Lý thuyết Vật Lí 11 Bài 8: Giao thoa sóng (Chân trời sáng tạo)

Lý thuyết Vật Lí 11 Bài 8: Giao thoa sóng

A. Lý thuyết

l. Giao thoa sóng cơ

1. Thí nghiệm khảo sát hiện tượng giao thoa sóng

Bộ dụng cụ thí nghiệm khảo sát hiện tượng giao thoa sóng

Bố trí thí nghiệm như hình trên, gắn hai viên bi vào cần rung và nối cần rung vào máy phát tần số. Đặt hai viên bi sao cho chúng khẽ chạm vào mặt nước. Bật đèn chiếu, bật máy phát tần số để hai viên bi dao động theo phương thẳng đứng là hai nguồn tạo ra sóng lan truyền trên mặt nước. Điều chỉnh tần số để quan sát rõ hiện tượng.

2. Hiện tượng giao thoa sóng

· Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng hai sóng kết hợp gặp nhau, tăng cường nhau hoặc làm suy yếu nhau tại một số vị trí trong môi trường.

· Điều kiện để có giao thoa là phải có sự kết hợp từ hai nguồn sóng dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

· Trong môi trường truyền sóng, khi hai nguồn dao động cùng pha, những điểm có khoảng cách đến hai nguồn lần lượt là d₁ và d₂ sẽ dao động với biên độ cực đại khi:

$d_2-d_1=k\lambda$

và dao động với biên độ cực tiểu khi:

$d_2-d_1=\left(k+\frac{1}{2}\right)\lambda$

với k là một số nguyên ($k=0,\pm 1,\pm 2,...$).

3. Xác định vị trí các vân giao thoa

Xét hai nguồn cùng pha có phương trình li độ: $u_1=u_2=A\cos \left(\frac{2\mathrm{\pi t}}{T}\right)$

Xét điểm M trên mặt nước các các nguồn là S₁M = d₁ và S₂M = d₂.

Phương trình sóng tại M do 2 nguồn truyền đến lần lượt là:

$u_{1M}=A\cos \left(\frac{2\mathrm{\pi t}}{T}-\frac{2{\mathrm{\pi d}}_1}{\lambda }\right)$ và $u_{2M}=A\cos \left(\frac{2\mathrm{\pi t}}{T}-\frac{2{\mathrm{\pi d}}_2}{\lambda }\right)$

Phương trình li độ sóng tổng hợp tại điểm M có dạng:

$u_M=u_{1M}+u_{2M}$

$=2A\cos \left(\pi \frac{d_2-d_1}{\lambda }\right)\cos \left(\omega t-\pi \frac{d_2+d_1}{\lambda }\right)$

Độ lêch pha của hai dao động thành phần tại M: $∆\phi =\frac{2\pi }{\lambda }\left(d_2-d_1\right)$

Biên độ sóng tổng hợp tại M: $A_M=2A\left|\cos \left(\pi \frac{d_2-d_1}{\lambda }\right)\right|$

- A_M đạt cực đại nếu hai dao động thành phần cùng pha: $∆\phi =2k\pi$ với $k=0,\pm 1,\pm 2,...$

Do đó: $d_2-d_1=k\lambda$

- A_M đạt cực tiểu nếu hai dao động thành phần ngược pha: $∆\phi =\left(2k+1\right)\pi$ với $k=0,\pm 1,\pm 2,...$

Do đó: $d_2-d_1=\left(k+\frac{1}{2}\right)\lambda$

ll. Giao thoa sóng ánh sáng

1. Thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng

· Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng xuất hiện các vạch sáng xen kẽ với các vạch tối khi hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau.

- Các vạch sáng, vạch tối được gọi là vân giao thoa.

- Vạch sáng ứng với biên độ dao động tổng hợp cực đại được gọi là vân sáng, vạch tối ứng với biên độ dao động tổng hợp cực tiểu được gọi là vân tối.

2. Khoảng vân và vị trí vân giao thoa trên màn

Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp được gọi là khoảng vân, kí hiệu là i.

$i=\frac{\lambda D}{a}$

Vị trí vân sáng: $x_s=k\frac{\lambda D}{a}=ki$ với $k=0,\pm 1,\pm 2,...$

Vị trí vân tối: $x_t=\left(k+\frac{1}{2}\right)\frac{\lambda D}{a}=\left(k+\frac{1}{2}\right)i$ với $k=0,\pm 1,\pm 2,...$

B. Bài tập 

Đang cập nhật......

Xem thêm các bài tóm tắt lý thuyết Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 6: Các đặc trưng vật lí của sóng

Lý thuyết Bài 7: Sóng điện từ

Lý thuyết Bài 9: Sóng dừng

Lý thuyết Bài 11: Định luật Coulomb về tương tác tĩnh điện

Lý thuyết Bài 12: Điện trường