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

Khởi động trang 48 Vật lí 11: 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?

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học và tìm kiếm thông tin internet để dự đoán câu trả lời.

Lời giải:

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.

Câu hỏi trang 49 Vật lí 11: Giải thích hiện tượng nêu ở mục khởi động.

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải:

Trong thí nghiệm ta đã dùng hai nguồn sóng giống hệt nhau dao động theo phương vuông góc với mặt nước. Vì thế, trên mặt nước có những điểm đứng yên, do hai sóng gặp nhau ở đó dao động ngược pha, triệt tiêu nhau. Có những điểm dao động rất mạnh do hai sóng ở đó dao động đồng pha. Ánh sáng truyền qua những điểm đứng yên không bị cản trở, nên cho ảnh là những hypebol rất sáng. Còn ánh sáng truyền qua những điểm dao động mạnh thì bị tán xạ nên cho ảnh là những đường hypebol nhoè và tối.

Câu hỏi trang 50 Vật lí 11:  Trong thí nghiệm hình 12.3, 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.

Phương pháp giải:

Dựa vào kết quả thí nghiệm để trả lời.

Lời giải:

Ánh sáng giao thoa là ánh sáng trắng nên có vô sóng ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên từ đỏ đến tím giao thoa nhau trên màn quan sát

- Vân sáng chính giữa của mọi hệ vân đều trùng nhau nên vân sáng chính giữa có màu trắng.

- Từ vân sáng bậc 1 trở đi, các vân không trùng nhau mà ở sát cạnh nhau, tạo thành các quang phổ liên tục bậc 1, bậc 2, bậc 3,….có màu cầu vồng với tím trong, đỏ ngoài. Quang phổ bậc 2 trùng một phần với quang phổ bậc 3, bậc quang phổ càng lớn thì vùng chồng lên nhau càng rộng.

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:

Ta có: v = 20 cm/s = 0,2 m/s

Bước sóng là: λ= $\frac{v}{f}=\frac{0,2}{40}$= 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 2 trang 51 Vật lí 11: Trong một thí nghiệm Y-âng 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

Lời giải:

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

Tần số f của bức xạ: $f=\frac{c}{\lambda }=\frac{{3.10}^8}{{6.10}^{-8}}$= 5.1015(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:

Vì khoảng cách giữa 12 vân sáng liên tiếp là 5,2 mm nên 11i = 5,2 ⇒ I ≈ 0,47 mm

Bước sóng là: $\lambda =\frac{a.i}{D}$= $\frac{0,15.0,47}{1,2}$= 0,06(μm)