Khởi động trang 48 Vật lí 11: Cho hai loa giống nhau cùng phát âm thanh như hình bên, dịch chuyển một micro có nổi với dao động kí phía trước hai loa để ghi đồ thị sóng âm thì thấy có những điểm tại đó biên độ sóng âm thu được rất lớn (L) và những điểm biên độ rất bé (B) nằm xen kẽ. Hiện tượng thú vị này giải thích như thế nào?

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học và tìm kiếm thông tin internet để dự đoán câu trả lời.

Lời giải:

Hiện tượng trên là hiện tượng giao thoa, hiện tượng hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng cường lẫn nhau, có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau nên có những biên độ sóng rất lớn và biên độ sóng rất nhỏ nằm xen kẽ với nhau.

Câu hỏi trang 49 Vật lí 11: Giải thích hiện tượng nêu ở mục khởi động.

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải:

Trong thí nghiệm ta đã dùng hai nguồn sóng giống hệt nhau dao động theo phương vuông góc với mặt nước. Vì thế, trên mặt nước có những điểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau ở đó dao động ngược pha, triệt tiêu nhau. Có những điểm dao động rất mạnh do hai sóng ở đó dao động đồng pha. Ánh sáng truyền qua những điểm đứng yên không bị cản trở, nên cho ảnh là những hypebol rất sáng. Còn ánh sáng truyền qua những điểm dao động mạnh thì bị tán xạ nên cho ảnh là những đường hypebol nhoè và tối.

Câu hỏi trang 50 Vật lí 11:  Trong thí nghiệm hình 12.3, nếu thay nguồn sáng laze trong thí nghiệm tên bằng bóng đèn dây tóc phát sáng trắng thì vân sáng chính giữa sẽ có màu gì.

Phương pháp giải:

Dựa vào kết quả thí nghiệm để trả lời.

Lời giải:

Ánh sáng giao thoa là ánh sáng trắng nên có vô sóng ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên từ đỏ đến tím giao thoa nhau trên màn quan sát

- Vân sáng chính giữa của mọi hệ vân đều trùng nhau nên vân sáng chính giữa có màu trắng.

- Từ vân sáng bậc 1 trở đi, các vân không trùng nhau mà ở sát cạnh nhau, tạo thành các quang phổ liên tục bậc 1, bậc 2, bậc 3,….có màu cầu vồng với tím trong, đỏ ngoài. Quang phổ bậc 2 trùng một phần với quang phổ bậc 3, bậc quang phổ càng lớn thì vùng chồng lên nhau càng rộng.

Câu hỏi 1 trang 51 Vật lí 11: Trong thí nghiệm ở Hình 12.1, tốc độ truyền sóng trên mặt nước là 20 cm/s cần rung có tần số 40 Hz. Tính khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa cạnh nhau trên đoạn thẳng S₁S₂

Lời giải:

Ta có: v = 20 cm/s = 0,2 m/s

Bước sóng là: λ= $\frac{v}{f}=\frac{0,2}{40}$= 0,005 (m)

Do: khoảng cách giữa 2 cực đại giao thoa cạnh nhau trên đoạn S₁S₂ = khoảng cách giữa 2 cực tiểu giao thoa cạnh nhau trên đoạn S₁S₂ = $\frac{\lambda }{2}$.

⇒ Khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa trên đoạn S₁S₂ là:

d= $\frac{\lambda }{2}$ = $\frac{0,005}{2}$= 0,0025 (m)

Câu hỏi 2 trang 51 Vật lí 11: Trong một thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng với a = 0,2 mm, D = 1,2m, người ta đo được I = 0,36 mm. Tính bước sóng λ và tần số f của bức xạ

Lời giải:

 Ta có:  i= $\frac{\lambda .D}{a}$⇒ $\lambda =\frac{a.i}{D}$= $\frac{0,2.0,36}{1,2}$= 0,06(μm)

Tần số f của bức xạ: $f=\frac{c}{\lambda }=\frac{{3.10}^8}{{6.10}^{-8}}$= 5.1015(Hz).

Câu hỏi 3 trang 51 Vật lí 11: Trong một thí nghiệm Y-âng, biết a = 0,15 mm, D = 1,20 m, khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 5,2 mm. Tính bước sóng ánh sáng

Lời giải:

Vì khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 5,2 mm nên 11i = 5,2 ⇒ I ≈ 0,47 mm

Bước sóng là: $\lambda =\frac{a.i}{D}$= $\frac{0,15.0,47}{1,2}$= 0,06(μm)

Lý thuyết Giao thoa sóng

I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước

1. Thí nghiệm

2. Giải thích

- Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng. Các gợn sóng ổn định gọi là các vân giao thoa

3. Điều kiện để xảy ra giao thoa

- Dao động cùng phương, cùng tần số

- Có độ lệch pha không đổi theo thời gian

Hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp

- Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng

II. Thí nghiệm của YOUNG (Y-Âng) về giao thoa ánh sáng

1. Thí nghiệm

Trong vùng hai chùm sáng gặp nhau lại có những vạch tối và vạch sáng xen kẽ đã khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau. Những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Những vạch sáng tối xen kẽ nhau chính là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng

2. Công thức xác định bước sóng $\lambda$ của ánh sáng

Nếu đo được a, D và I thì sẽ xác định được bước sóng$\lambda$ theo công thức: $\lambda =\frac{ia}{D}$

- Điều kiện để tại A có vân sáng, vân tối:

+ Tại A có vân sáng khi: $d_2-d_1=k\lambda$

+ Tại A có vân tối khi: $d_2-d_1=(k+\frac{1}{2})\lambda$

Với k= 0, ±1, ±2,…

- Vị trí các vân sáng, các vân tối:

+ Vị trí các vân sáng: $x_s=k\frac{\lambda D}{a}$

+ Vị trí các vân tối: $x_t=(k+\frac{1}{2})\frac{\lambda D}{a}$

Sơ đồ tư duy về “Giao thoa sóng”

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 11: Sóng điện từ

Bài 12: Giao thoa sóng

Bài 13: Sóng dừng

Bài 14: Bài tập về sóng

Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm