Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có sự gặp nhau của

Trả lời nhanh

Hiện tượng giao thoa sóng xảy ra khi có sự gặp nhau của hai sóng kết hợp, tức hai sóng xuất phát từ hai nguồn kết hợp. Hai nguồn kết hợp phải dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Khi đó trong vùng gặp nhau xuất hiện các điểm dao động mạnh nhất và các điểm đứng yên xen kẽ, cố định.

Cách chọn đáp án khi gặp câu hỏi này

Câu hỏi thường cho bốn phương án mô tả “hai sóng xuất phát từ hai nguồn…”. Em chỉ cần tìm phương án nói đến nguồn kết hợp (hoặc sóng kết hợp). Đó là điều kiện cần và đủ của giao thoa.

Các phương án dễ gây nhầm lẫn thường là:

“Hai nguồn bất kỳ”: sai, vì hai nguồn khác tần số thì độ lệch pha thay đổi liên tục, hình ảnh giao thoa không ổn định.
“Hai nguồn cùng biên độ”: thiếu điều kiện. Biên độ bằng nhau chỉ làm cực tiểu triệt tiêu hoàn toàn, không phải điều kiện để có giao thoa.
“Hai nguồn cùng pha” mà không nói cùng tần số: chưa đủ chặt. Nguồn kết hợp chỉ cần độ lệch pha không đổi, không nhất thiết bằng 0.
“Hai sóng chuyển động ngược chiều”: sai, đó là điều kiện của sóng dừng (sóng tới và sóng phản xạ), không phải của giao thoa.

Vậy đáp án luôn là phương án nêu hai nguồn kết hợp.

Điều kiện để có giao thoa sóng

Điều kiện	Ý nghĩa
Cùng phương dao động	Hai dao động mới tổng hợp được thành dao động có biên độ xác định.
Cùng tần số (cùng chu kì)	Để độ lệch pha tại một điểm không biến thiên theo thời gian.
Độ lệch pha không đổi	Vị trí các cực đại, cực tiểu đứng yên, hình giao thoa ổn định.

Giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng: cả sóng cơ lẫn sóng ánh sáng đều có. Nếu quan sát được giao thoa thì chắc chắn đó là sóng.

Cực đại và cực tiểu giao thoa (hai nguồn cùng pha)

Gọi d₁, d₂ là khoảng cách từ điểm M đến hai nguồn S₁, S₂, bước sóng λ = v/f.

Cực đại (biên độ lớn nhất, hai sóng cùng pha tại M): d₂ − d₁ = kλ, k = 0, ±1, ±2, …
Cực tiểu (hai sóng ngược pha tại M): d₂ − d₁ = (k + 1/2)λ.

Mẹo nhớ: hiệu đường đi bằng số nguyên bước sóng thì “mạnh nhất”, bằng số bán nguyên bước sóng thì “yên lặng”. Đường trung trực của S₁S₂ (k = 0) là cực đại khi hai nguồn cùng pha.

Khoảng cách giữa hai cực đại (hoặc hai cực tiểu) liên tiếp trên đoạn nối hai nguồn là λ/2.

Ví dụ minh hoạ (tự đặt)

Đề: Hai nguồn S₁, S₂ cùng pha, cách nhau 10 cm, tần số 30 Hz, tốc độ truyền sóng 60 cm/s. Tìm số cực đại và cực tiểu trên đoạn S₁S₂.

Bước sóng λ = v/f = 60/30 = 2 cm.
Cực đại: −S₁S₂/λ < k < S₁S₂/λ nên −5 < k < 5, suy ra k = −4, …, 4: có 9 cực đại.
Cực tiểu: −5 − 0,5 < k < 5 − 0,5 nên −5,5 < k < 4,5, suy ra k = −5, …, 4: có 10 cực tiểu.

Kiểm tra: số cực tiểu hơn số cực đại 1 đơn vị, vì hai nguồn S₁, S₂ cách nhau đúng 5λ (một số nguyên), nên các cực tiểu nằm xen giữa các cực đại và ở hai đầu.

Lỗi sai thường gặp

Nhầm giao thoa với nhiễu xạ (sóng bị lệch khi gặp vật cản) hoặc với sóng dừng.
Nghĩ rằng cực tiểu là “không có sóng”. Thực ra sóng vẫn tới, nhưng hai sóng ngược pha nên triệt tiêu nhau.
Dùng công thức cực đại, cực tiểu của hai nguồn cùng pha cho hai nguồn ngược pha. Với nguồn ngược pha, hai công thức đổi vai cho nhau.
Tính cả hai nguồn vào số điểm cực trị. Nguồn không được coi là cực đại hay cực tiểu khi đếm.

Bài luyện tập

Hai nguồn cùng pha có λ = 3 cm. Điểm M cách S₁ 18 cm, cách S₂ 24 cm. M là cực đại hay cực tiểu?
Đáp án: hiệu đường đi = 6 cm = 2λ, nên M là cực đại bậc 2 (k = 2).
Hai nguồn cùng pha có λ = 4 cm. Điểm N có d₁ = 10 cm, d₂ = 16 cm. N dao động thế nào?
Đáp án: hiệu = 6 cm = 1,5λ = (1 + 1/2)λ, nên N là cực tiểu (đứng yên nếu hai sóng cùng biên độ).
Vì sao hai chiếc loa phát hai bản nhạc khác nhau không tạo ra vùng nghe to nhỏ cố định trong phòng?
Đáp án: hai nguồn không kết hợp (khác tần số, độ lệch pha thay đổi liên tục), nên không có giao thoa ổn định.

Câu hỏi thường gặp

Hai nguồn kết hợp là gì?

Là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Sóng do chúng phát ra gọi là sóng kết hợp.

Hai nguồn cùng biên độ có đủ để giao thoa không?

Không. Điều kiện để giao thoa là hai sóng kết hợp. Cùng biên độ chỉ làm các điểm cực tiểu đứng yên hoàn toàn.

Giao thoa sóng khác sóng dừng ở điểm nào?

Giao thoa là sự chồng chập của hai sóng kết hợp từ hai nguồn khác nhau. Sóng dừng là sự chồng chập của sóng tới và sóng phản xạ trên cùng một phương truyền.

Công thức vị trí cực đại giao thoa của hai nguồn cùng pha là gì?

d2 − d1 = kλ với k nguyên. Còn cực tiểu thì d2 − d1 = (k + 1/2)λ.