Phép đo sai số và đồ thị

Giáo trình thực tập cho sinh viên y khoa năm I

Bài số 0 PHÉP ĐO, SAI SỐ VÀ ĐỒ THỊ

1 Phép đo và sai số

Trong thực nghiệm, khi dùng dụng cụ đo để xác định một đại lượng, ta thường không thu được giá trị đúng tuyệt đối, do có nhiều hạn chế kỹ thuật gây ra sai lệch Thí dụ, dùng thước để đo độ dài, nếu kết hợp thêm cả kính hiển vi thì cũng khó phân biệt giữa 1.3 và 1.4 µm Thậm chí nếu có một lần đo nào đó ta ngẫu nhiên thu được giá trị đúng của đại lượng cần đo thì ta cũng không biết, do đó, buộc phải coi tất cả các phép đo chỉ cho giá trị gần đúng

Người ta gọi độ lệch giữa kết quả đo (a’) và giá trị thực của đại lượng cần đo (a) là sai số tuyệt đối của phép đo và ký hiệu là:

Sai số δa có thể dương hoặc âm, nhưng xét về độ lớn (trị số tuyệt đối) thì

không được quá lớn, nếu khác đi thì coi như phép đo không thành công

2 Các loại sai số

Sai số có thể phát sinh do người làm thực

nghiệm, của phương pháp, dụng cụ đo hoặc do chính

vật được khảo sát Nếu phương pháp thực nghiệm sai

hoặc dụng cụ đo không được cân chỉnh tốt, thì sai số có

thể lớn nhưng khá ổn định, người ta xếp chúng vào loại

sai số hệ thống và có thể khắc phục được bằng cách

hiệu chỉnh kết quả đo Thí dụ, nếu chúng ta biết chiếc

đồng hồ luôn chạy nhanh 0.5 phút mỗi giờ, thì kết quả

đo bằng 2 giờ phải được trừ bớt 1 phút Một cái thước

dài 1 m, có kẻ các vạch cách nhau 1 mm, thì ta không

thể biết được phần lẻ nhỏ hơn 1 mm của giá trị đo, do

đó, sai số là 1 mm Tuy nhiên, còn nhiều loại sai số

khác không có tính ổn định như vậy, là các sai số ngẫu

nhiên Trong khuôn khổ tài liệu này, ta không cần nói

nhiều về sai số hệ thống, mà chú ý đến các sai số ngẫu nhiên

Sai số ngẫu nhiên có các đặc tính

Tính giới hạn: Trong điều kiện đo cụ thể, trị số tuyệt đối của sai số ngẫu

nhiên không thể vượt quá một giới hạn nhất định

Tính tập trung: Sai số ngẫu nhiên có trị số tuyệt đối càng nhỏ thì khả năng

xuất hiện càng nhiều

Tính đối xứng: Sai số ngẫu nhiên

dương và âm với trị số tuyệ t đối không lớn

có số lần xuất hiện gần bằng nhau

Tính bù trừ: Khi số lần đo tiến tới vô

cùng thì trung bình cộng của các sai số ngẫu

nhiên của cùng một đại lượng sẽ tiến tới 0

Hình minh hoạ thống kê sai lệch của đồng

hồ máy tính tại trang

http://vancouver-webpages.com/time/ (trang cung cấp giờ

của đồng hồ nguyên tử)

Phương pháp chung để giảm bớt sai số của phép đo là phải lặp lại nhiều lần việc đo để có kết quả là số trung bình cộng

2.1 Sai số đọc

Không có thang đo nào có đủ các vạch cho mọi giá trị (thí dụ: thước kẻ chỉ chia vạch đến mm, do đó các độ dài không phải số nguyên lần mm thì người đo phải nhận định về phần lẻ là bao nhiêu phần trăm của 1 mm) Sai số loại này rất phổ biến

và do tính chủ quan của người đọc

Khi dùng đồng hồ kim, kim của đồng hồ không nằm trong mặt phẳng chứa các vạch chia độ Khi đó vị trí đặt mắt không đúng sẽ làm tăng sai số đọc Vị trí đúng

là vị trí mà mặt phẳng do con ngươi của mắt và kim của đồng hồ tạo thành một mặt phẳng vuông góc với mặt chia độ Do vậy, đôi khi người ta phải có gương phản xạ trên mặt chia độ, và chỉ cần chọn vị trí của mắt sao cho ảnh của kim bị khuất sau chính kim đó

2.2 Sai số do dụng cụ đo kỹ thuật số

Cũng là loại sai số tương tự sai số đọc, nhưng không phải do mắt, mà do sự hiển thị của các thiết bị đo kỹ thuật số Các giá trị mà chúng có thể cho hiển thị trên

màn hình chỉ là các giá trị gián đoạn (thí dụ, card chuyển từ analog – “tín hiệu tương tự” sang digital – “tín hiệu số”, nếu là loại 8 bits thì chỉ có thể hiển thị được 28=256 mức khác nhau), nếu kết quả đo không trùng với các mức đó thì sẽ được làm tròn

Ngoài ra, khi đại lượng cần đo có sự dao động lớn hơn khoảng cách giữa hai mức tín hiệu số cạnh nhau, ta còn thấy các con số hiển thị thay đổi liên tục, việc chọn giá trị nào là tuỳ người sử dụng

2.3 Sai số do đối tượng được khảo sát

Khi khảo sát một hiện tượng hay một vật không đồng nhất hoàn toàn theo một phương diện nào đó, khó có thể tin tưởng vào phép đo với chỉ một lần đo Thí dụ, đo tốc độ gió hay ngay cả hướng gió Thậm chí, khi đo đường kính một quả cầu có sẵn trong tay, ta không dám chắc nó có dạng đúng hình cầu, mà thường là mỗi đường kính lấy theo phương khác nhau lại có giá trị khác nhau

3 Độ ngờ của kết quả

3.1 Sai số trong phép đo trực tiếp

Thường thì một phép đo trong phòng thí nghiệm phải được lặp lại từ 3 đến 5 lần, qua đó xác định được giá trị cần đo (x) là trị số trung bình nhằm mục đích khắc phục sai số ngẫu nhiên:

5

5 4 3 2

x

=

= 5

1

5

1

i i

x

Trong Microsoft Excel dùng =AVERAGE(x1,x2,x3,x4,x5)

Mặc dù các sai số ngẫu nhiên của 5 lần đo có thể ngẫu nhiên bù trừ lẫn nhau

và ta đã có được giá trị lý tưởng x, nhưng về nguyên tắc ta không thể biết, phải chấp

nhận ước lượng sai số theo kiểu tối đa (sai số tuyệt đối trung bình) hay còn gọi là độ

ngờ của kết quả:

5

5 4

3 2

x

=

=

−

=

∆ 5

1

5

1

i

x x x

Trong Microsoft Excel dùng =AVEDEV(x1,x2,x3,x4,x5)

Khi thí nghiệm được lặp lại nhiều lần (thường không phải là phép đo thủ công, mà là trong các hệ đo tự động hoặc trong khảo sát khác, thí dụ, tìm độ tuổi trung bình của sinh viên năm thứ nhất), người ta không xác định độ ngờ qua sai số tuyệt đối trung bình mà là qua sai số toàn phương trung bình:

∑

=

−

−

=

i

i x x n

x

1

2

) ( 1

1

với n là số lần đo (4)

Cách tính này sẽ cho độ ngờ khác sai số tuyệt đối trung bình nếu các sai số ngẫu nhiên không giống nhau Nó sẽ “khuếch đại” các sai số lớn do được bình phương trước khi cộng, nên có thể dùng để so sánh độ tin cậy của hai phép đo có cùng sai số tuyệt đối trung bình

Không nhất thiết là cứ có thêm một lần đo thì chắc chắn thu được kết quả tốt hơn, mà còn tùy thuộc chất lượng của mỗi lần đo Nếu trong các số liệu đo có một số quá lớn hoặc quá nhỏ (rất khác thường) so với các số liệu còn lại thì người ta chấp nhận bỏ nó đi (nhiều lần đo) hoặc đo lại (ít lần đo) Thực ra, trong những phép đo quan trọng (thí dụ, chỉ có ít lần đo mà không còn điều kiện lặp lại thí nghiệm) thì muốn bỏ bớt một số liệu phải có quy tắc cụ thể Ta sẽ không đi sâu hơn trong khuôn khổ tài liệu này

Sau khi tìm được cả x và ∆x, ta viết kết quả đo được dưới dạng:

x = x ± ∆x, và có một điều cần nhớ khi trình bày kết quả cụ thể nào đó, rằng các số phía bên phải của đẳng thức trên phải cùng mức độ chính xác (số chữ số thập phân sau dấu phẩy) Ví dụ:

x = 3.00 ± 0.07 đúng cách,

x = 3 ± 0.07 sai, vì “3” có độ chính xác tới 1 đơn vị, 0.07 chẳng còn ý nghĩa

x = 2000 ± 5 đúng cách,

x = 2E+3 ± 5 hoặc 2×103 ± 5 hoặc 2 ngàn ± 5 đều sai vì x chính xác chỉ đến đơn vị là ngàn, phần độ ngờ mất ý nghĩa,

x = 18.12345 ± 0.01 sai vì khi độ ngờ là 0.01 thì việc viết x quá chính xác là

vô căn cứ

- Làm tròn số đối với độ ngờ: không giảm ! Thí dụ 0.731 làm tròn là 0.74

- Nhiều loại sai lệch: cộng chung Thí dụ nếu thước đo có độ chính xác là 0.1 mm và kết quả đo có độ ngờ tính được là 0.333 mm thì độ ngờ của thí nghiệm sẽ là 0.433 mm

3.2 Sai số trong phép đo gián tiếp

Giả sử ta buộc phải đo đại lượng x rồi qua đó mới tính được đại lượng y, thì phép đo y được gọi là phép đo gián tíếp

Trường hợp đơn giản nhất là y và x có quan hàm bậc nhất (y = ax1 +b) Ta biết ngay y = ax + b và ∆y = |a|∆x vì y = a (x ± ∆x) +b Sở dĩ nó đơn giản vì trong quan hệ hàm bậc nhất (cũng gọi là quan hệ tuyến tính), y thay đổi “đều” theo x,

cứ x thay đổi một đơn vị thì y thay đổi a đơn vị

Khi quan hệ y(x) phức tạp hơn quan hệ tuyến tính, nghĩa là y thay đổi không

“đều” theo x, thì dù đã biết ∆x, ta còn phải biết tốc độ thay đổi của y theo x tại vị trí

x đó là bao nhiêu thì mới tính được, tốc độ đó chính là đạo hàm y’(x):

x dx

dy

Dấu xấp xỉ cho thấy chỉ dùng được khi ∆x khá nhỏ, tới mức coi như y’ không thay đổi trong cả đoạn này, trong trường hợp tổng quát thì phải dùng đến tích phân xác định để tính y ' x( ) trung bình

Trong thực nghiệm, nhiều khi y được tính qua hai hay nhiều đại lượng đo trực tiếp, thí dụ y = y(x,t) Khi y là hàm bậc nhất, mọi chuyện vẫn đơn giản như trước, nhưng phải chú ý dấu trong biểu thức độ ngờ: luôn dương (nếu y=2x-t thì

t

x

∆ 2 ) Tổng quát hơn, ta biết rằng dy = dt

t

y dx x

y

∂

∂ +

∂

∂

= y’xdx + y’tdt (đạo hàm riêng theo từng biến độc lập, tính bằng cách coi các biến còn lại không đổi), do

t

y x x

y

∂

∂ +

∆

∂

∂

≈

Trong nhiều trường hợp, người ta tính độ ngờ qua sai số tương đối (δ=|∆y / y|) dơn giản hơn tính trực tiếp, nhất là đối với các hàm số mũ Khi đó ∆y = δ.y

Tương tự như vậy đối với các trường hợp có nhiều biến độc lập

Liệt kê vài trường hợp cụ thể (chữ đậm là giá trị trung bình):

• Y = aX + b → ∆Y = |a|∆X

• Y = aX1 ± bX2 + c → ∆Y = |a|∆X1 + |b|∆X2

• Y = aX1X2 + b → ∆Y = |a|(|X2|∆X1 + |X1|∆X2)

• Y = aX1 / X2 + b → ∆Y = |a|(|X2|∆X1 + |X1|∆X2) / X22

4 Đồ thị biểu diễn kết quả

Số liệu thực nghiệm được trình bày dưới dạng bảng, biểu đồ hoặc đồ thị, chọn loại nào thì tùy hoàn cảnh và yêu cầu, nhưng ở đây ta tập trung vào hình thức thứ ba,

vì đối với hàm số thì đây là hình thức phù hợp nhất (Chú ý, có tài liệu dùng từ “sai số” thay cho từ “độ ngờ”, nhưng theo tác giả bài soạn này, chữ độ ngờ chuẩn hơn Trước hết, nó bao hàm nhiều lĩnh vực, chứ không chỉ là số của toán học, thí dụ không thể nói sai số là 0.2 mét, tuy cũng có thể nói sai lệch 0.2 m Và, điều thứ hai quan trọng hơn, đây chỉ là độ thiếu tin cậy của phép đo chứ không phải độ lệch thật

sự của nó, như đã nói ở phần đầu)

Nguyên tắc đầu tiên là phải thể hiện đủ giá trị trung bình và độ ngờ tại các vị

trí đo

1

2

3

0.921 ± 0.015 0.852 ± 0.013 0.996 ± 0.017

Biến t đo được Hàm y(t)

13 ± 1

15 ± 2

19 ± 4

0.912 ± 0.010 0.930 ± 0.013 0.996 ± 0.014

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.84

0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00

x

t

Nguyên tắc thứ hai là

tận dụng tối đa diện tích dành

cho đồ thị (thí dụ, trong phần

đóng khung bên phải đây), bao

gồm hai chi tiết: các trục toạ độ

trải dài gần hết cả hai chiều (chỉ

trừ chỗ chú thích), đồng thời các

giá trị biến hoặc hàm rải suốt

gần hết chiều dài các trục

Nguyên tắc thứ ba là

khi nối các điểm thực nghiệm

thành đường, phải chú ý:

- Đường vẽ phải đi qua

các vạch biểu diễn độ ngờ (hoặc ô chữ nhật biểu diễn độ ngờ hai chiều), nhưng không nhất thiết phải đi qua vị trí tâm của vạch (hình chữ nhật) đó

- Hình dạng đường này phải gần giống với hình dạng theo lý thuyết, chẳng hạn, nếu quan hệ tuyến tính thì phải vẽ đoạn thẳng, quan hệ là hàm bậc 2 thì phải vẽ một đoạn parabol, vv Trong trường hợp chưa biết quy luật quan hệ

lý thuyết thì cố gắng vẽ một đường trơn tru ít uốn khúc nhất có thể

BÀI I KHẢO SÁT CÁC HIỆN TƯỢNG MẶT NGOÀI CỦA CHẤT LỎNG

1 Mục đích thí nghiệm

- Khảo sát hiện tượng dính ướt và không dính ướt của chất lỏng,

- Đo lực căng mặt ngoài và tính hệ số căng mặt ngoài

2 Cơ sở lý thuyết

Quan sát sự tiếp xúc của chất

lỏng với thành của bình chứa, có thể

thấy hiện tượng dính ướt (mép nước

dâng cao, hình bên trái) hoặc không

dính ướt (ngược lại, hình bên phải) Khi

quan sát một giọt chất lỏng trên bề mặt

không dính ướt, ta sẽ thấy nó không bị

vỡ ra, đó là do có lực căng mặt ngoài

Để khẳng định sự tồn tại của lực căng mặt ngoài, có thể làm thí nghiệm nâng một vật dính ướt ra khỏi chất lỏng và đo lực kéo khi vật đi lên phía trên mặt chất lỏng

Giả sử vật thí nghiệm là một vành dạng

trụ, dính ướt đối với nước (H2O), với đường

kính trong là d và đường kính ngoài là D Hệ số

căng mặt ngoài của nước là σ Khi bứt khỏi mặt nước, mặt trong của vành chịu một lực kéo F1 = σπd, còn mặt ngoài chịu F2 = σπD

Tổng hợp lực tác dụng lên vành là Fc = F1+F2 = σπ(d+D)

Lực Fc này có thể xác định bằng thực nghiệm với một lực kế đủ nhạy Khi

đó, ta đo được không chỉ lực căng mặt ngoài (Fc) mà là một lực gồm nó và cả trọng lực của vành: F = Fc + P P chính là giá trị F khi ta chưa nhúng vành vào nước

3 Thực nghiệm

3.1 Dụng cụ thí nghiệm

Dụng cụ thí nghiệm là bộ thiết bị BKT-060 kiểu MC-964 do Viện Vật lý Kỹ thuật - Đại học Bách khoa Hà nội chế tạo, gồm

- Cốc (ly) đựng nước,

- Lực kế loại 0-0.1 N, độ chính xác 0.01 N,

- Vành D75/73,

- Bản nhựa phẳng,

- Bản nhôm phẳng, một mặt được phủ nylon,

- Bản thủy tinh phẳng

3.2 Khảo sát sự dính ướt và không dính ướt

Lau sạch các bề mặt bản mỏng và khào sát sự dính ướt của chúng đối với

H2O

3.3 Khảo sát hiện tượng căng mặt ngoài của H 2 O

Lau sạch vành và treo vào lực kế sao cho mặt cắt hình tròn song song với mặt phẳng nằm ngang

Giữ cho lực kế thẳng đứng và ghi

nhận giá trị trọng lượng P của vành

Chuyển vị trí vành nhựa đến ly

chứa nước, vẫn giữ cho lực kế thẳng đứng

và mặt dưới của vành chìm trong nước

Thật chậm rãi kéo lực kế lên và

chăm chú theo dõi số chỉ của lực kế

Trước khi vành bứt ra khỏi mặt nước

chính là lúc các màng nước kéo mặt trong

và mặt ngoài vành bằng lực căng bề mặt

của nó, số chỉ của lực kế là tối đa, đó

chính là F (Suy ra Fc =F - P) Lặp lại bước

này 05 lần và tính toán hệ số căng mặt

ngoài của nước Điền kết quả thí nghiệm

vào Mẫu báo cáo số 1 để nộp cho giảng

viên

-

BÀI II XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NHỚT CỦA CHẤT LỎNG THEO p.p STOKES

1 Cơ sở lý thuyết

Khi chất lỏng chuyển động thành lớp trong ống hình trụ, thì vận tốc chuyển động giảm dần từ trục ống đến thành ống Nguyên nhân là do lực ma sát giữa lớp ngoài cùng với thành ống và lực nội ma sát giữa các lớp chất lỏng với nhau

Lực nội ma sát Fms giữa hai lớp chất lỏng

sát nhau (cách nhau dz, chênh lệch vận tốc dv và

diện tích tiếp xúc ∆S) là Fms = S

dz

dv ∆

η với η là

hệ số nhớt đặc trưng cho từng chất lỏng và phụ

thuộc nhiệt độ (giảm khi tăng nhiệt độ) Đơn vị

tính: [η] = kg/(m.s)

Khi một viên bi nhỏ (bán kính r) rơi thẳng

đứng (vận tốc v) trong khối chất lỏng, lớp chất

lỏng dính trên bề mặt viên bi cũng chuyển động

theo với cùng vận tốc và kéo lớp chất lỏng bên

cạnh chuyển động Ảnh hưởng dây chuyền này

chấm dứt ở khoảng cách 2r/3 tính từ mặt ngoài

viên bi ra xa

Ta có ∆v = v-0 = v trên khoảng cách

∆z = 2r/3 nên

r

v z

v dz

dv

2

3

=

∆

∆

≈ Thay diện tích bề mặt viên bi bằng 4πr2, ta tính được :

Fms = 6 π η r v (Công thức Stokes, chỉ đúng khi ∆v và ∆z tương đối nhỏ)

Từ biểu thức này, thấy Fms tăng theo v Viên bi sẽ không chuyển động nhanh dần khi rơi trong chất lỏng và v đạt độ lớn nhất định, sao cho Fms cùng lực đẩy Acsimét FA cân bằng với trọng lực P Khi đó, nó rơi thẳng đều, và v = L/τ, trong đó,

L là khoảng độ cao chọn trước, τ là thời gian rơi hết độ cao này Khai thác tất cả các điều kiện này, người ta tính được:

L

g

ρ ρ

η ( 1 ) 12

18

1 −

= , trong đó ρ1 và d1 là khối lượng riêng và đường kính viên bi, ρ là khối lượng riêng của chất lỏng và g là gia tốc trọng trường Trong trường hợp chất lỏng chứa trong ống hẹp (đường kính trong là d), thì :

) 4 2 1 (

) (

18

1

1

2 1 1

d

d L

g d

+

−

= ρ ρ τ

η

2 Thực nghiệm

2.1 Dụng cụ thí nghiệm

Dụng cụ thí nghiệm là bộ thiết bị BKT-070

kiểu MN-971A do Viện Vật lý Kỹ thuật - Đại học

Bách khoa Hà nội chế tạo, gồm:

1- Phễu định hướng

2- Ống thủy tinh 38mm

3- Chất lỏng

4 và 5- các cảm biến

với khoảng cách L

6 và 7- núm điều chỉnh

độ nhạy 2 cảm biến 8- nút bấm giây 9- giá đỡ

10- hộp phụ tùng 11- ống thu hồi bi

Hộp phụ tùng chứa bi, nam châm và thước panme 0-25 mm dùng để đo đường kính viên bi (độ chính xác 0.01 mm)

1- đầu trục di động

theo thân vít 3

2- đầu trục cố định

3- thân vít với thước

lệch (trên dưới lệch

0.5 mm)

4- cần hãm trục 1 và vít

3 (gạt phải thì hết) 5- thước tròn điều khiển trục 1 (0.5 mm / vòng) 6-trục quay-trượt hỗ trợ thước tròn 5, trục 1

2.2 Đo đường kính bi bằng thước panme

- Xác định điểm “0” của thước: lau sạch bề mặt trục 1 và 2, xoay trục 6 cho đến khi 2 mặt giáp nhau (có tiếng kêu) Ghi nhận mốc “0” trên thước tròn 5 (Nếu vạch “0” nằm dưới đường chuẩn thì dếm số vạch xen giữa và nhân 0.01

mm để trừ vào kết quả đo)

- Mở rộng thước, đặt bi vào đầu 2 rồi vặn trục 5 đến khi áp sát bi, gạt cần 4 để cố định Cách đọc như sau: Mép thước tròn có thể nằm cạnh vạch của thước thẳng trên hoặc thước thẳng dưới; tùy theo đó, ta đọc thước trên hay thước dưới, và phần lẻ đọc trên thước tròn

- Lặp lại phép đo thêm 4 lần nữa và điền vào Báo cáo theo mẫu số 2

2.3 Đo thời gian chuyển động rơi của viên bi trong chất lỏng (bằng mắt)

- Chỉnh cho ống thủy tinh 2 đứng thẳng

- Cắm điện và bật công-tắc

- Đặt núm xoay 6 và 7 về sát biên trái (các đèn LED đỏ)

- Bấm Reset đề đưa đồng hồ về 0

- Lau sạch viên bi, trong khi chuẩn bị thả vào ống thủy tinh thì một ngón tay chuẩn bị trên nút bấm 8

- Khi viên bi đi qua bộ cảm biến 4, nhấn đồng hồ cho chạy, và khi qua cảm biến 5 thì nhấn đồng hồ cho ngừng Ghi nhận thời gian

- Lặp lại phép đo thêm 4 lần nữa và điền vào Báo cáo theo mẫu số 2

2.4 Đo thời gian chuyển động rơi của viên bi trong chất lỏng (tự động)

- Đặt núm xoay 6 và 7 sao cho cảm biến nhạy nhất (các đèn LED đỏ cỡ 50%)

- Bấm Reset đề đưa đồng hồ về 0

- Lau sạch viên bi, và bị thả vào ống thủy tinh Ghi nhận thời gian

- Lặp lại phép đo thêm 4 lần nữa và điền vào Báo cáo theo mẫu số 2

BÀI III XÁC ĐỊNH CHIẾT SUẤT CỦA BẢN THỦY TINH

BẰNG KÍNH HIỂN VI

1 Cơ sở lý thuyết

Nguồn sáng S đặt ở mặt dưới của tấm thủy tinh cho một chùm sáng hẹp SHA như hình vẽ Tia khúc xạ trong không khí HI giữ nguyên phương thẳng đứng, còn tia

B có góc i tạo với pháp tuyến lớn hơn góc tới r Giao của 2 tia khúc xạ là S1 làm cho

người quan sát thấy nguồn sáng ở S1 (ảo ảnh)

Vì thế, SH là độ dày thực của tấm thủy tinh (ký

hiệu d), còn S1H được gọi là độ dày biểu kiến của nó (ký

hiệu d1)

Theo định luật khúc xạ ánh sáng (coi chiết suất

của không khí bằng 1) thì

n = sin i / sin r Với chùm sáng rất hẹp thì

1 1

tan

tan

sin

sin

d

d H S

SH r

i

r

i

=

=

n = d/d1 : độ dày thực lớn gấp n lần độ dày biểu kiến

2 Kiến thức bổ túc: cách soi kính hiển vi

2.1 Hạ bàn trượt xuống hết cỡ bằng núm xoay chỉnh thô, hay còn gọi là ốc vĩ cấp (thường là quay tới)

2.2 Xoay mâm vật kính để chọn vật kính có độ phóng đại nhỏ (4x hoặc 10x)

2.3 Chỉnh lam kính sao cho vật cần soi nằm tương đối đúng vào giữa trường nhìn 2.4 Nếu ánh sáng không đều thì chỉnh kính tụ quang (và gương lấy sáng nếu có) 2.5 Mắt chăm chú theo dõi qua thị kính, tay chậm rãi quay núm chỉnh thô nâng dần bàn trượt lên (thường là quay lui) cho đến khi nhìn thấy vật cần soi

2.6 Chỉnh vị trí vật soi trên bàn trượt cho đúng giữa trường nhìn và bắt đầu dùng núm xoay chỉnh tinh (còn gọi là ốc vi cấp) để thấy vật một cách rõ nét nhất

Nếu cần soi kỹ hơn (với độ phóng đại cao hơn) thì làm tiếp các bước sau đây:

2.7 Xoay mâm vật kính để chọn vật kính có độ phóng đại cao hơn một bậc

2.8 Lặp lại bước 6

2.9 Nếu cần thì lặp lại bước 7 và 8 cho đến khi việc quan sát đạt yêu cầu

Chú ý :

- khi dùng vật kính 100x thì phải có đầu soi,

- nếu bàn trượt đã được kỹ thuật viên khoá chặn trên, thì bước 1 có thể là nâng bàn trượt lên vị trí cao nhất và bước 5 sẽ là hạ dần.

Nếu cần tìm độ sâu thị trường kính hiển vi (với vật kính đang dùng) thì làm tiếp các bước sau đây:

2.10 Quan sát một vệt mực vẽ trên lam kính

2.11 Hạ thấp dần bàn trượt bằng ốc vi cấp cho đến khi hình ảnh bắt đầu nhoè Ghi nhớ vị trí vạch mốc trên thước tròn của ốc vi cấp

2.12 Nâng dần bàn trượt bằng ốc vi cấp cho đến khi hình ảnh bắt đầu nhoè Ghi nhớ

vị trí vạch mốc trên thước tròn của ốc vi cấp

2.13 Khoảng cách (số vòng quay và số vạch) giữa hai lần ghi nhớ đó quy ra độ dài tuỳ theo tỉ lệ quy ước của từng loại kính cụ thể Đó là độ sâu thị trường

3 Thực nghiệm

3.1 Dụng cụ thí nghiệm

Dụng cụ thí nghiệm là bộ thiết bị BKO-040 do Viện Vật lý Kỹ thuật - Đại học Bách khoa Hà nội chế tạo, gồm:

- Thước panme (xem cách sử dụng tại Bài 2, mục 2.1)

- Bản thủy tinh

- Kính hiển vi (xem hình)

1-Thị kính

2-Ống ngắm

3-Ổ quay lắp vật kính

4-Vật kính

5-Kẹp giữ mẫu vật

6-Mâm đỡ mẫu vật

7-Kính tụ quang

8-Vít chỉnh tụ quang

9-Gương lõm phản xạ 10-Thân kính HV 11-Đế kính HV 12-Chốt chặn trên mâm 13-Núm chỉnh thô (ốc vĩ cấp)

14-Ốc vi cấp (tinh chỉnh) 15-Chốt cố định núm 13

3.2 Đo độ dày thực của bản thủy tinh

Dùng thước panme đo tương tự việc đo đường kính viên bi ở Bài 2, mục 2.2 Thực hiện 5 lần và điền kết quả vào mẫu Báo cáo số 3

3.3 Đo độ dày biểu kiến bản thủy tinh

- Dùng bông (tẩm cồn) hoặc giấy mềm lau sạch 2 mặt bản thủy tinh

- Dùng bút kim kẻ 2 vạch ở 2 mặt thủy tinh (dài cỡ 2 mm) sao cho tạo thành hình chữ thập (+) khi ta nhìn xuyên 2 mặt

- Đặt tấm kính lên mâm đỡ (6) và dịch chuyển bằng các núm chỉnh ngang-dọc để hình “+” nằm dưới vật kính

- Chỉnh gương phản xạ (9) và kính tụ quang (7) để thị trường kính hiển

vi sáng đều

- Dùng núm xoay (13) chỉnh thô để thấy vạch dưới tâm thủy tinh, sau đó khoá bằng chốt (15), rồi núm (14) chỉnh tinh (còn gọi là ốc vi cấp) để thấy vạch này rõ nhất Ghi nhận vị trí trên thước tròn của núm chỉnh tinh

- Tiếp tục chỉnh tinh để nhìn rõ nhất vạch phía trên thuỷ tinh, đồng thời nhớ chiều quay và số vòng đã quay Ghi nhận vị trí mới trên thước tròn

- So sánh hai vị trí đã ghi nhận : lệch nhau mấy vòng và mấy vạch lẻ ? Mỗi vòng (bằng 80 vạch) giá trị bằng 0.16 mm và mỗi vạch – 0.002 mm Tính ra

độ dày biểu kiến Thực hiện 5 lần và điền kết quả vào mẫu Báo cáo số 3