Giao thoa sóng cơ học
A – Lý thuyết
1. Hiện tượng giao thoa
+ Một thanh thép ở hai đầu gắn hai hòn bi nhỏ đặt chạm mặt nước yên lặng. Cho thanh dao động, hai hòn bi ở A và B tạo ra trên mặt nước hai hệ sóng lan truyền theo những hình tròn đồng tâm. Hai hệ thống đường tròn mở rộng dần ra và đan trộn vào nhau trên mặt nước.
+ Khi hình ảnh sóng đã ổn định, chúng ta phân biệt được trên mặt nước một nhóm những đường cong tại đó biên độ dao động cực đại (gọi là những gợn lồi), và xem kẽ giữa chúng là một nhóm những đường cong khác tại đó mặt nước không dao động (gọi là những gợn lõm). Những đường sóng này đứng yên tại chỗ, mà không truyền đi trên mặt nước
+ Hiện tượng đó gọi là hiện tượng giao thoa hai sóng.
2. Lí thuyết giao thoa
a) Các định nghĩa
Nguồn kết hợp: Hai nguồn sóng phát ra hai sóng cùng tần số và cùng pha hoặc có hiệu số pha không đổi theo thời gian gọi là hai nguồn kết hợp. VD: A, B trong thí nghiệm là hai nguồn kết hợp.
Sóng kết hợp: là sóng do các nguồn kết hợp phát ra.
b) Giải thích
+ Giả sử phương trình dao động của các nguồn kết hợp đó cùng là:
+ Dao động tại M do hai nguồn A, B gửi tới lần lượt là:
+ Độ lệch pha của hai dao động này bằng:
+ Dao động tổng hợp tại M là: là tổng hợp 2 dao động điều hoà cùng phương cùng tần số. Biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc vào độ lệch pha
+ Tại những điểm mà hai sóng tới từ A và B cùng pha với nhau
), thì chúng tăng cường lẫn nhau, biên độ dao động cực đại. Quỹ tích những điểm này là những đường hypecbol tạo thành gợn lồi trên mặt nước.
+ Tại những điểm mà hai sóng tới từ A và B ngược pha nhau chúng triệt tiêu lẫn nhau, biên độ dao động cực tiểu. Quỹ tích những điểm này cũng là những đường hypecbol tạo thành gợn lõm không dao động trên mặt nước.
c) Định nghĩa hiện tượng giao thoa
+ Giao thoa là sự tổng hợp của hai hay nhiều sóng kết hợp trong không gian, trong đó có những chỗ cố định mà biên độ sóng được tăng cường hoặc bị giảm bớt.
+ Hiện tượng giao thoa là một đặc trưng quan trọng của các quá trình cơ học nói riêng và sóng nói chung.
B – Bài tập
Dạng 1: Điểm dao động cực đại và điểm dao động cực tiểu
+ Phương trình dao động tại hai nguồn kết hợp lần lượt là:
+ Xét tại M cách hai nguồn lần lượt là
+ Phương trình dao động tại M do và gửi tới lần lượt là:
+ Độ lệch pha của hai dao động đó là:
+ Dao động tổng hợp tại M:
a) Dao động tổng hợp luôn luôn dao động với biên độ cực đại nếu hai dao động thành phần dao động cùng pha: hay

b) Dao động tổng hợp luôn luôn dao động với biên độ cực tiểu nếu hai dao động thành phần dao động ngược pha: hay

Trường hợp đặc biệt hoặc hai nguồn dao động cùng pha)
+ Điểm M là vị trí của vân cực đại nếu: (bằng một số nguyên lần bước sóng)
+ Điểm M là vị trí của vân cực tiểu nếu: