Lăng kính là một khối chất trong suốt có dạng một khối lăng trụ đáy tam giác.Hai mặt bên của lăng trụ mà ta dùng hai mặt bên của lăng kính. Mặt còn lại gọi là đáy lăng kính. Giao tuyến của hai mặt bên là cạnh của lăng kính.Góc nhị diện (A) giữa hai mặt bên gọi là góc chiết quang của lăng kính.b) Đường đi của tia sáng qua lăng kính. Sự tạo ảnh Ta chỉ khảo sát lăng kính trong các điều kiện sau đây:+ Lăng kính đặt trong không khí.+ Ánh sáng là đơn sắc và được chiếu tới lăng kính trong mặt phẳng vuông góc với cạnh lăng kính. Khi đó, một tia sáng tới lăng kính sẽ khúc xạ ở mặt thứ nhất, truyền qua lăng kính và tới mặt thứ hai. Tia khúc xạ trở ra không khí ở mặt này, gọi là tia ló
Thí nghiệm vật lý ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CHƯƠNG TRÌNH CHẤT LƯỢNG CAO VIỆT-PHÁP BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NHĨM - LỚP VP2016/1 Sinh viên thực Võ Tân Phú 1612631 Lê Đức Hải Dương 1610549 GVHD: TRẦN VĂN TIẾN TP.Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2017 Thí nghiệm vật lý MỤC LỤC THỰC HÀNH 1: SỰ DỤNG GIÁC KẾ THỰC HÀNH 2: CÁC PHÉP ĐO TIÊU CỰ CƠ BẢN 15 THỰC HÀNH 3: ĐO KHOẢNG CÁCH VÀ ĐO GÓC 25 THỰC HÀNH 4: QUANG PHỔ KẾ LĂNG KÍNH 32 THỰC HÀNH 5: PHÂN CỰC ÁNH SÁNG 38 Thí nghiệm vật lý BÀI THÍ NGHIỆM SỐ SỬ DỤNG GIÁC KẾ LÝ THUYẾT Lăng kính a) Định nghĩa: Lăng kính khối chất suốt có dạng khối lăng trụ đáy tam giác Hai mặt bên lăng trụ mà ta dùng hai mặt bên lăng kính Mặt lại gọi đáy lăng kính Giao tuyến hai mặt bên cạnh lăng kính Góc nhị diện (A) hai mặt bên gọi góc chiết quang lăng kính b) Đường tia sáng qua lăng kính Sự tạo ảnh - Ta khảo sát lăng kính điều kiện sau đây: + Lăng kính đặt khơng khí + Ánh sáng đơn sắc chiếu tới lăng kính mặt phẳng vng góc với cạnh lăng kính - Khi đó, tia sáng tới lăng kính khúc xạ mặt thứ nhất, truyền qua lăng kính tới mặt thứ hai Tia khúc xạ trở khơng khí mặt này, gọi tia ló Kí hiệu góc hình 1, ta có: Thí nghiệm vật lý Ở I: ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang hơn: r1< i1 Ở J: ánh sáng truyền từ môi trường chiết quang sang môi trường chiết quang : r2 < i2 Do vị trí hai mặt lăng kính, độ lệch gây hai lần khúc xạ khiến tia khúc xạ hướng đáy c) Công thức lăng kính Các định luật Snell-Descartes khúc xạ ánh sáng cho hai hệ thức: sini1 = n.sinr1 (1) sini2 = n.sinr2 (2) Từ hình tính chất góc ngồi tam giác, ta có hai hệ thức phụ: A = r1 + r2 (3) D = i1 + i – A (4) d) Điều kiện tia ló Đặt igh góc giới hạn mơi trường lăng kính Ở mặt thứ lăng kính, ta ln có: r1 < igh Với tia ló mặt thứ hai lăng kính, ta có : r2 igh Từ hai hệ thức ta suy : r1 + r2 2igh Thế mà : r1 + r2 = A Vậy có tia ló, hệ thức sau ln ln thoả mãn : A 2igh (điều kiện để có tia ló) Khi điều kiện thoả mãn, muốn có tia ló ta phải có điều kiện góc tới i1 mặt thứ Thật : r2 igh A - r1 igh r1 A - igh nlk.sinr1 nlk.sin(A - igh) với nlk : chiết suất chất làm lăng kính Suy : sini1 n.sin(A - igh) (vì sini1 = n.sinr1) Đặt Min(i1) = i0 sini0 = n.sin(A - igh) Như điều kiện cuối : i1 i0 e) Sự biến đổi D theo hàm i Thí nghiệm vật lý Ta biểu diễn vi phân dD góc lệch Lấy vi phân hệ thức lăng kính ta có : cosi1.di1 = n.cosr1.dr1 = dr1 + dr2 cosi2.di2 = n.cosr2.dr2 dD = di1 + di2 Loại trừ di2 dr2 ta có: dD = 1 cos i1.cos r2 di1 cos i2 cos r1 Bây ta tìm giá trị D để góc lệch D đạt cực tiểu, nghĩa là: dD =0 di1 Ta có đẳng thức : cos2i cos2r = cos2i cos2r Nghĩa : (1- sin2i1) (1- sin2r2) = (1- sin2i2) (1- sin2r1) Sử dụng định luật Descartes: (1- sin2i1 ) Khai triển: sin i1 sin i2 = (1sin i ) 1 n2 n2 sin i1 1 sin i2 1 n2 1 sin i1 sin i1 n n Thí nghiệm vật lý Trong vùng biến đổi góc i1 i2 đạt mặt vật lý, nghiệm phương trình i1 = i2 Vậy hệ thức cho ta : i1 i2 im Dm A A r1 r2 2 Dm A A n.sin 2 Lúc hệ thức lăng kính cho ta : sin Máy đo góc (Giác kế) : Máy đo góc cho phép thực phép đo góc Nó gồm phần: + Một đĩa kim loại đặt nằm ngang có độ chia chu vi cho phép góc + Một sàn di động xung quanh trục trung tâm qua tâm đĩa, ba vít cho phép điều chỉnh định hướng sàn so với trục + Một vít ngắm (thường lưới chữ thập chiếu sáng : kính ngắm tự chuẩn trực) di động xung quanh trục , vít cho phép định hướng mặt phẳng chứa Thí nghiệm vật lý + Một ống chuẩn trực nói chung cố định, nghĩa gắn với đĩa D Các vị trí góc kính ngắm (và thường sàn) xác định Đơn vị chia độ đĩa D thường tương ứng với nửa độ (từ 0 đến 359 ), du xích 1/30 cho phép đọc đến sai số phút cung Về cấu tạo quang trục kính ngắm ống chuẩn trực cắt trục THỰC HÀNH VÀ KẾT QUẢ Mục đích thí sử dụng giác kế để đo góc A lăng kính (LK), chiết suất nD xác định đường cong D(i) I Đo góc A LK phép phản xạ kép Trình tự thí nghiệm a) Dùng đèn Na chiếu qua khe kính chuẩn trực để vào LK Chú ý, khe phải để tương đối rộng để chùm tia song song tới mặt bên LK hình vẽ Một tia phản xạ mặt phải LK b) Trước ngắm qua kính tự chuẩn (Lunette) ta phải chỉnh tự chuẩn trực Lunette cách bật đèn nhỏ Lunette, đặt gương phẳng trước ống kính Lunette (áp sát), đẩy vật chắn sáng ống để có ánh sáng, nhìn qua kính thấy có vòng sáng tròn trùng với tiêu chữ thập Nếu chưa có ta quay vít kính để chữ thập đứng thẳng Thí nghiệm vật lý chiếu sáng tròn Chỉnh xong, đóng vật chắn sáng lại Khi Lunette tự chuẩn trực ta khơng điều chỉnh bỏ gương phẳng c) Đặt kính Lunette phía mặt trái LK Chưa nhìn qua Lunette mà nhìn trực tiếp vào mặt trái LK, thấy khe sang vàng Đứng ngun vị trí đó, nhìn qua Lunette, dịch chuyển Lunette chút để thấy khe sáng vàng trùng với tiêu chữ thập Ghi giá trị GT = 77 28' d) Đứng sang mặt phải LK, nhìn thấy khe sáng vàng, dịch chuyển Lunette tới vị trí điều chỉnh chút vị trí Lunette Ghi GP = 109 40' Góc A : A GP GT 109 40' 77 28' 606' 2 Chứng minh: GP GT A Bằng kiến thức Tốn học sử dụng hình 5, ta chứng minh điều trên: GP GT xOR1 xOR2 2S1 I A 2S I A Xác định sai số tuyệt đối thước chia độ giác kế Xác định sai số tuyệt đối toàn phần cho phép đo A lý giải nguồn sai số -Việc đọc du xích kính ngắm cho sai số thường 1’ góc Cách ngắm kính ngắm cho sai số 6’ góc Bằng phương pháp phản xạ kép ta nhận giá trị góc 2A với sai số 12’ (do hai lần ngắm) Như ta có : A = 60 6' 6’ (6’=1,8.103 rad) -Lý giải nguồn sai số: + Kính ngắm chưa chỉnh cách xác, q trình thao tác có sai sót nhìn nhận chủ quan người thao tác + Kính ngắm sử dụng để đo góc Do thời gian lưu ảnh võng mạc suất phân ly mắt (đối với mắt thường suất phân ly mắt 1’ mắt cận lớn hơn) nên việc nhìn ảnh có chồng chập lên làm cho xác tuyệt đối + Việc đọc giá trị du xích đo cho sai số, thường độ sai số đến vài phút góc Thí nghiệm vật lý II Đo góc LK phép tự chuẩn kép Ta không dùng ống chuẩn trực mà dùng ống kính tự chuẩn (được chiếu nhờ đèn bán phản xạ) Đặt ống kính tự chuẩn thẳng góc với mặt trái thấu kính điều chỉnh cho ảnh vạch chữ thập phản xạ mặt trái trùng với chữ thập vật Xác định góc hướng GT Bằng cách tương tự xác định phía mặt phải GP Từ suy A tính sai số A Trước tiên ta ước lượng mắt vị trí vòng tròn sáng phương pháp tuyến mặt phải đưa kính ngắm vào vị trí Ta điều chỉnh vòng điều chỉnh số ảnh chữ thập rõ nét Sau ta điều chỉnh khoảng cách thị kính để chữ thập rõ nét Để điều chỉnh hai chữ thập trùng ta phải chỉnh nút ống ngắm để độ cao hai chữ thập sau quay ống để hai chữ thập khớp Ta phải ý cho hai chữ thập thẳng đứng Ta có hai giá trị GT 274 41' GP 3435' Góc A : GP GT 274 41' 3435' 2406' A 180 606' Ta đo làm hai lần giá trị A thu với sai số 12’ góc, nghĩa : A 606' 6' III Đo chiết suất LK phép lệch cực tiểu Dmin : Trình tự thí nghiệm a) Ta có: D i1 i2 A có góc lệch cực tiểu i1 i2 , r1 r2 Dmin 2i1 A i1 A Dmin A Thí nghiệm vật lý D A sin sin i1 sin i1 nn Theo định luật khúc xạ : sin r1 A A sin sin 2 2 Từ ta thấy, xác định Dmin ta xác định chiết suất n LK b) Để đo góc lệch cực tiểu Dmin ta làm sau : - Vị trí (Dmin phải): Ánh sáng từ nguồn qua khe hẹp ống chuẩn trực chiếu tới LK Nếu nhìn vào LK thấy dải sáng nghiêng ta xoay vòng đen (1) ống chuẩn trực để chỉnh lại cho thẳng Nếu dải sáng rộng vặn vít trắng (2) ống chuẩn trực để thu nhỏ khe hẹp Đứng nhìn vào LK thấy dải sáng hẹp.Ta xoay LK theo chiều định, thấy dải sáng dịch chuyển theo chiều, đột ngột dừng lại đổi chiều khác Đấy vị trí thơ góc lệch Dmin phải Đứng ngun vị trí nhìn qua kính ngắm Lunette thấy dải sáng vàng Nếu dải sáng nhoè ta chỉnh vòng tròn đen (1) Lunette trước mắt Nếu thấy chữ thập nghiêng chỉnh lại vòng tròn (2) Xoay LK chút thấy dải sang đổi chiều chuyển động Cố định LK Điều chỉnh Lunette để dải sáng trùng chữ thập kính Vặn ốc điều chỉnh tinh (3) Lunette thấy dải sáng đổi chiều Đọc số ghi mâm GP 21531' 10 Thí nghiệm vật lý BÀI THÍ NGHIỆM SỐ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG LÝ THUYẾT Hiện tượng giao thoa nhiễu xạ tượng nói lên chất sóng điện từ ánh sáng Nếu coi ánh sáng sóng dọc hay sóng ngang ta giải thích tượng Tuy nhiên, theo thuyết điện từ ánh sáng ánh sáng sóng ngang, nghĩa sóng mà phương dao động vng góc với phương trruyền sóng Hiện tượng phân cực ánh sáng thể chất sóng ánh sáng, đồng thời cho ta thấy sóng ánh sáng sóng ngang I Ánh sáng tự nhiên ánh sáng phân cực: Ánh sáng tự nhiên: Như biết, nguyên tử phát ánh sáng dạng đồn sóng nối tiếp Trong đồn sóng vectơ dao động sáng E ln dao động theo phương xác định vng góc với tia sáng (H1) Nhưng tính chất hỗn loạn vận động bên nguyên tử, E đoàn sóng nguyên tử phát dao động theo phương khác xung quanh tia sáng Mặt khác, nguồn sóng mà ta xét dù có kích thước nhỏ bao gồm nhiều nguyên tử, phương dao động E đồn sóng nguyên tử phát thay đổi cách hỗn loạn xung quanh tia sáng Như vậy, ánh sáng từ nguồn phát (Mặt trời, bóng đèn…) có E dao động theo phương vng góc với tia sáng Ta có định nghĩa: Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường E dao động đặn theo phương vng góc với tia sáng ánh sáng tự nhiên Tia sáng Hình 1: Hình 2: Hình 2: biểu diễn ánh sáng tự nhiên: người ta vẽ mặt phẳng vng góc tia sáng E có trị số phân bố đặn xung quanh tia sáng 38 Thí nghiệm vật lý Ánh sáng phân cực: Thí nghiệm chứng tỏ cho ánh sáng tự nhiên qua môi trường bất đẳng hướng mặt quang học, điều kiện định đó, tác dụng mơi trường lên ánh sáng tự nhiên làm cho E dao động theo phương định Ta có định nghĩa: + Ánh sáng có vectơ cường độ điện trường E dao động đặn theo phương xác định gọi ánh sáng phân cực thẳng hay phân cực tồn phần (H3a) Hình 3a + Mặt phẳng chứa tia sáng dao động phương dao động E gọi mặt phẳng dao động Mặt phẳng chứa tia sáng vng góc với mặt phẳng dao động gọi mặt phẳng phân cực (H3b) Hình 3b + Ánh sáng có E dao động theo phương vng góc với tia sáng, có phương dao động mạnh, có phương dao động yếu gọi ánh sáng phân cực phần (H3c) Hình 3c + Nhận xét: Từ định nghĩa ta nhận thấy, đoàn sóng nguyên tử phát ánh sáng phân cực thẳng Vậy, ánh sáng tự nhiên coi tập hợp vô số ánh sáng phân cực thẳng dao động đặn theo tất phương vng góc với tia sáng Do đó, ánh sáng tự nhiên có tính đối xứng xung quanh phương truyền 39 Thí nghiệm vật lý II Sự phân cực qua Tuamalin - Định luật Malus: Sự phân cực qua Tuamalin (T): Tinh thể Tuamalin hợp chất alumini silicôborat Thực nghiệm chứng tỏ T dày khoảng > 1mm cho qua ánh sáng có E nằm mặt phẳng xác định, mặt phẳng chứa phương đặc biệt (gọi quang trục tinh thể) tia sáng Còn ánh sáng có E vng góc mặt phẳng khơng qua Trong trường hợp T có quang trục ( ) song song cạnh AB, tia sáng chiếu vào vng góc mặt ABCD bản, ánh sáng sóng ngang, nên tia sang sau t có E song song (H4a) Vì tính đối xứng ánh sáng tự nhiên xung quanh phương truyền, nên ta quay T xung quanh tia sáng vị trí có ánh sáng truyền qua Sau ta nhận ánh sáng phân cực thẳng Hình 4a: Định luật Malus: Lấy T2 đặt sau T1 (H4b, c, d) Gọi góc quang trục Do tính chất T, biên độ dao động sáng cường độ sáng T2 là: A2 = A1 cos ; I2 = A22 = I1 cos với I1 = A12 cường độ sáng sau T1 Như vậy, giữ cố định T1 quay T2 xung quanh tia sáng I2 thay đối Khi: // ( = 0) I2 = I2max = I1 Khi: ( = /2) I2 = I2min = T1 kính phân cực; T2 gọi kính phân tích Định luật Malus: Khi cho chùm tia sáng tự nhiên rọi qua Tuamalin có quang trục hợp với góc cường độ sáng nhận tỉ lệ với cos2 : I2 = I1cos2 40 Thí nghiệm vật lý Dùng T ta phân biệt chùm sáng ánh sáng tự nhiên hay phân cực: Đặt T đường tia sáng, tia sáng ánh sáng tự nhiên quay T cường độ sáng sau T khơng thay đổi, tia sáng phân cực quay T cường độ sáng sau T thay đổi Ánh sáng phân cực ellipse phân cực tròn: Ta xét ánh sáng phân cực thẳng ánh sáng có E dao động theo phương xác định, tức dao động đường thẳng Ngồi có ánh sáng phân cực ellipse phân cực tròn Ta có định nghĩa: a) Định nghĩa: Ánh sáng, dó mút vectơ cường độ điện trường E chuyển động đường ellipse (hay đường tròn) gọi ánh sáng phân cực ellipse (hay phân cực tròn) b) Phương pháp tạo ánh sáng phân cực ellipse hay phân cực tròn: Bố trí sơ đồ thí nghiệm H5 gồm nguồn sáng tự nhiên O, lăng kính nicơn N, T có bề dày d, quang trục E E Ee E0 Ánh sáng phân cực thẳng Ánh sáng phân cực Ellipse Hình 5: Cho chùm sáng tự nhiên qua N Do tính chất lăng kính N nên sau N ta chùm sáng phân cực tồn phần (phân cực thẳng), tia bất thường Rọi vng góc với mặt trước T chùm sáng phân cực tồn phần có E hợp với quang trục t góc Trong thực tế, ta coi mặt phân cực T ( /4, /2, ) dụng cụ tạo phân cực vật liệu rắn phẳng có phương đặc biệt vng góc với mặt phẳng mặt vật liệu rắn kí hiệu Ox L ch Oy R nh, gọi trục chậm trục nhanh Khi mặt quay xung quanh trục Oz vng góc với mặt phẳng mặt trục chậm trục nhanh quay theo Khi vào ta phân tách tia sáng thành thành phần là: tia chậm (giả thiết theo 41 Thí nghiệm vật lý Ox) tương ứng với E0: tia thường (T.o) theo tia nhanh (giả thiết theo Oy) tương ứng với Ee: tia bất thường (T.e) tuỳ thuộc loại vật liệu làm Biết: E E0 Ee từ Trong 2 Eo2 Ee2 2E o Ee cos sin Emo Eme Emo Eme 2 (no ne )d L (no ne )d L Với : độ chậm pha qua có độ dày d L : hiệu quang lộ phụ hai chấn động vng góc nhau, đưa vào *Bản : Ta có: (no ne )d (2k 1) (2k 1) cos sin Eo2 Ee2 Ta suy được: , phương trình đường Ellipse Emo Eme Trường hợp đặc biệt, Emo = Eme có phân cực tròn Vậy vai trò *Bản tạo phân cực tròn hay Ellipse Ta có: (no ne )d (2k 1) (2k 1) cos 1 sin Ta suy được: Eo E e 0 Emo Eme Sau khỏi ánh sáng bị quay góc so với phương cũ 42 Thí nghiệm vật lý Vậy vai trò tạo sóng đối xứng qua trục nhanh Oy Vậy vai trò tạo sóng đối xứng qua tâm O Sơ đồ thiết bị biểu diễn Một laser He-Ne, phát sóng phân cực thẳng chiếu ánh sáng kính phân tích quay phía sau đầu thu ánh sáng Đầu thu photodiode, phân cực ngược pin: Ta thu dòng điện ngược thơng qua hiệu điện hai đầu R R mắc song song với tụ điện có điện dung C để chống kí sinh (có thể thay đổi điện dung C để có kết tối ưu, C 8206300 pF) Đầu thu cho hiệu điện V tỉ lệ với chiếu sáng E Kính phân tích quay, dùng để phân tích đĩa kéo động có vận tốc góc khơng đổi xung quanh trục Oz (Oz phương chùm tia laser) Một dải băng đen OA (băng chắn sáng) nhỏ, mờ dán lên phần theo phương bán kính đĩa Tiến trình - Cho động quay (băng OA gần thẳng đứng vị trí ban đầu) - Quan sát V(t)ở hình máy tính nhờ thu tín hiệu cáp chuyên dụng xử lý tín hiệu Synchronie - Phân tích phổ Fourier với Synchronie, xác định tần số biên độ sóng hài Fourier - Chọn điện dung C để giảm tối thiểu ký sinh cho ánh sáng chiếu vào băng đen V=0 43 Thí nghiệm vật lý - Dùng Synchronie xác định tần số (hoặc chu kỳ) V(t) thu được, từ suy vận tốc quay động Ta có kết sau: Hình 10 Nhận xét : - Đồ thị thu có dạng sóng hình sin Trong chu kỳ, có lần đồ thị bị gián đoạn đột ngột (xuống giá trị 0) Phân tích phổ Fourier: Hình 11 Xử lí số liệu ta được: 44 Thí nghiệm vật lý Hình 12 Giải thích: Ánh sáng phát từ nguồn Laser ánh sáng phân cực thẳng Sau qua phân cực cường độ sáng thay đổi theo định luật Malus Khi phân cực quay vòng có lần quang trục trùng nhau, cường độ sáng cực đại Cũng đó, có lần băng đen OA chắn tia sáng, đầu thu ánh sáng không nhận ánh sáng, giá thị đồ thị tương ứng II Tổng hợp phân tích nguồn sáng phân cực Ellipse Ta tiến hành lần ta đặt thêm vào khoảng nguồn Laser phân cực quay Như vậy, ánh sáng vào phân cực quay ánh sáng phân cực Ellipse không ánh sáng phân cực thẳng Giả sử ánh sáng sau có dạng: E ( x, y, z , t ) a cos(t kz )ex b sin(t kz )e y Một kính phân cực P có phương phân cực upol mp (Oxy) Ký hiệu (u x , u pol ) , lúc ánh sáng đầu là: E ( x, y, z , t ) (a cos(t )ex b sin(t )e y ).u pol a cos(t ) cos b sin(t )sin Ta có đồ thị nhờ phần mềm Synchronie: 45 Thí nghiệm vật lý Hình 13: Nhận xét : - Dạng đồ thị giống trước, lần này, cực tiểu V khơng Nguyên nhân ánh sáng phân cực Ellipse sau qua phân cực quay ln ln có cường độ sáng qua Trong chu kỳ, có hai lần cực tiểu hai lần cực đại góc , ta có giá trị mà v(t)=0, có nghĩa cường độ sáng thu Đây vị trí mà quang trục vng góc với phương dao động sóng tia Laser, kết thực nghiệm cho ta 1 30o 2 210o Kết Quay với lý thuyết ta tìm thấy vị trí có E cho V(t) khơng đổi tìm vị trí để ánh sáng tới 4 phân cực quay ánh sáng phân cực tròn Vị trí góc quang trục phương dao động sóng nguồn Laser hợp với 450, kết thực nghiệm cho ta vị trí Quay 46 Thí nghiệm vật lý ta nhận thấy đồ thị so với khơng có thay đổi 2 khơng bao nhiêu, có thay đổi vị trí gián đoạn V bị băng đen che Thay III Thí nghiệm kiểm tra định lý Malus Ta bố trí sơ đồ thí nghiệm sau Trong đó, Diaphragme dùng để điều chỉnh độ rộng chùm sáng chiếu tới TKHT dùng để tập trung chùm sáng vào phân cực P Tác dụng quang học L1: Quay A để khơng có ánh sáng màn, ta nói lúc P A bị bắt chéo, nghĩa quang trục chúng vng góc với Nhưng để L1 vào chúng ta thấy xuất ánh sáng trở lại Giải thích: Ánh sáng sau qua P ánh sáng phân cực thẳng Nếu quang trục A P vng góc với khơng có ánh sáng Nhưng đặt L1 vào ánh sáng sau khỏi L1 ánh sáng phân cực Ellipse Do sau qua A cường độ sáng khơng bị triệt tiêu 47 Thí nghiệm vật lý - Quay L1 giá đỡ đến cường độ ánh sáng 0, vị trí mà quang trục L1 trùng với phương dao động sóng ánh sáng sau khỏi P Gọi vị trí vị trí O - Quay góc 450 từ vị trí O, Emo Eme , ánh sáng phân cực tròn Do quay kính A cường độ chùm sáng thu khơng thay đổi Từ nhận thấy tạo phân cực tròn hay Ellipse Tuỳ thuộc vào góc lệch phương truyền sáng phân cực thẳng quang trục - Quay vị trí O Lúc để P A chéo góc 900 Tiếp đến quay L1 góc 300 Khi Emo 3Eme Do cường độ sáng cực tiểu A có quang trục trùng với phương Ee , tức phải quay A ngược lại góc 600 quay theo chiều với L1 góc 300 Cực tiểu tất yếu không * Bây lặp lại thí nghiệm với L2 tức Theo lý thuyết, có tác 2 dụng làm quay phương dao động sóng, khơng có tác dụng làm phân cực vào P A chúng bắt chéo thấy ánh sáng qua xuất Bởi L2 có tác dụng quay phương dao động sóng góc vậy, ánh sáng sau khỏi L2 có phương dao động sóng khơng vng góc với quang trục A, khơng bị cản hồn tồn - Khi đặt - Quay L2 để quang trục trùng với quang trục P, ký hiệu vị trí O, vị trí mà đó, phương dao động sóng qua L2 khơng bị thay đổi, có phương vng góc với quang trục A, dẫn đến việc không thu ánh sáng - Quay tiếp L2 góc 450 từ vị trí trên, lúc phương dao động sóng bị quay góc 900 trùng với quang trục A, cường độ sáng thu cực đại Tiếp theo, ta quay A, thấy cường độ sáng giảm dần, đến góc khoảng 900 tắt hẳn Sau tiếp tục quay tiếp, ta thấy cường độ tăng trở lại, đến góc 1800 đạt lại giá trị cực đại - Quay L2 góc 300 từ vị trí O, phương dao động sóng bị quay góc 600 Do ta quay A ta tìm vị trí có cường độ cực tiểu Và cực tiểu tất nhiên 48 Thí nghiệm vật lý Vậy, có tác dụng làm quay phương dao động sóng đối xứng qua quang trục Thí nghiệm chứng minh định lý Malus - Bỏ L2 ra, dùng máy đo cường độ sáng để đo cường độ sáng - Ta phải trừ ánh sáng nhiễu phòng thí nghiệm, cách đo cường độ sáng thu P A bắt chéo nhau, ghi lại giá trị Ip - Tiếp để quang trục A P song song với nhau, ghi giá trị cực đại I’ - Lúc đó, theo định lý Malus, ta có: I2LT = I1.cos2 với góc quang trục A P Nhận xét: - Có sai số I2LT I2TN, lý ánh sáng nhiễu làm tối thiểu, khơng tránh khỏi, q trình thí nghiệm, ánh sáng nhiễu lúc giữ nguyên giá trị, bị thay đổi nhiều lý không mong muốn Tuy nhiên, kết chấp nhận được, kiểm nghiệm lại định luật Malus thấy cường độ sáng thu tỷ lệ với cos2α lý thuyết nêu Bảng số liệu: - Giá trị độ chia nhỏ góc quay : 1o => 180 - Giá trị độ chia nhỏ thang đo Luxmeter: A Kiểm chứng định lý Malus Chọn mức có cường độ vmax = 63 (hay góc ứng với =0o) là: kính P vị trí 0o, kính A vị trí 20o 10o 20 o 30 o 40 o 50 o 60 o 70 o 80 o 90 o 100 o 110 o 120 o Cos2 0,97 0,88 0,75 0,59 0,41 0,25 0,12 0,03 0,00 0,03 0,12 0,25 Cường độ v 61 58 52 43 31 20 11 5 12 20 49 Thí nghiệm vật lý I=f(cos(alpha)^2) 70 60 I(microA) 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 Alpha(Degree) Phương pháp tính sai số tuyệt đối để xác định sai số hàm y = cos2 => ln y = ln(cos) => dy d cos y 2 2tagd | 2tag | y cos y y | sin 2 | Sai số tuyệt đối phụ thuộc vào góc Sai số tuyệt đối lấy theo giá trị lớn y 180 0.02 Khảo sát vmin /vmax theo góc /4 Gọi Eo(t)=Em0cos( t ) , Ee(t)=Emesin( t ) , E E0 Ee E02 Ee2 E0 Ee cos sin Em2 Eme Em Eme Trong : 2 2 L (no ne )d L (no ne )d Với : độ chậm pha qua có độ dày d L : hiệu quang lộ phụ hai chấn động vuông góc nhau, đưa vào Với /4 : 50 Thí nghiệm vật lý Ta có: (2k 1) (no ne )d (2k 1) cos sin2 E02 Ee2 , phương trình ellipse Em2 Eme Trường hợp đặc biệt Em0 = Eme có phân cực tròn Góc 15 30 45 60 75 vmin 58 37 27 35 59 62 vmax 126 148 158 150 130 80 (vmin /vmax)TN 0,46 0,25 0,17 0,23 0,45 0,78 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 vmin vmax Khảo sát vmin /vmax theo góc /2 Góc 15 30 45 60 75 vmin 0 0 0 51 Thí nghiệm vật lý vmax 161 154 132 98 74 34 (vmin /vmax)TN 0 0 0 180 160 140 120 100 80 60 40 20 vmin vmax Cách ghi khác: - Mốc cường độ v ban đầu khơng có ánh sáng : -11 Nhận xét: Phép đo có sai số ánh sáng nhiễu q trình thí nghiệm, độ phân cực kính phân cực (P), kính (A) có độ xác chưa cao Tuy nhiên, kết tương thích với định luật Malus, cường độ sáng thu tỷ lệ với cos2 52 ... thực nghiệm khoảng cách ngắm D giá trị khác T so sách với lý thuyết Vật kính L1 Thị kính L2 D TTN TLT 125 25 0 180 28 6 28 4,1 125 25 0 21 0 185 183,8 125 25 0 24 0 137 135,9 125 25 0 27 0 110 107,8 125 25 0... kính 2 D1 30,0 30,1 30,4 D2 42, 9 42, 7 43,1 f 12, 9 12, 6 12, 7 f 0 ,2 0,1 0,0 Sai số tuyệt đối: f 0, 02cm Sai số tuyệt đối phép đo = 0 ,2+ 0,05 = 0 ,25 cm Từ đó: f 12, 9 12, 12, 12, 7cm 19 Thí. .. 64°49' 56° 24 3°49' 63°49' 58° 24 3°5' 63°5' i G D 60° 24 2°49' 62 49' 62 24 2°47' 62 47' 64° 24 2°59' 62 59' 66° 24 3 21 ' 63 21 ' 68° 24 3°57' 63°57' 70° 24 4°35' 64°35' Nhận xét: Đồ thị D theo i biểu diễn