Đang tải... (xem toàn văn)
THÖÏC HAØNH VAÄT LYÙ ÑAÏI CÖÔNG II 68 Baøi 5 ÑO VAÄN TOÁC AÙNH SAÙNG I MUÏC ÑÍCH Khaûo saùt vaø nghieäm laïi pheùp ño vaän toác aùnh saùng baèng thieát bò bieán ñoåi xung ñieän vaø oscilloscope II TOÙ[.]
THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 68 Bài : ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNG I MỤC ĐÍCH: Khảo sát nghiệm lại phép đo vận tốc ánh sáng thiết bị biến đổi xung điện oscilloscope II TÓM TẮT LÝ THUYẾT: Các đặc tính quan trọng ánh sáng Vật lý học đại khẳng định chất lượng tử ánh sáng: ÁÙnh sáng vừa có tính chất sóng vừa có tính chất hạt Tính chất sóng ánh sáng thể qua tượng giao thoa, nhiễu xạ, khúc xạ, tán sắc, phân cực… Tính chất hạt ánh sáng thể qua tượng hiệu ứng quang điện, hiệu ứng compton… Điều đặc biệt quan trọng lan truyền sóng ánh sáng không phụ thuộc vào hệ quy chiếu không cần môi trường trung gian Năm 1905 Einstein nêu tiên đề lý thuyết tương đối: “Tốc độ ánh sáng chân giá trị hướng hệ quy chiếu quán tính” Lý thuyết tương đối Einstein kiểm nghiệm nhiều lần cho kết luôn phù hợp với tiên đoán lý thuyết Các thí nghiệm tiếng lịch sử Vật lý học tiến hành đo vận tốc ánh sáng cho thấy độ xác phép đo vận tốc ánh sáng hoàn thiện theo thời gian (bảng 5-1) Sự đa dạng phương pháp cố gắng nhà Vật lý đạt đến độ mà độ xác bị giới hạn khả thực tế việc thực chuẩn đơn vị độ dài dùng thời điểm Điều dẫn đến việc nhà Vật lý định gán giá trị cho vận tốc ánh sáng xác định nghóa Theo định nghóa giá trị vận tốc ánh sáng ấn định giá trị xác là: c = 299792458 m/s (chính xác) Điều mặt cho thấy vận tốc ánh sáng xem số vật lý Đây vận tốc giới hạn mà vi hạt chuyển động đạt Là vận tốc truyền giới hạn tương tác Từ chuẩn vận tốc ánh sáng, đơn vị độ dài định nghóa lại vào năm 1983 sau : THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 69 “Mét độ dài quãng đường mà ánh sáng chân không thời gian 1/299792458 s” Bảng 5-1 Năm 1600 1676 1729 1849 1879 1950 1958 1972 1974 1976 1983 Người thực nghiệm Galileo Roemer Bradley Fizeau Michelson Michelson Essen Froome Eveson đồng nghiệp Blaney vàø đồng nghiệp Woods đồng nghiệp Nước Phương pháp thực nghiệm Ý Đèn xách chắn Pháp Vệ tinh Thổ Anh Quang sai Pháp Bánh Hoakỳ Gương quay Hoakỳ Gương quay Anh Hốc vi sóng Anh Giao thoa kế Hoakỳ Phương pháp lase “nhanh” 2,14 3,08 3,14 2,88810 2,99798 2,997925 2,997925 2,997924574 Độ xác (m/s) ? ? ? ? 75000 22000 1000 100 1,1 Vận tốc ánh sáng đo (x 108m/s) Anh Phương pháp lase 2,997924590 0,6 Anh Phương pháp lase 2,997924588 0,2 2,99792458 Chính xác Giá trị định nghóa quốc tế công nhận Như vậy, lịch sử dài vấn đề đo vận tốc ánh sáng chấm dứt Hiện cho chùm sáng truyền từ điểm đến điểm khác đo khoảng thời gian được, có ý muốn đo tốc độ ánh sáng mà đo khoảng cách hai điểm 2.2 Nguyên tắc đo vận tốc ánh sáng : Đo quãng đường S khoảng thời gian t mà ánh sáng truyền qua quãng đường ta xác định vận tốc ánh sáng theo biểu thức: S (5-1) v = t THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 70 III THỰC NGHIỆM 3.1 Mô tả dụng cụ 1- Giá quang học (Hình 5-1) Dùng để đặt thiết bị quang học thiết bị đo vận tốc ánh sáng Trên giá quang học có chia thang độ để định khoảng cách thiết bị đo vận tốc ánh sáng thấu kính 2- Thấu kính hội tụ Dùng để định hướng chùm tia tới thành chùm tia song song Thấu kính hội tụ có tiêu cự f = 200 mm 3- Gương quang học Trong thí nghiệm dùng gương quang học: Gương lớn đặt vị trí B cách nguồn khoảng cách s/2; Gương nhỏ đặt cửa sổ phía hộp thiết bị đo vận tốc 4- Thiết bị đo vận tốc ánh sáng Dùng để phát nhận lại chùm tia sáng cần đo vận tốc Biến đổi chùm tia sáng thành xung điện đưa thiết bị ghi nhận ( Oscilloscope ) Hình 5-1 5- OSCILLOSCOPE HM 303-6 : (hình 5-2) Dùng để hiển thị xung nhận từ thiết bị đo vận tốc ánh sáng Đặt đếm thời gian xung THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 71 Hình 5-2 Sơ đồ núm chức mặt trước OSCILLOSCOPE HM 3036 hình 5-3 Chú thích núm chức cần sử dụng thí nghiệm : (1) POWER – Công tắc nguồn có đèn báo (2) INTENS, (3)FOCUS – Các núm điều chỉnh cường độ sáng độ sắc nét hình (5) Y-POS-I, (8) Y-POS-II – Điều chỉnh vị trí hiển thị dọc xung kênh I kênh II (6),(7)Y-MAG x5 – Các nút nhấn để khuếch đại tín hiệu điện kênh I kênh II lên lần (10) LEVEL – Núm điều chỉnh mức đồng (11) X-POS.– Điều chỉnh vị trí hiển thị ngang xung (12) X-MAG x10 – Nhân 10 lần thời gian quét tín hiệu (13),(14) VOLT/DIV - Đặt thang độ volt cho ô tọa độ y kênh I (18),(19) VOLT/DIV- Đặt thang độ volt cho ô tọa độ y kênh II Chú ý : Khi đo phải xoay núm núm 14 19 (CAL) sang hết bên phải theo chiều kim đồng hồ (15) CH I/II – Hiển thị tín hiệu kênh I kênh II (20) TRIG MODE – Đặt chế độ đồng (24), (25) TIME/DIV - Đặt thang độ thời gian cho ô tọa độ trục x Khi đo thời gian xoay núm 25 (CAL)sang hết bên phải (27),(36) TRIG EXT.– Dùng để đồng tín hiệu đưa vào chân (36) THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 72 Hình 5-3 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 73 (28) INPUT CH I – Nối đầu đo kênh I (32) INPUT CH II – Nối đầu đo kênh II 6- Nguồn điện DC 12V : Dùng để cung cấp nguồn cho thiết bị đo vận tốc ánh sáng hoạt động 3.2 THỰC HÀNH : I Đo quãng đường thời gian truyền chùm tia sáng Nguyên tắc Sơ đồ thí nghiệm mô tả hình 5-4 Khi mở nguồn, Diode phát quang (a) phát chùm ánh sáng đỏ Chùm tia sáng đến gương bán phản xạ (b) chia thành hai chùm tia : + Chùm tia thứ phản xạ (b) cửa sổ (c0) Ở cửa sổ (c0) bố trí gương phản xạ nên chùm tia phản xạ Diode nhận (e) biến thành xung điện U0 Xung hiển thị Oscilloscope + Chùm tia thứ hai chùm tia sáng cần đo vận tốc truyền qua gương bán phản xạ (b) đến cửa sổ (c1) xuyên qua kính lúp L Kính lúp L đặt cách nguồn sáng (a) khoảng tiêu cự nên chùm tia sáng qua biến thành chùm tia song song Chùm tia đến gương phản xạ (d1) bố trí cách cửa sổ (c1) đoạn S/2 Gương phản xạ lại tia tới hoàn toàn theo đường cũ cửa sổ (c1) sau phản xạ gương (b) đến Diode nhận (e), biến thành xung điện U1 hiển thị Oscilloscope Hình 5-4 Vì khoảng cách mà chùm tia sáng từ nguồn (a) đến hai cửa sổ (c0, c1) Diode nhận (e) nên quãng đường chùm tia sáng thứ hai dài quãng đường chùm tia sáng thứ khoảng S Do THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 74 đó, tín hiệu xung điện U1 chậm xung điện U0 khoảng thời gian t Khoảng thời gian t xác định Oscilloscope khoảng cách hai xung U1 U0 (hình 5-5) Hình 5-5 Từ đó, ta xác định vận tốc ánh sáng công thức : S v= t Các bước thực nghiệm 1/ Quan sát thiết bị thí nghiệm trạng thái không bật điện 2/ Đặt gương quang học lớn vào vị trí chuẩn Chú ý : + Dùng dây treo gương lên đinh móc phía Đặt cho đế gương tựa vào hai đinh móc phía dưới, mặt gương hướng vuông góc phía thiết bị đo vận tốc vận tốc ánh sáng + Cẩn thận sử dụng gương quang học dễ vỡ 3/ Đặt thiết bị đo vận tốc ánh sáng vị trí cách gương quang học 12m (mặt trước thiết bị đo vận tốc ánh sáng song song với vạch móc 12m) 4/ Lắp đặt thí nghiệm theo sơ đồ hình 5-6 : η Chú ý : nối dây cắm cho khớp với chân cắm : + Chân cắm PULSES thiết bị đo vận tốc ánh sáng nối với INPUT CH I Oscilloscope + Chân cắm TRIGGER thiết bị đo vận tốc ánh sáng nối với chân cắm TRIG EXT Oscilloscope THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 75 Hình 5-6 5/ Điều chỉnh vị trí kính lúp cách nguồn sáng thiết bị đo vận tốc ánh sáng 200 mm 6/ Đặt tất nút nhấn Oscilloscope trạng thái mở 7/ Cắm nguồn điện cho thiết bị đo vận tốc ánh sáng Oscilloscope Chú ý : lắp đặt xong thí nghiệm cắm nguồn điện 8/ Mở công tắc nguồn Oscilloscope 9/ Chỉnh núm Y-POS.I X-POS cho đường tín hiệu xuất ngang hình Oscilloscope 10/ Đặt gương quang học nhỏ lên cửa sổ (c0) thiết bị đo vận tốc ánh sáng 11/ Đặt núm VOLT/DIV kênh I sang vị trí 10mV Xoay núm núm sang hết bên phải theo chiều kim đồng hồ 12/ Đặt núm TIME/DIV Oscilloscope sang vị trí 0,5µs Xoay núm núm sang hết bên phải theo chiều kim đồng hồ 13/ Nhấn nút X-MAG Oscilloscope để nhân 10 lần thời gian quét xung cho dễ quan sát 14/ Điều chỉnh núm X-POS Oscilloscope sang hết bên phải theo chiều kim đồng hồ 15/ Điều chỉnh giá quang học cho gương quang học lớn nằm thẳng góc với đường chùm tia sáng phát từ thiết bị đo vận tốc ánh sáng Khi xuất xung điện hình Oscilloscope 16/ Tiếp tục điều chỉnh giá quang học cho xung xuất có biên độ tối đa THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 76 17/ Điều chỉnh núm VOLT/DIV cho xung xuất có biên độ thích hợp để dễ quan sát 18/ Điều chỉnh vị trí gương quang học nhỏ cửa sổ (c0) thiết bị đo vận tốc ánh sáng cho xung phản xạ từ có biên độ biên độ xung phản xạ từ gương quang học lớn 19/ Chỉnh núm Y-POS.I cho đường lưới ngang Oscilloscope nằm biên độ xung điện nhận (xem hình 5-5) 20/ Xác định khoảng cách hai xung hình Oscilloscope, thời gian mà chùm tia sáng quãng đường S Ghi lại giá trị đo 21/ Tắt công tắc nguồn điện thiết bị thí nghiệm 22/ Lặp lại thí nghiệm từ bước với khoảng cách S/2 13m ; 14m ; 15m Ghi lại giá trị đo vào bảng 5-1 Bảng 5-1 S/2 ( m ) S (m ) t(s) v ( m/s ) 12 13 14 15 Với : + S quãng đường mà chùm tia sáng + t thời gian mà chùm tia sáng hết quãng đường S S + v vận tốc chùm tia sáng : v = t 23/ Tính giá trị : a Vận tốc ánh sáng trung bình v b Sai số phép đo ∆v c Kết thí nghiệm v = v ± ∆ v II- Thay đổi quãng đường đo biến thiên thời gian truyền (∆s, ∆t): Tương tự nguyên tắc ta xét chùm tia truyền thẳng qua gương bán phản xạ (b) đến phản xạ gương quang học (d1) trở Diode nhận (e) Vậy chùm tia sáng quãng đường S biến thành xung điện Xung hiển thị Oscilloscope THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 77 Khi ta di chuyển gương d1 quãng đường ∆ S quãng đường tia sáng thay đổi ∆S Xung điện Oscilloscope dịch chuyển đoạn ∆t (Hình 5-7) Từ đó, ta xác định vận tốc ánh sáng theo công thức: ∆S v= ∆t Hình 5-7 Các bước thực nghiệm 24/ Bỏ gương quang học nhỏ khỏi cửa sổ (c0) đóng cửa sổ (c0) thiết bị đo vận tốc ánh sáng lại 25/ Chỉnh núm X-POS Oscilloscope cho xung điện phản xạ từ gương quang học lớn có đỉnh nằm đường lưới dọc hình 26/ Dịch chuyển thiết bị đo vận tốc ánh sáng khoảng ∆S 1m 27/ Điều chỉnh giá quang học cho xung xuất có biên độ với biên độ xung lúc đầu đường lưới dọc 28/ Ghi lại giá trị ∆t mà chùm tia sáng được, khoảng cách đường lưới dọc với đỉnh xung xuất sau chùm tia sáng quãng đường ∆S (xem hình 5-7) 29/ Tắt công tắc nguồn điện thiết bị 30/ Lặp lại thí nghiệm từ bước 25 với giá trị ∆S lần dịch chuyển 2m ; 3m Ghi lại giá trị đo vào bảng 5-2 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 78 Bảng 5-2 ∆S ( m ) ∆S ( m ) ∆t (s ) v ( m/s ) Với v = ∆ S ∆ t 31/ Tính giá trị : + Vận tốc ánh sáng trung bình v + Sai số phép đo ∆v + Kết thí nghiệm v = v ± ∆v 32/ Đặt tất nút nhấn Oscilloscope trạng thái đóng 33/ Tắt công tắc nguồn thiết bị 34/ Tháo dây cắm khỏi thiết bị 35/ Tháo gương quang học lớn khỏi nơi treo 36/ Nhận xét thí nghiệm đánh giá kết IV CÂU HỎI THẢO LUẬN : 1) Bản chất ánh sáng? Anh (chị) biết thí nghiệm đo vận tốc ánh sáng lịch sử vật lý học 2) Hãy trình bày nguyên tắc đo vận tốc ánh sáng thí nghiệm So sánh giá trị vận tốc ánh sáng đo từ thực nghiệm với giá trị vận tốc ánh sáng thí nghiệm lịch sử? Cho nhận xét độ xác phép đo 3) Tại phải đặt thấu kính hội tụ cách nguồn sáng thiết bị đo vận tốc ánh sáng 200mm 4) Tại thay đổi vị trí gương quang học nhỏ cửa sổ c0 thiết bị đo vận tốc ánh sáng biên độ xung điện phản xạ từ thay đổi THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Bài 79 GIAO THOA ÁNH SÁNG I MỤC ĐÍCH Khảo sát tượng giao thoa ánh sáng gây gương Fresnel bước sóng nguồn sáng o II TÓM TẮT LÝ THUYẾT 2.1 Sóng kết hợp, nguồn kết hợp – Hai sóng ánh sáng gọi kết hợp có tần số có hiệu số pha không đổi theo thời gian – Nguồn kết hợp nguồn tạo sóng kết hợp, 2.2 Giao thoa ánh sáng a) Hiện tượng giao thoa ánh sáng: Giao thoa ánh sáng tượng miền giao hai sóng kết hợp cường độ sóng tổng hợp tăng cường triệt tiêu lẫn Các nguồn sáng tự nhiên nguồn không kết hợp Để tạo hai sóng ánh sáng kết hợp cách đơn giản từ nguồn sáng tách làm hai Các phương pháp tạo hai nguồn sóng kết hợp như: Khe Young, Gương Lloyd, Gương Fresnel, Lưỡng thấu kính Bie Trong thí nghiệm sử dụng gương Fresnel (hình 6-1) E O S 2α G1 M α S1 S2 Hình 6-1 G2 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 80 Gương Fresnel tạo từ hai gương phẳng G1 G2 đặt hợp với góc α nhỏ Một nguồn sáng điểm đơn sắc S chiếu chùm sáng tới vùng tiếp giáp hai gương Hai chùm tia phản xạ từ hai gương G1 G2 giống xuất phát từ hai nguồn ảo S1 S2 ảnh S qua hai gương S1 S2 đươc gọi hai nguồn kết hợp (hình 6-1) Đặt E vùng giao hai sóng ta quan sát thấy hình ảnh giao thoa vân sáng, vân tối xen kẽ song song với song song với giao tuyến hai gương (hình 6-2) Như vậy, giao thoa gây gương Fresnel giao thoa nguồn kết hợp ảo S1 S2 Vì gương quay góc α tia phản xạ quay góc 2α, nên tăng góc α khoảng cách l nguồn ảo S1 S2 tăng Hình 6-2 b) Vị trí cực đại, cực tiểu giao thoa M d1 S1 d2 θ l S2 x ∆l D Hình 6-3 O THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 81 Giả sử dao động sáng hai nguồn S1 vaø S2 laø: S1 = A0 cos ωt , (6-1) S = A0 cos ωt Dao động sáng hai nguồn gây M là: 2πd ), S1M = A0 cos(ωt − S 2M λ 2πd = A0 cos(ωt − ) λ (6-2) Trong d1 d2 tương ứng quang lộ từ S1 S2 tới M Dao động sáng tổng hợp M có dạng: 2πL1 2πL ⎤ ⎡ ) + cos(ωt − ) S = S1 + S = A0 ⎢cos(ωt − λ λ ⎥⎦ ⎣ S = A0 cos π (d − d ) π ⎡ ⎤ cos ⎢ωt − (d1 + d )⎥ λ λ ⎣ ⎦ S = A cos(ωt − ϕ ) Với: ϕ= (6-3) π (d + d ) λ Biểu thức (6-3) cho thấy dao động tổng hợp M có tần số góc ω hai dao động thành phần, có biên độ phụ thuộc vào π (d − d ) Cường độ sáng I hiệu quang trình hai tia saùng: A = A0 cos λ hình tỷ lệ với E nên thay đổi tùy thuộc vào hiệu quang trình hai tia sáng: (d2 – d1) • Nếu d2 – d1 = kλ , A = ± 2A0 Cường độ sáng I = A2 = 4A02 Tại M ta có cực đại giao thoa • Nếu d2 – d1 = (2k+1)λ/2 , A = Cường độ sáng triệt tiêu Tại M ta có cực tiểu giao thoa Gọi toạ độ điểm M x , từ hình vẽ (6-3) ta coù: x d2 – d1 = l⋅ sin θ ≈ l⋅ tg θ = l ⋅ D D Hay: x = (d − d ) λ Nếu M ứng với cực đại giao thoa ta có tọa độ vân sáng là: THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 82 λD (k = 0, ±1, ±2, …) (6-4) l Nếu M ứng với cực tiểu giao thoa, ta có tọa độ vân tối là: λD xt = (2k + 1) (k = 0, ±1, ±2, …) (6-5) 2l Các công thức (6-4) (6-5) cho thấy vân sáng xen kẽ hai vân tối ngược lại Hai vân sáng liên tiếp, vân tối liên tiếp cách khoảng cách gọi khoảng vân: λ⋅D i = x s ( k +1) − x s ( k ) = xt ( k +1) − xt ( k ) = (6-6) l l (6-7) Từ đó: λ = ⋅i D Công thức (6-7) cho ta phương pháp để đo bước sóng ánh sáng cách đo khoảng vân i hệ giao thoa kế biết trước l D xS = k III THỰC HÀNH 3.1 Mô tả dụng cụ (Hình 6-4) Hình 6-4 1/ Nguồn Laser Nguồn sáng laser tạo chùm ánh sáng đơn sắc song song Nguồn laser nuôi từ lưới điện 220V , công tắc khóa nguồn laser nằm đầu hộp bảo vệ Để mở nguồn xoay khóa K theo chiều kim đồng hồ THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 83 2/ Thấu kính hội tụ L1 Tiêu cự f1 = mm 3/ Gương Fresnel Trên gương có đinh ốc xoay để hiệu chỉnh Đinh ốc O1 nằm phía trước, vặn O1 để điều chỉnh gương dịch chuyển vuông góc với giá quang học Đinh ốc O2 nằm phía sau gương Vặn O2 để thay đổi góc hai gương G1 G2 4/ Thấu kính hội tụ L2 Tiêu cự f2 = 200 mm 5/ Màn ảnh E 6/ Một thước kẹp thước dây 3.2 THỰC HÀNH 1) Mượn thước kẹp thước dây bàn giáo viên 2) Chú ý quan trọng Trong trình thí nghiệm tuyệt đối không nhìn trực tiếp vào nguồn sáng Laser làm hỏng mắt 3) Bố trí thí nghiệm sơ đồ hình 6-4 4) Cắm phích điện nguồn Laser vào lưới điện 220V 5) Xoay từ từ khóa K đuôi nguồn Laser theo chiều kim đồng hồ ta thấùy nguồn Laser bật sáng Nếu dụng cụ (2), (3) (4) quan sát ánh sáng Laser cách đặt trước nguồn tờ giấy trắng, ta thấy vệt sáng laser màu đỏ Dịch chuyển tờ giấy xa nguồn kích thước vệt sáng không đổi Điều chứng tỏ chùm ánh sáng Laser chùm song song 6) Điều chỉnh cho tia sáng Laser trùng với quang tâm thấu kính hội tụ L1 7) Điều chỉnh gương Fresnel song song với giá quang học quang trục thấu kính L1 nằm gương 8) Điều chỉnh cho thấu kính hội tụ L2 đồng trục với L1 , vệt sáng nằm thấu kính L2 Chú ý: Thông thường bước 6, 7, điều chỉnh sẵn, sinh viên cần kiển tra lại 9) Vặn đinh ốc O1 trước gương Fresnel thấy E có vệt sáng đỏ Vệt sáng đỏ bên trái ký hiệu S' ảnh nguồn S Vị trí S' E không đổi ta vặn đinh ốc O1 Hai vệt sáng bên phải S1’ S'2 ảnh S1 S2 qua thấu kính L2 Khi vặn đinh ốc O2 sau gương Fresnel ta thấy khoảng cách S'1 S'2 thay đổi Nếu 84 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II S’, S'1 S'2 không rõ nét dịch chuyển thấu kính L2 giá quang học rõ nét 10) Vặn đinh ố O2 sau gương Fresnel để khoảng cách S’1 S’2 l’ nhỏ 1cm ( khoảng từ đến 3mm) Dùng thước kẹp đo l’ Nhìn lên giá quang học đo khoảng cách d hai thấu kính L1 L2 Dùng thước dây đo khoảng cách d ’ thấu kính L2 E 11) Dùng công thức sau để xác định khoảng cách l hai nguồn ảo S1 S2 d l = l' d' 12) Lấy thấu kính L2 khỏi giá quang học Nhìn E ta quan sát thấy vân giao thoa sáng tối song song xen kẽ 13) Dùng thước kẹp đo khoảng cách vân sáng liên tiếp x Suy l khoảng vân i là: i = x / Dùng công thức: λ = i để xác định D bước sóng λ nguồn sáng (với D = d + d’) Bây dịch chuyển E vị trí tương ứng với khoảng cách D =1800, 1600, 1400 1200 mm Tiến hành đo khoảng vân ứng với trường hợp, ghi kết vào bảng 6-1: Bảng 6-1 D (mm) 2000 1800 1600 1400 1200 x = 4i Tính bước sóng trung bình: λ= i (mm) λ1 + λ2 + λ3 + λ4 + λ5 Tính sai số: ∆λ1 = λ − λ1 ∆λ2 = λ − λ2 ∆λ3 = λ − λ3 λ (µm) THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 85 ∆λ4 = λ − λ4 ∆λ5 = λ − λ5 Trình bày kết dạng: λ = λ ± ∆λ Trong ∆λ sai số lớn sai số nói 14) Xoay khóa K đuôi đèn Laser ngược chiều kim đồng hồ để tắt đèn 15) Trả thước kẹp thước dây cho giáo viên VI CÂU HỎI THẢO LUẬN 1) 2) 3) 4) Hiện tượng giao thoa ánh sáng Sóng kết hợp, nguồn kết hợp phương pháp tạo nguồn kết hợp Điều kiện để có cực đại, cực tiểu giao thoa Ánh sáng tự nhiên ánh sáng đơn sắc Mối quan hệ màu sắc bước sóng ánh sáng 5) Giải thích chức thiết bị sử dụng thí nghiệm Sơ đồ bố trí thí nghiệm 6) Ánh sáng tự nhiên ánh sáng Laser, nguồn gốc, chất 86 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Bài HIỆN TƯNG TÁN SẮC ÁNH SÁNG, CÁCH TỬ NHIỄU XẠ I MỤC ĐÍCH: - Khảo sát tượng tán sắc ánh sáng qua lăng kính cách tử - Đo chiết suất thủy tinh làm lăng kính - Đo bước sóng nguồn sáng đơn sắc - Xác định hệ số công thức Chaushy II TÓM TẮT LÝ THUYẾT 2.1 Lăng kính Lăng kính hình lăng trụ tam giác cân suốt, đồng tính Góc đỉnh tam giác cân gọi góc chiết quang A Hai mặt bên lăng trụ chứa đỉnh tam giác cân gọi mặt lăng kính Mặt phẳng chứa đáy mà không chứa đỉnh tam giác cân gọi đáy lăng kính 1) Các công thức lăng kính Xét đường tia sáng đơn sắc SI đập vào mặt bên lăng kính, tia sáng bị khúc xạ lăng kính theo phương I I’ ló theo phương I’R Áp dụng định luật khúc xạ từ hình vẽ 7-1, ta dễ dàng tìm công thức sau: ⎧sin i1 = n sin r1 ⎪sin i = n sin r ⎪ 2 (6-1) ⎨ A = r + r ⎪ ⎪⎩ D = i1 + i2 − A Trong n chiết suất tỉ đối chất làm lăng kính môi trường đặt lăng kính Ta thường gọi tắt n chiết suất lăng kính A N i1 I D r1 S r2 B J N’ i2 R C Hình 7-1 87 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 2) Góc lệch cực tiểu Đối với lăng kính định góc lệch D tia ló phụ thuộc vào vào góc tới i1 Khi cho i1 biến thiên D biến thiên, qua giá trị cực tiểu Dm (hình 7-2) D D0 Dm i0 im 900 ii Hình 7-2 Dựa vào công thức lăng kính (6-1) ta dễ dàng chứng minh rằng: “khi chùm tia tới chùm tia ló đối xứng với qua mặt phẳng phân giác góc chiết quang ta có góc lệch D cực tiểu” Tức góc lệch D có giá trị cực tiểu Dm góc ló góc tới: i1 = i2 = im Từ phương trình (6-1) ta có: r1 = r2 = A/2 Dm = 2im – A Với: sin im = n sin (A/2) Từ đó: A + Dm sin (6-2) n = A sin Coâng thức (6-2) sở cho phép ta đo chiết suất lăng kính Phương pháp dùng giác kế để xác định Dm A sau dùng công thức (6-2) để tính chiết suất lăng kính gọi phương pháp Fraunhofer 3) Sự tán sắc ánh sáng qua lăng kính Khác với trường hợp ánh sáng đơn sắc Khi chiếu vào lăng kính chùm tia sáng trắng Khi qua lăng kính, chùm tia bị lệch phía đáy lăng kính mà bị tách thành dãi ánh sáng đơn sắc có màu cầu vồng từ đỏ tím Các tia màu đỏ bị lệch nhất, ... vào chân (36) THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 72 Hình 5-3 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II 73 (28 ) INPUT CH I – Nối đầu đo kênh I ( 32) INPUT CH II – Nối đầu đo kênh II 6- Nguồn điện DC 12V : Dùng để... 2, 99798 2, 997 925 2, 997 925 2, 997 924 574 Độ xác (m/s) ? ? ? ? 75000 22 000 1000 100 1,1 Vận tốc ánh sáng đo (x 108m/s) Anh Phương pháp lase 2, 997 924 590 0,6 Anh Phương pháp lase 2, 997 924 588 0 ,2 2,997 924 58... S ''2 ảnh S1 S2 qua thấu kính L2 Khi vặn đinh ốc O2 sau gương Fresnel ta thấy khoảng cách S''1 S ''2 thay đổi Nếu 84 THỰC HÀNH VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II S’, S''1 S ''2 không rõ nét dịch chuyển thấu kính L2