Trang 2 BÀI 2 XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNGBẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH...4BÀI 3 XÁC ĐỊNH MƠMEN QN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶCVÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY...6BÀI 5 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎN
Trang 2BÀI 2 XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG
BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCH 4BÀI 3 XÁC ĐỊNH MƠMEN QN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC
VÀ LỰC MA SÁT TRONG Ổ TRỤC QUAY 6BÀI 5 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG
THEO PHƯƠNG PHÁP STOKES 9BÀI 6 KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHÓNG
DÙNG ĐÈN NEON ĐO ĐIỆN TRỞ VÀ ĐIỆN DUNG 11BÀI 7 LÀM QUEN SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN
KHẢO SÁT CÁC MẠCH ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU 13BÀI 8 XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THỦY TINH
BẰNG KÍNH HIỂN VI TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM 15BÀI 9 ĐO TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH
Trang 3bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem3
BÀI 1
ĐO KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA VẬT RẮN ĐỒNG NHẤTA CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khối lượng riêng của một vật là đại lượng vật lý biểu thị phân bố khối lượngtại từng vị trí trên vật, có trị số bằng khối lượng của một đơn vị thể tích Đối với mộtvật đồng nhất có khối lượng M và thể tích V, khối lượng riêng được tính bằng:
ρ=��
Trong hệ SI, khối lượng riêng có đơn vị kg/�3 Vậy để xác định khối lượng
riêng của một vật đồng nhất, ta cần phải xác định khối lượng M và thể tích V của vật.Đó là nội dung của hai phần thí nghiệm được trình bày trong phần trình tự thí nghiệmdưới đây.
B.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
I.ĐO KÍCH THƯỚC VÀ XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH CỦA CÁC VẬT RẮN CĨHÌNH DẠNG ĐỐI XỨNG
1 Đo kích thước để xác định thể tích của một chiếc vòng đồng bằng thước kẹpa) Đo kích thước của vòng kim loại và xác định thể tích V của nó
Ta dùng thước kẹp đo đường kính ngoài D, đường kính trong d và độ cao hcủa khối trụ rỗng.
b) Đo đường kính ngoài D, đường kính trong d và độ cao h của chiếc vòng
đồng
Thực hiện 3 lần đối với mỗi phép đo của D, d và h tại các vị trí khác nhau củachiếc vòng đồng Đọc và ghi các giá trị của D, d và h trong mỗi lần đo
2 Xác định thể tích của khối hình hộp bằng thép đặc biệt
Đo chiều dài a, chiều rộng b và chiều cao c bằng thước kẹp
Đặt các chiều a, b và c của vật vào đầu 1 và 1’ của thước kẹp đo tương tự nhưtrên Thực hiện 3 lần phép đo các chiều a, b và c của vật tại các vị trí khác nhau Đọcvà ghi giá trị của a, b, c trong mỗi lần đo
3 Xác định thể tích của khối viên bi thép (khối cầu)
Đo đường kính của viên bi bằng thước kẹp
Đặt viên bi tựa vào đầu 1 và 1’ của thước kẹp đo đường kính D đọc tươngtự như trên Thực hiện 3 lần phép đo đường kính D của viên bi tại các vị trí khácnhau của viên bi.
II.CÂN KHỐI LƯỢNG CỦA MỘT VẬT TRÊN CÂN KỸ THUẬT1 CÂN KHỐI LƯỢNG m CỦA MỘT VẬT
a) Xác định độ nhạy S và chính xác α của cân
- Chưa đặt vật hoặc quả cân lên các đĩa cân Gạt con mã về vị trí số 0 của nó trên đòncân.
- Vặn núm xoay N (thuận chiều kim đồng hồ) để cân "hoạt động" trong điều kiệnkhông tải Nếu kim chỉ thị K không chỉ đúng số 0 hoặc dao động không đều về haiphía số 0 trên thước T thì phải điều chỉnh cân để đạt được vị trí số 0.
- Vặn núm xoay N (ngược chiều kim đồng hồ) để cân ở trạng thái “nghỉ” Đặt quả cân10mg lên đĩa cân bên trái, sau đó lại vặn núm xoay N để cân “hoạt động” Đọc số độchia n trên thước T ứng với độ dời của kim chỉ thị K so với vị trí số 0 trên thước T.
b) Phương pháp cân đơn
Trang 4BÀI 2
XÁC ĐỊNH GIA TỐC TRỌNG TRƯỜNG BẰNG CON LẮC THUẬN NGHỊCHA CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Con lắc vật lý là một vật rắn, khối lượng m, cóthể dao động quanh một trục cố định nằm ngang đi qua
điểm �1 nằm cao hơn khối tâm G của nó (Hình1) �1
gọi là điểm treo của con lắc.
Vị trí cân bằng của con lắc trùng với phương
thẳng đứng của đường thẳng �1G Khi kéo con lắc lệch
khỏi vị trí cân bằng một góc α nhỏ, rồi buông nó ra thì
thành phần �� của trọng lực P = mg tác dụng lên con
lắc một mômen lực �1
Con lắc vật lý sử dụng trong bài này gồm một thanh kim loại 6, trên đó có gắn
hai con dao cố định 1 và 2 nằm cách nhau một khoảng L = �1�2 không đổi (Hình 2).
Cạnh của dao 1 hoặc 2 lần lượt được đặt tựa trên mặt kính phẳng nằm ngang của gốiđỡ 5 Hai quả nặng 3 và 4 gắn cố định trên thanh kim loại 6 Gia trọng C có dạng mộtđai ốc lắp trên thân ren 4, có thể dịch chuyển bằng cách vặn xoay quanh trục ren 4,dùng để thay đổi vị trí khối tâm G, sao cho thoả mãn công thức (10) để con lắc vật lýtrở thành con lắc thuận nghịch Toàn bộ con lắc được đặt trên giá đỡ 9 và tấm chân đế
10 có các vít điều chỉnh thăng bằng �1, �2.
Số dao động và thời gian tương ứng được đo trên máy đo thời gian hiện số.Máy đo thời gian hiện số là loại dụng cụ đo thời gian chính xác cao (độ chia nhỏ nhất0,01s) Nó có thể hoạt động như một đồng hồ bấm giây, được điều khiển bằng cáccổng quang điện.
Cổng quang điện 8 (Hình 2) gồm một điôt �1 phát ra tia hồng ngoại, và một
điôt �2 nhận tia hồng ngoại từ �1 chiếu sang Dòng điện cung cấp cho �1 được lấy từ
máy đo thời gian Khi con lắc dao động, thanh kim loại 6 đi vào khe của cổng quang
điện 8 sẽ chắn chùm tia hồng ngoại chiếu từ �1 sang �2, �2 sẽ phát ra tín hiệu truyền
theo dây dẫn đi tới máy đo thời gian, điều khiển máy hoạt động Cơ chế như vậy chophép đóng ngắt bộ đếm của máy đo thời gian hầu như không có quán tính Cổng quangđiện 8 được đặt ở gần vị trí cân bằng thẳng đứng của con lắc để giới hạn con lắc dao
động với biên độ nhỏ ( α < 90)
Trang 5bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem5
Trong bất kỳ con lắc vật lý cho trước nào cũng có thể tìm thấy hai điểm �1,
�2 sao cho khi đổi chiều con lắc, chu kỳ dao động không đổi Trong bài thí nghiệm
này, hai điểm treo (hai lưỡi dao �1, �2) cố định, ta phải tìm vị trí gia trọng C (tức
thay đổi vị trí khối tâm G, sao cho công thức (10) được thoả mãn), để con lắc vật lýtrở thành con lắc thuận nghịch Cách làm như sau:
1 Vặn gia trọng C về sát quả nặng 4 Dùng thước cặp đo khoảng cách �0giữa chúng.
Trong nhiều trường hợp con lắc được chế tạo sao cho gia trọng C có thể vặn về thật
sát quả nặng 4 tức là �0 = 0��.Ghi giá trị �0vào bảng 1 Đặt con lắc lên giá đỡ theo
chiều thuận (chữ "Thuận" xuôi Hình 3: Máy đo thời gian hiện số chiều và hướng vềphía người làm thí nghiệm), đo thời gian 50 chu kỳ dao động và ghi vào bảng 1, dưới
cột 50�1.
2 Đảo ngược con lắc (Chữ "Nghịch" xuôi chiều và hướng về phía người làm thí
nghiệm), và đo thời gian 50 chu kỳ nghịch, ghi kết quả vào bảng 1 dưới cột 50 �2.
3 Vặn gia trọng C về vị trí cách quả nặng 4 một khoảng x' = �0 + 40mm, (dùng
thước cặp kiểm tra) Đo thời gian 50 chu kỳ thuận và 50 chu kỳ nghịch ứng với vị trínày, ghi kết quả vào bảng 1.
4 Biểu diễn kết quả đo trên đồ thị: trục tung dài 120mm, biểu diễn thời gian 50�1và
50 �2 , trục hoành dài 80mm, biểu diễn vị trí x của gia trọng C Nối các điểm 50�1
với nhau và các điểm 50�2với nhau bằng các đoạn thẳng, giao của chúng là điểm gần
đúng vị trí �1của gia trọng C để có �1= �2= T (Hình 3).
5 Dùng thước cặp đặt gia trọng C về đúng vị trí �1 Đo 50�1 và 50�2 Ghi kết quả
vào bảng 1.
6 Ví dụ cách điều chỉnh chính xác vị trí gia trọng C: Đồ thị hình 4 cho thấy đường
thẳng 50 �1 dốc hơn đường thẳng 50 �2, có nghĩa là ở bên trái điểm cắt nhau thì
50�2> 50�1còn bên phải điểm cắt thì 50�1> 50�2 Từ kết quả phép đo 5 tại vị trí x1
cho ta rút ra nhận xét cần dịch chuyển gia trọng C theo hướng nào để thu được kết quả
tốt nhất sao cho 50�1 = 50�2 Lưu ý mỗi lần dịch chuyển chỉ xoay gia trọng C 01
hoặc 02 vòng Lặp lại phép đo 5 cho đến khi sai biệt giữa 50�1và 50�2nhỏ hơn 0,05s.
7 Cuối cùng, khi đã xác định được vị trí tốt nhất của gia trọng C, ta đo mỗi chiều từ 3đến 5 lần để lấy kết quả vào bảng 2.
8 Dùng thước 1000mm đo khoảng cách L giữa hai lưỡi dao �1, �2 Ghi vào bảng 1.
(Chỉ đo cẩn thận một lần, lấy sai số dụng cụ ∆L =± 1mm).
Trang 6BÀI 3
XÁC ĐỊNH MƠMEN QN TÍNH CỦA TRỤC ĐẶC VÀ LỰC MA SÁTTRONG Ổ TRỤC QUAY
A CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Gia tốc góc α của một vật rắn quay quanh một trục cố định ∆ tỉ lệ thuận với mômenlực M tác dụng lên vật rắn và tỉ lệ nghịch với mômen quán tính I của vật rắn đó đốivới trục quay ∆ :
β =MI (1)
Đây là phương trình cơ bản của chuyển động quay của vật rắn Mômen quántính I đặc trưng cho quán tính của vật rắn trong chuyển động quay và đo bằng đơn vị
kg.�2.
Có thể xác định mômen quán tính của bánh xe và lực ma sát của ổ trục quaycủa nó nhờ bộ thiết bị thí nghiệm (Hình 1) Một bánh xe khối lượng M có trục quay
gối trong hai ổ trục �1�2gắn cố định vào giá đỡ G dựng thẳng đứng trên hộp chân đế
H Một sợi dây mảnh và không dãn được cuốn xít nhau thành một lớp trên trục quay:một đầu buộc vào trục, đầu kia treo quả nặng khối lượng m Vị trí của quả nặng mđược xác định trên thước thẳng milimét T Nhờ bộ điều khiển Đ (có 4 núm bấm F-1-2- 3) nối với máy đo thời gian hiện số và đầu cảm biến quang điện QĐ, ta có thể dễdàng khởi động máy và tự động đo khoảng thời gian chuyển động của hệ vật gồm quảnặng m và bánh xe M.
Lúc đầu, bánh xe M đứng yên và quả nặng m ở vị trí A có độ cao ℎ1 so với vị
trí thấp nhất của nó tại B và thế năng dự trữ của hệ vật là mgℎ1 Sau đó thả cho hệ vật
Trang 7bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem7
B TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
I ĐO KHOẢNG THỜI GIAN CHUYỂN ĐỘNG t VÀ CÁC ĐỘ CAO h1, h2II.
1 Cắm phích lấy điện của máy đo thời gian vào nguồn ~ 220V Nối cảm biến QĐtrên với ổ A và dưới với ổ B trên mặt máy đo thời gian hiện số (Hình 2) Vặn núm
"MODE" sang vị trí A↔B và gạt núm "TIME RANGE" sang vị trí 9,999 Bấm khoá
Trang 8Bấm núm 3 của bộ điều khiển Đ (đặt trên xà ngang của giá đỡ G) để nhả máphanh hãm bánh xe M : bánh xe M quay và sợi dây cuộn trên trục của nó nhả dần ra.Giữ quả nặng m đứng yên ở vị trí thấp nhất B của nó Vặn các vít V ở đáy hộp chânđế H để điều chỉnh giá đỡ G thẳng đứng sao cho sợi dây treo quả nặng m (coi như dâyrọi) song song với mặt thước thẳng milimét T và đáy của quả nặng m nằm ở vị trí thấpnhất B Dịch chuyển cảm biến quang điện QĐ xuống phía dưới ngay vị trí thấp nhất Bcủa quả nặng m.
2 Sau đó lại dịch chuyển cảm biến QĐ để tăng dần độ cao của nó tới vị trí tại đó cácchữ số hiện thị trên mặt máy đo thời gian bắt đầu "nhảy" (thay đổi giá trị) thì dừnglại.Vị trí này của cảm biến QĐ trên thước milimét T trùng đúng với vị trí thấp nhất B
của đáy quả nặng m ứng với độ cao ℎ0 Đọc và ghi toạ độ �� của vị trí B trên thước
milimét T.
3 Quay nhẹ nhàng bánh xe M để sợi dây treo quả nặng m cuốn vào trục quay củabánh xe thành một lớp xít nhau cho tới khi đáy của quả nặng m nằm ở vị trí cao nhấtA tuỳ ý chọn trước (có thể chọn trùng với vị trí nằm trong khoảng từ số 5 đến số 10trên thước milimét T) Bấm núm F của bộ điều khiển Đ để hãm bánh xe đứng yên tạivị trí A Đặt một cạnh của thước êke ép sát vào mặt thước thẳng milimét T và cạnh
kia của thước êke chạm sát đáy của quả nặng m để xác định toạ độ �� của vị trí cao
nhất A tại đáy quả nặng m trên thước milimét T Khi đó độ cao của đáy quả nặng m
tại vị trí A bằng : ℎ1 = �� - �� (7) Tính và ghi giá trị của độ cao ℎ1 vào bảng 1.
Bấm núm "RESET" trên mặt máy đo thời gian hiện số để các chỉ thị hiện số chuyểnvề số 0.
4 Bấm núm 1 của bộ điều khiển Đ để đồng thời nhả núm phanh F của bánh xe M vàđóng mạch điện của máy đo thời gian hiện số: hệ vật (bánh xe M + quả nặng m) bắtđầu chuyển động và máy đo thời gian bắt đầu đếm Ngay sau đó, bấm tiếp núm 2 củabộ điều khiển Đ để đóng mạch của cảm biến quang điện QĐ Khi quả nặng m rơixuống đến vị trí thấp nhất B (trùng với vị trí cảm biến QĐ) thì máy đo thời gianngừng đếm Khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật ta xét trên đoạn đường từ A
đến B có độ dài ℎ1= ��- ��sẽ hiện thị trên cửa sổ "THỜI GIAN" Tiếp tục theo rõi
chuyển động đi lên của quả nặng m đến khi nó đạt tới vị trí C có độ cao cực đại thìbấm núm F của bộ điều khiển Đ để hãm bánh xe M Dùng thước êke để xác định toạ
độ �� của vị trí C trên thước thẳng milimét T tương tự như đối với vị trí A đã nói ở
trên Khi đó độ cao của đáy quả nặng m tại vị trí C có giá trị bằng: ℎ2 =�� - �� (8)
Ghi giá trị của khoảng thời gian chuyển động t của hệ vật và giá trị của độ cao ℎ2
vào bảng 1 Bấm núm "RESET" trên mặt máy đo thời gian MC-963 để các chỉ thịhiện số chuyển về số 0.
Trang 9bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem9BÀI 5XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO PHƯƠNG PHÁPSTOKESA CƠ SỞ LÝ THUYẾTKhi chất lỏng chuyển động thành lớptrong một ống hình trụ theo hướng song songvới trục Ox của ống, người ta nhận thấy vậntốc định hướng v của các phân tử trong cáclớp chất lỏng có trị số giảm dần tới 0 theohướng Oz (vuông góc với Ox) tính từ tâm Ođến thành ống (Hình 1) Sự khác nhau về trịsố vận tốc định hướng của các lớp chất lỏnglà do ở mặt tiếp xúc giữa các lớp này đã xuấthiện các lực nội ma sát có tác dụng cản trởchuyển động tương đối của chúng
Bản chất của lực nội ma sát có thể giải thích theo thuyết động học phân tử, bởisự trao đổi động lượng của các phân tử giữa các lớp chất lỏng có vận tốc định hướngkhác nhau Các phân tử của lớp chuyển động nhanh A, khuếch tán sang lớp chuyểnđộng chậm B, truyền bớt động lựợng cho các phân tử của lớp B, làm tăng vận tốc địnhhướng cho lớp B Ngược lại, các phân tử của lớp chuyển động chậm B, khuếch tánsang lớp chuyển động nhanh A, thu bớt động lượng của các phân tử của lớp A, làmvận tốc định hướng của lớp A giảm.
Thực nghiệm chứng tỏ trị số của lực nội ma sát ��� giữa hai lớp chất lỏng có
vận tốc định hướng là v và v+dv, nằm cách nhau một khoảng dz dọc theo phương Oz,
tỷ lệ với gradient vận tốc theo phương Oz dv/dz và tỷ lệ với diện tích mặt tiếp xúc∆�
giữa hai lớp chất lỏng chuyển động tương đối với nhau:
���=�����∆�(1)
Hệ số tỷ lệ η gọi là hệ số nhớt động lực học của chất lỏng Trị số của η phụthuộc bản chất của chất lỏng và giảm khi nhiệt độ tăng Đơn vị đo của η là kg/m.s.
B TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1 Đo đường kính d của viên bi bằng thước Panme
Trước khi đo cần kiểm tra điểm “0” của Panme Dùng giẻ sạch lau nhẹhai mặt đầu của đầu tựa cố định 2 và trục vít 4 (Hai mặt này được đánh bóngnhư gương), vặn từ từ trục quay trượt 5 cho đến khi nghe tiếng tách tách Quansát vạch “0” trên thước tròn 3 Nếu Panme đã được điều chỉnh đúng thì vạch “0”trên thước tròn 3 trùng với đường vạch chuẩn trên thân vít 1 Trưòng hợp khôngtrùng, hãy nhờ cán bộ hướng dẫn chỉnh lại, hoặc ghi lại độ lệch “0” để sau thêmbớt Nếu vạch “0” nằm dưới đường chuẩn n vạch thì kết quả đo phải trừ đi0,01n (mm) và ngược lại.
Để đo đường kính d của viên bi, ta đặt viên bi tựa vào đầu cố định 2, rồivặn từ từ đầu 5 để trục vít 4 tiến vào tiếp xúc với viên bi cho tới khi nghe thấytiếng "tách tách" thì ngừng lại, gạt nhẹ cần 6 sang phía trái để hãm trục vít 4.
-Nếu mép thước tròn nằm sát bên phải vạch N của dãy vạch nguyên(nằm phía trên đường chuẩn) của thước kép, còn đường chuẩn trùng với vạchthứ m của thước tròn, thì đường kính viên bi là : d = N + 0,01.m (mm)
Trang 10với vạch thứ m của thước tròn, thì đường kính viên bi là : d = N’ + 0,01.m = N+ 0,5 + 0,01.m (mm).
Trong đó N là vạch nguyên (dãy trên) nằm kề sát bên trái vạch N’.-Hay dùng công thức d = 0,5.k + 0,01.m (mm) (với k là tổng số vạchhiện ra cả trên và dưới đường chuẩn không tính vạch 0; đường chuẩn trùng vớivạch thứ m của thước tròn).
2.Đo khoảng thời gian chuyển động τ của viên bi rơi trong chất lỏng
2.1 Lắp đặt và điều chỉnh thăng bằng
Vặn các chân vít ở mặt đáy của hộp chân đế 8 (Hình 3) để điều chỉnh sao choống thuỷ tinh 2 đựng chất lỏng hướng thẳng đứng Giữ nguyên vị trí của các đầu cảmbiến 4 và 5 nằm phía cuối ống cách nhau khoảng 30cm Cắm phích lấy điện của bộthiết bị vật lý (Hình 5) vào ổ điện ~ 220V Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phátsáng và các chữ số hiện thị trong các cửa sổ "TIME" và "N" trên mặt máy.
2.2 Điều chỉnh độ nhạy Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến 4 và 5 của bộ đo thời gianhiện số như sau:
- Vặn cả hai núm xoay 6 và 7 ngựợc chiều kim đồng hồ về vị trí tận cùng bêntrái.
- Điều chỉnh độ nhạy của cảm biến 5 (nằm ở dưới) bằng cách xoay thật từ từnúm xoay 7, theo chiều kim đồng hồ về bên phải cho tới khi các chữ số hiện thị trêncửa sổ "TIME" bắt đầu đổi trạng thái (từ đứng yên chuyển sang nhảy số hoặc ngượclại) thì dừng, rồi vặn trả lại về bên trái một chút (khoảng 1/3- 1/2 độ chia của nó) Cầnlàm đi làm lại vài ba lần để tìm thấy chính xác vị trí ngưỡng M của núm (7) tại đó bộđếm lật trạng thái, để có thể đặt nó đúng vị trí bên trái sát điểm M, đủ nhạy để khiviên bi đi qua cảm biến 5, bộ đếm phải lật Có thể kiểm tra lại vị trí này bằng cáchchạm nhẹ viên bi vào mặt của cảm biến 5 sát thành ống: nếu các chữ số hiện thị trêncửa sổ "TIME" thay đổi trạng thái thì cảm biến 5 đã được điều chỉnh đủ nhạy để hoạtđộng.
Thực hiện động tác tương tự đối với núm xoay 6 để điều chỉnh độ nhạy củacảm biến 4 (phía trên).
Cuối cùng bấm nút "RESET" để đưa các chữ số hiện thị trên các cửa sổ đềutrở về “0”, hệ thống sẵn sàng đo Lưu ý rằng, ta chỉ có thể điều chỉnh ngưỡng lật trạngthái cho một cảm biến khi cảm biến kia nằm ở trước ngưỡng lật (bên trái điểm M).
Trong trường hợp không muốn dùng cảm biến, bộ đo thời gian có thể dùngnhư một đồng hố bấm dây điện tử với độ chính xác 10-3 s, nút bấm bố trí ngay trênnắp hộp máy Khi đó các núm điều chỉnh (6), (7) phải vặn về tận cùng trái.
2.3 Đo thời gian rơi của viên bi
Thả nhẹ viên bi qua phễu định tâm để nó rơi thẳng đứng dọc theo trục của ốngthuỷ tinh đựng chất lỏng Khi viên bi đi qua tiết diện ngang của cảm biến 4 hoặc 5, nósẽ làm xuất hiện một xung điện có tác dụng khởi động hoặc dừng bộ đếm thời gian
hiện số Khoảng thời gian rơi của viên bi trên khoảng cách L giữa hai cảm biến 4
và 5 hiện thị trên cửa sổ TIME.
Thực hiện 10 lần động tác này với cùng một viên bi đã chọn Đọc và ghi giá trị
của hiện thị trong cửa sổ "TIME" ứng với mỗi lần đo vào bảng 1.
(Bên trái của cửa sổ "TIME" còn có cửa sổ hiện thị "N" để theo dõi số lần hoạtđộng của các cảm biến 4 và 5: mỗi lần viên bi đi qua một cảm biến, chữ số hiện thịtrong cửa sổ "N" lại tăng thêm một đơn vị).
Trang 11bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem11
tới miệng ống này Chờ cho dầu nhờn bám dính trên viên bi nhỏ giọt hết, ta lấy nó ravà đặt lên một tờ giấy thấm.
3.Xác định khối lượng riêng của viên bi và chất lỏng (Dầu nhớt)
Sử dụng cân kỹ thuật, bình đo tỷ trọng loại 50 hoặc100ml để đo khối lượngriêng của dầu Hoặc dùng nhiệt kế đo nhiệt độ phòng, tra bảng tìm khối lượng riêngcủa dầu Đối với khối lượng riêng của viên bi: cân khối lượng viên bi và tính thể tíchviên bi từ số liệu đo đường kính d.
BÀI 6
KHẢO SÁT MẠCH DAO ĐỘNG TÍCH PHÓNG DÙNG ĐÈN NEON ĐO ĐIỆNTRỞ VÀ ĐIỆN DUNG
I CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Mạch dao động tích phóng dùng đèn neon là một mạch dao động điện đơngiản (Hình 1) gồm: đèn neon Ne (là một bóng thuỷ tinh nhỏ, bên trong được hút chânkhông đến cỡ 10mmHg và có hai điện cực kim loại A và K đặt cách nhau 2 - 3mm),điện trở bảo vệ mạch điện R có giá trị cỡ mêgaôm (M ) mắc nối tiếp với đèn neonNe, tụ điện có điện dung C cỡ micrơfara (µF) mắc song song với đèn neon Ne, nguồnđiện không đổi có hiệu điện thế Un.
Đầu tiên, tụ điện C tích điện từ nguồn điện Un Hiệu điện thế U giữa hai cực
của tụ điện C tăng dần từ 0 đến giá trị �� Khi U = ��: đèn neon Ne bừng sáng (trở
thành vật dẫn điện có điện trở khá nhỏ, nhưng do có điện trở R mắc nối tiếp với nó,nên cường độ dòng điện trong mạch khá nhỏ, chỉ đạt khoảng chục micrôampe) Tụđiện C phóng điện qua đèn neon Ne và hiệu điện thế U giữa hai cực của nó giảm rất
nhanh từ �� xuống giá trị �� Khi U = �� đèn neon Ne vụt tắt và trở thành vật cách
điện Tụ điện C không phóng điện nữa, mà tích điện từ nguồn điện Un và hiệu điện
thế U giữa hai cực của nó lại tăng dần từ ��đến giá trị ��.
Khi U = ��: đèn neon Ne lại bừng sáng Tiếp sau đó, toàn bộ quá trình tích
điện và phóng điện của đèn neon Ne lại lặp lại tuần hoàn theo thời gian và gọi là daođộng tích phóng Sự biến thiên của hiệu điện thế U giữa hai cực của tụ điện C trongmạch dao động tích phóng dùng đèn neon được biểu diễn trên hình 2.
Giá trị �� gọi là hiệu điện thế sáng và giá trị �� gọi là hiệu điện thế tắt Chu kỳ
τ của dao động tích phóng bằng khoảng thời gian giữa hai lần bừng sáng liên tiếp của
đèn neon Ne trong mạch điện: τ=�2− �1
II TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1 Đo hiệu điện thế sáng US và hiệu điện thế tắt UT của đèn neon
Trang 12b Mắc mạch điện trên mặt máy theo sơ đồ hình 4, trong đó:
- Điện trở bảo vệ R = 150k mắc nối tiếp với đèn neon Ne giữa hai chốt P, Q.- Vônkế V mắc song song với đèn neon Ne giữa hai chốt L, E (hai chốt S, E2dùng quan sát dao động tích phóng trên dao động ký điện tử).
- Núm xoay của nguồn điện ��đặt ở vị trí 0 (hiệu điện thế của nguồn điện này
có thể thay đổi từ 0 đến +100V nhờ một biến trở núm xoay mắc giữa hai chốt P, E1).- Khoá K (cơngtắc) đặt ở trạng thái ngắt điện.
c Bấm khố K trên mặt máy: đèn LED phát sáng Vặn từ từ núm xoay của
nguồn điện �� để tăng dần hiệu điện thế U giữa hai cực của đèn neon Ne cho tới khi
đèn bừng sáng Đọc và ghi giá trị của hiệu điện thế sáng ��chỉ trên vônkế V vào bảng
1.
Sau đó lại vặn từ từ núm xoay của nguồn �� để giảm dần hiệu điện thế U giữa
hai cực của đèn neon Ne cho tới khi đèn vụt tắt Đọc và ghi giá trị của hiệu điện thế
tắt ��chỉ trên vônkế V vào bảng 1.
Thực hiện lại động tác này 5 lần Đọc và ghi các giá trị tương ứng của �� và
��trong mỗi lần đo vào bảng 1.
d Vặn núm xoay của nguồn �� về vị trí 0 Bấm khoá K trên mặt máy để ngắt
điện Tháo bỏ điện trở bảo vệ R ra khỏi mạch điện.
2 Nghiệm công thức xác định chu kỳ τ của mạch dao động tích phóng
a Mắc lại mạch điện trên mặt máy theo sơ đồ mạch điện hình 5, trong đó:
- Vônkế V mắc giữa hai chốt P, E1.
- Tụ điện mẫu C0 mắc song song với đèn neon Ne giữa hai chốt L, E.- Điện trở mẫu R0 mắc nối tiếp với đèn neon Ne giữa hai chốt P, Q.
b Đặt đầu cảm biến thu-phát quang điện hồng ngoại lên mặt máy sao cho đèn
neon Ne nằm giữa hai lỗ cửa sổ của đầu cảm biến Cắm đầu cảm biến vào ổ A củamáy đo thời gian đa năng hiện số (Hình 6) Vặn núm chọn kiểu đo "MODE" sang vịtrí n = 50 Gạt núm chọn thang đo thời gian "TIME RANGE" sang vị trí 99,99s.
c Bấm khoá K trên mặt máyđể đóng điện vào máy: đèn LED phát sáng Vặn
núm xoay của nguồn điện Unđể vônkế V chỉ giá trị Un= 90V và giữ giá trị này không
đổi trong thời gian mạch R0C0thực hiện dao động.
d.Cắm phích lấy điện của máy đo thời gian vào nguồn điện ~220V Bấm khóa
đóng điện K: các chữ số phát sáng hiện thị trên cửa sổ "CHU KỲ" và "THỜI GIAN".Bấm nút "RESET" để đưa các chữ số về trạng thái 0.000 Sau đó, máy đo thời gian tự
động đo khoảng thời gian t0 của n = 50 chu kỳ dao động tích phóng 0 của mạch
R0C0 ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp của đèn neon Ne.
Thực hiện 5 lần phép đo t0 Đọc và ghi giá trị tương ứng của t0 trong mỗi lần
đo vào bảng 1.
Có thể nghiệm lại công thức (5) bằng cách so sánh kết quả xác định chu kỳ
dao động tích phóng 0 theo các công thức (6) và (7).
e.Vặn núm xoay của nguồn Un về vị trí 0 Bấm khoá K trên mặt máyđể ngắt
điện.
3 Xác định điện trở ��
a Thay điện trở cần đo Rx vào vị trí của điện trở mẫu R0 mắc giữa hai chốt P, Q
trong sơ đồ mạch điện hình 5 Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phát sáng.
Vặn núm xoay của nguồn Un để vônkế V chỉ giá trị Un = 90V và giữ giá trị
này không đổi trong thời gian mạch điện RxC0thực hiện dao động tích phóng.
b Bấm nút "RESET" của máy đo thời gian để đưa các chữ số về trạng thái 0.000 Sau
đó, máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian tR của n = 50 chu kỳ dao động tích
Trang 13bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem13
Thực hiện 5 lần phép đo tR.
c Vặn núm xoay của nguồn Un về vị trí 0 Bấm khoá K trên mặt máy để ngắt điện.
4 Xác định điện dung ��
a Thay tụ điện có điện dung Cx cần đo vào vị trí của tụ điện mẫu C0 mắc giữa
hai chốt L, E trong sơ đồ mạch điện hình 5 Bấm khoá K trên mặt máy: đèn LED phátsáng.
Vặn núm xoay của nguồn Un để vônkế V chỉ giá trị Un = 90V và giữ giá trịnày không đổi trong thời gian mạch điện R0Cx thực hiện dao động tích phóng.
b Bấm nút "RESET" của máy đo thời gian để đưa các chữ số về 0.000 Sau đó,
máy đo thời gian tự động đo khoảng thời gian tC của n = 50 chu kỳ dao động tích
phóng C của mạch điện R0Cx ứng với 51 lần bứng sáng liên tiếp của đèn neon Ne.
Thực hiện 5 lần phép đo tC.
c Vặn núm xoay của nguồn �� về vị trí 0 Bấm các khoá K trên mặt máy đểngắt điện: các đèn LED đều tắt Rút phích lấy điện của các máy ra khỏi nguồn ~220V.
Thu xếp gọn gàng các dụng cụ trên bàn thí nghiệm.
BÀI 7
LÀM QUEN SỬ DỤNG DỤNG CỤ ĐO ĐIỆN KHẢO SÁT CÁC MẠCH ĐIỆNMỘT CHIỀU VÀ XOAY CHIỀU
I CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Xét mạch điện gồm nguồn điện một chiều ��cung cấp điện cho bóng đèn
dây tóc Đ có điện trở R (H.2) Điện áp ra của nguồn điện ��có thể thay đổi được
nhờ biến trở núm xoay P Hiệu điện thế U giữa hai đầu bóng đèn Đ đo bằng vônkemột chiều V và cường độ dòng điện I chạy qua bóng đèn đo bằng ampeke một chiềuA.
Theo định luật Ôm đối với mạch điện một chiều , cường độ dòng điện I chạyqua đoạn mạch tỷ lệ với hiệu điện thế U giữa hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch vớidiện trở R của đoạn mạch:
I=��
Nếu R không đổi thì I tỷ lệ bậc nhất với U.Đồ thị I=f(U)- gọi là đặc tuyến vôn-ampe, có dạng đường thẳng qua gốc tọa độ với hệ số góc :
Tgα=�1= �
Trong đó G là độ dẫn điện của đoạn mạch.
II.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1 Xác định nhiệt độ nóng sáng của dây tóc đèn
Để xác định nhiệt độ nóng sáng của dây tóc đèn, ta phải đo điện trở của dâytóc đèn ở nhiệt độ phòng Tháo vônkế V ra khỏi mạch điện, vặn chuyển mạch chọnthanh đo của nó về vị trí “200Ω” dùng nó làm ômkế để đo điện trở Các cực “V/Ω” và“COM” của ômkế được nối với hai đầu của bóng đèn Đ.
Bấm núm "ON" trên mặt ômkế, đọc giá trị điện trở dây tóc đèn và ghi vàobảng 1 Đọc và ghi giá trị nhiệt độ phòng f, trên nhiệt kế 0 ÷ 100°C vào bảng 1 Bấmnúm "OFF" để tắt điện cho ômké Ghi vào bảng 1: giá trị giới han, độ nhay, cấp chínhxác và số n qui định đối với thang đo đã chọn trên vônkế V và ampeké A (xem bảngcác thông số kỹ thuật của đồng hổ hiện số DT9202 ở trang cuối của tập tài liệu này).2.Kiểm tra hoạt động của bộ nguồn điện 12V - 3A
Trang 14- Điện áp một chiều 0 ÷ 12V được lấy ra từ hai cọc dấu dây + 12V phía phải ,cung cấp dòng tối đa 3A , có thể điều chính liên tục nhờ núm xoay P Hai đồng hồ Avà V lắp trên mặt bộ nguồn dùng chỉ thị gần dùng điện áp và dòng diện ra ( > 1,5 % )
Điện áp xoay chiều cố định ~12V lấy ra từ hai lỗ đấu dây phía trái.Kiềm tra hoạt động của bộ nguồn bằng cách :
- Cắm phích lấy điện của bộ nguồn này vào ổ điện xoay chiều ~ 220V trên
bàn thí nghiệm
- Bấm khóa K trên mặt bộ nguồn : đèn LED của nó phát sáng báo hiệu sẵnsàng hoạt động
- Vặn từ từ núm xoay P theo chiều kim đồng hồ đồng thời quan sát vônkế 1trên mặt bộ nguồn Nếu kim chỉ thị của nó dịch chuyển đều đặn trên toàn thang đo ( 0–12V) là đạt yêu cầu - Vặn trả lại núm xoay P về vị trí tận cùng bên trái Bấm khóaK để tắt bộ nguồn
3 Vẽ đặc tuyến vôn - ampe của bóng đèn dây tóc
a Mắc mạch điện trên bảng lắp ráp theo sơ đồ hình 2 Bộ nguồn điện 12V 3A/AC
-DC cung cấp điện áp một chiều biến đổi 0 ÷ 12V ( lấy trên hai cực ± 12V của nó )cho bóng đèn dây tộc Đ ( 12V- 3W ) Dùng hai đồng hồ đa năng hiện số DT9202 làmvônkế một chiều V và ampeke một chiều A
b.Chọn thang đo cho hai đồng hồ :
- Vônkế V đặt ở thang đo một chiều DCV20V Lỗ " V/Ω" là cực dương ( + ) lỗ "COM " là cực âm ( - ) của vônke Sử dụng hai đầu đo có hai đầu phích ( hoặc có mỏkẹp cá sấu ) dễ nổi vô kể song song với mạch điện
- Ampekế A đặt ở thang do một chiều DCA 200mA Lỗ " mA " là cực dương ( + ) ,lỗ " COM ” là cực âm ( - ) Sử dụng hai dây do có hai đầu cốt để mắc ampe kế nốitiếp với mạch điện
Sau khi thiết lập xong Mời GV hướng dẫn kiểm tra mạch điện trước khi cấpđiện cho mạch Bấm khóa K trên mặt bộ nguồn đèn LED phát sáng báo hiệu sẵn sànghoạt động
c Tiến hành do : Bấm núm " ON / OFF " trên vònkế V và ampekế A cho
chủng hoạt động
Vặn từ từ năm xoay ” của bộ nguồn để điều chính hiệu điện thể t ( chi trên vônkế hiện số 1 ) tăng dần từng vòm một , từ 0 đến 107 : Dục và ghi các giải trị cường độdòng điện / tương ứng ( chi trên võnkể số A ) vào bang 1
d Kết thúc phép do : Vặn nhẹ núm xoay P về tận cùng bên trái Bấm khóa K
để tắt bộ nguồn Bấm các núm " ON / OFF " trên hai đồng hồ để tắt điện cho chúng4.Xác định điện dung của tụ điệu trong mạch RC
a Mắc mạch điện : Mắc tụ điện C và diện trở R vào bảng điện như trên sơ đồ hình 3 ,
Điện áp xoay chiều ~ 12V được lấy từ hai lỗ ra xoay chiều ~12V trên một bộ nguồnđể cung cấp cho mạch điện Tiếp tục dùng hai đồng hồ đa năng hiện số DT9202 làmvônkế và ampekế xoay chiều
b Chọn thang đo cho hai đồng hồ :
- Vônkế V đặt ở thang do xoay chiều ACV 20V , mắc song song với các đoạn mạchcần đo
- Ampekế A đặt ở thang do xoay chiều ACA 200mA Hai dây đo cắm vào 2 lỗ "COM " và " mA " , rồi mắc nối tiếp xen vào mạch điện giữa R và C bằng hai đầu cốt(H.3)
c Tiến hành do : Bấm núm " ON / OFF " trên mặt vônkế V và ampekế A , cho
chúng hoạt động Bấm khóa K của bộ nguồn Quan sát , đọc và ghi giá trị cường độ
Trang 15bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem15
Dùng vônkế V lần lượt đo các giá trị hiệu điện thế hiệu dụng U ở hai đầu đoạn mạch ,
�� giữa hai đầu điện trở thuần R , và �� giữa hai đầu tụ điện C đọc và ghi vào bảng
2
d Kết thúc phép do : Bấm khóa K để tắt bộ nguồn Bấm các núm " ON / OFF "
trên lui đồng hồ để tắt điện cho chúng
Ghi vào bảng 2 : giá trị giới hạn , độ nhạy , cấp chính xác và số n qui định đối vớithang đo đã chọn trên vônkế và ampekế
5.Xác định hệ số tự cảm L của cuộn dây dẫn trong mạch RL a.Mắc mạch điện :
Mắc cuộn dây dẫn có điện trở thuần r , hệ số tự cảm L nổi tiếp với điện trở R vàobảng lắp ráp mạch điện theo sơ đồ hình 5 Điện áp xoay chiều ~ 12V dược lấy từ hailỗ ra xoay chiều ~ 12V trên mặt bộ nguồn để cung cấp cho mạch điện Vẫn dùng haiđồng hồ đa năng hiện số D79202 làm vônkế và ampekế xoay chiều
b Chú ý : Giữ nguyên vị trí thang đo của vônkế xoay chiều V và ampekế
xoay chiều Á như trong thí nghiệm khảo sát mạch điện RC nêu trên
Mời GV hướng dẫn kiểm tra mạch điện trước khi nối mạch điện cần đo vớibộ nguồn 12V - 3A/AC - DC.
c Tiến hành đo : Bấm núm " ON / OFF " trên mặt vônkế V và ampekế Á ,
cho chúng hoạt động Bấm khóa K của bộ nguồn Quan sát , đọc và ghi giá trị cườngđộ dòng điện chỉ trên Ampe kế 4 vào bảng 3
Dùng vônkế V lần lượt đo các giá trị hiệu điện thể hiệu dụng U ở hai đầu
đoạn mạch , �� giữa hai đầu diện trở thuần R , và ��giữa hai đầu cuộn dây dẫn L ,
đọc và ghi vào bảng 2
d Kết thúc phép đo : Bấm khóa K để tắt bộ nguồn Bấm các núm " ON /
OFF " trên hai đồng hồ để tắt điện cho chúng
e Tháo vônkế V ra khỏi mạch diện , vận chuyển mạch chọn thang đo của nó
về vị trí “ 200Ω ” hoặc “ 2k dùng nó làm ômkế để do điện trở thuần r của cuộn dây Các cực " V/Ω " và " COM " của ômkế được nối với hai đầu của cuộn dây L.
Bấm núm " ON " trên mặt ômkế , đọc giá trị diện trở r của cuộn dây và ghivào bảng 3
Sau đó , bấm núm " ON / OFF " tắt diện cho ômkế
Ghi vào bảng 3 : giá trị giới hạn , độ nhạy , cấp chính xác và số n được qui định đốivới thang do dã chọn trên vônkế V , ampekế A và ômkế Ω
BÀI 8
XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA THỦY TINH BẰNG KÍNH HIỂN VII CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Xét một chùm sáng hẹp HSA xuất phát từ một điểm S nằm ở mặt dưới củabản thuỷ tinh phẳng (Hình 1): tia SH truyền thẳng qua bản ra ngồi khơng khí theophương HI vng góc với mặt trên của bản và tia SA ló ra khỏi bản theo phương ABsau khi bị khúc xạ tại điểm A Nếu nhìn từ trên xuống, ta sẽ thấy điểm S hình như
nằm tại giao điểm �1 của đường kéo dài của hai tia ló AB và HI Điểm �1 chính là
Trang 16Khoảng cách từ điểm S đến mặt trên của bản thuỷ tinh là d = SH đúng bằng
độ dày thực của bản thuỷ tinh, còn khoảng cách từ ảnh ảo �1 đến mặt trên của bản
thuỷ tinh là �1= �1H được gọi là độ dày biểu kiến của bản thuỷ tinh
II.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1.Đo độ dày thực của bản thuỷ tinh bằng thước Panme.
d = 0,5.k + 0,01m (mm)
với k là tổng số vạch hiện ra cả trên và dưới đường chuẩn không tính vạch 0; đườngchuẩn trùng với vạch thứ m của thước tròn.
Thực hiện 5 lần phép đo độ dày thực d của bản thủy tinh tại các vị trí khácnhau của nó Đọc và ghi giá trị của độ dày thực d trong mỗi lần đo vào bảng 1.
2 Đo độ dày biểu kiến của bản thuỷ tinh bằng kính hiển vi
a Kính hiển vi (Hình 3) là dụng cụ quang học dùng quan sát ảnh phóng đại
của các vật nhỏ Cấu tạo của nó gồm có: thị kính 1 lắp ở đầu trên của ống ngắm 2, ổquay 3 mang các vật kính 4 lắp ở đầu dưới của ống ngắm 2, một chiếc kẹp 5 dùnggiữ mẫu vật cần quan sát đặt trên mâm đỡ 6, vít 8 dùng điều chỉnh của hệ kính tụquang 7, phía dưới hệ kính tụ quang này có một gương phản xạ ánh sáng 9, númxoay 13 dùng điều chỉnh thô và núm xoay 14 dùng điều chỉnh tinh độ tiêu tụ của ốngngắm 2 để thu được ảnh sắc nét của mẫu vật, vòng đai 12 dùng hãm các núm xoay 13và 14, vòng đai 15 dùng giữ chặt núm xoay 13 Toàn bộ kính hiển vi được lắp trênthân 10 và chân đế 11.
- Lau sạch các mặt bản thuỷ tinh bằng bông thấm cồn hoặc giấy thấm mềm Dùng bút
kim (với mực khơng xố) kẻ một vạch dọc ở mặt dưới và một vạch ngang ở mặt
trên tại cùng một vị trí của bản này để tạo thành một vạch chữ thập (hoặc dấu nhân
), mỗi cạnh dài khoảng 2mm.
- Đặt bản thuỷ tinh lên mâm đỡ 6 (mặt có vạch ngang ở phía trên) và giữ nó bằng
chiếc kẹp 5 Đặt mắt nhìn từ bên ngoài và vặn núm xoay 13 để dịch chuyển vật kính 8xuống gần sát mặt bản thuỷ tinh Vặn các thanh trượt ngang và trượt dọc của bàn xa
trên mặt mâm đỡ 6 để điều chỉnh cho vạch chữ thập nằm đối diện ngay phía dưới
vật kính 4 tại vị trí thẳng đứng.
b Đo độ dày biểu kiến d1 của bản thuỷ tinh :
- Đặt mắt quan sát qua thị kính 1 Điều chỉnh hệ kính tụ quang 7 và gươngphản xạ 9 sao cho toàn bộ thị trường trong thị kính 1 có độ sáng đồng đều Vặn từ từnúm xoay 13 để nâng cao dần ống ngắm 2 lên cho tới khi nhìn thấy rõ ảnh của vạch
ngang Hình 3 nằm ở mặt trên của bản thuỷ tinh Vặn từ từ núm xoay 14 để tinh
chỉnh cho ảnh của vạch ngang này sắc nét Đọc và ghi vị trí đầu của thước tròn ứng
Trang 17bao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiembao.cao.tong.ket.ca.nhan.thi.nghiem.vat.ly.do.khoi.luong.rieng.cua.vat.ran.dong.nhat.trinh.tu.thi.nghiem17
- Đặt mắt quan sát qua thị kính 1 Vặn tiếp núm xoay 14 ngược chiều quaycủa kim đồng hồ để nâng dần ống ngắm 2 lên cao hơn, đồng thời đếm số vòng quay Ncủa thước tròn (đúng bằng số lần mà vạch số 0 của thước tròn đi ngang qua vạch
chuẩn tam giác cho tới khi nhìn thấy rõ ảnh sắc nét của vạch dọc nằm ở mặt
dưới của bản thuỷ tinh Đọc và ghi vị trí cuối của thước tròn ứng với số vòng quay Ncủa thước tròn và vạch l của nó nằm đối diện vạch chuẩn tam giác
- Thực hiện 5 lần phép đo độ dày biểu kiến d1 của bản thuỷ tinh Đọc và ghigiá trị của độ dày biểu kiến d1 trong mỗi lần đo vào bảng 1.
BÀI 9
ĐO TIÊU CỰ CỦA THẤU KÍNH HỘI TỤ THẤU KÍNH PHÂN KỲI.CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tiêu cự f của thấu kính liên hệ với các khoảng cách d và d’ tính từ quang tâmcủa thấu kính đến vật AB và đến ảnh A’B’ của vật theo công thức:
1
�=1�+�'1 (1)
Từ đó suy ra: f =d+d'dd' (2)
Các công thức (1) và (2) có tính chất đối xứng đối với d và d’ , tức là khi hoánvị d và d’ thì dạng của các công thức này không thay đổi Trong thí nghiệm này ta sẽ
lần lượt xác định tiêu cự của thấu kính hội tụ �1 và của thấu kính phân kì �2 nhờ sử
dụng băng quang học.
II.TRÌNH TỰ THÍ NGHIỆM
1 Đo tiêu cự của thấu kính hội tụ
Quang tâm của thấu kính nói chung không trùng với tâm điểm (tức điểm chínhgiữa) của thấu kính nên không thể xác định đúng vị trí của quang tâm Vì thế khó cóthể đo chính xác các khoảng cách d và d’ để xác định tiêu cự f của thấu kính theocông thức (12.2) Muốn khắc phục điều này, ta có thể làm như sau :
Trang 18a) Đặt vật AB gần sát đèn Đ ở vạch 10cm điều chỉnh sao cho toàn bộ mặt vật AB
được chiếu sáng Đặt vật AB (H.2) và màn M cách một khoảng nhỏ hơn 4f và đặt thấukính hội tụ ở giữa.
b) Dịch chuyển thấu kính hội tụ �1 và màn ảnh M sao cho thấu kính này luôn cáchđều vật AB và màn ảnh M cho tới khi thu được ảnh thật rõ nét trên màn ảnh M Khiđó ảnh có độ lớn bằng vật (Di chuyển thấu kính một đoạn cm rồi di chuyển màn Mhai đoạn cm cho tới khi ảnh gần rỏ ta di chuyển mm để lấy chính xác) Ghi giá trị của
khoảng cách �0 giữa vật AB và màn ảnh M vào bảng thực hành 1.
c) Thực hiện lại 3 lần động tác (b).
- Phương án thứ hai: Phương pháp Bessel: (hình 3)
a) Đặt màn ảnh M cách vật AB một khoảng thích hợp L > 4 f1 trên băng quang học(trong thí nghiệm này, nên chọn L= 4,5fi , L= 4,7fi, L= 4,9fi)
b) Dịch chuyển thấu kính hội tụ �1 từ sát vật AB ra xa dần tới vị trí (I) thì ta thu được
ảnh thật rõ nét A’B’lớn hơn vật AB hiện trên màn ảnh M (H.3a) Ghi tọa độ �1 của
thấu kính �1 tại vị trí (I) vào bảng thực hành 12.1.
c) Dịch tiếp thấu kính �1 ra xa vật AB tới vị trí (II) để lại thu được ảnh thật rõ nét
�1�1 nhỏ hơn vật AB hiện trên màn ảnh M (H 3b) Ghi tọa độ �2 của thấu kính �1
tại vị trí (II) vào bảng thực hành 1.
2 Đo tiêu cự của thấu kính phân kì:
Phương pháp điểm liên kết: (hình 4)
Thấu kính phân kì chỉ cho ảnh thật của vật ảo Vì thế muốn đo tiêu cự �2 của
thấu kính phân kì �2, ta phải ghép nó với thấu kính hội tụ �1 thành hệ thấu kính
đồng trục sao cho ảnh thật �1�1 của vật AB cho bởi thấu kính hội tụ �1 nằm ở phía
sau trong khoảng tiêu cự �2 của thấu kính phân kì �2 (H 4) để ảnh �1�1 trở thành
vật ảo đối với thấu kính �2 theo thứ tự sau:
-Giữ nguyên vị trí của vật AB và thấu kính hội tụ �1 tại vị trí (II) cho ảnh thật
rõ nét �1�1 nhỏ hơn AB trên màn ảnh M như hình 12.3b Đặt thấu kính phân kì �2
trên đế trượt 4 nằm phía sau thấu kính hội tụ �1 và đồng trục với �1, cách màn ảnh
M một khoảng �2= �2�1< �2(trong thí nghiệm này,
-Dịch dần màn ảnh M ra xa thấu kính phân kì �2 tới vị trí M’ để thu được ảnh
rõ nét (�2�2 nằm cách thấu kính �2 một khoảng �2' như hình 12.4 Thực hiện 3 lần
động tác này Ghi giá trị của khoảng cách �2' trong mỗi lần đo ứng với cùng giá trị đã