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

Nội dung text: Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Tiết 23: Sự phản xạ sóng. Sóng dừng

1. NHẮC LẠI KIẾN THỨC CŨ 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: 2 d Độ lệch pha : = 
2. 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
3. I. SỰ PHẢN XẠ SÓNG Một biến dạng truyền từ A đến đầu cố định B rồi truyền ngược 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 ngược lại từ B về A gọi là sóng phản xạ: Sóng phản xạ tại B cùng phương, cùng tần số và li độ ngược dấu với sóng tới tại B
4. QUAN SÁT HIỆN TƯỢNG (SÓNG CHẠY) 2x u( x,t) = Asin ωt - 
5. QUAN SÁT HIỆN TƯỢNG (SÓNG CHẠY) 2x u( x,t) = Asin ωt - 
6. II. SÓNG DỪNG 1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây A M Sóng phản xạ B Sóng tới d Giả sử tại thời điểm t sóng tới truyền đến B một dao động theo phương trình : uB = Asin t Vì sóng tới qua M trước nên phương trình dao động tại M do sóng tới truyền đến là: 2πd uM = Asin ωt + λ
7. II. SÓNG DỪNG 1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây A M Sóng phản xạ B Sóng tới d Phương trình dao động tại B do sóng phản xạ gây ra là: u'BB = - u = - Asin t Phương trình dao động tại M do sóng phản xạ truyền đến là: 2πd u'M = - Asin ωt - λ
8. II. SÓNG DỪNG 1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây A M Sóng phản xạ B Sóng tới d Phương trình dao động tại M là tổng: u = uMM +u' 2πd 2πd Thay vào : u = Asin ωt + - Asin ωt - λλ
9. II. SÓNG DỪNG 1) Khảo sát sự tạo thành sóng dừng trên dây A M Sóng phản xạ B Sóng tới d Biến đổi, rút gọn ta được: u = acos t 2d Trong đó : a = 2Asin  Vậy điểm M dao động điều hoà với tần số góc  biên độ có giá trị bằng |a|
10. II. SÓNG DỪNG u = acos t 2) Nhận xét kết quả A M Sóng phản xạ B Sóng tới d 2πd Biên độ dao động tại M a = 2Asin  2πd Đạt giá trị cực tiểu bằng 0 khi sin =0  2d  =k d = k (1)  2
11. II. SÓNG DỪNG u = acos t 2) Nhận xét kết quả A M Sóng phản xạ B Sóng tới d  d = k (1) 2 Những điểm trên dây cách điểm B một đoạn thoả (1) sẽ đứng yên (biên độ dao động bằng không )
12. II. SÓNG DỪNG u = acos t 2) Nhận xét kết quả A M Sóng phản xạ B Sóng tới d 2πd Biên độ : a = 2Asin  2πd Đạt giá trị cực đại bằng 2A khi sin =1  2d 1  = + k d = k + (2)  2 22
13. II. SÓNG DỪNG u = acos t 2) Nhận xét kết quả A M Sóng phản xạ B Sóng tới d 1  d = k + (2) 22 Những điểm trên dây cách điểm B một đoạn thoả (2) sẽ có biên độ dao động cực đại (là 2A)
14. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng chạy) 2x u( x,t) = Asin ωt - 
15. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng chạy) 2x u( x,t) = Asin ωt - 
16. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) 2 d u = 2Asin cost 
17. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) 2 d u = 2Asin cost 
18. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) 2 d u = 2Asin cost 
19. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) 2 d u = 2Asin cost 
20. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (so sánh)
21. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) Sóng phản xạ Sóng tới B A B A
22. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) Sóng phản xạ Sóng tới B A B A
23. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) Sóng phản xạ Sóng tới B A B A
24. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng (sóng dừng) Sóng phản xạ Sóng tới B A B A
25. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng Như 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 tượng 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
26. II. SÓNG DỪNG 3) Quan sát hiện tượng 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 bước sóng.  2 B A l
27. II. SÓNG DỪNG 4) Điều kiện để có sóng dừng Chiều dài của dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng :  l = k Với k = 1, 2, 3 2  2 B A l
28. II. SÓNG DỪNG 4) Điều kiện để có sóng dừng Đối với dây có một đầu tự do
29. 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 ngược lại về phía A Biến dạng bị phản xạ. Khi phản xạ thì biến dạng không bị đổi chiều (li độ không đổi dấu)
30. II. SÓNG DỪNG 4) Điều kiện để có sóng dừng Đối với dây có một đầu tự do Sóng phản xạ A M B Sóng tới d ➢ Một sóng truyền từ A đến B (đầu B tự do) gọi là sóng tới. Sau đó sóng truyền ngược lại từ B về A gọi là sóng phản xạ ➢ Sóng phản xạ tại B cùng phương, cùng tần số và li độ cùng dấu với sóng tới tại B
31. A A II. SÓNG DỪNG Sóng dừng đối với dây có một đầu tự do B B
32. II. SÓNG DỪNG A 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 2 ➢ Khoảng cách giữa hai nút liên l tiếp bằng một nửa bước sóng B
33. II. SÓNG DỪNG A 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 bước  sóng l 2 1  l = k + Với k = 1, 2, 3 22 B
34. II. SÓNG DỪNG 5) Ứng dụng Có thể ứng dụng hiện tượng sóng dừng để đo vận tốc truyền sóng trên dây . . . .
35. III. CỦNG CỐ Một sợi dây đàn hồi chiều dài AB = l = 1,6m đầu B bị kẹp chặt , đầu A buộc vào một nguồn rung với tần số 500Hz 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 = 400m/s B A
36. III. VẤN ĐỀ SUY NGHĨ MỞ RỘNG 1) Thay vì hai sóng truyền ngược chiều nhau trên một đuờng thẳng như đã khảo sát ở trên. Hãy suy nghĩ kết quả sẽ như thế nào nếu hai sóng truyền cùng chiều trên một đường thẳng? Có thể có sóng dừng hay không? 2) Nếu hai sóng cùng phương, cùng tần số, truyền ngược chiều nhau như đã khảo sát ở trên nhưng lại khác nhau về biên độ thì có nút dao động không? Kết quả sẽ như thế nào?