Giáo án Vật lý 12 bài 8: Giao thoa sóng

Bài 8: GIAO THOA SÓNG I MỤC TIÊU: Kiến thức: - Mô tả tượng giao thoa hai sóng mặt nước nêu điều kiện để có giao thoa hai sóng - Viết cơng thức xác định vị trí cực đại cực tiểu giao thoa Kĩ năng: Vận dụng công thức 8.2, 8.3 Sgk để giải toán đơn giản tượng giao thoa Thái độ: tích cực học tập II CHUẨN BỊ Giáo viên: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp dao động III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC Hoạt động 1: Kiểm tra cũ: - Sóng gì? Thế sóng ngang? Thế sóng dọc? - Bước sóng gi? Viết phương trình sóng? Hoạt động 2: Tìm hiểu giao thoa hai sóng mặt nước Hoạt động GV - Mơ tả thí nghiệm làm thí nghiệm hình 8.1 S1 S2 Hoạt động HS - HS ghi nhận dụng cụ thí nghiệm quan sát kết thí nghiệm Nội dung I Sự giao thoa hai sóng mặt nước - Gõ cho cần rung S1 - HS nêu kết quan sát từ thí nghiệm nhẹ: - Những điểm khơng dao động nằm họ đường hypebol (nét đứt) Những điểm dao động mạnh nằm họ đường hypebol (nét liền) kểS đường trung trực S1S2 * Có điểm đứng n hồn tồn khơng dao động + Trên mặt nước xuất loạt gợn sóng cố định có hình đường hypebol, có tiêu điểm S1 S2 Trong đó: * Có điểm đứng yên dao động mạnh - Hai họ đường hypebol xen kẽ hình vẽ Lưu ý: Họ đường hypebol đứng yên chỗ Hoạt động 3: Tìm hiểu cực đại cực tiểu giao thoa Hoạt động GV - Ta có nhận xét A, f ϕ hai sóng hai nguồn S1, S2 phát ra? Hoạt động HS - Vì S1, S2 gắn vào cần rung → A, f ϕ Nội dung II Cực đại cực tiểu giao thoa Biểu thức dao → Hai nguồn phát sóng có A, f ϕ gọi hai nguồn đồng - Nếu nguồn phát sóng có f có hiệu số pha khơng phụ thuộc thời gian (lệch pha với lượng không đổi) gọi hai nguồn kết hợp - HS ghi nhận khái động điểm M niệm nguồn kết hợp, vùng giao thoa nguồn đồng sóng - Hai nguồn đồng bộ: kết hợp phát sóng có f ϕ - Hai nguồn kết hợp: phát sóng có f có hiệu số pha khơng phụ thuộc thời gian M d1 S1 - Hai sóng hai nguồn kết hợp phát gọi hai sóng kết hợp d2 S2 - Xét điểm M mặt nước cách S1, S2 khoảng d1, d2 - Nếu phương trình sóng S1 S2 là: u = Acosωt t d u1 = Acos2π  − ÷  T λ  → Phương trình sóng M u = Acos2π  t − d2   ÷ T λ  S1 S2 gởi đến có biểu thức nào? u = u1 + u2 - Dao động tổng hợp M có biểu thức? - HS làm theo hướng - Hướng dẫn HS đưa tổng dẫn GV, để ý: cosin tích cosα + cosβ = 2cos α +β α −β cos 2 + δ = d2 – d1: hiệu đường hai sóng - Dao động từ S1 gởi đến M t d u1 = Acos2π  − ÷ T λ  - Dao động từ S2 gởi đến M t d  u2 = Acos2π  − ÷ T λ  - Dao động tổng hợp M t d t d  u = Acos2π  − ÷+ Acos2π  − ÷ T λ  T λ   t d +d  π (d2 − d1) = 2Acos cos2π  − ÷ λ 2λ  T - Dựa vào biểu thức, có nhận xét dao động tổng hợp M? - Biên độ dao động tổng hợp a phụ thuộc yếu tố nào? - Những điểm dao động với biên độ cực đại điểm nào? - Hướng dẫn HS rút biểu thức cuối - Y/c HS diễn đạt điều kiện điểm dao động với biên độ cực đại - Những điểm đứng yên điểm nào? u = u1 + u2 Hay: - HS nhận xét dao động M biên độ dao động tổng hợp - Phụ thuộc (d2 – d1) phụ thuộc vị trí điểm M u = 2Acos  t d +d  π (d2 − d1) cos2π  − ÷ λ  T 2λ  Vậy: - Dao động M dao động điều hồ với chu kì T - Biên độ dao động M: a = 2A cos cos → π (d2 − d1) =1 λ cos π (d2 − d1) = ±1 λ π (d2 − d1) = kπ λ Hay → d2 – d1 = kλ (k = 0, ± 1, ± 2…) π (d2 − d1) =0 λ - Hướng dẫn HS rút biểu thức cuối cos - Y/c HS diễn đạt điều kiện điểm đứng yên π (d2 − d1) π = kπ + λ Hay π (d2 − d1) λ Vị trí cực đại cực tiểu giao thoa a Những điểm dao động với biên độ cực đại (cực đại giao thoa) d2 – d1 = kλ Với k = 0, ± 1, ± 2… b Những điểm đứng yên, có dao động triệt tiêu (cực tiểu giao thoa)  1   → d2 − d1 =  k + ÷λ - Quỹ tích điểm dao động với biên độ cực đại điểm đứng yên?  1 d2 − d1 = kλ hoặ c  k + ÷λ 2  (k = 0, ± 1, ± 2…)  1 d2 − d1 =  k + ÷λ 2  Với (k = 0, ± 1, ± 2…) - Là hệ hypebol mà hai tiêu điểm S1 S2 c Với giá trị k, quỹ tích điểm M xác định bởi: d2 – d1 = số Đó hệ hypebol mà hai tiêu điểm S1 S2 Hoạt động 4: Tìm hiểu tượng giao thoa Hoạt động GV Hoạt động HS - Qua tượng cho - HS ghi nhận hiệu thấy, hai sóng gặp số pha tượng giao M ln tăng thoa cường lẫn nhau, triệt tiêu lẫn tuỳ thuộc vào δ ∆ϕ hai sóng M Nội dung III Hiện tượng giao thoa - Hiệu số pha hai sóng M ∆ϕ = ϕ2 − ϕ1 = 2π (d2 − d1) 2πδ = λ λ - Hiện tượng giao thoa: tượng hai sóng kết hợp gặp nhau, có điểm chúng ln ln tăng cường nhau, có điểm chúng luôn triệt tiêu - Hiện tượng đặc trưng nghĩa sao? - Hiện tượng giao thoa tượng đặc trưng sóng - Nghĩa q trình - Các đường hypebol sóng gây gọi vân giao thoa tượng giao thoa sóng mặt nước ngược lại trình vật lí gây giao thoa tất yếu q trình sóng Hoạt động 5: Giao nhiệm vụ nhà Hoạt động GV Hoạt động HS - Nêu câu hỏi tập nhà - Ghi câu hỏi tập nhà - Yêu cầu: HS chuẩn bị sau - Ghi chuẩn bị cho sau Kiến thức ... Hiện tượng giao thoa tượng đặc trưng sóng - Nghĩa q trình - Các đường hypebol sóng gây gọi vân giao thoa tượng giao thoa sóng mặt nước ngược lại trình vật lí gây giao thoa tất yếu q trình sóng Hoạt... đại cực tiểu giao thoa a Những điểm dao động với biên độ cực đại (cực đại giao thoa) d2 – d1 = kλ Với k = 0, ± 1, ± 2… b Những điểm đứng yên, có dao động triệt tiêu (cực tiểu giao thoa)  1... hiểu tượng giao thoa Hoạt động GV Hoạt động HS - Qua tượng cho - HS ghi nhận hiệu thấy, hai sóng gặp số pha tượng giao M ln tăng thoa cường lẫn nhau, triệt tiêu lẫn tuỳ thuộc vào δ ∆ϕ hai sóng M