Lý thuyết Giao thoa sóng (Cánh diều 2024) Vật lí 11

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 3: Giao thoa sóng

A. Lý thuyết Giao thoa sóng

I. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước

Sự tạo thành vân giao thoa

- Giả sử A và B là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và cùng pha. Sóng do hai nguồn tạo ra cùng truyền đến điểm M ở cách A và B các khoảng lần lượt là x1 và x2

- Những điểm dao động với biên độ lớn nhất là những điểm mà hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn đến đó là

$x_2-x_1=k\lambda$ (k là số nguyên)

- Những điểm dao động với biên độ nhỏ nhất là những điểm mà hiệu đường đi của sóng từ hai nguồn đến đó là

$x_2-x_1=(k+\frac{1}{2})\lambda$ (k là số nguyên)

- Tổng hợp các điểm dao động với biên độ lớn nhất hoặc dao động với biên độ nhỏ nhất tạo thành các đường xác định trong vùng giao nhau của hai sóng được gọi là hệ vân giao thoa của hai sóng

- Hai nguồn kết hợp là hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian

- Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo ra là 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

- 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

- Hiện tượng giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng

II. Giao thoa ánh sáng

- Hiện tượng giao thoa ánh sáng là hiện tượng xuất hiện các vạch sáng xen kẽ với các vạch tối khi hai sóng ánh sáng kết hợp gặp nhau

- Khoảng cách giữa hai vân sáng (hoặc hai vân tối) liên tiếp được gọi là khoảng vân, kí hiệu là i

$i=\frac{\lambda D}{a}$

- Khoảng cách từ vân sáng thứ k đến vân sáng trung tâm được tính bằng

$x_s=ki$

- Khoảng cách từ vân tối thứ k đến vân sáng trung tâm được tính bằng

$x_t=(k-\frac{1}{2})i$

Sơ đồ tư duy về “Giao thoa sóng”

B. Trắc nghiệm Giao thoa sóng

Câu 1: Trong thí nghiệp Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe là 1 mm, khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là 2 m. Tại điểm M trên màn quan sát cách vân trung tâm 3 mm có vân sáng bậc 3. Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm là

A. 500 nm.

B. 450 nm.

C. 600 nm.

D. 750 nm.

Câu 2: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, hai khe được chiếu bằng ánh sáng đơn sắc. Khoảng vân giao thoa trên màn quan sát là i. Khoảng cách giữa hai vân sáng bậc 3 nằm ở hai bên vân trung tâm là

A. 5i.

B. 3i.

C. 4i.

D. 6i.

Câu 3: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, ban đầu hai khe được chiếu bằng nguồn phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng $\lambda$. Khoảng cách từ mặt phẳng chứa hai khe đến màn quan sát là D và hai khe cách nhau một khoảng a. Khi thay nguồn bằng ánh sáng đơn sắc có bước sóng $1,5\lambda$, để khoảng vân có độ lớn không đổi, ta có thể

A. tăng D 1,5 lần, giữ a không đổi.

B. tăng a 1,5 lần, giữ D không đổi.

C. giảm a 1,5 lần, giữ D không đổi.

D. giữ D và a không đổi.

Câu 4: Xét hai nguồn sóng kết hợp tạo ra hiện tượng giao thoa trên mặt nước. Cho biết tốc độ truyền sóng là 25 cm/s và tần số sóng là 10 Hz. Tại điểm cách hai nguồn các khoảng bằng bao nhiêu thì sóng có biên độ cực đại?

A. 10 cm và 12 cm.

B. 10 cm và 15 cm.

C. 15 cm và 16 cm.

D. 12 cm và 16 cm.

Câu 5. Một trong hai khe của thí nghiệm Young được làm mờ sao cho nó chỉ truyền ánh sáng được bằng 1/2 cường độ sáng của khe còn lại. Kết quả là

A. vân giao thoa biến mất.

B. vân giao thoa tối đi.

C. vạch sáng trở nên sáng hơn và vạch tối thì tối hơn.

D. vạch tối sáng hơn và vạch sáng tối hơn.

Câu 11. Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe là $0,15\text{mm}$, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe và màn quan sát là $2\text{m}$. Ánh sáng sử dụng trong thí nghiệm là ánh sáng đơn sắc màu vàng có bước sóng $0,58\mu \text{m}$. Vị trí vân sáng bậc 3 trên màn quan sát cách vân trung tâm một khoảng là

A. $0,232\cdot {10}^{-3}\text{m}$.

B. $0,812\cdot {10}^{-3}\text{m}$.

C. $2,23\cdot {10}^{-3}\text{m}$.

D. $8,12\cdot {10}^{-3}\text{m}$.

Câu 12. Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, giữa hai điểm P và Q trên màn cách nhau 9 mm chỉ có 5 vân sáng mà tại P là một trong 5 vân sáng đó, còn tại Q là vị trí của vân tối. Vị trí vân tối thứ 2 cách vân trung tâm một khoảng là

A. $0,5\cdot {10}^{-3}\text{m}$

B. $5\cdot {10}^{-3}\text{m}$.

C. $3\cdot {10}^{-3}\text{m}$

D. $0,3\cdot {10}^{-3}\text{m}$.