Soạn mới giáo án Vật lí 11 cánh diều Chủ đề 2 Bài 3: Giao thoa sóng

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV giới thiệu cách xác định li độ tổng hợp của một điểm nhận đồng thời hai sóng truyền tới trên đồ thị li độ - thời gian.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm đôi, nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi các câu hỏi sau:

+ Hãy giải thích kết quả xác định li độ tổng hợp trên các đồ thị hình 3.3 và hình 3.4.

+ Nêu điều kiện để quan sát được vân giao thoa.

- GV giới thiệu điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. SỰ GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC

1. Sự tạo thành vân giao thoa

- Những điểm nào cách nguồn một khoảng bằng k thì dao động đồng pha với nguồn, còn những điểm nào cách nguồn một khoảng  thì dao động ngược pha với nguồn.

- Vân giao thoa của hai sóng chỉ xuất hiện với hai sóng phát ra từ hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Hai nguồn sóng như vậy là hai nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra hai sóng kết hợp.

- Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc làm tăng cường, hoặc làm yếu nhau được gọi là hiện tượng giao thoa của sóng.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chia lớp thành 6 – 8 nhóm.

- GV phát dụng cụ thí nghiệm, yêu cầu HS làm việc theo nhóm và thực hiện thí nghiệm theo hướng dẫn trong SGK

+ Dụng cụ: hai quả cầu nhỏ gắn với cần rung của máy phát tần số, khay chứa nước có đáy trong suốt, đèn, gương phẳng, màn chiếu.

+ Các bước tiến hành:

Bước 1: Hai quả cầu nhỏ được đặt tiếp xúc với hai điểm trên mặt nước chứa trong khay.

Bước 2: Lắp đặt đèn và gương phẳng sao cho ánh sáng chiếu qua khay nước được gương phương chiếu hắt lên màn (hình 3.5)

Bước 3: Bật máy phát âm tần cho cần rung hoạt động, vị trí mặt nước tiếp xúc với hai quả cầu trở thành hai nguồn sóng cùng tần số.

Bước 4: Vẽ lại hình ảnh các vòng sóng nước quan sát thấy trên màn. Xác định bước sóng do hai nguồn phát ra.

Bước 5: Đánh dấu các điểm giao thoa giữa gợn lõm của sóng từ nguồn 1 với gợn lồi của sóng từ nguồn 2. Xác định khoảng cách từ hai nguồn đến mỗi điểm này của đường k = 0 và đối chiếu với công thức. Thực hiện tương tự với các điểm đứng yên khác.

Bước 6: Thay đổi tần số của một trong hai nguồn và quan sát hiện tượng.

- GV yêu cầu HS trả lời nội dung Câu hỏi (SGK – tr50,51)

Câu hỏi 1 (SGK – tr50)

Biết bước sóng là khoảng cách giữa đỉnh hai gợn lồi hoặc đỉnh hai gợn lõm liên tiếp trên cùng một phương truyền sóng. Hãy nêu cách xác định bước sóng do hai nguồn phát ra trên hình 3.6.

Câu hỏi 2 (SGK – tr51)

Dùng bút chì vẽ đường nối các điểm giao nhau giữa các gợn lồi hoặc của các gợn lõm của hai nguồn sóng trên Hình 3.6 và đối chiếu kết quả với công thức (3.1).

Câu hỏi 3 (SGK – tr51)

Quan sát hình ảnh mặt nước thu được trên màn khi thay đổi tần số dao động của một quả cầu thì không còn thấy các điểm dao động cực đại và cực tiểu nằm trên các đường xác định nữa. Vậy điều kiện để quan sát được hệ vân giao thoa là gì?

- GV yêu cầu HS quan sát thí nghiệm và chứng minh sự giao thoa của hai sóng mặt nước và xác định điều kiện cần thiết xảy ra hiện tượng giao thoa.

- GV kết luận về thí nghiệm chứng minh sự giao thoa của hai sóng mặt nước.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, thí nghiệm, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung mới.

I. SỰ GIAO THOA CỦA HAI SÓNG MẶT NƯỚC

2. Thí nghiệm kiểm tra

*Trả lời Câu hỏi 1 (SGK – tr50)

- Vẽ lại hình ảnh các vòng sóng nước trên màn quan sát. Xác định bước sóng do nguồn phát ra bằng khoảng cách giữa hai đỉnh hai gợn sóng lồi liên tiếp.

*Trả lời Câu hỏi 2 (SGK – tr51)

- Đánh dấu các điểm giao nhau giữa các gợn lồi của hai sóng. Đo khoảng cách từ mỗi nguồn đến ba điểm đã đánh dấu.

- Quan sát để kiểm tra những điểm này có dao động với biên độ lớn hơn các điểm lân cận không. Đồng thời tính hiệu khoảng cách từ hai nguồn đến mỗi điểm này có bằng nguyên lần bước sóng không.

*Trả lời Câu hỏi 3 (SGK – tr51)

- Khi thay đổi tần số của một trong hai nguồn thì không thu được hệ vân giao thoa nữa. Vì lúc này, hai nguồn không cùng tần số nên hai sóng không còn là sóng kết hợp để đảm bảo điều kiện xảy ra hiện tượng giao thoa.

*Kết luận

- Chỉ khi sóng xuất phát từ hai nguồn kết hợp, ta mới có thể thấy được hệ vân giao thoa trên mặt nước như đã dự đoán.

- Điều kiện để có hiện tượng giao thoa sóng là hai sóng phải xuất phát từ hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương dao động và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV chiếu hình ảnh sơ đồ thí nghiệm giao thoa ánh sáng với khe Young và các vân giao thoa thu được trên màn E (hình 3.7), tổ chức cho HS tìm hiểu thí nghiệm.

Kết quả giao thoa của hai sóng kết hợp cũng thu được trong thí nghiệm với ánh sáng và là minh chứng quan trọng giúp khẳng định ánh sáng là sóng.

- GV giới thiệu cho HS biểu thức tính và ý nghĩa khoảng vân i.

- GV yêu cầu HS thảo luận theo nhóm, nghiên cứu SGK tìm hiểu về thí nghiệm giao thoa ánh sáng và trả lời các câu hỏi sau:

+ Hãy tóm tắt cách bố trí thí nghiệm.

+ Hãy mô tả kết quả quan sát của thí nghiệm.

+ Trong thí nghiệm trên, nếu thay nguồn sáng laze trên bằng nguồn phát ánh sáng trắng thì vạch sáng trung tâm và dải màu hai bên có màu gì?

- GV kết luận về giao thoa ánh sáng.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK, quan sát hình ảnh, thí nghiệm, chăm chú nghe GV giảng bài, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời, đưa ra ý kiến của bản thân.

- GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, tổng kết và chuyển sang nội dung luyện tập.

II. GIAO THOA ÁNH SÁNG

- Trong thí nghiệm về giao thoa ánh sáng với hai khe sáng hẹp của Young, các vân sáng, vân tối nằm xen kẽ và cách đều nhau trên màn quan sát. Khoảng cách giữa hai vân sáng hoặc hai vân tối liên tiếp được gọi là khoảng vân và tính bằng công thức:

- Nếu dùng nguồn phát ánh sáng trắng tại S₀ thì trên màn quan sát, ta sẽ thấy vạch sáng trắng ở chính giữa, hai bên vạch này có những dải màu như cầu vồng.