Giao thoa và nhiễu xạ sóng

Giao thoa và nhiễu xạ sóng thuộc chủ đề Sóng của Vật lí 11 (Chương trình GDPT 2018), gộp lại nội dung của hai mô phỏng "Wave Interference" và "Waves Intro" của ĐH Colorado Boulder thành một sim tự viết bốn màn hình. Mô hình toán tính trực tiếp bằng cách chồng chập các sóng tròn kết hợp theo nguyên lí Huygens trên từng điểm ảnh, không phải hình vẽ vân có sẵn, nên khi đổi tần số, khoảng cách nguồn hay bề rộng khe thì hệ vân thay đổi đúng theo vật lí thật. Màn Nguồn cho một nguồn dao động trong ba kiểu hiển thị nước/âm/ánh sáng, đo biên độ, tần số, bước sóng và chu kì bằng thước và đồng hồ ảo. Màn Giao thoa dựng hai nguồn kết hợp cùng tần số, hiện rõ các đường cực đại (dao động mạnh) xen kẽ cực tiểu (gần như đứng yên) trên mặt sóng; chạm vào một điểm bất kỳ để xem hiệu đường đi từ hai nguồn và biết điểm đó là cực đại bậc mấy hay cực tiểu. Màn Khe Young dùng sóng phẳng qua một hoặc hai khe hẹp, vẽ đồ thị cường độ trên màn quan sát và tính khoảng vân i = λD/a. Màn Nhiễu xạ cho khe hẹp hoặc lỗ tròn, hiện vị trí cực tiểu nhiễu xạ đầu tiên y₁ ≈ λD/b và minh hoạ khe càng hẹp thì ánh sáng loang càng rộng. Học sinh luyện được điều kiện giao thoa cực đại Δd = kλ, cực tiểu Δd = (k + ½)λ, công thức khoảng vân khe Young, và nguyên lí Huygens coi mỗi điểm trên khe hở là một nguồn sóng thứ cấp. Riêng hình nhiễu xạ qua lỗ tròn dùng cách tính gần đúng đơn giản để quan sát định tính, không dùng để đo số liệu chính xác. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao hai nguồn phải kết hợp (cùng tần số, hiệu số pha không đổi) mới cho hệ vân giao thoa ổn định? – Tăng khoảng cách hai khe Young thì khoảng vân trên màn rộng ra hay hẹp lại? – Vì sao khe càng hẹp thì hình nhiễu xạ càng loang rộng dù bước sóng không đổi?