Giáo án điện tử Vật lí 11 cánh diều Chủ đề 2 Bài 3: Giao thoa sóng

THÂN MẾN CHÀO CÁC EM HỌC SINH ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI

KHỞI ĐỘNG

• Một quả cầu chạm nhẹ mặt nước thì khi quả cầu dao động, mỗi điểm trên mặt nước sẽ dao động khi nhận được sóng truyền đến (hình 3.1a)
• Những khi cho hai quả cầu chạm mặt nước và dao động đồng thời thì lại có những điểm đứng yên dù nhận được sóng từ hai nguồn truyền đến (hình 3.1b)

Tại sao có những điểm đứng yên đó?

BÀI 3: GIAO THOA SÓNG

NỘI DUNG BÀI HỌC

1. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước
2. Giao thoa sóng
3. SỰ GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC
4. Sự tạo thành vân giao thoa

THẢO LUẬN

Hãy giải thích kết quả xác định li độ tổng hợp trên các đồ thị hình 3.3 và hình 3.4

Nêu điều kiện để quan sát được vân giao thoa.

• Những điểm nào cách nguồn một khoảng bằng kthì dao động đồng pha với nguồn, còn những điểm nào cách nguồn một khoảng  thì dao động ngược pha với nguồn.
• Vân giao thoa của hai sóng chỉ xuất hiện với hai sóng phát ra từ hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Hai nguồn sóng như vậy là hai nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra hai sóng kết hợp.
• Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc làm tăng cường, hoặc làm yếu nhau được gọi là hiện tượng giao thoa của sóng.

2. THÍ NGHIỆM KIỂM TRA

• hai quả cầu nhỏ gắn với cần rung của máy phát tần số;
• khay chứa nước có đáy trong suốt;
• đèn;
• gương phẳng;
• màn chiếu.

TIẾN HÀNH

• Bước 1: Hai quả cầu nhỏ được đặt tiếp xúc với hai điểm trên mặt nước chứa trong khay.
• Bước 2: Lắp đặt đèn và gương phẳng sao cho ánh sáng chiếu qua khay nước được gương phương chiếu hắt lên màn (hình 3.5)
• Bước 3: Bật máy phát âm tần cho cần rung hoạt động, vị trí mặt nước tiếp xúc với hai quả cầu trở thành hai nguồn sóng cùng tần số.
• Bước 4: Vẽ lại hình ảnh các vòng sóng nước quan sát thấy trên màn. Xác định bước sóng do hai nguồn phát ra.
• Bước 5: Đánh dấu các điểm giao thoa giữa gợn lõm của sóng từ nguồn 1 với gợn lồi của sóng từ nguồn 2. Xác định khoảng cách từ hai nguồn đến mỗi điểm này của đường k = 0 và đối chiếu với công thức. Thực hiện tương tự với các điểm đứng yên khác.
• Bước 6: Thay đổi tần số của một trong hai nguồn và quan sát hiện tượng.

Câu hỏi 1 (SGK – tr50)

Biết bước sóng là khoảng cách giữa đỉnh hai gợn lồi hoặc đỉnh hai gợn lõm liên tiếp trên cùng một phương truyền sóng. Hãy nêu cách xác định bước sóng do hai nguồn phát ra trên hình 3.6.

• Vẽ lại hình ảnh các vòng sóng nước trên màn quan sát.
• Xác định bước sóng do nguồn phát ra bằng khoảng cách giữa hai đỉnh hai gợn sóng lồi liên tiếp.

Câu hỏi 2 (SGK – tr51)

Dùng bút chì vẽ đường nối các điểm giao nhau giữa các gợn lồi hoặc của các gợn lõm của hai nguồn sóng trên Hình 3.6 và đối chiếu kết quả với công thức (3.1).

• Đánh dấu các điểm giao nhau giữa các gợn lồi của hai sóng. Đo khoảng cách từ mỗi nguồn đến ba điểm đã đánh dấu.
• Quan sát để kiểm tra những điểm này có dao động với biên độ lớn hơn các điểm lân cận không. Đồng thời tính hiệu khoảng cách từ hai nguồn đến mỗi điểm này có bằng nguyên lần bước sóng không.

Câu hỏi 3 (SGK – tr51)

Quan sát hình ảnh mặt nước thu được trên màn khi thay đổi tần số dao động của một quả cầu thì không còn thấy các điểm dao động cực đại và cực tiểu nằm trên các đường xác định nữa. Vậy điều kiện để quan sát được hệ vân giao thoa là gì?

• Khi thay đổi tần số của một trong hai nguồn thì không thu được hệ vân giao thoa nữa. Vì lúc này, hai nguồn không cùng tần số nên hai sóng không còn là sóng kết hợp để đảm bảo điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa.

KẾT LUẬN

• Chỉ khi sóng xuất phát từ hai nguồn kết hợp, ta mới có thể thấy được hệ vân giao thoa trên mặt nước như đã dự đoán.
• Điều kiện để có hiện tượng giao thoa sóng là hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương dao động và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.