• Tải app VietJack. Xem giải thuật nhanh hơn !

1. Hiện tượng:

Quảng cáo Quan sát hiện tượng giao thoa sóng trên mặt nước, ta quan sát thấy :
– Trong vùng gặp nhau ( vùng giao thoa của hai sóng ) Open những điểm mà tại đó nước xê dịch mạnh và những điểm mà tại đó nước yên lặng ( đứng yên không xê dịch ) .
– Hiện đó gọi là hiện tượng giao thoa ánh sáng. Các gợn sóng có hình những đường hypebol gọi là những vân giao thoa .

2. Định nghĩa: Giao thoa sóng là sự tổng hợp của hai sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ biên độ sóng được tăng cường hay bị giảm bớt.

* Điều kiện để có giao thoa : Do hai nguồn tích hợp tạo ra. Hai nguồn phối hợp là hai nguồn có cùng tần số và có hiệu số pha không đổi theo thời hạn .

II. Khảo sát sự giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cùng biên độ A.

Xét điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2
Phương trình sóng tại 2 nguồn :
u1 = Acos ( 2 πft + Φ1 ) và u2 = Acos ( 2 πft + Φ2 ) Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới :
* Phương trình giao thoa sóng tại M :

1) Biên độ dao động tại M:

* Những điểm có biên độ cực lớn : AM = 2A
( 2 sóng từ 2 nguồn cùng pha nhau tại M )
* Những điểm có biên độ cực tiểu :
( 2 sóng từ 2 nguồn ngược pha nhau tại M )
( k = 0, ± 1, ± 2, … là thứ tự những tập hợp điểm đứng yên kể từ Mo, k = 0 là tập hợp điểm đứng yên thứ 1 ) Quảng cáo

2) Hai nguồn dao động cùng pha (∆φ = φ2 – φ1 = 0 hoặc = 2kπ).

Thay φ1 = φ2 = φ vào những phương trình trên ta được :
* Phương trình giao thoa sóng tại M :
* Biên độ sóng tổng hợp :
+ AM max = 2A khi : Hai sóng thành phần tại M cùng pha nhau ∆ φM1 / M2 = 2 kπ ( k ∈ Z ) .
Khi đó hiệu đường đi : ∆ d = d2 – d1 = kλ
+ AM min = 0 khi :
– Hai sóng thành phần tại M ngược pha nhau ∆ φM1 / M2 = ( 2 k + 1 ) π ( k ∈ Z ) .
– Hiệu đường đi : ∆ d = d2 – d1 = ( k + 50% ) λ .
* Tìm số điểm xê dịch cực lớn trên đoạn S1S2 : d1 – d2 = kλ ( k ∈ Z ) ;
Số điểm cực lớn : – S1S2 / λ ≤ k ≤ S1S2 / λ
* Tìm số điểm xê dịch cực tiểu trên đoạn S1S2 : d1 – d2 = ( 2 k + 1 ) λ / 2 ( k ∈ Z )
Số điểm cực tiểu : – S1S2 / λ – 1/2 ≤ k ≤ S1S2 / λ – 50%
Khi hai nguồn xê dịch cùng pha và cùng biên độ A thì trung điểm của S1S2 có biên độ cực lớn Amax = 2A và tập hợp những điểm cực tiểu và cực lớn là họ những đường Hypecbol có S1, S2 là tiêu điểm.

3) Hai nguồn dao động ngược pha: (∆φ = φ2 – φ1 = π)

* Phương trình giao thoa sóng tại M :
* Biên độ sóng tổng hợp :* Điểm giao động cực lớn : d2 – d1 = ( k + 50% ) λ ( k ∈ Z )
Số đường hoặc số điểm giao động cực lớn ( không tính hai nguồn ) trên đoạn S1S2 : – S1S2 / λ – 1/2 ≤ k ≤ S1S2 / λ – 50% * Điểm xê dịch cực tiểu ( không giao động ) :
d2 – d1 = kl ( k ∈ Z ) Số đường hoặc số điểm giao động cực tiểu ( không tính hai nguồn ) trên đoạn S1S2 :
– S1S2 / λ ≤ k ≤ S1S2 / λ
Vậy khi hai nguồn giao động cùng biên độ A và ngược pha thì trung điểm của S1S2 có biên độ cực tiểu Amin = 0. Quảng cáo

4. Trường hợp hai nguồn dao động vuông pha nhau: (∆φ = φ2 – φ1 = π/2)

* Phương trình giao thoa sóng tại M :
* Biên độ sóng tổng hợp :* Điểm giao động cực lớn : d2 – d1 = ( k + 1/4 ) λ ( k ∈ Z )
Số đường hoặc số điểm giao động cực lớn trên đoạn S1S2 :
– S1S2 / λ – 1/4 ≤ k ≤ S1S2 / λ – 1/4
* Điểm xê dịch cực tiểu ( không xê dịch ) : d2 – d1 = ( k + 3/4 ) λ ( k ∈ Z )
Số đường hoặc số điểm xê dịch cực tiểu trên đoạn S1S2 :
– S1S2 / λ – 3/4 ≤ k ≤ S1S2 / λ – 3/4
Vậy khi hai nguồn giao động cùng biên độ A và vuông pha thì trung điểm của S1S2 có biên độ bằng AM = A √ 2.

5. Trường hợp tổng quát: Hai nguồn cùng tần số, khác biên độ, khác pha ban đầu.

Phương trình sóng tại 2 nguồn:

u1 = A1cos ( 2 πft + φ1 ) và u2 = A2cos ( 2 πft + φ2 ) Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới :
* Phương trình giao thoa sóng tại M :
Sử dụng giải pháp tổng hợp hai giao động điều hòa bằng vectơ quay, ta xác lập được :
uM = u1M + u2M = AM cos ( 2 πft + φM ) Trong đó :∆ φ là độ lệch pha của hai xê dịch sóng tới tại M : ∆ φ = φ2 – φ1 = 2 π. ( d2-d1 ) / λ → │ A1 – A2 │ ≤ AM ≤ A1 + A2
+ Điểm M xê dịch với biên độ cực lớn AM = A1 + A2 khi và chỉ khi xê dịch sóng từ hai nguồn tới M đồng pha với nhau : ∆ φ = 2 kπ
+ Điểm M giao động với biên độ cực tiểu AM = │ A1 – A2 │ khi và chỉ khi xê dịch sóng từ hai nguồn tới M ngược pha với nhau : ∆ φ = ( 2 k + 1 ) π
+ Tổng quát : Điểm M xê dịch với biên độ bất kể AM khi và chỉ khi giao động sóng từ hai nguồn tới M lệch sóng với nhau : ∆ φ = ± α + 2 kπ với α thỏa mãn nhu cầu
Chú ý :
– Trong hiện tượng giao thoa sóng, khoảng cách ngắn nhất giữa 2 điểm xê dịch với biên độ cực lớn ( hay 2 điểm giao động với biên độ cực tiểu ) trên đoạn nối hai nguồn S1S2 bằng λ / 2 và giữa cực lớn và cực tiểu là λ / 4 .
– Hai điểm cực lớn gần nhau nhất giao động ngược pha nhau.

III. Nhiễu xạ sóng

1) Định nghĩa: Nhiễu xạ là hiện tượng sóng bị bẻ cong khỏi phương truyền thẳng khi đi qua gần mép vật cản.

2) Đặc điểm:

– Nhiễu xạ xảy ra trên mọi loại sóng, cùng với giao thoa trở thành đặc trưng nhận diện đặc thù sóng của những hiện tượng vật lý nhất định nào đó .
– Khác với phản xạ và khúc xạ, vốn xảy ra trên mặt ngăn cách giữa hai môi trường tự nhiên, nhiễu xạ tự nó xảy ra trong cùng một môi trường tự nhiên giống hệt. Trái ngược với ” nhiễu xạ ” là ” truyền thẳng ” .

3) Quan sát nhiễu xạ sóng:

– Nhiễu xạ chỉ trở nên dễ quan sát khi kích cỡ vật cản không vượt quá bước sóng vài chục hoặc vài trăm lần. Vật cản ở đây hoàn toàn có thể là khe, lỗ, tường, cột .. Nếu vật cản có kích cỡ quá lớn, lớn hơn bước sóng tầm nghìn lần trở lên, hiệu ứng nhiễu xạ sẽ trở nên khó quan sát và tất cả chúng ta thấy gần như chúng truyền thẳng .
Ví dụ :
Sóng nước là trường hợp dễ quan sát hiện tượng nhiễu xạ nhất. :
Xem thêm những phần tóm tắt triết lý Vật Lí lớp 12 ngắn gọn, chi tiết cụ thể khác :

Giới thiệu kênh Youtube VietJack

song-co-va-song-am.jsp