Giải chi tiết Vật lí 11 kết nối mới bài 12: Giao thoa sóng

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: 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?

Hướng dẫn trả lời: 

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.

I. HIỆN TƯỢNG GIAO THAO CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC

Câu hỏi: Giải thích hiện tượng nêu ở mục khởi động.

Hướng dẫn trả lời:

Hai sóng âm thanh phát ra đóng thời từ hai chiếc loa ở châu bởi là hai sóng kết hợp vi hai loa giống nhau phát âm từ cùng một nguồn Khi hai sống im gặp nhau sẽ giao thoa với nhau và ở vùng hai sóng giao nhau có những điểm hai sóng tăng cường nhau nên âm nghe rất to, còn những điểm tại đó hai sóng triệt tiêu nhau nên âm nghe rất nhỏ.

II. THÍ NGHIỆM CỦA YOUNG (Y-ÂNG) VỀ GIAO THOA ÁNH SÁNG

Câu hỏi 1: Trong thí nghiệm trên, 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.

Hướng dẫn trả lời: 

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 trắng

Câu hỏi 2: 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.

Hướng dẫn trả lời: 

Ta có: v = 20 cm/s = 0,2 m/s
Bước sóng là: $\lambda =\frac{v}{f}=\frac{0,2}{40}=0.005$ (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 3: Trong một thí nghiệm Young 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.

Hướng dẫn trả lời: 

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

Tần số f của bức xạ: $f=\frac{c}{\lambda}=\frac{3.10^{8}}{6.10^{-8}}=5.10^{15}$(Hz)

Câu hỏi 4: Trong một thí nghiệm Young, biết a = 0,15 mm, D = 1,20 m, khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 52 mm. Tính bước sóng ánh sáng.

Hướng dẫn trả lời: 

Vì khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 52 mm nên 11i = 52 $\Rightarrow i=\frac{52}{11}$(mm)

Bước sóng là: $\lambda =\frac{a.i}{D}=\frac{0,15.\frac{52}{11}}{1,2}\approx 0,6 (\mu m)$