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

Sách bài tập Vật lí 11 Bài 12: Giao thoa sóng

Giải SBT Vật lí 11 trang 23

Bài 12.1 trang 23 SBT Vật lí 11: Hiện tượng giao thoa sóng là hiện tượng

A. giao nhau của hai sóng tại một điểm trong môi trường.

B. tổng hợp của hai dao động.

C. tạo thành các gợn lồi lõm.

D. hai sóng khi gặp nhau có những điểm cường độ sóng luôn tăng cường hoặc triệt tiêu nhau.

Lời giải:

Hiện tượng giao thoa là hiện tượng khi hai sóng kết hợp gặp nhau thì có những điểm ở đó hai sóng luôn đồng pha thì dao động mạnh; có những điểm ở đó hai sóng luôn ngược pha thì đứng yên

Đáp án : D

Bài 12.2 trang 23 SBT Vật lí 11: Hai nguồn kết hợp là hai nguồn có

A. cùng biên độ.

B. cùng tần số.

C. cùng pha ban đầu.

D. cùng tần số và hiệu số pha không đổi theo thời gian.

Lời giải:

Hai nguồn sóng kết hợp là hai nguồn có cùng tần số và có độ lệch pha không đổi theo thời gian.

Đáp án : B

Bài 12.3 trang 23 SBT Vật lí 11: Hai sóng phát ra từ hai nguồn kết hợp. Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu khoảng cách tới hai nguồn sóng bằng

A. một ước số của bước sóng.

B. một bội số nguyên của bước sóng.

C. một bội số lẻ của nửa bước sóng.

D. một ước số của nửa bước sóng.

Lời giải:

Ta có cực đại giao thoa sóng hai nguồn cùng pha: $d_2-d_1=k\lambda$

=> cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu khoảng cách tới hai nguồn bằng một bội số của bước sóng.

Bài 12.4 trang 23 SBT Vật lí 11: Trong thí nghiệm về giao thoa sóng nướcHình 12.1, tốc độ truyền sóng là 1,5 m/s, cần rung có tần số 40 Hz. Khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa cạnh nhau trên đoạn thẳng $S_1{S}_2$là

A. 1,875 cm.

B. 3,75 cm.

C. 60 m.

D. 30 m.

Lời giải:

Khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa cạnh nhau có độ dài bằng nửa bước sóng nên có giá trị bằng $\frac{\lambda }{2}=\frac{v}{2f}=\frac{1,5}{2.40}=0,01875m=1,875cm$ 

Đáp án : A

Bài 12.5 trang 23 SBT Vật lí 11: Trong thí nghiệm ở Hình 12.1 SGK, khoảng cách giữa hai điểm $S_1,S_2$ là d = 11 cm, cho cần rung, ta thầy hai điểm $S_1,S_2$ gần như đứng yên và giữa chúng còn 10 điểm đứng yên không dao động. Biết tần số rung là 26 Hz, tốc độ truyền sóng là

A. 0,52 m/s.

B. 0,26 cm/s.

C. 0,13 cm/s.

D. 2,6 cm/s.

Lời giải:

Khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa cạnh nhau có độ dài bằng nửa bước sóng và 2 điểm S1, S2 được coi là đứng yên và giữa chúng có 10 điểm đứng yên. Trên đoạn  có 12 điểm đứng yên ( tính cả hai điểm S1 và S2).

=> $S_1{S}_2=d=\frac{11\lambda }{2}=11(cm)=>\lambda =22cm$

=> Tốc độ truyền của sóng: $v=\lambda f=2.26=52cm/s=0,52m/s$

Đáp án : A

Giải SBT Vật lí 11 trang 24

Bài 12.6 trang 24 SBT Vật lí 11: Một trong hai khe của thí nghiệm Young được làm mờ sao cho nó chỉ truyền ánh sáng được bằng $\frac{1}{2}$ cường độ sáng của khe còn lại. Kết quả là

A. vân giao thoa biến mắt.

B. vân giao thoa tái đi.

C. vạch sáng trở nên sáng hơn và vạch tối thì tối hơn.

D. vạch tối sáng hơn và vạch sáng tối hơn.

Lời giải:

Khi ta làm mờ 1 khe thì tại nơi giao thoa cực đại ánh sáng là giao thoa bởi 2 ánh sáng khác cường độ nên tối hơn , còn ở nơi giao thoa cực tiểu ánh sáng không bị triệt tiêu bởi ánh sáng có cùng cường độ nên yếu hơn

Đáp án : D

Bài 12.7 trang 24 SBT Vật lí 11: Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe là 0,15 mm, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe và màn quan sát là 2 m. Ánh sáng sử dụng trong thí nghiệm là ánh sáng đơn sắc màu vàng có bước sóng 0,58 $\mu m$. Vị trí vân sáng bậc 3 trên màn quan sát cách vân trung tâm một khoảng là

A. 0,232.${10}^{-3}$m.

B. 0,812. ${10}^{-3}$m.

C. 2,23. ${10}^{-3}$m.

D. 8,12. ${10}^{-3}$m.

Lời giải:

Vị trí vân sáng bậc 3 trên màn quan sát cách vân trung tâm một khoảng là

$3i=3.\frac{\lambda D}{a}=3.\frac{0,{58.10}^{-6}.2}{0,{15.10}^{-3}}=0,0232m$

Đáp án : C

Bài 12.8 trang 24 SBT Vật lí 11: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, giữa hai điểm P và O trên màn cách nhau 9 mm chỉ có 5 vân sáng mà tại P là một trong 5 vân sáng đó, còn tại Q là vị trí của vân tối. Vị trí vân tối thứ 2 cách vân trung tâm một khoảng là

A. 0,5. ${10}^{-3}$m.

B. 5. ${10}^{-3}$m.

C. 3. ${10}^{-3}$m.

D. 0,3. ${10}^{-3}$m.

Lời giải:

Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, giữa hai điểm P và O trên màn cách nhau 9 mm chỉ có 5 vân sáng mà tại P là một trong 5 vân sáng đó, còn tại Q là vị trí của vân tối => $4i+\frac{i}{2}=\frac{9i}{2}=9mm=>i=2mm$.

Vị trí vân tối thứ 2 cách vân trung tâm một khoảng $i+\frac{i}{2}=\frac{3i}{2}=3mm={3.10}^{-3}m$

Đáp án : C

Bài 12.9 trang 24 SBT Vật lí 11: Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc, khoảng cách giữa hai khe là 0,15 mm, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe và màn quan sát là 1,5 m. Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 36 mm. Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm này là

A. 0,60 $\mu m$.

B. 0,40 $\mu m$.

C. 0,48 $\mu m$.

D. 0,76 $\mu m$.

Lời giải:

Khoảng cách giữa 5 vân sáng liên tiếp là 36 mm => $4i=36mm=>i=9mm$

Bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm này là $\lambda =\frac{ia}{D}=\frac{{9.10}^{-3}.0,{10}^{-4}}{1,5}=0,6\mu m$

Đáp án : A

Bài 12.10 trang 24 SBT Vật lí 11: Trong thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng đơn sắc có bước sóng $\mathrm{\lambda }$ , khoảng cách giữa hai khe là 0,15 mm, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe và màn quan sát là 1 m. Hai điểm M và N trên màn quan sát đối xứng nhau qua vân sáng trung tâm. Trên đoạn MN có 11 vân sáng, tại M và N là hai vân sáng. Biết khoảng cách MN là 30 mm. Tính bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm này.

Lời giải:

Hai điểm M và N trên màn quan sát đối xứng nhau qua vân sáng trung tâm. Trên đoạn MN có 11 vân sáng, tại M và N là hai vân sáng. Biết khoảng cách MN là 30 mm => $10i=30mm=>i=3mm$

=> bước sóng của ánh sáng dùng trong thí nghiệm này $\lambda =\frac{ia}{D}=\frac{{3.10}^{-3}.0,{15.10}^{-3}}{1}=0,45\mu m$

Bài 12.11 trang 24 SBT Vật lí 11: Trong thí nghiệm Young về giao thoa ánh sáng, nguồn S phát ánh sáng đơn sắc có bước sóng $\lambda$. Màn quan sát cách hai khe một khoảng không đổi D , khoảng cách giữa hai khe $S_1{S}_2=a$ có thể thay đổi (nhưng $S_1,S_2$luôn cách đều S ). Xét điểm P trên màn quan sát, lúc đầu là vân sáng bậc 4, nếu lần lượt giảm hoặc tăng khoảng cách $S_1{S}_2$ một lượng $\mathrm{\Delta }a$ thì tại đó là vân sáng bậc k và 3k. Nếu tăng khoảng cách $S_1{S}_2$ một lượng $2\mathrm{\Delta }a$ thì tại đó là vân sáng hay vân tối, bậc hoặc thứ bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có $x_M=4i=\frac{4\lambda D}{a}$ nếu giảm khoảng cách $S_1{S}_2$ một lượng $\mathrm{\Delta }a$ thì tại đó là vân sáng bậc k => $x_M=ki=\frac{k\lambda D}{a-\mathrm{\Delta }a}$

nếu tăng  khoảng cách $S_1{S}_2$ một lượng $\mathrm{\Delta }a$ thì tại đó là vân sáng bậc 3k => $x_M=3ki=\frac{3k\lambda D}{a+\mathrm{\Delta }a}$

Ta có : $k\frac{\lambda D}{a-\mathrm{\Delta }a}=3k\frac{\lambda D}{a+\mathrm{\Delta }a}=>\mathrm{\Delta }a=0,5a$

Nếu tăng khoảng cách $S_1{S}_2$ một lượng $2\mathrm{\Delta }a$ thì tại đó ta có $x_M=k^{\prime }.\frac{\lambda D}{a+2\mathrm{\Delta }a}=k^{\prime }\frac{\lambda D}{2a}=4\frac{\lambda D}{a}=>k^{\prime }=8$

=> Nếu tăng khoảng cách $S_1{S}_2$ một lượng $2\mathrm{\Delta }a$ thì tại đó là vân sáng bậc 8

Giải SBT Vật lí 11 trang 25

Bài 12.12 trang 25 SBT Vật lí 11: Thực hiện thí nghiệm Young về giao thoa với ánh sáng, khoảng cách giữa hai khe là 2 mm, khoảng cách giữa mặt phẳng chứa hai khe và màn quan sát là 2 m. Người ta chiều sáng hai khe bằng ánh sáng trắng có bước sóng nằm trong khoảng từ 0,40 $\mu m$ đến 0,76 $\mu m$. Hỏi tại điểm M trên màn ảnh cách vân sáng trung tâm 3,3 mm sẽ cho vân tối có bước sóng ngắn nhất bằng bao nhiêu?

Lời giải:

Ta có vị trí vân tối thỏa mãn $x_t=\left(k+\frac{1}{2}\right)\frac{\lambda D}{a}$ với k thuộc Z

$=>k+0,5=\frac{x_t.a}{D\lambda }$ theo bài ra ta có $\left(0,4\mu m\le \lambda \le 0,75\mu m\right)$

$=>3,9\le k\le 7,75=>\lambda =\frac{x_t.a}{D(k+0,5)}$ để có bước sóng ngắn nhất thì k lớn nhất k=7

$=>{\lambda }_{min}=0,440\mu m$

Xem thêm các bài giải SBT Vật Lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 11: Sóng điện từ

Bài 12: Giao thoa sóng

Bài 13: Sóng dừng

Bài tập cuối chương 2

Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích

Bài 17: Khái niệm điện trường

Lý thuyết Giao thoa sóng

I. Hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước

1. Thí nghiệm

2. Giải thích

– Hiện tượng hai sóng gặp nhau tạo nên các gợn sóng ổn định gọi là hiện tượng giao thoa của hai sóng. Các gợn sóng ổn định gọi là các vân giao thoa

3. Điều kiện để xảy ra giao thoa

– Dao động cùng phương, cùng tần số

– Có độ lệch pha không đổi theo thời gian

Hai nguồn như vậy gọi là hai nguồn kết hợp. Hai sóng do hai nguồn kết hợp phát ra gọi là hai sóng kết hợp

– Hiện tượng giao thoa là một hiện tượng đặc trưng của sóng

II. Thí nghiệm của YOUNG (Y-Âng) về giao thoa ánh sáng

1. Thí nghiệm

Trong vùng hai chùm sáng gặp nhau lại có những vạch tối và vạch sáng xen kẽ đã khẳng định ánh sáng có tính chất sóng. Những vạch tối là chỗ hai sóng ánh sáng triệt tiêu lẫn nhau. Những vạch sáng là chỗ hai sóng ánh sáng tăng cường lẫn nhau. Những vạch sáng tối xen kẽ nhau chính là hệ vân giao thoa của hai sóng ánh sáng

2. Công thức xác định bước sóng $\lambda$ của ánh sáng

Nếu đo được a, D và I thì sẽ xác định được bước sóng$\lambda$ theo công thức: $\lambda =\frac{ia}{D}$

– Điều kiện để tại A có vân sáng, vân tối:

+ Tại A có vân sáng khi: $d_2-d_1=k\lambda$

+ Tại A có vân tối khi: $d_2-d_1=(k+\frac{1}{2})\lambda$

Với k= 0, ±1, ±2,…

– Vị trí các vân sáng, các vân tối:

+ Vị trí các vân sáng: $x_s=k\frac{\lambda D}{a}$

+ Vị trí các vân tối: $x_t=(k+\frac{1}{2})\frac{\lambda D}{a}$