇒ d1 + d = S1S ⇒ 2d1 = S1S2 + k λ S1S2 k λ S1S k λ ⇒ d1 = + ; tacó : < d1 < S1S2 ⇒ < + < S1S 2 2 s1s2 s1s2 v 200 = 5c m Mà : λ = ⇒ λ= [...]... nguồn đồng bộ Hai sóng kết hợp: Là hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc Chú ý: trưng của sóng Ngược lại quá trình vật lí nào gây ra giao thoa thì tất yếu là sóng 2 ĐIỀU KIỆN GIAO THOA SÓNG KẾT HP : Điều kiện giao thoa : Điều kiện để có giao thoa là phải có sự tổng hợp của hai hoặc nhiều sóng kết hợp Bài tập Bài 1 Trong một thí nghiệm giao thoa trên mặt nước... miền hai sóng gặp nhau, có những điểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau triệt tiêu nhau (hai sóng ngược pha) 2 Giải thích Trong miền hai sóng gặp nhau, những điểm dao động rất mạnh (biên độ cực đại), do hai sóng gặp nhau tăng cường nhau (hai sóng cùng pha) + Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn đònh gọi là hiện tượng giao thoa Các gợn sóng có hình hypebol gọi là các vân giao thoa II... bước sóng λ (Hay hai sóng thành phần ngược pha) ĐN giao thoa: SGK 2 ĐIỀU KIỆN GIAO THOA 1 Hai nguồn kết hợp: Là hai nguồn dao động cùng phương, cùng chu kỳ (hay tần số) và có hiệu số pha không đổi theo thời gian Hai nguồn kết hợp cùng pha gọi là hai nguồn đồng bộ 2 Hai sóng kết hợp: Là hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra 2 ĐIỀU KIỆN GIAO THOA SÓNG KẾT HP : Hai nguồn kết hợp: Là hai nguồn dao động... trong vùng giao thoa: (pt sóng t/hợp) Chọn điều kiện ban đầu thích hợp sao cho phương trình dao động của hai nguồn là: 2π t u1 = u2 = A c o s T Xét M trong vùng giao thoa cách S1 đoạn d1 = S1M cách S2 đoạn d2 = S2M Phương trình sóng tại M do S1 truyền đến: u1M Phương trình sóng tại M do S2 truyền đến: u2M t d1 = A c o s 2π( − ) T λ t d2 = A c o s 2π( − ) T λ Sóng tại M là tổng hợp của hai sóng trên:... bước sóng λ (Hay hai sóng thành phần cùng pha) b) Vò trí các cực tiểu giao thoa π(d 2 − d1 ) Ta có: A M = 2A c o s λ π(d 2 − d1 ) Những điểm có biên độ cực tiểu khi: c o s =0 λ π(d 2 − d1 ) π suy ra: = kπ + λ 2 1 ⇒ d 2 − d1 = (k + )λ ; (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ) 2 Những điểm tại đó dao động triệt tiêu là những điểm có hiệu đường đi của hai sóng bằng một số nửa nguyên lần bước sóng λ (Hay hai sóng. .. độ sóng tông hợp tại M π(d 2 − d1 ) A M = 2A c o s λ 2 Vò trí cực đại và cực tiểu giao thoa a) Vò trí các cực đại giao thoa π(d 2 − d1 ) Ta có: A M = 2A c o s λ π(d 2 − d1 ) =1 Những điểm có biên độ cực đại khi: c o s λ π(d 2 − d1 ) π(d 2 − d1 ) = ±1 ⇒ suy ra: c o s = kπ λ λ ⇒ d 2 − d1 = k λ ; (k = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ) Những điểm dao động có biên độ cực đại là những điểm có hiệu đường đi của hai sóng. .. tần số 20Hz Tại điểm M cách S1 25cm và cách S2 20,5cm sóng có biên độ cực đại Giữa M và đường trung trực có 2 cực đại Tính tốc độ truyền sóng 0 M 3  Giải M nằm trên cực đại nên d1 − d 2 = k λ s1 s2 Giữa M và đường trung trực có 2 cực đại nên M nằm trên cực đại thứ 3 ⇒ k=3 ⇒ 2 5 − 2 0,5 = 3λ ⇒ λ = 1,5c m ⇒ v = f.λ = 3 0c m / s Bài 2 Thực hiện giao thoa trên mặt nước với hai nguồn kết hợp S1, S2 Hai... – M1S2 = 12cm, M2S1 – M2S2 = 36cm.Tính bước sóng và cho biết trạng thái tại M1 và M2 Giải M1 M2 Giả sử M1, M2 nằm trên cực đại S1 S2 Lấy (2) – (1) ta được: M1S1 – M1S2 = 12cm = nλ (1) M2S1 – M2S2 = 36cm = (n + 8)λ (2) 24cm = 8λ ⇒ Thay λ = 3 cm vào (1) ⇒ 12cm = n.3 λ = 3 cm ⇒ n = 4 (nguyên) Vậy: Bước sóng λ = 3 cm và M1, M2 dao động cực đại Bài 3 Hai nguồn sóng S1, S2 cùng phát ra song có tần số f =