Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆMNghiên cứu cách đo vận tốc ánh sáng bằng phương pháp quang điện trên dao động ký điện tử.II. NGUYÊN TẮC ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNGĐèn LED (a) được nuôi bằng nguồn xung vuông và phát ra ánh sáng đỏ dưới dạng xung (các chớp sáng). Chùm tia sáng (chớp sáng) qua gương bán mạ (b) tách thành 2 chùm sáng. Một chùm phản xạ về phía cửa (C0) gọi là chùm sáng gốc. Còn một chùm đi qua cửa (C1) (gọi là chùm sáng đo), qua thấu kính hội tụ ( f 200 mm ) và phản xạ trên gương lớn (d1) (gương (d1) đặt cách cửa (C1) một khoảng S2). Chùm sáng đo sau khi phản xạ từ gương (d1), lại qua gương bán mạ (b) tới điốt quang điện (e) (điốt quang điện (e) là một Sensor biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện). Mỗi một thay đổi của xung ánh sáng, sau khi đi qua quãng đường S, làm xuất hiện trên dao động kí một hiệu điện thế xung gọi là tín hiệu thời gian đo (U1). Nếu cho gương (d1) dịch chuyển một đoạn S2 thì quãng đường ánh sáng đi được thay đổi một đoạn S , tín hiệu thời gian U1 trên dao động kí sẽ thay đổi là t . Vận tốc ánh sáng có thể xác định từ độ dốc của đồ thị hàm số ∆S=f(∆t) bằng cách ghi lại những cặp giá trị tương ứng.Cũng có thể xác định vận tốc ánh sáng bằng cách đo chính xác khoảng thời gian t mà ánh sáng truyền đi được quãng đường S. Muốn thế cần phải xác định “tín hiệu gốc” Uo bằng cách đặt gương nhỏ (d2) ở cửa (Co) thì chùm phản xạ trên gương (d2) và qua gương bán mạ (b) tới điốt quang điên (e). Mỗi xung ánh sáng của chùm sáng gốc tới điốt quang điện (e) sẽ làm xuất hiện trên dao động ký một hiệu điện thế xung gọi là tín hiệu thời gian gốc (Uo). Sự khác nhau về thời gian giữa U1 và Uo là thời gian t mà ánh sáng đã đi qua quãng đường S.
BẢNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM Bài thí nghiệm số 12 ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNG I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM ̶ Nghiên cứu cách đo vận tốc ánh sáng phương pháp quang điện dao động ký điện tử II NGUYÊN TẮC ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNG - Đèn LED (a) nuôi nguồn xung vuông phát ánh sáng đỏ dạng xung (các chớp sáng) Chùm tia sáng (chớp sáng) qua gương bán mạ (b) tách thành chùm sáng Một chùm phản xạ phía cửa (C0) gọi chùm sáng gốc Cịn chùm qua cửa (C1) (gọi chùm sáng đo), qua thấu kính hội tụ ( f 200 mm ) phản xạ gương lớn (d1) (gương (d1) đặt cách cửa (C1) khoảng S/2) Chùm sáng đo sau phản xạ từ gương (d1), lại qua gương bán mạ (b) tới điốt quang - điện (e) (điốt quang điện (e) Sensor biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện) Mỗi thay đổi xung ánh sáng, sau qua quãng đường S, làm xuất dao động kí hiệu điện xung gọi tín hiệu thời gian đo (U1) - Nếu cho gương (d1) dịch chuyển đoạn S/2 quãng đường ánh sáng thay đổi đoạn S , tín hiệu thời gian U1 dao động kí thay đổi t Vận tốc ánh sáng xác định từ độ dốc đồ thị hàm số ∆𝑆 = 𝑓(∆𝑡) cách ghi lại cặp giá trị tương ứng - Cũng xác định vận tốc ánh sáng cách đo xác khoảng thời gian t mà ánh sáng truyền quãng đường S Muốn cần phải xác định “tín hiệu gốc” Uo cách đặt gương nhỏ (d2) cửa (Co) chùm phản xạ gương (d2) qua gương bán mạ (b) tới điốt quang - điên (e) Mỗi xung ánh sáng chùm sáng gốc tới điốt quang điện (e) làm xuất dao động ký hiệu điện xung gọi tín hiệu thời gian gốc (Uo) Sự khác thời gian U1 Uo thời gian t mà ánh sáng qua quãng đường S III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Bảng S (m) t (ns) 𝒕 = 𝒕̅ ± ∆𝒕̅ 14 18 22 44 48 49 46 45 61 60 62 61 60 71 74 74 73 71 𝑡 = 46.40 ± 1.68 𝑡 = 60,8 ± 0,64 Ta có : S1 = 14 m 𝛿 = 𝐶 = ∆𝐶 ∆𝑡 1,68 = = = 0,036 𝑡 46,40 𝐶 𝑆 14 = 𝑡 46,40.10 = 3,02.10 (𝑚/𝑠) → ∆𝐶 = 𝛿 𝐶 = 0,1.10 (𝑚/𝑠) → 𝐶 = (3,02 ± 0.10) 10 (𝑚/𝑠) S2 = 18 m 𝛿 = 𝐶 = ∆𝐶 ∆𝑡 0,64 = = = 0,011 𝑡 60,8 𝐶 𝑆 18 = 𝑡 60,80.10 = 2,96.10 (𝑚/𝑠) → ∆𝐶 = 𝛿 𝐶 = 0,03.10 (𝑚/𝑠) → 𝐶 = (2,96 ± 0,03) 10 (𝑚/𝑠) S3 = 22 m 𝑡 = 72,60 ± 1,28 𝛿 = 𝐶 = ∆𝐶 ∆𝑡 1,28 = = = 0,018 𝑡 72,60 𝐶 𝑆 22 = 𝑡 72,6.10 = 3,03.10 (𝑚/𝑠) → ∆𝐶 = 𝛿 𝐶 = 0,06.10 (𝑚/𝑠) → 𝐶 = (3,03 ± 0.06) 10 (𝑚/𝑠) Bảng ∆𝑺 (𝒎) ∆𝒕 (𝒏𝒔) ∆𝒕 = ∆𝒕 ± ∆∆𝒕 12 13 11 15 14 15 24 24 24 24 25 39 39 42 40 40 ∆𝑡 = 13,60 ± 1,03 ∆𝑡 = 24,20 ± 0,32 ∆𝑡 = 40,00 ± 0.80 Ta có: Đồ thị ∆𝑆 = 𝑓(∆𝑡) có dạng đường thẳng 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 → 12 = (40,0.10 )𝑎 + 𝑏 = (24,2.10 )𝑎 + 𝑏 → 𝑣à = (13,6.10 )𝑎 + 𝑏 = (2,42.10 )𝑎 + 𝑏 𝐶 = 𝑎 = 2,53.10 𝑚/𝑠 𝐶 = 𝑎 = 3,77.10 𝑚/𝑠 → 𝐶̅ = 𝐶 +𝐶 = 3,15.10 𝑚/𝑠 → ∆𝐶 = 0,62.10 𝑚/𝑠 𝐶 = 𝐶̅ ± ∆𝐶 = (3,15 ± 0,62) 10 𝑚/𝑠 14 𝛥𝑆 (𝑚) 12 10 𝛥𝑡 (𝑛𝑠) 10 13,6 15 24,2 32 40 Ngày 17 tháng …09… năm …2021… Xác nhận giáo viên hướng dẫn thí nghiệm IV KẾT LUẬN Nguyên nhân sai số: - Do máy móc dụng cụ đo thiếu xác Do người đo với trình độ tay nghề chưa cao, khả giác quan bị hạn chế Do điều kiện ngoại cảnh bên ngồi tác động tới Do người thực hành khơng thao tác đúng, quan sát khơng xác ... điên (e) Mỗi xung ánh sáng chùm sáng gốc tới điốt quang điện (e) làm xuất dao động ký hiệu điện xung gọi tín hiệu thời gian gốc (Uo) Sự khác thời gian U1 Uo thời gian t mà ánh sáng qua quãng đường... sai số: - Do máy móc dụng cụ đo thiếu xác Do người đo với trình độ tay nghề chưa cao, khả giác quan bị hạn chế Do điều kiện ngoại cảnh bên tác động tới Do người thực hành không thao tác đúng, quan