Giải Vật lí 11 Bài 12 (Kết nối tri thức): Giao thoa sóng

Giải bài tập Vật lí 11 Bài 12: Giao thoa sóng 

Giải Vật lí 11 trang 48

Khởi động trang 48 Vật Lí 11: Cho hai loa giống nhau cùng phát âm thanh như hình bên, dịch chuyển một micro có nối 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?

Lời giải:

- Do có sự giao thoa sóng âm, những điểm âm thanh lớn là do các sóng tăng cường nhau, những điểm có âm thanh nhỏ do các sóng triệt tiêu nhau.

- Những điểm âm thanh lớn là những điểm dao động rất mạnh do hai sóng tới ở đó đồng pha với nhau và ngược lại những điểm âm thanh bé là những điểm đứng yên do hai sóng tới gặp nhau ở đó dao động ngược pha, triệt tiêu nhau.

I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước

Giải Vật lí 11 trang 49

Câu hỏi trang 49 Vật Lí 11: Giải thích hiện tượng nêu ở mục khởi động của đầu bài.

Lời giải:

Do có sự giao thoa sóng âm, những điểm âm thanh lớn là do các sóng tăng cường nhau, những điểm có âm thanh nhỏ do các sóng triệt tiêu nhau.

Những điểm âm thanh lớn là những điểm dao động rất mạnh do hai sóng tới ở đó đồng pha với nhau và ngược lại những điểm âm thanh bé là những điểm đứng yên do hai sóng tới gặp nhau ở đó dao động ngược pha, triệt tiêu nhau.

II. Thí nghiệm của Young (Y – âng) về giao thoa ánh sáng

Giải Vật lí 11 trang 50

Câu hỏi trang 50 Vật Lí 11: Trong thí nghiệm trên, nếu thay nguồn sáng laze trong thí nghiệm trên bằng bóng đèn dây tóc phát ánh sáng trắng thì vẫn sáng chính giữa sẽ có màu gì.

Lời giải:

Vân sáng chính giữa có màu trắng vì tại đây có sự chồng chập vân sáng của tất cả các ánh sáng đơn sắc khác nhau.

Giải Vật lí 11 trang 51

Câu hỏi 1 trang 51 Vật Lí 11: 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.

Lời giải:

Khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa cạnh nhau có độ dài bằng nửa bước sóng nên có giá trị bằng $\frac{\lambda }{2}=\frac{v}{2f}=\frac{\mathrm{0,2}}{2.40}={\mathrm{2,5.10}}^{-3}cm$.

Câu hỏi 2 trang 51 Vật Lí 11: Trong một thí nghiệm Y-âng về giao thoa ánh sáng với a = 0,2 mm, D = 1,2 m, người ta đo được i = 0,36 mm. Tính bước sóng λ và tần số f của bức xạ.

Lời giải:

Công thức khoảng vân: $i=\frac{\lambda D}{a}\Rightarrow \lambda =\frac{a.i}{D}=\frac{{\mathrm{0,2.10}}^{-3}{\mathrm{.0,36.10}}^{-3}}{\mathrm{1,2}}={\mathrm{0,06.10}}^{-6}m$

Tần số: $f=\frac{c}{\lambda }=\frac{{3.10}^8}{{\mathrm{0,06.10}}^{-6}}={5.10}^{15}Hz$

Câu hỏi 3 trang 51 Vật Lí 11: Trong một thí nghiệm Y-âng, biết a = 0,15 mm, D = 1,20 m, khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 5,2 mm. Tính bước sóng ánh sáng.

Lời giải:

Khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp tương ứng với 11 khoảng vân.

Khoảng vân $i=\frac{\mathrm{5,2}}{11}=\mathrm{0,473}mm$

Bước sóng $\lambda =\frac{a.i}{D}=\frac{{\mathrm{0,15.10}}^{-3}{\mathrm{.0,473.10}}^{-3}}{\mathrm{1,2}}={\mathrm{5,9.10}}^{-8}m$

Em có thể trang 51 Vật Lí 11: Từ hiện tượng giao thoa sóng nước, giải thích được hiện tượng giao thoa của các sóng khác như sóng âm, sóng ánh sáng.

Lời giải:

- Điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa sóng âm:

+ Hai nguồn sóng âm phải cùng tần số, cùng biên độ và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

+ Khi hai nguồn sóng âm giao thoa với nhau: Những chỗ 2 sóng gặp nhau mà cùng pha với nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các âm có cường độ cực đại. Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các âm có cường độ cực tiểu.

- Điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa sóng ánh sáng:

+ Hai chùm sáng kết hợp là hai chùm phát ra ánh sáng có cùng tần số và cùng pha hoặc có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

+ Khi hai chùm sáng kết hợp gặp nhau chúng sẽ giao thoa với nhau: Những chỗ 2 sóng gặp nhau mà cùng pha với nhau, chúng tăng cường lẫn nhau tạo thành các vân sáng. Những chổ hai sóng gặp nhau mà ngược pha với nhau, chúng triệt tiêu nhau tạo thành các vân tối.

Xem thêm lời giải bài tập Vật lí 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác: 

Bài 11: Sóng điện từ

Bài 12: Giao thoa sóng

Bài 13: Sóng dừng

Bài 14: Bài tập về sóng

Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm