Giáo án Vật lý 12 bài 8: Giao thoa sóng

Kiến thức: - Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng.. - Viết được công thức xác định vị trí của cực đại và cực t

Bài 8:

GIAO THOA SÓNG

I MỤC TIÊU:

1 Kiến thức:

- Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng

- Viết được công thức xác định vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa

2 Kĩ năng: Vận dụng được các công thức 8.2, 8.3 Sgk để giải các bài toán đơn

giản về hiện tượng giao thoa

3 Thái độ: tích cực trong học tập.

II CHUẨN BỊ

1 Giáo viên: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk.

2 Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp dao động.

III HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC

Hoạt động 1: Kiểm tra bài cũ:

- Sóng cơ là gì? Thế nào là sóng ngang? Thế nào là sóng dọc?

- Bước sóng là gi? Viết phương trình sóng?

Hoạt động 2: Tìm hiểu về sự giao thoa của hai sóng mặt nước

- Mô tả thí nghiệm và làm thí

nghiệm hình 8.1

- HS ghi nhận dụng cụ thí nghiệm và quan sát kết quả thí nghiệm

I Sự giao thoa của hai sóng mặt nước

- Gõ cho cần rung

S1 S

- HS nêu các kết quả quan sát được từ thí nghiệm

- Những điểm không dao động nằm trên họ các đường hypebol (nét đứt)

Những điểm dao động rất mạnh nằm trên họ các đường hypebol (nét liền) kể cả đường trung trực của S1S2

- Hai họ các đường hypebol này xen kẽ nhau như hình vẽ

Lưu ý: Họ các đường

hypebol này đứng yên tại chỗ

nhẹ:

+ Trên mặt nước xuất hiện những loạt gợn sóng cố định có hình các đường hypebol,

có cùng tiêu điểm S1

và S2 Trong đó:

* Có những điểm đứng yên hoàn toàn không dao động

* Có những điểm đứng yên dao động rất mạnh

Hoạt động 3: Tìm hiểu về cực đại và cực tiểu giao thoa.

- Ta có nhận xét gì về A, f và 

của hai sóng do hai nguồn S1,

S2 phát ra?

- Vì S1, S2 cùng được gắn vào cần rung  cùng A, f và 

II Cực đại và cực tiểu giao thoa

1 Biểu thức dao

 Hai nguồn phát sóng có

cùng A, f và  gọi là hai nguồn

đồng bộ

- Nếu 2 nguồn phát sóng có

cùng f và có hiệu số pha không

phụ thuộc thời gian (lệch pha

với nhau một lượng không đổi)

gọi là hai nguồn kết hợp

- Nếu phương trình sóng tại S1

và S2 là: u = Acost

 Phương trình mỗi sóng tại M

do S1 và S2 gởi đến có biểu

thức như thế nào?

- Dao động tổng hợp tại M có

biểu thức?

- Hướng dẫn HS đưa tổng 2

cosin về tích

- HS ghi nhận các khái niệm 2 nguồn kết hợp, 2 nguồn đồng bộ và sóng kết hợp

1

d t

T





  và

2

d t

T





u = u1 + u2

- HS làm theo hướng dẫn của GV, để ý:

cos cos 2 cos cos

động tại một điểm M trong vùng giao thoa

- Hai nguồn đồng bộ: phát sóng có cùng f và



- Hai nguồn kết hợp: phát sóng có cùng f và

có hiệu số pha không phụ thuộc thời gian

- Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp

- Xét điểm M trên mặt nước cách S1, S2

những khoảng d1, d2 +  = d2 – d1: hiệu đường đi của hai sóng

- Dao động từ S1 gởi đến M

1

d t

T





- Dao động từ S2 gởi đến M

2

d t

T





- Dao động tổng hợp

d2

d1

M

cos2 cos2

2

2

A

T





- Dựa vào biểu thức, có nhận

xét gì về dao động tổng hợp tại

M?

- Biên độ dao động tổng hợp a

phụ thuộc yếu tố nào?

- Những điểm dao động với

biên độ cực đại là những điểm

nào?

- Hướng dẫn HS rút ra biểu

thức cuối cùng

- Y/c HS diễn đạt điều kiện

những điểm dao động với biên

độ cực đại

- Những điểm đứng yên là

những điểm nào?

- Hướng dẫn HS rút ra biểu

thức cuối cùng

- Y/c HS diễn đạt điều kiện

những điểm đứng yên

- HS nhận xét về dao động tại M và biên độ của dao động tổng hợp

- Phụ thuộc (d2 – d1) hay là phụ thuộc vị trí của điểm M

cos  (d2 d1 ) 1







 cos

1









Hay

(d d )

k











 d2 – d1 = k (k = 0,

1, 2…)

cos  (d2 d1 ) 0







Hay

2







tại M

u = u1 + u2

Hay:

cos ( 2 1 ) cos2 1 2 2

2

T





Vậy:

- Dao động tại M vẫn

là một dao động điều hoà với chu kì T

- Biên độ của dao động tại M:

cos ( 2 1 )







2 Vị trí các cực đại

và cực tiểu giao thoa

a Những điểm dao

động với biên độ cực đại (cực đại giao

thoa)

d2 – d1 = k Với k = 0, 1, 2…

b Những điểm đứng

yên, hay là có dao động triệt tiêu (cực

tiểu giao thoa)

- Quỹ tích những điểm dao

động với biên độ cực đại và

những điểm đứng yên?

1 hoặc

2

d  d k k 

 2 1

1 2

d  d k 

(k = 0, 1, 2…)

- Là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S1 và

S2

1 2

d  d k 

Với (k = 0, 1, 2…)

c Với mỗi giá trị của k, quỹ tích của các điểm

M được xác định bởi:

d2 – d1 = hằng số

Đĩ là một hệ hypebol

mà hai tiêu điểm là S1

và S2

Hoạt động 4: Tìm hiểu về hiện tượng giao thoa

- Qua hiện tượng trên cho

thấy, hai sĩng khi gặp nhau

tại M cĩ thể luơn luơn hoặc

tăng cường lẫn nhau, hoặc

triệt tiêu lẫn nhau tuỳ thuộc

vào  hoặc  giữa hai sĩng

tại M

- HS ghi nhận về hiệu

số pha hiện tượng giao thoa

III Hiện tượng giao thoa

- Hiệu số pha giữa hai sĩng tại M

2 1

2 1

2 (  d d) 2 

  



- Hiện tượng giao thoa:

là hiện tượng khi hai sĩng kết hợp gặp nhau,

cĩ những điểm chúng

- Hiện tượng đặc trưng nghĩa

là sao?

- Nghĩa là mọi quá trình sóng đều có thể gây là hiện tượng giao thoa và ngược lại quá trình vật lí nào gây được sự giao thoa cũng tất yếu là một quá trình sóng

luôn luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng luôn luôn triệt tiêu nhau

- Hiện tượng giao thoa

là một hiện tượng đặc trưng của sóng

- Các đường hypebol

gọi là vân giao thoa

của sóng mặt nước

Hoạt động 5: Giao nhiệm vụ về nhà.

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Kiến thức cơ bản

- Nêu câu hỏi và bài tập về

nhà

- Yêu cầu: HS chuẩn bị bài

sau

- Ghi câu hỏi và bài tập

về nhà

- Ghi chuẩn bị cho bài sau