Xây dựng một số bài thí nghiệm vật lý Đại cương nâng cao

Tạo sóng nước phẳng bằng bộ kích thích sng phẳng Quan sit sự chuyển động của nước trong sống vàso ính với sự lan truyền của sông Do buée sống ở của sống nước ở các tàn số kích thích ƒ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

BAO CAO TONG KET

DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC CAP CO SO

Tén dé tai:

XAY DUNG MOT SO BAI THI NGHIEM

VAT LY DAI CUONG NANG CAO

# Chu nhiém dé tai: Ths TRAN VAN TAN Dt: 0903369252

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

BAO CAO TONG KET

DE TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HQC CAP CƠ SỞ

Tên đề tài:

XÂY DỰNG MỘT SÓ BÀI THÍ NGHIỆM VAT LY ĐẠI CƯƠNG NÂNG CAO

Mã số: CS 2010.19.108

Xác nhận của cơ quan chủ trì đề tài 'Chủ nhiệm đề tài

Ths TRAN VAN TAN

‘Thanh phé Hé Chi Minh, nim 2011

'VÀ ĐƠN VỊ PHÓI HỢP CHÍNH

Ho vatén | Dơn vị công tác và lĩnh vực Noi dung nghiên cứu

én được phân công,

Trin Vin Tin | Tổ Vit ly dai cương, Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư tiến hành thí lý thuyết,

phạm Tp HCM nghiệm cho từng bài

~ Viết tải liệu hướng dẫn thực hành các bài thí nghiệm

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIÁ THỰC HIỆN ĐÈ TÀI VÀ Pow V| PHOI HOP CHINH

DE TAI KHOA HQC VÀ CÔNG NGHỆ CAP TRUONG

$# Cơ quan chủ trì đề t "Trường đại học sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh

*## Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện: CN Nguyễn Hoàng Long

'# Thời gian thực hiện Tir thing 4/2010 đến tháng 4/2011

+ ._ Lắp ráp và viết tài liệu hướng dẫn 10 bài thí nghiệm vật lý đại cương nâng cao

với yêu cầu từng bài thí nghiệm: Chạy hoàn chinh, lấy được số liệu với độ chính xác

cao Lấy số liệu mẫu và xử lý số liệu cho các bài thí nghiệm

⁄ Viết ải liệu hướng dẫn để giúp cho sinh viên thực hành bải thí nghiệm

/ Nâng cấp và hoàn chỉnh 4 bài thí nghiệm vật lý đại cương nâng cao cũ: sắp xếp

xử lý số liệu và kết quả thực hành thí nghiệm

3) Kết quả chính đạt được (khoa học, ứng dụng, đào tạo, kinh tế xã hội) Đưa học phần thí nghiệm vật lý đại cương nâng cao từ một đơn vị học trình (hệ niên chế) lên hai đơn vị học trình (hệ tin chỉ) cho sinh viên ngành sư phạm vật lý

BUILDING SOME EXPERIMENTS FOR ADVANCED PHYSICAL EXPERIMENT SE

10N

# Code CS 2010.19.108

# Project’ subject: MS TRAN VAN TAN Phone : 0903369252

# Office: University of Pedagogy

© Companion: BS Nguyén Hoang Long

Time: From April 2010 to April 2011 (12 months)

* To assemble and compose completely the guide for 10 advanced physical experiments in order that these experiments run smoothly and give data of high accuracy

+ To conduct each experiment, then to get and solve the sample data of each + To complete the document “Guide Material In Advanced Physical Experiment” for students

Main contents

* Building six new advanced physical experiments to repair the lack of syntchronization of the experiments and innovate some lacked parts of each, + Assembling experiments according to the catalogue of the company supplying devices

* Conducting experiments many times to get more data and then solving these data to make sample reports,

* Completing the guide for each experiment in the order: the purpose of experiment, the principle (the fundamental theory), steps in doing the experiment, and the result of experiment

* Improving and completing four old physical experiments by rearranging steps

in doing the experiment in a r sonable way, completing the guide for each experiment and dealing with the experiment’s data and result

1 Tính cấp thiết của đề

*⁄ Các bài thí nghiệm Vật lý đại cương (VLĐC) giảng dạy cho sinh viên ở các phòng thí nghiệm Cơ - Nhiệt, Điện - Quang thuộc Khoa vật lý trường Đại học sư

độ chính xác khi xác định các thông số vật lý Có một số dụng cụ đã lạc hậu không

đáp ứng được yêu cầu cập nhật kiến thức về VLĐC

Y/ Hiện nay các phòng thí nghiệm Cơ - nhiệt, Điện - Quang có khoảng 20 bai thi

nghiệm, nội dung của các bài này chỉ gồm các kiến thức cơ bản, đề cập đến các hiện

tượng, định luật vật lý cốt lõi, chủ yếu do đó chưa đáp ứng được các yêu cầu của chương trình đảo tạo

*“ Phòng thí nghiệm VLĐC nâng cao có chức năng cung cấp cho sinh viên khoa

vật lý các bài thí nghiệm VLĐC có nội dung chuyên sâu, và bỗ sung những kiến đảo tạo theo niên chế phòng thí nghiệm VLDC_ nâng cao có 4 bài thí nghiệm với hành VLĐC nâng cao có hai tín chỉ và cập nhật nội dung các bà thí nghiệm, đề tải này nâng cắp 4 bài thí nghiệm cũ và xây dựng 6 bài thí nghiệm mới

2 Mục tiêu của đề tài

Y Nang cap bốn bài thí nghiệm hiện có và lắp ráp mới sáu bài thí nghiệm vật lý:

đại cương nâng cao với yêu cầu cho từng bài thí nghiệm chạy hoàn chỉnh, lấy

hay định luật vật lý của bài thí nghiệm Lấy số liệu mẫu và xử lý số liệu này

cho từng bài thí nghiệm

*⁄ Sửa chữa hoàn chỉnh tải liệu hướng dẫn các bải thí nghiệm cũ và viết mới cho

các bài mới, hoàn thành tập “Tài liệu thực hành vật lý đại cương nang cao”

7

* Phương pháp nghiên cứu:

*⁄ˆ Dựa vào cathaloque các bài thí nghiệm lắp ráp, khắc phục sự thiếu đồng bộ của

các thiết bị thí nghiệm Dùng phương pháp thống kê để xử lý số liệu thực nghiệm, đánh giá kết quả thí nghiệm

Y/ Nghiên cứu giáo trình các môn học Cơ, Nhiệt, Điện , Quang kết hợp với tải

liệu do các hãng cung cấp thiết bị thí nghiệm đề viết tài liệu hướng dẫn thực

hành vật lý đại cương nâng cao

viên hệ sư phạm vật lý, làm tài liệu tra cứu cho sinh viên muốn làm nghiên cứu

tai liệu tham khảo đẻ viết luận văn tốt nghiệp đại học

v⁄ Phần các bài thực hành vật lý đại cương nâng cao phục vụ cho sinh viên năm bến hệ sư phạm vật lý và các đội tuyển dự thi Olympic vật lý hàng năm về

mang thì nghiệm

NGUYEN LY HUYGHENS _

TUQNG PHAN XẠ VA KHÚC XẠ CỦA SÓNG NƯỚC

BRO

1 Su tao ra song nước cầu và sóng nước phẳng 1Ô Chủ độ:

Tạo sóng nước cu bằng bộ kích thích sóng dạng điểm

Tạo sóng nước phẳng bằng bộ kích thích sng phẳng

Quan sit sự chuyển động của nước trong sống vàso ính với sự lan truyền của sông

Do buée sống ở của sống nước ở các tàn số kích thích ƒ khác nhau và ốc độ sống v

Do tóc độ lan truyền vạy của sống

"Nếu tỉa sáng từ đèn dạng điểm được chiều xuyên qua bể tạo sóng, ngọn sóng sẽ trở thành thấu kính hội tụ và tạo ra các ta sắng trên mẫn quan sát, còn bể tạo sóng sẽ trở thành tháu kính phân kỳ tạo ra các đường tôi Dễ hiễn thị sóng dừng, đèn hoạt nghiệm được đồng bộ hóa với máy phát tần số để làm rung mảng,

Đặt tân số máy thích hợp bằng nút () và ừ từ tăng biên độ kích thích bằng nút (4) cho

xy mat du song (xem hướng dẫn phần bể tạo sóng) Nộu cần hic quay đa hoạt nghiệm ra khỏi đường đi của tạ a sng bing vt ()sa0 cho tắm thủy nh ở dưới đầy bể tạo sóng nước được c (C6 thé thay d6i d6 ngập trong nước bằng ví chỉnh (hI)

"Để quan sắt hình ảnh của sóng dừng bật máy hoạt nghiệ hờ một lúc cho máy nóng „ta dùng núi (b) để nh chỉnh kích thích và tần số hoạt nghiệm đến khi hình ảnh sóng dừng xuất hiện (Hình 24)

Đặt ke tích ác nhậu rong khoảng ID Hz đến 80 Hy và quan ình nh sống Điều chỉnh biên độ và đồng bộ hóa sau mỗi

10

Hình 3 Hình 3a Nổi bộ kích thích dạng điểm tạo sóng phẳng như hình 3

Chỉnh tần số 20 Hz bằng nút (e) và tử từ tăng biên độ kích thích bằng nút (4) cho đến khi quan sit thy mặt đầu sóng (xem hướng dẫn phan bể tạo sóng) Nếu guay abot ogi ma Hỏi đông ca sáng bằng vít () sao cho tắm thủy nh ở duời áy bạo sông nước được ‘thé thay dai độ ngập trong nước bằng vít chỉnh (h2) toa

Dé quan tình ảnh cua sóng dừng, bật máy hoạt nghiệt

cho máy nóng, dàng nứt) đtịnh chỉnh kích thích và tà

ảnh, vn dừng xuất hiện (Hình 3a)

kích thích khác nhau trong khoảng từ 10 H; đến 80 H và quan sắt hình ảnh chỉnh ộ hóa sau mỗi lẫn

"Gun sát chuyển động của nước trong sóng và so sánh với sự lan tryin của sông; Tạ tmấy hoạ nghiệm vi quay dị hot nghệm ra khỏi đường đi một Ít bóng styrofoam hoặc mảnh giấy ởi ote bien fo ến tính khúc nha, “quan sit vince ‘vat cho vio va so sinh với sự lan truyỄn c

Do bue song clo song nae oe an sb kich thigh £ khác nhan, và ính vn tbe

bằng công tắc (a) chờ một lúc toạt nghiệ hi hi

hi

sống Tổ mấy hoạt nghiệm và đồng bộ hồ bệ thông để ra hình ảnh sóng đn Đo khoảng cách giữa hai mật đầu sóng trên mản quan sit (a) Chi ý dn ích thước hình

nh đồ từ đô xá định bước sóng thực tế (Xem hướng dẫn phần bề tạo sốn Đặt cố ih hgh Mh nan tong oan 1011 độn 80 Hvã quên nh ảnh sóng như đã trình bày Dựa trên giá do được dùng đ ác đinh bước ing vie gui nổ đồ đà ở tiên tính vận tốc sóng v =2,f cho từng cặp gia ân tốc lan tuyỄn vụ của bổ sống

ĐỂ đo vận tốc lan truyỄn vục = đặt một miễng trượt trên tắm kính cách bộ kích thích

tòng đi của tỉa sáng và vặn nút chỉnh biên độ (b)

ch hích sông chăm mặt nước và mi đầu sống tạo m cổ tay độ hạn nghiệm nh sang trải, Để toàn bộ c]

thể quan sát được trên điểm dán dẫu

Cho đồng, hộ đồng hỗ bắm giây hoạt động và ấn nút bắm đồng thời để tạo ra sóng đơn

‘Tinh thời gian bỏ sóng đi hết khoảng cách s đánh dầu và tính tốc độ lan truyền

Kết,

được bộ kích tịch sống phẳng 0a an truyền theo đường thẳng mặt đầu sóng vuông góc với hướng le

nd giảm li tục do sự su giảm Hình ảnh sống mở dần do khoảng cích với bộ tăng lên truyền, nước không bị dịch chuyển mã chi dao động, Năng lượng dao động

được chuyên đôi Trong khoảng tn số từ 10 Hz đến 80 H bước sóng giảm dẫn do tằn số tăng Dựa trên

đo đồ cho, ta thấy tốc độ lan truyền vạ: của bồ sóng phù hợp vớitốc độ lan

tu ca sng ti de tn và tước sông nước việc xác định lực git li trên các hạt nước dao động được thực hiện dựa vên vọng lượng vì sốc căng bì mi Tốc Hộ ống hm củ bước sng

Thân bao phủ của toản bộ sống gớa đế là mặt đấu sóng m

Để kiểm nghiệm lại nguyên lý Huyghens ta tạo ra một mặt đầu sóng phẳng trong bể tạo

in trở tới một cạnh, khe hẹp, và một cách tứ Ta có thể quan sắt sự thay đổi hướng lan truyền phỉa sau cạnh, sự hình thành sống câu phí sau Khe hep và các sống cầu chồng Fen nha tora mG sng ping pia sa ch “Sự kết hợp giữa nguyên lý Huyghens và nguyên lý giao thoa nhằm lý giải sự nhiễu xạ của sóng “se đua khe bp boặc qua các tư ủo A esael khi xưởng dược trình bày rong phần "Giao thoa súng nước) 3) Tiên hành thí nghiệm:

"BỂ tạo sóng với máy hoạt nghiệm , xà phòng

pe ae ngại vật với khe rộng (xem hình 4 ) vào a be sóng phía dưới đèn Để

;h sóng song song với chướng ngại vật khoảng 10:

ết, quay dia 'hoạt nghiệm ra khỏi đường đi của ‘ia sing ‘bing vit (1) sao cho tấm thủy tính ở dưới đáy bể tạo sóng nước được chiều hoàn toàn

Có thể thay đối độ ngập trong nước bằng vít chỉnh (h1)

"Để quan sắt hình ảnh của sóng dùng, bật máy hoạt nghiệm bằng công ắc (a) chờ một lúc cho máy nóng, ta dùng nút (b) để tỉnh chỉnh kích thích và tần số hoạt nghiệm đến khi hình ảnh sóng đừng xuất hiện

Su lon truyền của sóng sau khe hp,

Hi

„0 chưng ngợi vit ái Khe ring vào giữa bể ạo sóng phía dưới đèn Dùng hai

Ai cia ti sing bing vit (fs cho

—

fh dén khi quan sit duge mit diu sng

Có hể thay đối độ ngập rong auée bing vit chinh (hl)

Để quan sắt ình nh của sóng phía sau chướng ngại vật

13

Dùng máy hoạt nghiệm quan sát hình ảnh sóng dồng Su lan truyền của sóng phía sau chướng ngái vit:

Hình Ác

Đặt chưởng ngại vật với 15 cách từ khe hẹp vào giữa bể tạo sing pi un sem ih 4©) "Nếu cân thiếc, quay đĩa hoạt nghiệm ra khỏi đường đi của da sáng tổng ít (0 sao cho Để bộ kích thích ng song với chướng ngại vật khoảng 10 tắm thủy tỉnh ở đưới đáy bể tạo song nước đ

Chinh tằn số 20 Hz và tăng biên độ kích thích đến th quan được mặt dẫu sống

Co thé thay đối độ ngập trong nước bằng vít chỉnh (

"Để quan sắt hình ảnh của sóng phía sau chướng ngại Thay đội tận sô, đều chỉnh biển độ à quan tình ảnh của sống phía su chướng ngi vật

ng máy hoạt nghiên quan st ch nh sóng dùng,

nhiễu xạ rõ rằng hơn song Tuấn

b) Sự lan truyền cũn sống phía sau khe hẹp:

Sóng sau khe không chỉ lan truyền theo Tướng ban đầu mà theo mọi hướng ở dạng sóng cầu (nhiễu xạ sóng ở khe)

he liên quan với bước sóng bác ts a p ign tượng nhiễu xạ cảng dễ quan sát Do ta có thể ắp đặt khe ở nào của sông di chuyên ngược với chướng ngai sau teo aun tht cia Hyghens mbt điểm của mật âu sng th de coi

c's giao nhau và chồng lên nhau, các mặt đầu sóng mới được tạo ra, Dựa trờn nguyên lý 2 của Huyghens ta có thé xem mặt đầu sóng mới như phần bao phủ của các bó sóng

UL

1) Mục đích thí nghiệ

Khảo sắt sự phản xạ của sóng nước tại một vật cản phẳng

So sinh hướng, teayen của sóng tới và hướng truyền của sóng phản xạ lại kiểm định lại định luật phản xạ (góc "Khảo sát sự phản xạ của sóng cầu tại một vật cần phẳng phản xạ

a hiện tượng sóng đừng Chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn vẺ hiện tượng này trong thí nghiệm

“Hiện ượng sóng dừng ước rào chin hi 9” nh mgt phần của nhóm chủđể"Sự ga thoa song

Khi sóng cầu bị phản xạ các sóng bị phán xạ cũng trở nên đồng tâm Mỗi tỉa sóng bị phản

xạ lại tắm rào chắn khúc xạ tương ứng với định luật phản xạ, tâm điểm của sóng cầu bị phản

xa trong điềm đối xứng qua gương của bộ kích thích

3) Lắp đặt thí nghiệm:

Lắp đặt thí nghiệm như trình bày ở hình 5

“ao hôm sống để tính hiện tượng sốc hoặc rung, Quan sát tắt cả các thong in ghỉ trong bảng cl Ni bộ kích thich sng thing ir dung ống thăng bing và aia tytn theo rng thing nr di md ta Và đặt lắm phủn chiếu nghiêng một sóc 45 đối với bộ kích thích ở giữa của hôm sống Gin tắm bảng rong vào màn hình qun sát 3) bằng cách sử dụng bảng dính

'Vẽ phác thảo tắm rào chắn khúc xạ hướng của sự lan truyền sóng và khoảng cách của các mặt đầu sóng lên tắm bảng trong

"Vẽ trục của ta tới và đo góc của tỉa tới và góc của sự phản xạ,

¥ Do va so sinh bước sống của cả hai ving

%, Thay ỗi buông sóng tới bÌng cách quy no chắn thúc xạ do vi ao sn ge tia tới và góc phản xạ ở m

Lap lai cde bước ciiển hàm thí nghiệm với các vàn số kích thích khác nhau từ 10 Hz

đến 60 Hz nêu cần có thể tiền hành điều chỉnh hệ thông, Lập ạihí nghiệm với một bồ sing NÊ củncó th điều chín chùm a phi ae da hoạ nghiệm hay nú biên độ) song bên ti và Ấn nút kéo (e) để tạo ra sự kích thích

đối độ ngập tê cần) bằng vít điều chín!

ánh hướng của sự lan trains và bước sóng của các mặt đầu sóng tới và mặt din sống hin xa Tiên hành với các thích khác nhau từ 10 Hz đến 30 Hz,

Sử dụng máy hoạt nghiệm để tạo ra các hình ảnh sóng dừng Tạo ra tần số kích thích khác nhau từ 10 Hz đến 60 H/ Y Lap lai thi

3) Sự phân xạ của sóng nước thẳng: thắng phản xạ tại rio chn khúc

không đổi, Góc ở giữa hướng của sóng tới và pháp tuyến bằng với góc của sóng phản xạ và trụe tỉa tới, Góc của tỉa tới bằng với góc phân xa (a=)

xạ Bản thân các sóng là thẳng bước sóng là

ofe séng bi phán sự đã cóình cầu Tân

m của sóng câu phản xạ ở điểm phản chiếu qua gương của bộ kích thích

1V, Khúc xạ sóng nước tại vật căn cầu:

1) Mục đích thí nghiệm:

Khao sát sóng phẳng với vật cản lỗi

Sống phẳng với vạ cân lôm

ae Hước được khốc xạ kí gặp vật căn Khi sóng phẳng bị khúc xạ bởi vật cản cong, sống song song ban đầu sẽ đi chuyên hội tụ hay phân tần tùy thuộc độ cong vật căn Khi đó mỗi sông sẽ được khúc xạ ại phần phẳng áo của vật cản heo định luật phản xạ (góc tới bằng góc phản xa) “Trong quang học ta có thể coi vật cản cong như một thiết bị khúc xạ lỗi hay lõm Trong

ía tình khc xạ ti những "eương” này có thế quan at hy ự ỗi tụ gu điềm cũng như sự phân Số tệ quan hiện ưựng HC xp lao sống phẳng li bệ ao sông chứa đầy nước ần từ tê điểm T “Tiêu cự bằng một nữa bán kinh cong của Bin, hạch ác thiết bị khúc xạ, ta có thể cho vật lõm vào và dựng mặt cắt ngàng của th kinh hai mặt lỗi như bả Dati x [vt nh lại mặt ộm nhự biệ bị khóc xài

Tình 7a

Lắp thiết bị như hình 7

Lắp đặt phần bổ tạo sin sao cho không bị rung, giật Chủ ý các thông ti trong bảng hướng dẫn phần bể tạo Đã thấu kinh nhựa lai mặ lỗi vào giữa bể tạ sống và đổ nước vào bể tạo sống đ thầu kính ngập trong nước khoảng 5mm,

Nỗi bộ kích thích sóng phẳng với mặt lỗi của thầu kính và cách thầu kính 15 Cm Ding bang dinh gin tim bang trong lén màn quan sit (g)

©) Thực hành thí nghiệm:

* Khúc xạ sóng phẳng qua "gương lồi

-”_ Nêu cản thiết quay dĩa hoạt nghiệm ra khỏi đường đi của tia sáng bằng cách sử dụng chỉnh (0 sao cho tim thủy tính ở đây bề tạo sóng được chiều sng hoàn toàn

Ý _ Sử dụng nút (e) để tạo ra tân số 20 đến 30 Hz và cân thận tăng biên độ kích thích bing cic đơn nit) cho dn các mặt đầu sông đượchữn Hy một cáchrồâng (xem bảng hướng dẫn dành cho phần bê tạo s Ty dò dộ chm âu es bch hich (ec) bing ech dung vd cin

an Quan sét inh dang mst diu sóng được Khúc

_ Bật máy hoạt nghiệm lênn "bằng công tắc ‘as Nụ lu một thời gian khởi động máy ấm lên

có thể tiến hành điều chỉnh sự kích thích va tần số của máy hoạt nghiệm bằng cách sử dụng nút điều chỉnh (b) cho đến khi xuất hiện hình ảnh sóng đừng ` lại Hình ảnh của sóng tới và sóng khúc xạ lên tắm bảng trong Lap lai thí nghiệm với một bồ sống Nếu cần thiết quay địa hoạt nghiệm ra khỏi đường đi của tỉa sáng, vặn nút chỉnh biên độ (4) sang bên trái và ấn nút kéo (c) để ạo ra sự thích số

lõi

Tôi bằng thâu kính hai mặt lõm Để một mặt lõm của thấu song song với » nh thích như hình 7b,

¥ Neu cin thi oạt nghiệm ra khỏi đường đi của tia sáng bằng cách sử dụng

Vi đểu chỉnh () so chủ ấm thầy tỉnh ở đầy bể tạo sóng được chiếu sắng hoàn toà Sir dung nút(e) để tạ 0 dến30 vả cần tiện ăn biện độ ích thich

ự cách sử dụng nút (4) cho đ lột cách rõ rằng (xem bảng hướng đăn dàn co phảnb go ông) su đừng bột tích ụo sống phẳng ` Thay đổi độ chìm sâu của bộ kích thích (nếu cẳn) bằng cách sit dung vit điều chỉnh

hy, Y Quan it hah dang mit đầu sống được khúc xạ

Bat may hoạt nghiệm lên bằng công tắc (a) sa sau một thời gian khởi động máy ấm lên

có thể tiên hành điều chỉnh sự kích thích và tần số của máy hoạt nghiệm bằng cách sử dụng nút điều chỉnh (b) cho đến khi xuất hiện hình ảnh sóng dờng

sóng khúc xạ hội tụ trdn,

Hình 7b

4) Kết gu;

3) Khúc xạ sóng phẳng qua “gương lỗi” Thiết bị kích thích tạo sóng khúc xạ sóng tới như sóng tròn Sóng tròn khúc xạ xuất phát

từ bộ kích thích dạng điềm (tiêu điểm) phía sau bộ kích thích lỗi (xem hình 1) 'b) Khúc xạ sóng phẳng qua “gương lõm”

Thiết bị kích thích lõm tạo sóng khúc xạ sóng tới như sống trồn hội tụ tại một điểm (iêu

điểm),

“rong các trường hợp độ cong của mặt đầu sóng khúc xạ tạ thiết bị kích thích lớn hơn

độ song của thiết bị khúc xã

HIEN TƯỢNG GIAO THOA VÀ NHIÊU XẠ CỦA SÓNG NƯỚC

sie

1 Sự giao thoa hai chùm tỉa sóng nước: 1 Mục đích thí nghiệm:

Phát hiện sự giao thoa thông qua sự kích thích kép của sóng cầu như là hàm phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai đầu kích thích và bước sóng Phát hiện sự giao thoa của sóng nước đằng sau một khe kép,

So sinh các giản đồ giao thoa,

recon cde

Hiện tượng giao thoa tại một vị tí đặc biệt phụ thuộc vào sự dịch chuyên của sự giao thoa các sóng cau mà su dich chuyên này tương ứng với nhau, hay đặt nó vào một đường, khác, đường dẫn khác của bai loại sóng tại vị trí này

“Các điểm khác nhau của sự khác biệt đường dẫn nằm trên đường Hyperbol (xem hình 1)

ở đó, các tiêu điểm là tâm điểm của bộ kích thích

Vi tri cua chúng có thể mô tả bằng góc œ (xem hình 2), góc này lạo ra trục tâm ở giữa tâm điểm của bộ kích thích

Đối với điểm cực đại thì:

d là khoảng eich cmb tích,

X the song

ới bể tạo sóng thì sự chẳng chất lên nhau của các sóng cầu là tự phat vd i si ủy được nối kết với màng của thiết bị cùng,

n độ, Sự đội lại của các sóng cầu tại một vật

tim trong bảng chi

Nội ai bộ ích thích dạng điễm để go r sự kích thích kếp với khoảng cách 8 CH nhụ trình bảy ở hình #

4) Các bước tiến hàn Sự gino thơn cũa hai ỉa thông qua sự kích thích kép

Nếu cân, có thể điều chỉnh chùm tia phát ra từ đĩa hoạt nghiệm bằng cách sử dụng các vít có khóa sao cho tắm thủy tỉnh ở đáy bẻ tạo sóng được chiếu sáng hoàn toản

Biển đôi độ ngập khi cân bằng, bằng việ điều chỉnh vit Quan sát vị trí và số lượng của cực đại và cực tiêu giao thon,

Vẽ phát thảo các tâm điểm kích thích và đường Hyperbol của sự giao tha trên ấm bảng tong Đo bước sóng +, khoảng cách của bộ kích thích và các hưởng ứ mà ở đó xuất hiện sur gino thọa cực tiêu Phải chắc chân rằng đặt thước do vào để xác định bước sóng (xem, Đảng chỉ đẫn dành cho bê tạo sóng) Giảm khoảng cách giữa các bộ kích thích xuống còn 4.2 Cm và lặp li các bước tiến hành thí nghiệm So sính hai bảng giao thon

“To ra ân s khoảng 10- 40 Hz ở bước iễn hình thí nghiệm tạo ra tần số SH Đối

i mil in phi hi hae sng

dài đường giao thoa trên các tắm bảng trong khác dé cho phép đánh giá định lượng v số ‘sinh ‘cdc bang giao thoa

b) Sự giao thoa hai tia tại khe kết

Di huyện bạ bộ kích ích đạn điểm và đ một vật cân có 4 kúe ào giữa hôm của

`Vẽ phát thảo các tâm điểm của aah hea đường giao thoa Hyperbol rén tim bảng trong

Đo bước sóng A , khoảng cách của bộ phân kích thích và các hướng œ mà ở đó xuất hiện sự giao thoa cực tiểu

„_ So sanh bảng giao thoa với bảng giao thoa của sự kích thích kép (khoảng 4,2 Cm và tần số 25 H2)

Bi và He hết sau độ ba kộc ở bên ngoài nu nh 7 và sa đó ặp các bước tin hành thí nghiệm cho mỗi sự n So nh cc bìng gạo tọa củ li ng vẽ no toi

Hình 6

0 thoa cũa hai ỉa thông qua sự kích thích kết

tự cầu tạo ra bởi bộ kích thích kép được chồng lên nhau tại điểm chúng gặp nhau Các

vị trí không có sự địch chuyển sóng là điểm dừng (cực tiêu) Điểm cực đại và điểm cực tiêu được ghí trên dọc đường Hyperbol với các tâm điểm củ

bộ kích thích nhur a diém trọng tâm Các mỗi liên hệ này đó được đưa ra ở phần nguyên tác chỉ vị trí của các đường Hyperbol được xác định bởi thí nghiệm

“Các bảng giao thoa xác định bởi khoảng cách của các bộ kích thích và bởi bước sóng Số lượng đường Hypetbol tăng lên cùng với khoảng cách gia các bộ kích thích và bước sóng,

và vì thể đường Hyperbol được mỡ rộng hơn

Ð) Sự giao thoa của hai ia thông qua khe kép:

+h kép Theo định luật Huyghens

ai loại sóng cầu với cùng tần số và biên độ (sự chẳng chập lên nhau của các sóng cằu) được on ti cả kho cảng nh lắc “Cấu trúc của sự giao thoa tương tự với cấu trúc của

sự giao thoa hai tỉa thông qua bộ kích thí

Các vân giao thoa được xác định bằng khoảng cách giữa điểm giữa của các khe và bằng, bước sóng Số lượng đường Hyperbol tăng lên cùng với khoảng cách giữa các khe và bước sáng do vậy dưỡng Hạn hai mồ rộng m

Khi ống thẳng sập vặ củ 2 ùn hẹp tổn ùn kế hợp đu an sac, Các

ng ton chẳng lên nhai làm ng âu túc ao thưa vi ima) va eve

tu (nin) vee di nly pho hue wo khoảng cách và bước sống XÃ giao ‘hos này có thể đùng để sọ sánh với mẫu trong bài * giao thoa sóng nước hai chủm tỉ Ta có thể dùng bổ tạo sóng nước để ng vinh cu tức go oi 2 khe, 3 ke, 4 Khe Cu trúc giao thoa thay đổi khi số lương khe n tăng lên, góc của điểm cực đại không đổi Thêm

ào đó, số lượng điểm cựe đại thứ cấp ( « 2) được tạo ra tăng lên, mật độ các điểm này giên don ng êm

Nii kich hich song hing ah tone shih và lắp song song với vật cản ở cách 5

cm, Tove hiện thí nghiệm:

tắn hai khe ngoài như trong hình 4 (rên cùng)

Neveu the uy dia hoa nghitm aK ring ci ta sng bằng vit (0) sao cho tắm thủy tình ở đưới đây bể tạo sông được chiều hoàn toà

ng nựt(©) chỉnh tận số 29 H2 và tin biên độ kíc thích bằng nút (4) ổn khi quan sắt được mặt đầu sóng (xem hung din phần bê tạo sng)

Thay đội mức ngập của bộ kí hich bing vil (8) va 6 lu hoa cục đại và cực tiêu

“hay màn chấn khe cùni đ tổng số lương khe lên 4

“Quan sắt vị trí và số lượng điểm, no ơn cực đạ và cục dê

Tập lí tí nghiện với các tin s

4) Bài mã Tình Tôm 3 hình thẻ hiện mẫu đo

chính Số lương và hướng các điểm cực đại chính giữ nguyên nhưng kích thước bị thu hẹp Qua 3 khe xuất hiện tại một điểm cục đại thứ cấp, qua 4 khe xuất hiện 2 điểm cực đại thứ cấp,

XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP DAO ĐỘNG

"Nghiệm lại định lý Huyghen - Steiner về n

trục quay khác nhau song song với nhau

quấn tính của vật quay xung quanh các II.NGUYÊN TẮC: "Xét một vật rấn có khổi lượng m, các yếu tố khối lượng Am; của nó quay quanh mội trục cổ định (Â) ð khoảng cách ị, khí đồ mômen quần tính cũa vật rắn đối với tục (A) là 1

su, tre này chịu tác dụng của mômen hổi phục

Trong đó — I mémen qudn tinh (ke m2)

T chu ky dao ding ea con Ke xoiin (s)

K hé sé xodn, phy thudc vao 46 di

() (rad

Linh web ng

mm

“Trục xoắn gắn trên chân đế dụng sóng hình

chính giữa 08 vế tiếc vỗ bạ bên

„ đường kính và chất liệu của day treo

sắn vào trục xoẩn Trên thanh về hai phía của vết khía các vết khía cách nhau Sem,

26

Dia bằng gỗ đường kính (225.0 + 0.1)mm có lỗ gắn vào trục xoắn

"Hình trụ đặc bằng gỗ đường kính (90.0 +01) mm,

Giá đỡ cho các hình trụ trên có lỗ để gắn vào trục xoấn,

Tình trụ rồng bằng kim loại đường kính (90/0 + 0.1) mm

Giá đỡ cho các hình trụ trên có lỗ để gắn vào truc xoắn và có các con ốc để giữ chặt các hình trụ Các hình trụ trên có cùng đường kính và chiểu cao tối Khổi lượng của các hình trụ gắn bằng nh

>_ Dĩa tồn vi bộ phận nối kết gắn dĩa vào trục xoấn trên di

khoảng cách 0,02m; 0,04m, 0,l6m tính từ tâm đĩa

> Hin céu bing g6 có đường kinh (145.0 + 0.1mm e6 16 để gắn vào true xoắn, Mômen quần tinh cia hinh edu va hinh try xp ai bing nhau

>_ Đồng hỗ bấm giây, cân kiểm tra, lực kế chính xác N

có khoảng 9 lỗ, tại tâm và các

Tinh momen Ive bằng công thức M

Rỗi rút ra công thức hệ số “sofa bằng công thức

AF = AE, + AE

>_ Kết quả phép đo hệ số xoẩn:

Tính sai số tương đối — ø="K- 100%

"Ngoài ra ta có thể biểu diễn hệ số xoấn trên trục số:

"Nhìn vào trục số ta thấy các giá tị Kụ: K

các K này bằng nhau trong khoả

Chúý: — AR=AR,+ATF,

Bước 2: Xác định môme)

lệ xích đã chọn trùng nhau trong khoảng AB Nồi cách khác,

Thực nghiệm đã xác đình:

Xác

mômen quán tính của thanh khi không có các, cau nặng:

“Trước hết gắn thanh ngang không có quả nặng lên trục x

Dũng lực kế kéo thanh ngai hôi ví cân bằng một gốc IS”, sau đồ th m và đồng đồng hỗ bấm giấy đo thời gian t của 05 chu kỳ sau đó tính ra chủ kỳ của một dao động (T) Tính mômen quán tính Ï của thanh đối với trục quay bằng công thức

0,15m; 02m; 025 Lắp lại thí nghiệm tương tự như trên để xác định mômen quán tính của thanh và các quả nặng đối với trục quay

Tĩnh men qn inh equ ning ng chy momen qth ha hank vd năng trừ mômen quần than

T (thanh + quả năng) = lữ”)

>_ So sánh kết quả 1 (quả nặng)/r” bằng 3 với khối lượng của quả nặng đo bằng cân

> Trinh bay vào bằng 4: m_

‘Amma: = 0,05 10 (kg) Bảng4 Lần! | tần? | Lần3 | Lần4 Ì m |Am

m (quả

m (quả nặng)= I /r” og)

>_ Xác định mômen quán tính bằng thực nghiệm:

Đặt ñcbng ỗ đông kh 225 mm Có địng nữ một đa g)lêntục son Dịch chuyển đĩa gỗ ra khôi vị tí cân bằng một góc P Sau 46 tha ra va dùng đồng hỗ bấm giây do thời gian tđể đĩa gỗ thực hiện được 05 chu: ‘3 dao động Sự ah ly Ta một dao động

‘momen quén tính của đĩa gỗ đối với true quay bing công thức

30

Karu dc) = trụ đặc + giá đổ) — (giá đổ)

tông + giá đỡ) 1 (giá đỡ)

>_ Xác định mômen quán tính bằng lý thuyết: Tùng thước và cân để đo bán kính R và khối lượng m lần lượt của đĩa gỗ, quả cầu, tụ đặc, trụ rỗng Sau đó sử dụng các công thức sau để tính:

Hình

Trụ tổng =

Rụ Bán kính ngoài: R Bán kính trong (đối với trụ rồng)

R Bán kính (đĩa, trụ đặc, quả cẩu) Kết quả đo được ghí vào bằng 6

Sa số tuyệt đối AI được xác định bởi công thức:

So sánh kết quả mômeen quán tính xác định bằng thực nghỉ

định bằng lý (huyết trong bảng 5 va bing 6 Rúta nhận xét

Sơ sánh dia) và quả cu) xác nhận

Với mômen quán tính xác

đĩa) ~ quä cầu § mặc

Bing 6 (Theo lý thuyết)

Phat bu inh Huyghens~ Steer Nomen ran hela med h(t ek) A ve một trục nào đó bằng mômen quần tính To của nó đối với một trục song song đi qua khối tâm cộng với tích số khối lượng m của vật với bình phương khoảng cách h giữa bai trục

1o: Mômen quần tính của vật có trục quay đi qua khối tâm (C)

M Khối lượng của vật

HH Khoảng cách từ trục quay bất kỳ song song với tục đi qua khối tâm Lap dung cụ như hình 6 gồm đĩa có khoan nhiều lỗ lấp lên trục xoắn, dùng con ốc ở chân để điều chỉnh cho đĩa thật nần ngang cho dia quay xung quanh trục hấp dẫn của nổ (a =0) Sau khi lệch khỏi vị tí cân tầng 0= 180” Đo thời gian của 05 dao động rồi tinh re momen quần tính từ công thức

ae

‘Sau đó làm tương tự cho đĩa quay lẫn lượt quanh các trục cách trục hấp dẫn ở những khoảng cách

a =0,02m; 0,04m; 0,l6m "Mỗi lẫn đều đo chủ kỳ dao động và tính mômen quấn tính Ï ca đĩa như phn wen,

(kg mổ 102) | | | | | | | | 1V: Câu hồi:

1) Nêu định nghĩa và ý nghĩa vật lý của mômen quán tính của vật rắn 2) NOi dung inh I Huyghen ~ Steiner và phương khoen nhiễ pháp nghiệm lại định lý này nhờ đĩa có

đường kinh d = (90.0 + 0.1) mm;

dg = (86.0 + 0.1) mm; khối lượng M = (350.00 + 0.01) gram

đường kính đ= (145.0 0.1) mm khối lượng M = (960.00 + 0.01) gram

khối lượng M

= (130.00 + 0.01) gram khối lượng M = (750,00 + 0.01) gram

XÁC ĐỊNH TÍ SỐ TẾ DUNG RIENG Cy/Cy

chuyển động trong điện từ trường

Tam nén va dan tuẩn hoàn chất

"Nếu tấn số của từ trường dòng |

xoay chiều bằng tân số riêng cũa

T2" A Này Œ) éday y= 2 goimhesé Poisson Vi G Ể

LA ; với L là chiểu đài của cột khí

ved cpap hưông a thay ‘T= ify tn (tora og bib the vi

a -\ TP là kết quả của lực hồi phục NT"

- Biến thế 220V / I2V nuôi máy phát âm tần G

- May đo tân s

~ Cylindre thủy tỉnh và ine ba thông để nạp khí

~ Một số dây nối, ống nổi chữ T, Gng plastic, ep, giá đỡ,

- Bộ dụng cụ cộng hưởng đàn hồi chất khí gồm có (H2) ống thấy tỉnh (1) chia độ chính (880 + 0.26 g), cuộn đấy tạo điện từ trường (3), hai khóa đóng mở (5) ống được sắn vào

iá nhữ hai kep thú : Trong (H-3)các khóa (5) ký

a eon " Hình 4

1- Cylindre nạp khí § và áp kế thủy ngân M được nối vào bộ dụng cụ cộng

hưởng đàn hổi chất khí nhờ các ống nối bằng plasie như sơ đổ (H3) Hy và Hy

khóa đóng mé hai đầu ống Hạ: khóa ba thông T, và T; ống nối chữ T,

- Máy phát âm tin G, méy đo tẩn số P, ampe KE A được nối thành mạch nuôi cuộn đây C tao điện từ trường theo sơ đổ (HL4)

IV Tiga

Bằng cách sử dụng Cylindre 8 và đồng mở thích hợp các khóa H_ đỂ thực hiện các bước 1 va 2

1- Đưa piston vào iu ống

2- Chọn ấp suất khí rong ống Ding “ xuất khí quyển (mức thủy ngân ở bai nhánh chữ U tiên áp kế M ngang bằng al

Ấy áp suất khí quyển là 760 tt) hay 1.013 * 10° (Nim?) Khóa kín hai đầu ống lại

3- Đưa cuộn đây C lại gẫn piston từ sao cho cuộn đây che di mot phần nhỏ piston 4- Nối máy phát G vào máy biến thế và bật công tắc máy đo tẫn số P Tăng tất

từ từ tấn số máy phát từ 10 Hz cho tới khi biên độ dao động cực đại của piston vita ướt qua, sau đó giảm chút ít tẫn số cho tới khi biên độ dao động cực đại như vừa thấy

ở trên đạt được lẫn nữa Boc tin sé fy

5- Dàng công thức (2) để tính ÿ

6- Lap lai các bước thí nghiệm nói trên nhưng với giá trị áp suất khí trong ống khác với áp suất khí quyển (hai giá trị nhỏ hơn và hai giá trị lồn hơn) Ghi lại các giá trị fy tưởng ứng và tinh y của nó cho mỗi trường hợp

T-Tính ÿ và Ay So sánh với giá tịlý thuyết - 7a = L40 tành tl

Sơ đồ thí nghiệ