Lý thuyết giao thoa sóng

Hiện tượng giao thoa là hiện tượng hai sóng khi gặp nhau thì có những điểm chúng luôn tăng cường nhau, có những điểm chúng triệt tiêu lẫn nhau.

Lý thuyết:

GIAO THOA SÓNG

I. Giao thoa sóng - Lí thuyết chung

1. Hiện tượng giao thoa

- Khi sóng mặt nước gặp một khe chắn hẹp có kích thước nhỏ hơn bước sóng thì sóng truyền qua khe giống như một tâm phát sóng mới.

- Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cùng phương, cùng chu kì (hay tần số) và có hiệu số pha không đổi theo thời gian. Hai nguồn kết hợp có cùng pha là hai nguồn đồng bộ.

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

Hiện tượng giao thoa là 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.

Các gợn sóng có hình các đường hypebol gọi là các vân giao thoa.

2. Cực đại và cực tiểu

- Giao thoa của hai sóng phát ra từ hai nguồn sóng kết hợp S1, S2 cách nhau một khoảng l:

  • Phương trình sóng tại 2 nguồn : (Điểm M cách hai nguồn lần lượt d1, d2)

\({u_1} = {\rm{Acos}}(2\pi ft + {\varphi _1})\) và \({u_2} = {\rm{Acos}}(2\pi ft + {\varphi _2})\)

  • Phương trình sóng tại M do hai sóng từ hai nguồn truyền tới:

\({u_{1M}} = {\rm{Acos}}(2\pi ft - 2\pi \frac{{{d_1}}}{\lambda } + {\varphi _1})\) và \({u_{2M}} = {\rm{Acos}}(2\pi ft - 2\pi \frac{{{d_2}}}{\lambda } + {\varphi _2})\)

\({u_M} = {\rm{ }}{u_{1M}} + {\rm{ }}{u_{2M}}\)

\({u_M} = 2Ac{\rm{os}}\left( {\pi \frac{{{d_1} - {d_2}}}{\lambda } + \frac{{\Delta \varphi }}{2}} \right)c{\rm{os}}\left( {2\pi ft - \pi \frac{{{d_1} + {d_2}}}{\lambda } + \frac{{{\varphi _1} + {\varphi _2}}}{2}} \right)\)

  • Biên độ dao động tại M: \({A_M} = 2A\left| {c{\rm{os}}\left( {\pi \frac{{{d_1} - {d_2}}}{\lambda } + \frac{{\Delta \varphi }}{2}} \right)} \right|\) với \(\Delta \varphi = {\varphi _2} - {\varphi _1}\)
  • Những điểm dao động với biên độ cực đại có hiệu đường đi từ hai nguồn sóng tới đó thỏa mãn: \({d_2} - {d_1} = k\lambda + \frac{{\Delta \varphi }}{{2\pi }}\lambda \) với \(k = 0; \pm 1; \pm 2; \pm 3;..........\)
  • Những điểm dao động với biên độ cực tiểu: \({d_2} - {d_1} = (k + \frac{1}{2})\lambda + \frac{{\Delta \varphi }}{{2\pi }}\lambda \)     \(k = 0; \pm 1; \pm 2; \pm 3;....\)

+ Khoảng cách giữa 2 cực đại liên tiếp hoặc 2 cực tiểu liên tiếp là: \(\frac{\lambda }{2}\)

+ Khoảng cách giữa 1 cực đại và 1 cực tiểu gần nhất là \(\frac{\lambda }{4}\)

+ Tại I trung điểm của 2 nguồn sóng:

  •  2 nguồn cùng pha: I dao động với biên độ cực đại
  •  2 nguồn ngược pha: I dao động với biên độ cực tiểu

3. Điều kiện giao thoa - Sóng kết hợp

Hai sóng là hai sóng kết hợp tức là hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian (hoặc hai sóng cùng pha).

II. Sơ đồ tư duy về giao thoa sóng

Xem thêm lời giải SGK Vật lí lớp 12

Giải bài tập vật lý lớp 12 đầy đủ công thức, lý thuyết, định luật, chuyên đề vật lý SGK lớp 12 giúp để học tốt vật lý 12, luyện thi THPT Quốc gia

CHƯƠNG I. DAO ĐỘNG CƠ

CHƯƠNG II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

CHƯƠNG III. DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU

ĐỀ THI HỌC KÌ 1 MỚI NHẤT CÓ LỜI GIẢI

CHƯƠNG IV. DAO ĐỘNG VÀ SÓNG ĐIỆN TỪ

CHƯƠNG V. SÓNG ÁNH SÁNG

CHƯƠNG VI. LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG

CHƯƠNG VII. HẠT NHÂN NGUYÊN TỬ

CHƯƠNG VIII. TỪ VI MÔ ĐẾN VĨ MÔ

ĐỀ THI HỌC KÌ 2 MỚI NHẤT CÓ LỜI GIẢI

Xem Thêm

Lớp 12 | Các môn học Lớp 12 | Giải bài tập, đề kiểm tra, đề thi Lớp 12 chọn lọc

Danh sách các môn học Lớp 12 được biên soạn theo sách giáo khoa mới của bộ giáo dục đào tạo. Kèm theo lời giải sách bài tập, sách giáo khoa, đề kiểm tra 15 phút, 45 phút (1 tiết), đề thi học kì 1 và học kì 2 năm học 2024 ngắn gọn, chi tiết dễ hiểu.