Thí Nghiệm Vật Lý Đại Cương Ii - Đại Học Thuỷ Lợi.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI KHOA NĂNG LƯỢNG - Bộ MƠN VẬT LÝ THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC Tự NHIÊN VÀ CÔNG NGHỆ HÀ NỘI - 2009 LỜI MỞ ĐÀU Thí nghiệm vật lý đại cương tín thuộc chương trình đào tạo Trường Đại học Thuỷ lợi Trong học tập nghiên cứu vật lý trường đại học, sinh viên tiến hành làm thí nghiệm phần học, nhiệt học, điện - từ học quang học Mục đích thí nghiệm giúp sinh viên hiểu sâu phần lý thuyết, củng cố lý thuyết kết hợp lý thuyết với thực hành Thí nghiệm vật lý rèn luyện cho sinh viên tác phong khoa học thực nghiệm, góp phần xây dựng phương pháp độc lập nghiên cứu, suy luận thực tế cần thiết để sau làm tốt công tác nghiên cún khoa học kỹ thuật người kỹ sư tương lai Đây mơn học bước đầu hình thành rèn luyện kỹ đánh giá kết phép đo khả viết báo cáo báo cáo kết mà tự đo đạc Từ tạo cho sinh viên hứng thú khám phá ứng dụng khoa học kỹ thuật vào thực tiễn Trên sở đó, Bộ mơn Vật lý - Khoa Năng lượng - Trường Đại học Thuỷ lợi biên soạn giáo trình “Thí nghiệm vật lý đại cương II” gồm thí nghiệm điện - từ học quang học, có nội dung phù hợp với yêu cầu mơn học; với chương trình đào tạo với sở vật chất trường nhằm đáp ứng nhu cầu tài liệu học tập cho sinh viên Cuốn giáo trình “Thí nghiệm vật lí đại cương II” gồm ba phần sau đây: Phan I: Lý thuyết sai số Phần II: Làm quen với dụng cụ đo Phan III: Các thí nghiệm Trong q trình biên soạn, chúng tơi ln nhận giúp đỡ tận tình nhiều ý kiến đóng góp tâm huyết ThS Trần Anh Kỳ, GV Lê Đức Thành GV Hàn Hồ Bình đồng nghiệp Bộ mơn Vật lý Chúng xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Cuốn giáo trình “Thí nghiệm vật lí đại cương II” hoàn thành, cố gắng khơng thê tránh khỏi số thiếu sót, chúng tơi mong nhận góp ý, nhận xét đồng nghiệp bạn sinh viên đế cho giáo trình hồn thiện lần tái sau Hà Nội, ngày 07 thảng 07 năm 2009 Các tác giả NGUYỄN VĂN NGHĨA, PHẠM THỊ THANH NGA, ĐẶNG THỊ MINH HUỆ MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Phần LÝ THUYẾT SAI SỐ Error! Bookmark not defined I II III IV V VI VII VIII Những nguyên nhân gây nên sai số phép đo Phân loại sai số Định nghĩa sai số Sai số đại lượng phép đo trựctiếp Sai số đại lượng phép đo giántiếp 10 Các ý quan trọng tính viết sai số 11 Biểu diễn kết đồ thị 12 Bài tập câu hỏi kiếm tra 13 Phần II LÀM QUEN VỚI CÁC DỤNG cụ ĐO 14 A PANME VÀ THƯỚC KẸP 14 I Thước kẹp 14 II Panme 15 B DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN (ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG) 16 I Mô tả 16 II Cách sử dụng đồng hồ vạn 17 III Giới thiệu cách sử dụng đồng hồ vạn số kiểu DT-9202 19 Phần HI CÁC BÀI THÍ NGHIỆM 20 Bài 1: Xác định chiết suất thủy tinh kính hiên vi 20 Bài 2: Đo điện trở mạch cầu chiều (cầu Wheastone) 24 Bài 3: Xác định nhiệt độ Curie sắt từ 28 Bài 4: Khảo sát mạch điện chiều xoay chiều 33 Bài 5: Hiện tượng phân cực ánh sáng Nghiệm lại định luật Malus 41 Bài 6: Khảo sát đặc tính Diode Transistor 45 Bài 7: Xác định bước sóng ánh sáng giao thoa cho vân tròn Newton 54 Bài 8: Khảo sát phụ thuộc vào nhiệt độ điện trở kim loại bán dẫn 60 Bài 9: Khảo sát mạch cộng hưởng RLC 64 Bài 10: Khảo sát nhiễu xạ chùm laser qua cách tử phẳng - Xác định bước sóng laser 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Phân I Lý thuyết sai sô Phần I LÝ THUYẾT SAI SỐ I NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY NÊN SAI SÓ TRONG CÁC PHÉP ĐO Khi đo đại lượng vật lý, ta khơng thể tìm giá trị cùa ngun nhân sau: Dụng cụ đo khơng hồn hảo Những dụng cụ đo dù có tinh vi đến có độ xác định Ví dụ: đồng hồ đo điện, có loại xác đến 0,1 (A), có loại xác đến 0,01 (A), có loại xác đến 0,001 (A) Mỗi dụng cụ có độ xác định, để đo đại lượng, khơng tìm kết cao độ xác dụng cụ Ví dụ dùng Ampe kế có độ xác đến 0,1 A để đo cường độ dịng điện, ta khơng thu kết xác tới 0,09 A Neu dụng cụ cũ, mịn, chất lượng kết thu cịn xác nhiều Như vậy, dụng cụ đo nguyên nhân gây nên sai số phép đo Giác quan Mắt người dù tinh, đo độ dài bàn đặt cho đầu thước hoàn toàn trùng với đầu bàn Khi chuyển thước để đo tiếp, đặt cho đầu thước lần đo sau nằm cuối thước lần trước Đặc biệt người ta phải kết họp nhiều giác quan mắt, tai, tay, chân đồng thời khó thống Đó ngun nhân gây sai số phép đo Đại lượng đo khơng có giá trị xác định Khi tiến hành đo đại lượng vật lý, chẳng hạn đo đường kính viên bi, viên bi khơng hồn tồn hình cầu nên kết đo theo phương khác có giá trị khác Trong trường họp ấy, ta khơng thể tìm trị số vật Ngoài thay đổi bất thường dụng cụ đo, mơi trường tiến hành thí nghiệm, nhầm lẫn người đo gây nên sai số Như vậy, phép đo mắc phải sai số II PHÂN LOẠI SAI SỐ Sai số định Sai số định sai số nguyên nhân định gây nên làm cho kết phép đo thay đồi theo chiều định (hoặc tăng lên giảm đi) Nguyên nhân sai số thường dụng cụ đo gây ra, chẳng hạn: kim Ampe kế khơng vạch “0” khơng có dịng điện chạy qua Độ “0” du xích khơng trùng với độ “0” thước kẹp hai hàm thước khít Do đó, người làm thí nghiệm phải có nhiệm vụ tìm tất ngun nhân xác định số hiệu chỉnh dụng cụ trước tiến hành đo để hiệu chỉnh kết THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Ví dụ: Khi chưa có dịng điện chạy qua, kim Ampe kế 0,1 A phải coi giá trị 0,1 A giá trị “0” Ampe kế Khi đọc cường độ mà Ampe kế 0,8A thực tế dịng điện phép đo 0,7A (0,8A - 0,1 A = 0,7A) Vì vậy, dùng dụng cụ phải thử dụng cụ theo lời dẫn kèm theo dụng cụ Khi biết số hiệu chỉnh hiệu chỉnh kết rồi, sai số định không kể sai số Sai sót Sai sót loại sai số sinh đo hay quan sát vội vàng, không cấn thận, tượng xảy nhanh không kịp quan sát Vỉ dụ: Đọc nhầm 17,5 thành 1,75; nghe nhầm 32 thành 22; cộng khối lượng cân không để ý tới đơn vị Đe tránh sai sót này, tiến hành thí nghiệm phải ý, thận trọng, đọc đọc lại nhiều lần Sai số bất định Sai số bất định sai số không nguyên nhân cụ thể gây nên làm cho kết đo lớn hơn, nhỏ giá trị đại lượng đo Sai số bất định phần lớn giác quan người làm thí nghiệm gây Ví dụ: Mắt không phân biệt chỗ giao hai vạch chia thước, bấm đồng hồ giây không lúc tượng xảy Sai số bất định phần đại lượng phải đo thay đổi bất thường, nguyên nhân không rõ ràng gây Ví dụ: Dịng điện thay đổi thất thường, cầu khơng trịn Như vậy, sai số bất định ngẫu nhiên nên ta hiệu chỉnh kết đo Nó làm cho phép đo trở nên tin cậy Do vậy, ta phải đánh giá kết đo cách tính sai số Dưới ta nói đến cách tính sai số bất định, cịn sai số nhắt định sai sót khơng nói tới, người làm thí ngiệm phải có nhiệm vụ loại bỏ chúng III ĐỊNH NGHĨA SAI SỐ Sai số tuyệt đối Sai số tuyệt đối phép đo đại lượng a lần đo thứ i hiệu trị số ã giá trị số đo a ị lần đo Aữl = |ã — at I (1) Ví dụ: Độ dài đoạn thẳng AB ã = 52,2 (cm) Trong lần đo thứ 1, 2, ta kết aỵ = 52,1 (cm); 02=52,3 (cm); ay = 52,4 (cm) , sai số tuyệt đối phép đo độ dài lần đo là: Aa1 = \ã - a{ I =0,1 (cm) Aíz2 =|ã-a2| =0,1 (cm) Aíz3 = \ã - a3| = 0,2 (cm) Phân I Lý thuyết sai sô Như vậy, sai số tuyệt đối cho ta biết giá trị đại lượng đo lệch so với giá trị thực Sai số tương đối Sai số tương đối cùa phép đo đại lượng a tỷ số sai số tuyệt đối phép đo trị số đại lượng phải đo _ A^ a hay _ (2) Sai số tương đối cho ta biết mức độ xác phép đo, tức phép đo sai số phần trăm Ví dụ: Khi đo hai đại lượng a, b ta kết quả: a = (m) Aa = 0,01 (m) b = 10 (m) A/?=0,01 (m) Ta nhận thấy, hai phép đo có sai số tuyệt đối có sai số tương đối khác &= —= 0,01 = 1% a Ab $> = ■=^ = 0,001 = 0,1% b Đánh giá hai phép đo, ta thấy phép đo đại lượng b xác phép đo đại lượng a (đại lượng a dài Im mà sai lệch lem, đại lượng b dài 10m sai lệch có lem) IV SAI SỐ CỦA NHŨNG ĐẠI LƯỢNG TRONG PHÉP ĐO TRựC TIÉP Định nghĩa Phép đo trực tiếp đại lượng vật lý phép so sánh đại lượng thơng qua dụng cụ đo (có sẵn dụng cụ đo) Trường họp chung Khi tiến hành đo đại lượng a cách trực tiếp, để xác định giá trị thực đại lượng đó, ta phải tiến hành đo đại lượng a nhiều lần Sau lấy giá trị trung bình lần đo: - = a\ +^2 +a3 + - + a„ n Lý thuyết thực nghiệm chứng minh số lần đo lớn giá trị trung bình ã gần giá trị thực a đại lượng cần đo Sai số tuyệt đối tương ứng lần đo phép đo Aữz = Ịã — ciịỊ, sai số tuyệt đối phép đo sai số tuyệt đối trung bình: _ Aứị + AtìL + K + + Aứ Aa = —! ——— - n (4) THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II kết cuối phép đo đuợc viết: a = ã ± Aỡ (đơn vị đo) (5) Trường hợp riêng Trong trường họp đo đại lượng a lần đảm bảo khơng sai sót đo nhiều lằn kết giống nhau, người ta lấy sai số tuyệt đối phép đo đại lượng a nửa giá trị độ chia nhỏ khắc dụng cụ đo Vỉ dụ: Đo chiều dài l AB nhiều lần kết 235 (mm) thước đo chia đến (mm) tức độ xác tới 0,5 (mm) kết là: = (235,00 ± 0,50) mm V SAI SỐ CỦA NHỮNG ĐẠI LƯỢNG TRONG PHÉP ĐO GIÁN TIẾP Định nghĩa: Đại lượng cần đo phép đo gián tiếp hàm số đại lượng phép đo trực tiếp Ví dụ: Muốn xác định thê tích hình trụ ta phải đo đường kính d chiều cao h hình trụ cách trực tiếp dụng cụ đo độ dài, dùng công thức: Khi đo d h ta mắc phải sai số Aế/ A/? nên V có sai số AV Muốn tính sai số AV ta dựa vào định lý mà không chứng minh phần Đe tính sai số đại lượng phép đo gián tiếp ta áp dụng định lý sau đây: Định lýl Sai so tuyệt đôi tông hay hiệu tơng sai số tuyệt đối số hạng có tơng hay hiệu Neu X = a + b - c Ax = Aữ + AZ? + Ac Định lý Sai sơ tương đơi tích hay thương băng tông sai sô tương đôi thừa số có tích hay thương ' a.b v Ax z AZ? Ac Nêu X = —— —- = —— + —— + — c X a b c Hệ X XTẪ,, a) Neu n Ax _ Aứ x = a => — = n— X a , ' b) Neu X= anbm Ax Aứ A/? Ac Aí/ — => — = n - \-m——\-r - 1-s—— crds X a b c d Áp dụng phép tính vi phân + Neu đại lượng y đo gián tiếp thông qua việc đo đại lượng X trực tiếp y xác định phụ thuộc vào đại lượng X theo hàm số y = f\x) sai số tuyệt đối Ay tính theo Ax sau: Ay = \f (x)\Ax 10 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Sau tìm hiêu nắm vững vị trí núm mặt máy (hình hình 6) cán hướng dẫn giải thích, cắm phích lấy điện dao động ký điện tử máy phát tín hiệu vào nguồn điện -220V Bật công tắc 16 dao động ký điện tử EZ OS-5020 (hình 5) bật cồng tắc máy phát tần số LW 1641 (hình 6) Hiệu chỉnh kênh X: Chuyên núm sang vị trí CHI (kênh X) Chuyển núm 26 sang vị trí xO.1V xO.2V/div (ứng với 0.1 0.2V/khoảng chia) Nối cáp tín hiệu từ lối vào 24 kênh (kênh X) với lối 17 hình xuất tín hiệu xung vng Xoay núm điều chỉnh 27 sang phải hay sang trái đê tín hiệu có điện áp đỉnh 0.5 V (khoảng cách hai đỉnh tín hiệu khoảng chia hình trường họp x0.1V/div 2,5 khoảng chia trường họp xO.2V/div) Hiệu chỉnh kênh F: Chuyển núm sang vị trí CH2 (kênh Y) Chuyển núm 23 sang vị trí x0.1V xO.2V/div (ứng với 0.1 0.2V/khoảng chia) Nối cáp tín hiệu từ lối vào 22 kênh (kênh y) với lối 17 hình xuất tín hiệu xung vuông Xoay núm điều chỉnh 20 sang phải hay sang trái để tín hiệu có điện áp đỉnh 0.5 V Hiệu chỉnh kênh thời gian: Khi hiệu chỉnh kênh X kênh Y, chuyên núm 15 sang vị trí 0.5 0.2ms/div (0,5 ms 0,2 ms cho độ chia) Điều chỉnh núm 12 cho chu kỳ dao động xung vuông chuẩn Ims (tần số 1kHz) Chú ý: Có thể hiệu chỉnh tín hiệu kênh X Y cách nối X Y vào tín hiệu phát từ đầu máy phát LW 1641 hiệu chỉnh biên độ hai kênh X Y c ĐO ĐIỆN TRỞ, DƯNG KHÁNG VÀ CÃM KHÁNG BẰNG DAO ĐỘNG KÝ ĐIỆN TỦ (OSCILLOSCOPE) Nguyên tắc: Chuyên núm 15 sang vị trí X-Y, tín hiệu hình tơng hợp hai tín hiệu vào hai trục X Y vng góc với Quan sát dạng tín hiệu hình ta dự đốn dạng tín hiệu đặt vào trục X Y Đo điện trỏ’ Rx B Hình 1.1 Nối điện trở i?x theo hình Chọn dao động có tần số xác định khoảng /=200-ỉ-2000Hz lấy từ máy phát tan so LW 1641 (chọn thang đo Ik) Do hiệu điện dòng điện chạy qua điện trở Rx điện trở Ro ln có hiệu số pha (p = hay (p = 71, nên hình dao động ký điện tử ta có dao động tơng hợp đoạn thăng sảng 70 Phân III Các thí nghiệm 1.2 Điều chỉnh điện trở Ro hộp điện trở mẫu tới thu đường thăng nghiêng 45° so với trục toạ độ Khi biên độ ưx = ưR ta có (11) Thực thao tác lần với tần số khác nhau, đọc ghi giá trị tần số f giá trị tìm R() vào bảng Bảng 1: Lần đo r(Hz) Ro (O) ARx (Q) Rx (Q) — Trung bình Rx= («) ÃRX= (Q) Đo dung kháng Zc điện dung cx tụ điện a Thay tụ điện Cx vào vị trí Rx hình Chọn dao động điện có tần số xác định /«1000Hz lấy từ máy phát tan so LW 1641 (chọn thang đo Ik) Vì dịng điện chạy qua tụ điện sớm pha n/2 so với hiệu điện hai cực nó, hiệu điện điện trở Ro tụ điện Cx có độ lệch pha 7i/2 nên hình dao động ký điện tử xuất đường elip vuông b Điều chỉnh điện trở Ro hộp điện trở mẫu tới elip vuông trở thành đường trịn Khi biên độ ưc = Uy = ux = uR° ta có zc = 2 Ej ) Nhưng electron tồn mức lượng kích thích E2 khoảng thời gian ngắn (10'3S4-10'8s) gọi thời gian sống T, sau chúng lại chuyến mức lượng Eị phát xạ Quá trình chuyển mức lượng hấp thụ phát xạ tuân theo hệ thức Einstein: s = hv = E2-EỴ 78 (12) Phân III Các thí nghiệm với h = 6,625.10’34 J.S số Planck £ = hv lượng photon xạ điện từ có tan so V Rõ ràng xác suất xảy hấp thụ tỷ lệ với mật độ electron N1 mức lượng E1 xác suất xảy phát xạ tỷ lệ với mật độ electron N2 mức lượng kích thích E2 Thơng thường N2N1 xác suất xảy phát xạ lớn xác suất xảy hấp thụ Khi q trình phát xạ có tính kết hợp gọi phát xạ cảm ứng, xạ cảm ứng có tần số, pha, hướng phân cực với xạ kích thích Điều kiện cần để xảy phát xạ cảm ứng có đảo mật độ hạt, nghĩa N2>N1 Mồi trường chất trạng thái có đảo mật độ hạt gọi mỏi trường kích hoạt Đe tạo trạng thái đảo mật độ hạt, người ta sử dụng mơi trường kích hoạt ngun tử có ba (hoặc bốn) mức lượng El, E2, E3 cho thời gian sống Ty nguyên tử mức E3 nhỏ so với thời gian sống T2 mức E2 Đồng thời dùng phương pháp “bơm điện" (phóng điện qua mơi trường kích hoạt) “bơm quang' (dùng nguồn sáng thích họp có cường độ mạnh chiếu vào mồi trường kích hoạt) đế nguyên tử bị kích thích chuyển từ mức E1 lên E3 Nhưng T3 < T2, nên nguyên tử mức E3 nhanh chóng chuyển mức E2 để tạo trạng thái đảo mật độ hạt với N2>N dẫn tới tượng phát xạ cảm ứng Trong thí nghiệm này, ta dùng laser bán dẫn - gọi diode laser Khi cho dịng điện chiều có cường độ thích hợp chạy qua lóp tiếp xúc p-n tạo từ chất bán dẫn GaAs, tia laser phát trình tái họp p-n để tạo photon Nguyên tắc tạo trạng thái đảo mật độ diode laser sau: Các electron vùng hoá trị chuyên lên vùng dẫn nhờ trình “bơm’' (kiêu điện kiêu quang) Kết mức lượng thấp vùng dẫn mức lượng cao vùng hoá trị có đảo mật độ electron Trạng thái đảo mật độ electron trạng thái khơng cân bằng, tồn khoảng thời gian ngắn 10_13s đủ đế gây hiệu ứng laser IV TRÌNH Tự THÍ NGHIỆM Hĩnh 79 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Cơ chế hoạt động thiết bị khảo sát nhiễu xạ + Diode laser DL: phát chùm tia laser màu đỏ chiếu vng góc vào mặt cách tử CT + Khi qua cách tử, chùm tia laser bị nhiễu xạ truyền qua thấu kính hội tụ TK (có tiêu cự/= 500mm), cho ảnh nhiễu xạ mặt phang tiêu diện TK + Đe xác định vị trí cực đại nhiễu xạ khảo sát phân bố cường độ sáng chúng, ta dùng cảm biến quang điện silicon QĐ đặt hộp kín, phía trước có chắn sáng, có khe hở rộng khoảng 0,2-0,3mm Hộp cảm biến gắn đầu trục Panme p, nên di chuyển theo phương ngang Cường độ tia laser rọi vào cảm biến quang điện QĐ, chuyển đơi thành cường độ dịng điện, chạy qua điện trở sun 220Q Hiệu điện rơi điện trở sun đo thị Milivon kế điện tử MV, có lối vào ổ cắm chân c Kiểm tra điều chỉnh chuẩn trực cho hệ thống Đẻ kết xác, trước hết ta kiểm tra điều chỉnh chuẩn trực cho hệ thống, tức điều chỉnh cho chùm tia laser tới đập thẳng góc vào bảng ảnh, vào vị trí trung tâm cảm biến QĐ Muốn ta thực theo bước sau: Vặn Panme p đưa cảm biến quang điện QĐ vị trí trung tâm (khoảng 12,5mm thân thước kẹp Panme) Nhấc bàn trượt có gắn cách tử khỏi giá quang học đặt xuống mặt bàn cắm phích điện nguồn laser DL vào ổ điện -220V bật cồng tắc K1 nó, ta nhận chùm tia laser màu đỏ Quan sát cảm biến quang điện QĐ xem chùm tia laser có chiếu vào tâm lỗ tròn mặt cảm biến hay không Neu lệch, nới nhẹ ốc khớp đa đê xoay nguồn laser DL cho tia sáng rọi vào tâm lỗ vng góc với bề mặt lỗ Với hai phép xoay quanh hai trục hai phép tịnh tiến dọc theo hai trục khóp vạn năng, ta hồn tồn điều chỉnh chuẩn trục xác cho hệ thống Đặt bàn trượt có gắn cách tử trở lại giá quang học Điều chỉnh vị trí cách tử nhờ khóp nối đa nó, cho tia laser rọi vào tâm (hình vng) cách tử Tiếp tục điều chỉnh xoay cách tử cho tia phản xạ từ mặt cách tử ngược trở lại vào lồ tia laser Dịch chuyến bàn trượt dọc theo giá quang học đến vị trí cho thấu kính TK cách mặt cảm biến quang điện QĐ 500mm chốt lại giữ cố định khoảng cách suốt q trình đo Nêu hệ thơng điêu chỉnh đủng thì: • Trên mặt cảm biến quang điện QĐ xuất dãy chấm sáng sắc nét, nằm đường thẳng nằm ngang qua tâm lỗ • Neu ta bàn trượt dọc theo giá quang học, vệt sáng chùm Laser cách tử không thay đôi vị trí Tiến hành thí nghiệm a Quy “0” điều chỉnh độ nhạy Milivôn kế điện tử MV + Cắm phích lấy điện Milivơn kế điện tử MV vào ổ điện -220V + Đặt núm chọn thang đo MV vị trí l,5mV vặn nhẹ núm biến trở Rf vị trí tận bên trái Bắm khố K mặt MV, chờ khoảng phút đê khuếch đại ôn định + Tiến hành điều chỉnh số “0” cho Milivơn kế điện tử MV cách: che sáng hồn toàn khe hở cảm biến quang điện QĐ (hoặc tắt nguồn laser cách ngắt công tắc K1 nguồn 80 Phân III Các thí nghiệm laser DL), vặn từ từ núm biến trở “quy 0” (lắp đồng hồ thị) để kim đồng hồ MV số + Đe điều chỉnh độ nhạy thích hợp cho Milivơn kế điện tử MV, ta vặn từ từ cán panme p cho cực đại (có cường độ sáng lớn nhất) ảnh nhiễu xạ lọt vào khe hở cảm biến quang điện QĐ Khi kim milivơn kế điện tử MV lệch mạnh Vặn núm xoay biến trở Rf cho kim milivôn kế điện tử lệch tới vạch cuối thang đo (80 90) (Nếu khồng đạt độ lệch này, phải vặn mạch chuyển thang đo MV sang vị trí “15 mV” ứng với độ nhạy lớn nó, tiến hành điều chỉnh theo cách trên) b Khảo sát phân bố cường độ sáng ảnh nhiễu xạ laser Vì cường độ sáng ảnh nhiễu xạ laser tỷ lệ với cường độ I dòng quang điện, tức tỷ lệ với hiệu điện u rơi điện trở sun R, nên ta khảo sát phân bố cường độ sáng ảnh nhiễu xạ laser cách khảo sát biến thiên hiệu điện the u theo vị trí X cực đại nằm hai cực tiểu (ứng với sin(p = ±Ằ/b) tuân theo bước sau đây: 1: Vặn từ từ cán panme p để dịch chuyến khe hở cảm biến quang điện QĐ khoảng hai cực tiếu bậc ảnh nhiễu xạ Đe thuận tiện ta vặn panme p phía giá trị nó, cho khe tế bào quang điện QĐ trùng mép bậc Đọc ghi giá trị X tương ứng vào bảng 2: Sau vặn panme p dịch chuyển khoảng nhỏ 0,10 mm (ứng với dịch chuyển 10 vạch du xích panme P) để khe tế bào quang điện QĐ tiến phía vân trung tâm Đọc ghi giá trị X hiệu điện tương ứng vào bảng Tiếp tục tiến hành điều chỉnh panme p lần 0,1 Omm sau đọc ghi giá trị hiệu điện u tương ứng với vị trí X panme p vào bảng 1: Bảng + Độ xác thước panme: (mm) + Độ xác Milivon kế điện tử MV (mV) X (mm) I (mA) X (mm) I (mA) c Xác định bưóc sóng chùm tia laser Sau xác định cực đại sáng ứng với k = 0, vặn từ từ panme p để đo khoảng cách a hai cực đại nhiêu xạ bậc ứng với k = ±1 nằm đối xứng hai bên cực đại sáng Trong thí nghiệm này, để xác định xác vị trí đỉnh cực đại nhiễu xạ, ta tiến hành đo sau: -I- Dịch chuyến panme p theo chiều 0,0 Imm điếm lân cận hai phía đỉnh để tìm giá trị cực đại hiệu điện Ư + Thực phép đo ba lần, đọc ghi giá trị a thước panme vào bảng 2: 81 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Bảng + Chu kì cách tử phẳng: d = (mm1) + Tiêu cự thấu kính hội tụ: f = (mm) + Độ xác panme: (mm) + Độ xác thước milimét: (mm) Lần X| (mm) x2 (mm) a =lx2 Xil(mm) Aa (mm) X (pm) AX (|im) Trung bình ã = Aã= = AẰ = Kết thí nghiệm xử lý số liệu a Căn vào số liệu X bảng 1, vẽ đồ thị : = f( x) b Căn vào số liệu đo bảng cồng thức (14) để tính bước sóng chùm Laser viết kết IV CÂU HỎI KIÈM TRA Định nghĩa tượng nhiễu xạ ánh sáng Mô tả ảnh nhiễu xạ chùm tia sáng song song chiếu qua khe hở hẹp So sánh ảnh nhiễu xạ chùm tia sáng song song chiếu qua cách tử phăng với ảnh nhiễu xạ chùm tia sáng song song chiếu qua khe hở hẹp Nêu rõ công thức xác định vị trí cực tiểu cực đại ảnh nhiễu xạ Khi xác định bước sóng X chùm tia laser nhiễu xạ qua cách tử, không đo trực tiếp khoảng cách cực đại bậc cực đại (ứng với k=0), mà lại đo khoảng cách a hai cực đại (ứng với k = ±1)? Khi khảo sát phân bố cưòng độ sáng ảnh nhiễu xạ laser, ta xét khoảng hai cực tiểu bậc (ứng với k=±l) phải kiếm tra lại vị trí đỉnh cực đại cách dịch chuyên panme p 0,0 Imm (mà không dịch chuyên tùng 0,1 Omm lúc đầu) theo chiều? 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lương Duyên Bình (chủ biên), Ụạ/ lý đại cương, NXB Giáo dục, 2007 Trần Minh Sơ, Kĩ thuật điện 1, NXB ĐHSPHN, 2008 Nguyễn Thế Bình, Quang học, NXB ĐHQGHN, 2007 Phạm Trần Hùng, Điện kĩ thuật, NXB ĐHSPHN, 2008 David, Haliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundanrental of Physics, Publishing as Wiley, 1994 Hugh D Young, Roger A Freedman, University physics with modern physics, Publishing as Addison Wesley, 2003 Lương Duy Thành, Phan Văn Độ, Thí nghiệm vật lý đại cương I, NXB GT, 2009 83 THÍ NGHIỆM VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG II Chịu trách nhiệm xuất bản: GS.TSKH NGUYỄN KHOA SƠN Biên tập: TRẦN PHƯƠNG ĐỒNG Chế bản: MINH KHANH Bìa: LÊ TUẤN HẢI In 3030 khổ 20,5 X 29cm Công ty in Khuyến học Giấy phép xuất số 139-2009/CXB/080-01/KHTNCN Cục xuất cấp ngày 22/5/2009 In xong nộp lưu chiểu quý III/2009 84