SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA
TRƯỜNG THPT MƯỜNG LÁT

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

HƯỚNG DẪN HỌC SINH THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THÍ NGHIỆM PHẦN
GIAO THOA SÓNG NƯỚC, GIAO THOA ÁNH SÁNG TRONG CHƯƠNG
TRÌNH VẬT LÝ 12 THPT

Người thực hiện: Đỗ Thị Cúc
Chức vụ: Giáo viên
SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lý


THANH HÓA NĂM 2016
MỤC LỤC

1. Mở đầu.
1.1. Lý do chọn đề tài …………………………………….....………..…..... ...2
1.2. Mục đích nghiên cứu của đề tài……………………………………...…...3
1.3. Đối tượng nghiên cứu……………………………………………………..3
1.4. Phương pháp nghiên cứu…………………………………………….........3
2. Nội dung nghiên cứu.
2.1.. Cơ sở lý thuyết liên quan tới các dụng cụ thí nghiệm…………...……….........3
2.1.1. Giao thoa sóng nước……………………………………………….……….3
2.1.1.1. Hiện tượng giao thoa…………………………………..…….……......3
2.1.1.2. Lý thuyết giao thoa……………………………………………............3
2.1.2. Giao thoa ánh sáng………...…………………………………….…............4
2.1.2.1. Thí nghiệm Iâng về hiện tượng giao thoa ánh sáng………………......4
2.1.2.2. Giải thích hiện tượng…………………………………………….........5
2.1.2.3. Vị trí của các vân trong thí nghiệm Iâng………………………...........6

trực tiếp làm thí nghiệm. Thời lượng các em được tự tay làm thí nghệm rất ít, chỉ
có 3 bài thực hành trong cả năm học. Vì vậy lý thuyết các em rất rõ nhưng khi
thực hành các em lại lóng ngóng, chưa mạnh dạn sử dụng thiết bị với tâm lý sợ
sai, sợ hỏng, không biết bắt đầu từ đâu, chưa biết thu thập số liệu thế nào, xử lý số
liệu và nhận xét kết quả ra sao. Đó là một hạn chế! Do đó giáo viên nên hướng
dẫn học sinh tự làm thiết bị thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm để thấy rõ hiện
tượng diễn ra như thế nào.
Ngoài ra, học sinh tự làm thiết bị thí nghiệm không những tích cực hóa việc học
tập của học sinh mà còn rèn luyện kỹ năng sử dụng các thiết bị, đồ dùng trong
cuộc sống, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì , kỹ năng làm việc nhóm. Đặc biệt
là học sinh tự làm thiết bị thí nghiệm còn có tác dụng khơi dậy và phát huy tính
sáng tạo, đam mê trong nghiên cứu khoa học của các em. Có thể coi đó là công
trình để khơi mào các em nghiên cứu và chế tạo ra các thiết bị, máy móc phục vụ
cuộc sống. Điều này có thể thấy trong các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật,
các học sinh lớp 8, lớp 9 cũng đã có những sản phẩm khoa học rất đáng nể phục
ví dụ như sản phẩm “Máy vớt rác trên hồ bằng điều khiển từ xa” của em Vi Đức
Nhật, học sinh lớp 9A trường THCS Phú Thọ, thiết bị lọc nước biển thành nước
ngọt của em Nguyễn Hoàng Phi Long (lớp 8/1) và Hồ Văn Anh Kim (lớp 9/1)
Trường THCS Điền Hòa, xã Phong Hòa, H.Phong Điền, Thừa Thiên-Huế … Có
như vậy thì bộ môn vật lý mới không là lý thuyết suông mà có vai trò to lớn đối
với sự phát triển của toàn xã hội giống như cuộc cách mang khoa học kỹ thuật lần
thứ nhất mà loài người đã đạt được.
Đối với giáo viên, qua việc hướng dẫn học sinh làm thiết bị thí nghiệm sẽ
phát hiện được những em có phẩm chất và năng lực của nhà khoa học để bồi
dưỡng ,khuyến khích các em sáng tạo các sản phẩm để tham dự cuộc thi sáng tạo
khoa học ký thuật tổ chức hàng năm.

3



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 là cực
đại, và xen kẽ giữa chúng là nhóm những đường cong khác tại đó mặt nước không
dao động. Hiện tượng được mô tả như vậy gọi là hiện tượng giao thoa.
2.1.1.2. Lí thuyết giao thoa
M
Giả sử A và B là hai nguồn dao động
d1
cùng tần số và cùng pha với nhau và sóng
A
của chúng cùng truyền tới một điểm M theo
hai đường d1, d2. Hai nguồn dao động cùng
l
tần số và cùng pha hoặc độ lệch pha không
d2
đổi được gọi là hai nguồn kết hợp và sóng
B
mà chúng tạo ra được gọi là sóng kết hợp.
Trong thí nghiệm trên, hai hòn bi không
Hình 1.2
dao động độc lập nhau mà chúng luôn dao
động cùng tần số và cùng pha với thanh P do đó chúng là hai nguồn kết hợp.
4


Giả sử phương trình của các dao động tại A và B cùng là u = asin ωt. Nếu
khoảng cách l giữa hai nguồn A và B nhỏ so với các đường đi d 1, d2, ta có thể coi
biên độ các sóng truyền tới M là bằng nhau.
Gọi v là vận tốc truyền sóng.
d

với
Vì ω =

v

d = d1 − d 2
λ
2π
d
và v =
ta suy ra ∆ϕ = 2π
T
λ
T

Tại những điểm mà hiệu đường đi d bằng một số nguyên lần bước sóng, d = nλ
thì hiệu số pha bằng 2nπ ( n = 0, 1,2 ….) , hai sóng cùng pha nhau, biên độ của
sóng tổng hợp lớn gấp đôi mỗi sóng thành phần, dao động của môi trường ở đây là
lớn nhất. Quỹ tích các điểm như vậy là một họ các đường hypebol có tiêu điểm tại
A và B, bao gồm cả đường trung trực của đoạn AB.
Tại những điểm mà hiệu đường đi d = ( 2n + 1)

λ
thì hiệu số pha bằng ( 2n +1)π
2

tức là hai sóng ngược pha nhau, biên độ của sóng tổng hợp bằng 0, ở đây môi
trường không dao động. Quỹ tích các điểm này cũng là một họ các đường hypebol
có tiêu điểm tại A và B ( là các đường vẽ chấm chấm trên hình 1.3)
2.1.2 Giao thoa ánh sáng

bằng sự giao thoa của hai sóng: những vạch sáng ứng với những chỗ hai sóng gặp
nhau tăng cường lẫn nhau: những vạch tối ứng với những chỗ hai sóng gặp nhau
triệt tiêu lẫn nhau. Ta gọi những vạch sáng, vạch tối này là những vân giao thoa.
Nếu thừa nhận ánh sáng có tính chất sóng, ta sẽ giải thích hiện tượng xảy ra
trong thí nghiệm Iâng như sau:
S1
Đ

S
S2

Ánh sáng từ đèn Đ
Hình 1.5
chiếu tới khe S
làm cho khe S trở
thành nguồn phát sóng ánh sáng, lan tỏa về phía hai khe S 1,S2. Khi truyền các khe
S1 và S2, sóng này sẽ làm cho chúng trở thành hai nguồn sáng khác, phát ra hai
sóng ánh sáng, lan tỏa tiếp theo về phía sau. Hai chùm sáng này có một phần chồng
lên nhau và chúng dao thoa với nhau, cho những vân sáng vân tối.
Hai sóng ánh sáng này giao thoa nhau vì chúng được phát ra từ hai nguồn S 1,S2
thỏa mãn là hai nguồn kết hợp:
+Sóng ánh sáng do hai nguồn S 1,S2 có cùng tần số với sóng ánh sáng do nguồn
S phát ra.

6


+ Khoảng cách từ S1,S2 đến S là không đổi nên độ lệch pha của hai sóng này là
một hằng số
Nếu dùng ánh sáng trắng thì hệ thống vân giao thoa của các ánh sáng đơn sắc

S2A – S1A = kλ
hay r2 – r1 = kλ
với r2 = S2A, r1 = S1A và k là một số nguyên.
Gọi H1, H2 là hình chiếu của S1,S2 trên đường IA; Đặt S1S2 = a
a
·
·
·
sin α
; α1 = IAS
α = OIA
1 ; α 2 = IAS 2 ; H1A = r1 cos α1 = IA – IH = IA 2
a
H2A = r2 cos α2 = IA + IH2= IA + sin α vì các góc α1, α2 rất nhỏ nên:
2
r1 cos α1 ≈ r1 ; r2 cos α2 ≈ r2 ; do đó : r2 - r1 = a sin α. Mặt khác vì góc α
rất nhỏ nên có thể lấy sin α ≈ tg α = D với D = IO.
x

Vậy ta có :

r 2 - r1 = a

x
= kλ
D

Vị trí vân sáng trên màn ảnh là : x =

kλD

THPT nói chung được làm thực hành thí nghiệm rất ít nên còn lóng ngóng, chưa
mạnh dạn sử dụng thiết bị với tâm lý sợ sai, sợ hỏng, không biết bắt đầu từ đâu,
chưa biết thu thập số liệu thế nào, xử lý số liệu và nhận xét kết quả ra sao. Các em
ít có cơ hội trải nghiệm các thí nghiệm vật lí điều đó làm cho môn Vật lý vốn hấp
dẫn, gần gũi với thực tế lại trở thành lý thuyết suông.
Thêm vào đó thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước tại trường THPT
Mường Lát đã hỏng nên các giáo viên không thể làm thí nghiệm biểu diễn cho học
sinh quan sát. Để khắc phục điều này tôi đã hướng dẫn các em thiết kế một dụng cụ
khá đơn giản để quan sát giao thoa sóng nước. Đối với thiết bị thí nghiệm giao thoa
ánh sáng có sẵn trong phòng thí nghiệm thì khoảng vân quan sát được rất nhỏ và
thí nghiệm cồng kềnh không tiện cho việc di chuyển để quan sát các nguồn sáng
bất kì. Với thí nghiệm giao thoa ánh sáng mà tôi hướng dẫn học sinh làm dưới đây
rất gọn nhẹ, các vân giao thoa quan sát được rõ nét và thực hiện được với nguồn
sáng bất kỳ.
2.3. Các giải pháp thực hiện
Bằng các vật liệu sẵn có quen thuộc tôi đã hướng dẫn học sinh cách chế tạo,
lắp ráp và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị thí nghiệm.
2.3.1: Bộ thí nghiêm giao thoa sóng nước
2.3.1.1. Cấu tạo
Bộ phận gồm có:
Một đế gỗ kích thước 15102 cm .
Trên đế gỗ có đục lỗ để đặt các thanh
giá đỡ.( Hình a )
(c)
(a)
(b)
Một mô tơ nhỏ (lấy từ cái quạt thổi
lửa) và một đĩa tròn gắn vào trục mô
tơ (Hình b)
Cần rung làm từ thanh cứng nhẹ có

chỉnh.
2.3.1.3. Nguyên tắc hoạt động
Lấy một khay nước đặt trước cần rung sao
cho hai hòn bi vừa chạm vào mặt nước. Nối mô Nguồn điện
Đế gỗ
tơ với nguồn điện sẽ làm mô tơ quay, đĩa có
răng cưa sẽ quay theo làm cần rung dao động
chấm vào mặt nước. Sóng nước sẽ lan ra đan
Hình 2.2
xen nhau tạo nên hình ảnh giao thoa.
Sơ đồ lắp ráp các bộ phận
2.3.2. Bộ thí nghiệm giao thoa ánh sáng.
2.3.2.1. Cấu tạo: Hình dạng của kính như hình
vẽ.
25 cm
20 cm

Đèn

Khe Iang

Ống kính gồm hai ống nước ghép đồng trục với nhau:
Hình 2.3
9


+ Ống thứ nhất dài khoảng 25cm làm bằng ống nhựa PVC, có đường kính φ =
48mm
+ Ống thứ hai dài 20 cm, đường kính φ = 42 mm
+ Ba khớp nối thẳng .

Hình 2.5: Ống kính
10


42 mm

48 mm
Hai khe Iâng dài 10 mm
Rộng 0,01 mm
Khoảng cách hai khe: 0,001 mm

Hình 2.6: Bộ phận tạo ra hai khe Iâng

Có thể thay đổi khoảng cách
giữa hai khe Iâng và khe hẹp S

Hình 2.7 : Sơ đồ lắp ráp các bộ phận
của kính giao thoa
11


2.3.2.3. Nguyên tắc hoạt động
Khi chiếu một chùm tia sáng vào khe hẹp S, đặt mắt sau ống kính ta thấy 1 hệ
thống vân giao thoa của ánh sáng đó, thay đổi khoảng cách hai đầu ống để điều
chỉnh khoảng vân giao thoa cho dễ quan sát
2.4. Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm
Tôi đã tổ chức một buổi học ngoại khóa, yêu cầu mỗi nhóm lên giới thiệu về sản
phẩm của mình. Do thiết bị không quá phức tạp nên mỗi nhóm đêu đưa ra được sản
phẩm. Các em rất hào hứng với sản phẩm mà mình làm ra. Các em thuyết trình
được cách lắp ráp và thực hiện thí nghiệm thành công với thiết bị của mình. Cụ thể

13


- Hàng năm các sáng kiến có chất lượng, đạt giải đề nghị Sở Giáo dục chuyển
đến các đơn vị hoặc công bố rộng rãi trên mạng để giáo viên tham khảo, học hỏi.
Để cho đề tài này đem lại hiệu quả thiết thực, tôi rất mong được sự góp ý của
các đồng nghiệp và sự quan tâm của Ban giám hiệu.
XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ

Thanh Hóa, ngày 25 tháng 4 năm 2016
Tôi xin cam đoan đây là SKKN của mình
viết, không sao chép nội dung của người
khác.

Đỗ Thị Cúc

14


1.
2.
3.
4.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Nguyễn Văn Cương. Thí nghiệm Vật lý ở trường trung học phổ thông.
Đào Văn Phúc – Dương Trọng Bái – Nguyễn Thượng Chung –
Vũ Quang. Vật lí Lớp 12 NXB Giáo dục – 2002.
Phạm Hữu Tòng. Lý luận dạy học Vật Lý ở trường trung học phổ thông.
NXB Giáo dục – 1998 .