Bài tập ôn tập Vật Lí 11 Kết nối tri thức Chương 2 có đáp án

Quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động và quá trình truyền năng lượng.

Tốc độ lan truyền sóng cơ là tốc độ lan truyền pha dao động được tính bằng v = λ/T = λf. Còn tốc độ dao động của các phần tử dao động được tính bằng v = u’(t).

Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền sóng.

\(\lambda = v.T \Rightarrow T = \frac{\lambda }{v}\)

Những điểm cách nhau một số nguyên lần nửa bước sóng trên cùng phương truyền thì dao động ngược pha.

\(\lambda = v.T \Rightarrow \lambda = \frac{v}{f} = \frac{{60}}{{120}} = 0,5(m)\)

\(\lambda = \frac{v}{f}\)

\(d = \frac{\lambda }{2} = \frac{{v.T}}{2} = \frac{{1.2}}{2} = 1(m)\)

Sóng ngắn là sóng điện từ có bước sóng nhỏ vẫn truyền được trong chân không. 

Ánh sáng đơn sắc có bước sóng 0,75μm ứng với màu đỏ.

Loại sóng điện từ ứng với tần số 10¹⁸ Hz là tia X.

Trong hiện tượng giao thoa sóng của hai nguồn kết hợp A, B cùng pha, điều kiện để tại điểm M cách các nguồn d₁, d₂ dao động với biên độ cực đại là d₂ – d₁ = kλ.

Hiện tượng giao thoa ánh sáng là bằng chứng thực nghiệm chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.

\(\omega = 2\pi f = 20\pi \Rightarrow f = 10(Hz)\)

Biên độ của sóng là 2 mm.

Dựa vào đồ thị, ta có

Biên độ là 5 cm.

Bước sóng là 50 cm.

\(d = \frac{\lambda }{2} \Leftrightarrow 0,4 = \frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda = 0,8(m)\)

\(4\pi x = \frac{{2\pi d}}{\lambda } \Leftrightarrow \lambda  = \frac{1}{2} \Rightarrow \lambda  = 0,5(cm)\)

Hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha: \[{d_1} = \lambda  = 0,5(cm)\]

Hai điểm gần nhau nhất dao động ngược pha:

\(d = \frac{\lambda }{2} = \frac{{0,5}}{2} = 0,25(cm)\)

\(1,2 = \frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda = 2,4(m)\)

\(f = \frac{v}{\lambda } = \frac{{120}}{{2,4}} = 50(Hz)\)

\(0,02\pi x = \frac{{2\pi d}}{\lambda } \Leftrightarrow \lambda = 100(cm)\)

\(v = \lambda f = 100.2 = 200(cm/s)\)

Sóng điện từ có bước sóng 7.10^-6m thuộc về tia hồng ngoại.

Khoảng cách giữa hai cực tiểu liên tiếp nằm trên đường nối hai tâm dao động:

\[\frac{\lambda }{2} = 0,04 \Leftrightarrow \frac{v}{{2f}} = 0,04 \Rightarrow v = 0,04.2.100 = 0,8(m/s)\]

Điều kiện để 1 điểm M nằm trong miền giao thoa cực đại là: \[{d_2} - {d_1} = k\lambda \]

Với λ = v.T = v/f= 1,2/100 = 0,012m = 1,2 cm.

Xét điểm M nằm trong đoạn S₁S₂, số cực đại trong đoạn S₁S₂ được xác định bởi:

\[ - {S_1}{S_2} < k\lambda < {S_1}{S_2} \Leftrightarrow \frac{{ - {S_1}{S_2}}}{\lambda } < k < \frac{{{S_1}{S_2}}}{\lambda } \Leftrightarrow \frac{{ - 9,6}}{{1,2}} < k < \frac{{9,6}}{{1,2}} \Leftrightarrow - 8 < k < 8\]

Vì k lấy các giá trị nguyên nên k = ±7; ±6; ±5;±4;±3;..;0

Có 15 giá trị k thỏa mãn.

Vậy có 15 cực đại trong đoạn S₁S_2.

Khoảng cách giữa hai khe còn một nửa à khoảng vân tăng 2

Khoảng cách từ hai khe đến màn tăng gấp đôi so với ban đầu à khoảng vân tăng 2 suy ra khoảng vân tăng 4.

x=7i-3i=4i

\[5i = 1,5 \Rightarrow i = 0,3mm\]

\[\lambda = \frac{{ia}}{D} \Rightarrow \lambda = \frac{{0,3.5}}{2} = 0,75\mu m\]

\[{x_1} = {x_2} \Leftrightarrow {k_1}{\lambda _1} = {k_2}{\lambda _2} \Leftrightarrow 3.0,4 = {k_2}.0,6 \Rightarrow {k_2} = 2\]

\[l = (2k + 1)\frac{\lambda }{4} \Leftrightarrow 0,21 = (2k + 1)\frac{v}{{4f}} \Leftrightarrow 0,21 = (2.7 + 1)\frac{{2,8}}{{4.f}} \Rightarrow f = 50(Hz)\]

Khoảng cách giữa 2 đỉnh sóng liên tiếp: \[\lambda  = 8,5(m)\]

\[v = \frac{\lambda }{T} = \frac{{8,5}}{3} \approx 2,83(m/s)\]

Khoảng cách giữa 4 gợn sóng liên tiếp là 13,5 cm \[ \Rightarrow 3\lambda = 13,5 \Rightarrow \lambda = 4,5(cm)\]

Tần số của sóng: \[f = \frac{{80}}{{60}} = \frac{4}{3}(Hz)\]

\[v = \lambda f = 4,5.\frac{4}{3} = 6(cm/s)\]

Hai điểm gần nhau nhất luôn dao động ngược pha: \[\frac{\lambda }{2} = 40 \Rightarrow \lambda = 80(cm)\]

\(f = \frac{v}{\lambda } = \frac{2}{{0,8}} = 2,5(Hz)\)

\(\frac{L}{{2i}} = \frac{{12,75.a}}{{2.\lambda D}} = \frac{{12,75.1}}{{2.0,5.3}} = 4,25\)

\( - 4,25 \le k \le 4,25 \Rightarrow k = \pm 4; \pm 3; \pm 2; \pm 1,0\)

Có 9 vân sáng

Khoảng vân ứng với bước sóng λ₁ là

\({i_1} = \frac{{{\lambda _1}D}}{a} = \frac{{{{500.10}^{ - 3}}.1,2}}{2} = 0,3(mm)\)

Vị trí vân sáng của hệ trùng nhau tương đương với

\({k_1}{i_1} = {k_2}{i_2} \Leftrightarrow {k_1}\frac{{{\lambda _1}D}}{a} = {k_1}\frac{{{\lambda _1}D}}{a} \Leftrightarrow \frac{{{k_1}}}{{{k_2}}} = \frac{{{\lambda _2}}}{{{\lambda _1}}} = \frac{{660}}{{500}} = \frac{{33}}{{25}}\)

Vậy khoảng cách chính giữa đến vân gần nhất cùng màu với vân chính giữa là:

 x=33

λ₁ =25

λ₂=33.0,3=9,9 mm

\(i = \frac{{\lambda D}}{a} = \frac{{\lambda 1}}{1} = \lambda (mm)\)

Tại 1 điểm là vân tối khi hiệu đường truyền của ánh sáng từ 2 nguồn tới điểm đó thỏa mãn:

\(x = (k + 0,5)i \Leftrightarrow 2 = (k + 0,5)\lambda \Rightarrow \lambda = \frac{2}{{k + 0,5}}\)

\(0,4 \le \lambda \le 0,76 \Leftrightarrow 0,4 \le \frac{2}{{k + 0,5}} \le 0,76 \Rightarrow 2,3 \le k \le 4,5 \Rightarrow k = 3,4\)

\(\left\{ \begin{array}{l}k = 3 \Rightarrow \lambda \approx 0,57(\mu m)\\k = 4 \Rightarrow \lambda \approx 0,44(\mu m)\end{array} \right.\)

\(L = k\frac{\lambda }{2} \Leftrightarrow 20 = k\frac{v}{{2f}} \Leftrightarrow 20 = k\frac{{100}}{{2.20}} \Rightarrow k = 8\)

Với λ = v.T =25.0,2= 5 cm.

Xét điểm nằm trong khoảng S₁S₂, số cực đại trong khoảng S₁S₂ được xác định bởi:

\[ - {S_1}{S_2} < k\lambda < {S_1}{S_2} \Leftrightarrow \frac{{ - {S_1}{S_2}}}{\lambda } < k < \frac{{{S_1}{S_2}}}{\lambda } \Leftrightarrow \frac{{ - 10}}{5} < k < \frac{{10}}{5} \Leftrightarrow - 2 < k < 2\]

Vì k lấy các giá trị nguyên nên k = ±1;0

Có 3 giá trị k thỏa mãn.

\[\lambda = \frac{v}{f} = \frac{{10}}{{25}} = 0,4(cm)\]

Số gợn sóng quan sát được trên đoạn O₁O₂ là

 \[2\left( {\frac{{{o_1}{o_2}}}{\lambda }} \right) + 1 = 2\frac{{8,5}}{{0,4}} + 1 \Rightarrow N = 2.21 + 1 = 43\].