BÀI 3. GIAO THOA SÓNG

KHỞI ĐỘNG

Câu hỏi: 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). Nhưng 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?

Giải nhanh:

Những điểm đứng yên là do hai sóng tới gặp nhau tại điểm đó ngược pha.

I. SỰ GIAO THOA CẢ HAI SÓNG MẶT NƯỚC

1. Sự tạo thành vân giao 

Luyện tập 1: Điểm M nằm cách đều hai nguồn sóng cùng tấn số 90 Hz thì có thuộc hệ vẫn giao thoa của hai sóng đó không?

Giải nhanh:

Điểm M có thuộc hệ vân giao thoa của hai sóng. Khi đó điểm M nằm trên đường trung trực của đoạn nối hai nguồn sóng.

- Nếu hai nguồn dao động cùng pha thì M dao động với biên độ cực đại.

- Nếu hai nguồn dao động ngược pha thì M dao động với biên độ cực tiểu.

2. Thí nghiệm kiểm tra 

Câu hỏi 1: 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.

Giải nhanh:

Câu hỏi 2: 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).  

Giải nhanh:

Giả sử tại 1 và 2 nguồn sóng có phương trình: u₁=u₂=Acos(ω t)

Phương trình sóng tại M do nguồn u₁, u₂ truyền đến lần lượt là:

Độ lệch pha giữa hai dao động tại M: 

Tại M dao động với biên độ cực đại khi 

II. GIAO THOA ÁNH SÁNG 

Câu hỏi 3: 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?

Giải nhanh:

Điều kiện để quan sát được hệ vân giao thoa: 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.

Luyện tập 2: Trong một thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young, người ta đo được khoảng cách từ vân trung tâm đến vân sáng thứ mười là 4,0 mm. Ở vị trí cách vân trung tâm 1,0 mm sẽ là vân sáng hay tối?

Giải nhanh:

Khoảng cách từ vân trung tâm đến vân thứ mười tương ứng với 10 khoảng vân.

i= =0,4 mm

Ở vị trí cách vân trung tâm 1,0: k ===2,5=3−0,5

Vị trí này tương ứng với vị trí của vân tối thứ 3

Vận dụng: Nêu phương án xác định bước sóng ánh sáng bằng thí nghiệm giao thoa với khe Young.

Giải nhanh:

Phương án xác định bước sóng ánh sáng bằng thí nghiệm giao thoa với khe Young như sau:

Tìm hiểu thêm: Trong giao thoa ánh sáng trắng, ngoài vân trung tâm có màu trắng, còn có các vân sáng màu trắng khác do sự chồng lấn của các quang phổ bậc khác nhau. Hãy tìm hiểu để nêu cách xác định vị trí của vân sáng màu trắng gần vân trung tâm nhất.

Giải nhanh: