Trong kì thi THPT quốc gia, giao thoa sóng là một chuyên đề chiếm khá nhiều câu hỏi. Không chỉ gồm những câu hỏi khó lấy điểm 10, mà chuyên đề này còn gây không ít khó khăn bởi những câu hỏi lý thuyết hóc búa. Vậy giao thoa sóng là gì? Để làm tốt bài tập giao thoa sóng cần phải nắm vững những kiến thức nào? Cùng tìm hiểu ngay dưới bài viết này.

Giao thoa sóng là gì?

Giao thoa sóng là quá trình hai sóng gặp nhau tạo thành những điểm tăng cường nhau và những điểm triệt tiêu lẫn nhau gọi là giao thoa sóng. Quá trình giao thoa sóng chỉ xảy ra khi các sóng đều là sóng kết hợp.

Điều kiện sóng kết hợp phải là:

  • Có cùng phương
  • Có cùng tần số
  • Có độ lệch pha không đổi theo thời gian

Độ lệch pha không đổi theo thời gian tức là pha không chứa biến số t. Đó là cách nhớ đơn giản nhất, dễ hiểu nhất.

Khái niệm nguồn kết hợp và sóng kết hợp

Quá trình giao thoa sóng chỉ xảy ra khi các sóng đều là sóng kết hợp. Sóng kết hợp là sóng được tạo ra bởi các nguồn kết hợp.

Khái niệm: Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Định nghĩa trên được áp dụng trong cả sóng cơ lẫn sóng ánh sáng.

Hiện tượng giao thoa sóng

Khái niệm giao thoa sóng là sự kết hợp hai hoặc là nhiều sóng ở không gian. Trong đó, sẽ tạo ra những điểm cực đại giao thoa (sóng tăng cường) và điểm cực tiểu giao thoa (triệt tiêu nhau).

Giả sử ta có 2 nguồn sóng với phương trình dao động là:

{u_1} = a\cos \left( {\omega t + {\varphi _1}} \right) và {u_2} = a\cos \left( {\omega t + {\varphi _2}} \right)

Khi đó điểm M bất kì sẽ nhận được sóng do 2 nguồn truyền với với phương trình như sau:

{u_{AM}} = a\cos \left( {\omega t + {\varphi _1} - 2\pi \frac{{{d_1}}}{\lambda }} \right){\mkern 1mu} và {u_{BM}} = a\cos \left( {\omega t + {\varphi _2} - 2\pi \frac{{{d_2}}}{\lambda }} \right)

Khi đó, phương trình giao thoa tổng hợp tại M là:

u = 2A\cos \left[ {\frac{{\pi \left( {{d_2} - {d_1}} \right)}}{\lambda } + \frac{{{\varphi _1} - {\varphi _2}}}{2}} \right].\cos \left( {\omega t - \pi \frac{{{d_1} + {d_2}}}{\lambda } + \frac{{{\varphi _1} + {\varphi _2}}}{2}} \right)

Lưu ý rằng:

  • Biên độ dao động là: {A_M} = 2A\left| {\cos \left[ {\frac{{\pi \left( {{d_2} - {d_1}} \right)}}{\lambda } + \frac{{{\varphi _1} - {\varphi _2}}}{2}} \right].} \right|
  • Pha của dao động là:  {\varphi _M} = - \pi \frac{{{d_1} + {d_2}}}{\lambda } + \frac{{{\varphi _1} + {\varphi _2}}}{2}

Bài tập trắc nghiệm lý thuyết giao thoa sóng

Câu 1. Điều kiện để có giao thoa sóng là gì? Chọn đáp án đúng trong các câu dưới đây:

A. Có hai sóng chuyển động ngược chiều giao nhau.

B. Có hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi.

C. Có hai sóng cùng bước sóng giao nhau.

D. Có hai sóng cùng biên độ, cùng tốc độ giao nhau.

Đáp án: B. Có hai sóng cùng tần số và có độ lệch pha không đổi.

Để trả lời câu này, bạn đọc chỉ cần nắm vững lý thuyết định nghĩa về nguồn kết hợp, sóng kết hợp là được.

Câu 2: Nêu hiện tượng sóng sẽ xảy ra khi một sóng mặt nước truyền đi gặp khe chắn hẹp có kích thước nhỏ hơn bước sóng. Chọn đáp án chính xác trong các phương án sau:

A. Sóng vẫn tiếp tục truyền thẳng qua khe.

B. Sóng gặp khe phản xạ trở lại.

C. Sóng truyền qua khe giống như một tâm phát sóng mới.

D. Sóng gặp khe rồi dừng lại.

Đáp án: C. Sóng truyền qua khe giống như một tâm phát sóng mới.

Câu 3: Chọn phát biểu sai trong các phát biểu sau khi nói về hiện tượng giao thoa sóng. Hiện tượng giao thoa sóng sẽ xảy ra khi hai sóng tạo ra từ hai tâm sóng có các đặc điểm:

A. cùng tần số, cùng pha.

B. cùng tần số, ngược pha.

C. cùng tần số, lệch pha nhau một góc không đổi.

D. cùng biên độ, cùng pha.

Đáp án: D. cùng biên độ, cùng pha.

Ở câu này, ta cần ghi nhớ lại điều kiện giao thoa sóng:

Quá trình giao thoa sóng chỉ xảy ra khi các sóng đều là sóng kết hợp. Sóng kết hợp là sóng được tạo ra bởi các nguồn kết hợp. Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Định nghĩa trên được áp dụng trong cả sóng cơ lẫn sóng ánh sáng.

Do đó, ta chọn ngay đáp án D nhé.

Câu 4. Dùng nguồn dao động với tần số 50Hz, khi đó đo khoảng cách giữa hai vân tối liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động là 2mm. Kích thước của bước sóng trên mặt nước sẽ là kết quả nào dưới đây:

A. λ = 1mm.

B. λ = 2mm.

C. λ = 4mm.

D. λ = 8mm.

Đáp án: C. λ = 4mm.

Ta có khoảng cách giữa 2 vân tối liên tiếp trên đường nối 2 tâm sóng là λ/2. Đề cho khoảng cách này là 2 mm, do đó bước sóng bằng λ = 2.2 = 4mm.

Câu 5. Chọn phát biểu sai trong các phát biểu dưới đây:

A. Khi có hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm dao động với biên độ cực đại.

B. Khi có hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, tồn tại các điểm không dao động.

C. Khi có hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm không dao động tạo thành các vân cực tiểu.

D. Khi có hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm dao động mạnh tạo thành các đường thẳng cực đại.

Đáp án: D. Khi có hiện tượng giao thoa sóng trên mặt chất lỏng, các điểm dao động mạnh tạo thành các đường thẳng cực đại.

Giao thoa sóng tạo nên các vân cực đại và cực tiểu. Không tạo thành các đường thẳng cực đại, đồ thị chính xác ở đây là đường hypebol.

Bài tập giao thoa sóng rất đa dạng và chia thành nhiều mức độ. Tuy nhiên, tất cả những phương pháp giải đều phải dựa trên những nền tảng kiến thức trong bài viết này. Mong rằng, sau bài viết bạn có thể hiểu rõ giao thoa sóng là gì cũng như những công thức quan trọng trong quá trình giải bài tập.
Chủ đề liên quan