Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Tiết 23: Sự phản xạ sóng sóng dừng

Câu hỏi Viết biểu thức tính độ lệch pha của hai dao động tại hai điểm cách nhau một đoạn d trên cùng một hướng truyền sóng? 
M 
N 
Chiều truyền sóng 
d 
Trả lời : 
 Độ lệch pha : 
 NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ 
Tiết 23 
SỰ PHẢN XẠ SÓNG 
SÓNG DỪNG 
I. SỰ PHẢN XẠ SÓNG 
 Xét một sóng truyền trên một sợi dây đàn hồi căng thẳng từ đầu A đến B, đầu B gắn vào một điểm cố định 
A 
B 
I. SỰ PHẢN XẠ SÓNG 
 Một biến dạng truyền từ A đến đầu cố định B rồi truyền ng ư ợc lại về phía A biến dạng bị phản xạ. 
 Khi phản xạ thì biến dạng bị đổi chiều (li độ bị đổi dấu) 
 Một sóng truyền từ A đến B gọi là sóng tới . Sau đó sóng truyền ng ư ợc lại từ B về A gọi là sóng phản xạ : 
Sóng phản xạ tại B cùng ph ươ ng, cùng tần số và li độ ng ư ợc dấu với sóng tới tại B 
 QUAN SÁT HIỆN T Ư ỢNG (SÓNG CHẠY) 
QUAN SÁT HIỆN T Ư ỢNG (SÓNG CHẠY) 
II. SÓNG DỪNG 
1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây 
Giả sử tại thời điểm t sóng tới truyền đến B một dao động theo ph ươ ng trình : 
 Vì sóng tới qua M tr ư ớc nên ph ươ ng trình dao động tại M do sóng tới truyền đến là: 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây 
Ph ươ ng trình dao động tại B do sóng phản xạ gây ra là: 
Ph ươ ng trình dao động tại M do sóng phản xạ truyền đến là: 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây 
 Ph ươ ng trình dao động tại M là tổng: 
 Thay vào : 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây 
Biến đổi, rút gọn ta đ ư ợc: 
Trong đó : 
Vậy điểm M dao động điều hoà với tần số góc  biên độ có giá trị bằng |a| 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
2) Nhận xét kết quả 
Biên độ dao động tại M 
Đạt giá trị cực tiểu bằng 0 khi 
(1) 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
2) Nhận xét kết quả 
 Những điểm trên dây cách điểm B một đoạn thoả (1) sẽ đứng yên (biên độ dao động bằng không ) 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
(1) 
II. SÓNG DỪNG 
2) Nhận xét kết quả 
Biên độ : 
Đạt giá trị cực đại bằng 2A khi 
(2) 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
2) Nhận xét kết quả 
(2) 
 Những điểm trên dây cách điểm B một đoạn thoả (2) sẽ có biên độ dao động cực đại (là 2A) 
A 
M 
Sóng phản xạ 
d 
B 
Sóng tới 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng chạy) 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng chạy) 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (so sánh) 
B 
A 
Sóng tới 
Sóng phản xạ 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
B 
A 
B 
A 
Sóng tới 
Sóng phản xạ 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
B 
A 
B 
A 
Sóng tới 
Sóng phản xạ 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
B 
A 
B 
A 
Sóng tới 
Sóng phản xạ 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng (sóng dừng) 
B 
A 
II. SÓNG DỪNG 
3) Quan sát hiện t ư ợng 
Nh ư vậy: với tần số thích hợp trên dây xuất hiện những điểm đứng yên xếp xen kẽ đều đặn với những điểm dao động với biên độ cực đại. Đó là hiện t ư ợng sóng dừng 
 Những điểm đứng yên gọi là điểm nút 
 Những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là điểm bụng 
B 
A 
II. SÓNG DỪNG 
 Đối với dây có hai đầu cố định hay một đầu dây cố định và một đầu dao động với biên độ nhỏ 
 Khi có sóng dừng thì hai đầu dây là hai nút 
 Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp bằng một nửa b ư ớc sóng. 
l 
B 
A 
3) Quan sát hiện t ư ợng 
l 
II. SÓNG DỪNG 
4) Điều kiện để có sóng dừng 
Chiều dài của dây bằng một số nguyên lần nửa b ư ớc sóng : 
Với k = 1, 2, 3  
B 
A 
II. SÓNG DỪNG 
4) Điều kiện để có sóng dừng 
 Đối với dây có một đầu tự do 
II. SÓNG DỪNG 
4) Điều kiện để có sóng dừng 
 Đối với dây có một đầu tự do 
 Một biến dạng truyền từ A đến đầu B ( đầu B tự do ) rồi truyền ng ư ợc lại về phía A 
 Biến dạng bị phản xạ. Khi phản xạ thì biến dạng không bị đổi chiều (li độ không đổi dấu) 
II. SÓNG DỪNG 
4) Điều kiện để có sóng dừng 
 Đối với dây có một đầu tự do 
 Một sóng truyền từ A đến B (đầu B tự do) gọi là sóng tới. Sau đó sóng truyền ng ư ợc lại từ B về A gọi là sóng phản xạ 
 Sóng phản xạ tại B cùng ph ươ ng, cùng tần số và li độ cùng dấu với sóng tới tại B 
Sóng phản xạ 
A 
M 
d 
B 
Sóng tới 
B 
A 
II. SÓNG DỪNG 
A 
B 
Sóng dừng đ ối với dây có một đầu tự do 
II. SÓNG DỪNG 
4) Điều kiện để có sóng dừng 
 Đối với dây có một đầu tự do 
 Khi có sóng dừng thì đầu tự do sẽ là một bụng sóng 
 Đầu gắn với nguồn dao động biên độ nhỏ thì gần một nút 
 Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp bằng một nửa b ư ớc sóng 
B 
A 
l 
II. SÓNG DỪNG 
4) Điều kiện để có sóng dừng 
 Đối với dây có một đầu tự do 
Chiều dài của dây bằng một số bán nguyên lần nửa b ư ớc sóng 
Với k = 1, 2, 3  
B 
A 
l 
II. SÓNG DỪNG 
5) Ứng dụng 
Có thể ứng dụng hiện t ư ợng sóng dừng để đo vận tốc truyền sóng trên dây . . . . 
III. CỦNG CỐ 
Một sợi dây đàn hồi chiều dài AB = l = 1,6 m đầu B bị kẹp chặt , đầu A buộc vào một nguồn rung với tần số 500 Hz tạo ra sóng dừng có 4 bụng và tại A và B là hai nút. Xác định vận tốc truyền sóng trên dây 
Đáp án 
V = 400 m/s 
B 
A 
III. VẤN ĐỀ SUY NGHĨ MỞ RỘNG 
1) Thay vì hai sóng truyền ng ư ợc chiều nhau trên một đuờng thẳng nh ư đã khảo sát ở trên. Hãy suy nghĩ kết quả sẽ nh ư thế nào nếu hai sóng truyền cùng chiều trên một đ ư ờng thẳng? Có thể có sóng dừng hay không? 
2) Nếu hai sóng cùng ph ươ ng, cùng tần số, truyền ng ư ợc chiều nhau nh ư đã khảo sát ở trên nh ư ng lại khác nhau về biên độ thì có nút dao động không? Kết quả sẽ nh ư thế nào?