thuc tap vat ly dai cuong a1

GIÁO TRÌNH THỰC TẬP VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG A1 Thực tập vật lý đại cương A - 1- MỤC LỤC MỤC LỤC - BÀI MỞ ĐẦU - I/ MỤC ĐÍCH ,YÊU CẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA THỰC HÀNH VẬT LÝ - II/ LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ - 1/ Sai số hệ thống - 2/ Sai số ngẫu nhiên - 3/ Sai số tuyệt đối sai số tương đối - 4/ Các định lý sai số : - 5/ Qui tắc làm trịn viết keát - - 6/ Đồ thị - III/ TRÌNH TỰ LÀM MỘT BÀI THÍ NGHIỆM - BÀI THƯỚC KẸP – PANME - 10 I/ NGUYÊN TẮC - 10 1/ Thước kẹp - 10 2/ Panme : - 12 II/ THỰC HÀNH : - 13 BÀI CÂN CHÍNH XÁC - 16 I/ LÝ THUYẾT: - 16 Xác định số cân: - 17 2.Xác định độ nhạy cân - 17 3.Phép cân đơn - 18 Phương pháp cân lặp - 19 II/ THỰC HÀNH - 19 III/ CHÚ Ý - 20 BÀI CÁC ĐỊNH LUẬT CÂN BẰNG LỰC - 21 - I/ MỤC ĐÍCH : - 21 II/ LÝ THUYẾT : - 21 III/ DỤNG CỤ - 23 IV/ THỰC HÀNH : - 23 - Bài CÁC ĐỊNH LUẬT CHẤT KHÍ 27 - I.MỤC ĐÍCH: 27 II LÝ THUYẾT: - 27 1/ Các định luật thực nghiệm khí lý tưởng: - 27 - 2/ Phương trình trạng thái khí lý tưởng: - 28 III DỤNG CỤ: - 28 IV THỰC HÀNH: - 30 - Khoa Vật lý BÀI ĐO NHIỆT HÓA HƠI CỦA NƯỚC - 33 I LÝ THUYẾT: - 33 II DỤNG CỤ: - 34 III THỰC HÀNH: - 34 BÀI XÁC ĐỊNH ĐIỆN TRỞ BẰNG CẦU UYSTON - 37 I/ LÝ THUYẾT - 37 II/ THỰC HÀNH : - 38 BÀI ĐỊNH LUẬT OHM CHO MẠCH XOAY CHIỀU - 41 I/ LÝ THUYẾT - 41 II/ THỰC HÀNH : - 44 BÀI XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ĐÀN HỒI CỦA LÒ XO - 46 I/ LÝ THUYẾT - 46 II/ THỰC HÀNH - 48 BÀI SÓNG DỪNG - 50 I/ LÝ THUYẾT - 50 II/ THỰC HÀNH - 52 Bài 10 ĐƯỜNG KẾ - 54 I/ LÝ THUYẾT - 55 II/ THỰC HÀNH - 56 Bài 11 KHẢO SÁT CÁC HIỆN TƯỢNG GIAO THOA - 59 I LÝ THUYẾT: - 59 III DỤNG CỤ: - 65 II.THỰC HÀNH: - 67 Bài 12 QUANG HÌNH HỌC - 72 I LÝ THUYẾT: - 72 III DỤNG CỤ: - 75 IV.THỰC HÀNH: - 76 SIÊU DẪN NHIỆT ĐỘ CAO HÊ BSCCO PHA TẠP Pb + Sb - 79 I/ Mở đầu : - 79 II/ phần thực nghiệm - 80 III/ Kết thảo luận - 80 IV/ Keát luaän - 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 83 - BÀI MỞ ĐẦU I/ MỤC ĐÍCH ,YÊU CẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA THỰC HÀNH VẬT LÝ Vật lý môn khoa học thực nghiệm Hầu hết định luaät Vật lý thiết lập đường thực nghiệm Mặt khác, định luật xây dựng từ lý thuyết túy có ý nghĩa thực nghiệm kiểm nghiệm Vì thực nghiệm Vật lý có ý nghĩa quan trọng Mục đích thí nghiệm Vật lý sở thí nghiệm , ta đọc giá trị đại lượng , so sánh với lý thuyết để kiểm nghiệm định luật tìm qui luật Thực tập Vật lý đại cương bước đầu tập dượt, chuẩn bị kỹ cần thiết để tiếp tục nghiên cứu khoa học nói chung Vật lý nói riêng Giáo trình nhằm mục đích : -Khảo sát số tượng kiểm nghiệm số định luật học chương trình Vật lý đại cương -Làm quen sử dụng số dụng cụ máy móc thơng thường tương đối đơn giản, song có vai trị quan trọng sở để sau tiếp xúc với máy móc , dụng cụ phức tạp nghiên cứu khoa học Biết phương pháp nghiên cứu làm cơng tác thực nghiệm ( trình bày kết nghiên cứu , xử lý số liệu , phân tích kết thực nghiệm v.v …) Rèn luyện tác phong đức tính cần thiết người làm công tác thực nghiệm khoa học : nghiêm túc , thận trọng , tỉ mỉ , kiên trì , khách quan trung thực II/ LÝ THUYẾT VỀ SAI SỐ Mỗi đại lượng Vật lý có số đơn vị đo Phép đo đại lượng gồm hai loại : trực tiếp gián tiếp Đại lượng đo trực tiếp ta đo đạc , đọc trực tiếp qua dụng cụ, máy móc đo ( chiều dài , thời gian nhiệt độ v.v … ) Các đại lượng đo gián tiếp tính thơng qua đại lượng đo trực tiếp ( ví dụ : vận tốc xác định tỉ số quãng đường thời gian đo ) Khi đo đại lượng Vật lý phải thông qua máy móc, dụng cụ người , nên kết đo có độ xác phụ thuộc vào phương tiện người thực nghiệm Nói khác kết đo có độ lệch so với giá trị thực gọi sai số Sai số gồm hai loại sai số ngẫu nhiên sai số hệ thống Sai số hệ thống sai số kết đo diễn biến theo chiều hướng xác định ( ví dụ : dùng cân có sai số gam để cân vật kết sai lệch ( lớn nhỏ hơn) gam) Sai số ngẫu nhiên sai số xảy theo chiều hướng khơng xác định (ví dụ : nhiệt độ phịng thăng giáng cách hồn tồn ngẫu nhiên q trình thí nghiệm, tốc độ gió , độ ẩm khơng khí , áp suất khí v.v … ) 1/ Sai số hệ thống Khi thí nghiệm phải loại trừ sai số đến mức tối thiểu, làm sai lệch hẳn kết đo Muốn cần phải biết loại sai số hệ thống cách loại trừ chúng Thông thường có số loại sai số chủ yếu sau : * Do dộ xác dụng cụ đo : Loại sai số ta khơng biết xác giá trị đo lớn hay nhỏ giá trị thực ( ví dụ : dùng thước kẹp có du xích 1/20 mm - có nghĩa sai số hệ thống cực đại 1/20 mm) Loại sai số khơng thể loại trừ phụ thuộc giới hạn đo ( độ xác) máy đo * Do sai số ban đầu dụng cụ đo : Loại sai số làm cho kết đo lớn nhỏ giá trị thực ( ví dụ : chưa đo, kim đồng hồ vôn kế 0,5V Như đọc , kết đo lớn giá trị lẽ đo 0,5V ) Loại sai số loại trừ cách hiệu chỉnh ( cộng trừ độ lệch ban đầu kết đo được) * Do tính chất đối tượng đo : Ví dụ : xác định khối lượng riêng chất ( r = m/ v) treân sở cân đo thể tích vật Nếu vật có chỗ bất đồng ( khuyết tật, hốc rỗng … chẳng hạn ) thể tích đo lớn thể tích thực vật Như khối lượng riêng cần xác định nhỏ hôn khối lượng riêng thực vật Loại sai số rõ chất độ lớn Tuy nhiên loại trừ cách thay đổi đại lượng đo điều kiện đo ( ví dụ : đo nhiều vật khác làm chất để xác định khối lượng riêng) 2/ Sai số ngẫu nhiên Loại sai số tuân theo qui luật thống kê tượng tự nhiên Theo lý thuyết xác suất kết đo thăng giáng xung quanh giá trị thực, gần giá trị thực xác suất cao Sai số giảm thiểu cách đo đại lượng nhiều lần điều kiện khác nhau, sau lấy trung bình kết đo 3/ Sai số tuyệt đối sai số tương đối Sai số tuyệt đối sai số tương đối định độ xác phép đo Kí hiệu sai số tuyệt đối Dx, sai số ngẫu nhieân Dxn, sai số hệ thống Dxk : Dx = Dxn + Dxk Để thấy rõ độ xác phép đo, người ta định nghĩa sai tương đối ¶x: số ¶x = (Dx/ x » Dx / a = a ( đơn vị) ± ¶a (%)) 100% x giá trị thực đại lượng đo x giá trị trung bình đại lượng đo 4/ Các định lý sai số : Lý thuyết sai số chứng minh hai định lý sau : Định lý 1: Sai số tuyệt đối tổng hay hiệu tồng sai số tuyệt đối thừa số a=a± Nếu : x = a ± b Trong : Da , b = b ± Db Thì : Dx = Da + Db Định lý : Sai số tương đối tích hay thương tổng sai soá tương đối thừa số Nếu : x = a.b x = a/b Trong : a = a ± Da Thì : ¶x = Dx x , b = b ± Db = Da + a Db = ¶a +¶b b Hệ : n Nếu x = a : ¶x =n¶a Chú ý : 1/Khi áp dụng định lý a b phải hai đại lượng độc lập , a b không độc lập phải biến đổi cho chúng thành độc lập áp dụng hai định lý 2/ Trong trường hợp chung ta áp dụng cách tính sau : Neáu y = f(x1 , x2 , … , xn) Thì : Dy = n⎛ ⎞ ¶f ⎜Dx j ⎟ ⎟ j = 1⎜ ⎝ ¶x j ⎠ Trong nhiều trường hợp , không cần độ xac cao , người ta lấy giới hạn (cực đại ) sai số để tính tóan theo công thức đơn giản : (Dy)max = 5/ Qui tắc làm tròn viết kết n j =1 ¶f ¶x j Dx j * Làm trịn sai số : Do kết đo biểu thức tính sai số gần số lần đo bị hạn chế Vì thực nghiệm khơng cần độ xác cao số lần đo đại không lớn (» ³ lần) sai số giữ lại chữ số khác khơng (ví dụ : 2, 300 ,0.07 , 0.9) Tuy nhiên tính tốn sai số gồm nhiều chữ số Do phải làm tròn sai số Để giá trị phép đo nằm khỏang tin cậy sai số phải làm trịn theo chiều tăng (ví dụ 1,693 ® ; 0,82 ® 0,9 ) Một số trường hợp làm tròn theo qui tắc , sai số tăng qúa nhiều (ví dụ : 0,12 ® 0,2 ) Như sai số làm tròn lớn giữ ngun hai chữ số * Làm tròn viết kết : Kết làm trịn đến chữ số có nghĩa tương ứng với hàng chữ số có nghĩa sai số Ví dụ : Da = 0,15m a = 7,6427m a làm trịn thành 7.65m Kết viết dạng : hay : Như ví dụ , ta viết : a = ( a ± Da ) (đơn vị ) a = a ( đơn vị) ± ¶a (%) a = (7,65 ± 0,15)m hay a = 7,65 m ± % Chú ý : * Vì sai số làm trịn đến chữ số có nghĩa , nên biểu thức tính sai số có số hạng nhỏ 1/10 số hạng khác bỏ qua Ví dụ : Da = Db + Dc + Dd Trong : Da = 1,57 ; Dc = 4,32 ; Dd = 0,123 Ta thấy : Dd/Dc < 1/10 ® tính biểu thức ta bỏ qua Dd * Sai số tuyệt đối đại lượng độ lệch cực đại giá trị đo so với giá trị trung bình : n aj a= a = a - a i max j=1n với : n số lần đo aj giá trị đại lượng a lần đo thứ j 6/ Đồ thị Đồ thị biểu diễn mối tương quan hai đại lượng : từ biết qui luật mối quan hệ phụ thuộc từ ngọai suy giá trị không thu trực tiếp thực nghiệm Thông thường dùng trục hoành biểu diễn đại lượng biến đổi độc lập , trục tung biểu diễn đại lượng phụ thuộc Chọn tỉ lệ xích cho đồ thị chiếm tồn khổ giấy (giấy kẻ ô vng , kẻ ly hay logarit) Biểu diễn giá trị đo lẫn giá trị sai số đồ thị Như ứng với điểm đồ thị Vật lý thực nghiệm ô chữ nhật Ví dụ biểu hàm y = f(x) ứng với giá trị xi = xi ± ta thu giá Dx trị tương ứng yi = yi ± cạnh ô chữ nhật 2Dxi 2Dyi Dy sai số Đồ thị phải qua tất sai số (có thể không qua tâm ô ) cho ô phân bố tương đối đồng hai phía đồ thị Nếu có nằm ngịai phải coi lần đo sai lầm lỗi phải lọai bỏ kiểm tra lại kết phép đo Đồ thị phản ánh trình biến đổi vật lý thường liên tục nên phải đường cong phẳng Những biến đổi đột ngột xảy Do gặp trường hợp số liệu đo thăng giáng thất thường không theo qui luật định phải thận trọng kiểm tra lại tồn thao tác thí nghiệm y5 2Dy4 y4 y3 y2 2Dx4 y1 i x x1 x2 x3 x4 H.1 Đồ thị thực nghiệm y = f(x) x5 III/ TRÌNH TỰ LÀM MỘT BÀI THÍ NGHIỆM a/ Chuẩn bị : Phải đọc kỹ thí nghiệm nhà trước làm thí nghiệm Nắm vững nội dung , mục đích yêu cầu thí nghiệm Phải có chuẩn bị ghi bước cần thí nghiêm, có kẻ sẵn bảng biểu để điền số liệu b/ Thí nghiệm : Trước thí nghiệm phải tìm hiểu dụng cụ thí nghiệm kỹ càng, hiểu tính năng, tác dụng , cách sử dụng dụng cụ, máy móc tiến hành thao tác thí nghiệm Nếu có chỗ chưa rõ khơng tự tìm hiểu phải hỏi giáo viên hướng dẫn, không tự ý thao tác dẫn đến cháy , hỏng dụng cụ Phải có trách nhiệm bảo quản dụng cụ Phải xếp đặt dụng cụ, bàn ghế gọn gàn trước rời phịng thí nghiệm Thực thói quen “vào ” Khơng lại tùy tiện phịng thí nghiệm, khơng nói to, phải nghiêm túc thực nội quy phịng thí nghiệm Kiên trì thí nghiệm khơng làm bừa , làm ẩu c/ Báo cáo thí nghiệm : Sinh viên phải nộp báo cáo thí nghiệm trước làm thí nghiệm Phải tham gia đầy đủ báo cáo thí nghiệm xét dự thi học phần Học sinh làm tốt tất thí nghiệm xét miễn thi học phần cho điểm giỏi tùy theo mức độ Nội dung BÁO CÁO THÍ NGHIỆM theo trình tự sau : +Tên thí nghiệm +Tên người làm thí nghiệm +Tóm tắt lý thuyết ( ngắn gọn đủ ý bản) + Kết thí nghiệm ( nêu kết bước thí nghiệm, số liệu đo tính tốn ghi thành bảng có đơn vị rõ ràng ; tính toán sai số đại lượng gián tiếp cần trình bày cách tính cách tóm tắt Làm trịn sai số viết kết cuối ) +Đánh giá biện luận ( tổng quan trình thực nghiệm, độ tinh cậy số liệu thực nghiệm, vứng mắc đề xuất v.v …) Sinh viên vẽ lại mặt sóng tia sóng tương ứng sóng phản xạ nhiễu xạ Dùng nguyên lý Huyghen để giải thích Lấy vật tam giác khỏi bể nước 17/ Xoay núm S từ từ ngược chiều kim đồng hồ tận trái để tắt đầu tạo sóng 18/ Khảo sát tượng giao thoa sóng a) Gắn hai đinh tạo sóng trịn (a) vào đầu tạo sóng (ĐS) Đầu tạo sóng (ĐS) có nam châm hút hai đinh Điều chỉnh cho đầu tạo sóng (ĐS) khơng chạm vào mặt nước, hai đinh tạo sóng trịn thẳng đứng, song song nhau, cách khoảng đến 5cm Đầu hai đinh chạm xuống mặt nước b) Xoay núm S từ từ chiều kim đồng hồ để tạo sóng c) Nhìn lên quan sát sóng M ta thấy tượng giao thoa sóng d) Dùng thước đo khoảng cách d hai đinh tạo sóng khoảng cách D hai tâm sóng quan sát sóng M Lập tỷ số: d b= D e) Dùng thước đo khoảng cách X gợn sóng (cực đại giao thoa) hai tâm sóng M Suy khoảng cách hai cực đại liên tiếp: i= X Vì khoảng cách hai cực đại liên tiếp i nửa bước sóng l Vậy bước sóng quan sát M lx bằng: lx = 2i Vì kích thước thực sóng mặt nước nhỏ quan sát M b lần Vậy bước sóng thực l hai đầu đinh tạo mặt nước là: l = b lx f) Thực tập vật lý đại cương A - 71 Sinh viên mô tả lại tượng giao thoa xác định bước sóng l g) Xoay từ từ núm S tận trái Lấy hai đinh tạo sóng trịn khỏi đầu tạo sóng 19/ Rút phích điện nguồn điện 12V- AC khỏi mạng 220V Câu hỏi chuẩn bị : 1/ Sóng ? 2/ Mặt sóng tia sóng 3/ Hàm sóng hay phương trình sóng 4/ Hai sóng kết hợp 5/ Điều kiện để có cực đại cực tiểu giao thoa 6/ Nguyên lý Huyghen 7/ Muốn thay đổi tần số tạo sóng làm ? 8/ Hãy giải thích vai trị gương G thí nghiệm BÀI 12 QUANG HÌNH HỌC I LÝ THUYẾT: Lý thuyết quang hình học xây dựng sở ba định luật thực nghiệm: 1/ Định luật truyền thẳng ánh sáng: Trong môi trường suốt đồng chất đẳng hướng ánh sáng truyền theo đường thẳng 2/ Định luật phản xạ khúc xạ ánh sáng: Khi ánh sáng truyền đến mặt phân cách hai môi trường (1) (2) kí hiệu P xảy tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng N (1) K i' i S P I (2) r N' R SI gọi tia tới I Ỵ P gọi điểm tới ’ NIN ^ P gọi pháp tuyến tới IK gọi tia phản xạ IR gọi tia khúc xạ I = SIˆN gọi góc tới ’ I = NIˆ gọi góc phản xạ K R = N ' IˆR gọi góc khúc xạ Hiện tượng phản xạ khúc xạ tuân theo hai định luật biểu diễn hai biểu thức sau : ’ (2) iºi Sini º const = n12 Sin r n12 gọi chiết suất môi trường (2) môi trường (1) Gọi v1 v2 vận tốc ánh sáng môi trường (1) (2) tương ứng ta có : v n21= (3) v2 Nếu mơi trường (1) chân khơng v1 = c ( vận tốc ánh sáng chân không) Khi : c n21 = (4) º n2 v2 n2 gọi chiết suất tuyệt đối môi trường (2) o Nếu n1 > n2 từ (2) ,(3) (4) ta suy r > I r = 90 C i = io sinio = n21 = n2 /n1 ; ta khơng cịn thấy tia khúc xạ Đó tượng phản xạ tồn phần Góc io gọi góc giới hạn phản xạ tồn phần 3/ Gương phẳng : sáng chiếu tới gương phẳng xảy tượng phản xạ gương phẳng quay góc a tia phản xạ quay góc 2a F O R1 a I 4/ Gương cầu lõm: Một gương cầu lõm có bán kính R có tiệu cự: f= R Tia sáng song song với trục hội tụ tiêu điểm F gương cầu 5/ Thấu kính: Thấu kính mơi trường suốt giới hạn bỡi maët cầu hay mặt cầu mặt phẳng Thấu kính có mép mỏng thấu kính hội tụ Thấu kính có mép dày thấu kính phân kỳ Thực tập vật lý đại cương A - 75 - Gọi D độ tụ thấu kính , ta có : D= f ⎛1 = (n - 1) ⎜ ⎝ R1 + 1⎞ ⎟ (Dp) R2 ⎠ (5) Với: + n chiết suất chất làm thấu kính + R1 R2 bán kính mặt cầu.(Tính mét) + R > : Mặt lồi + R < : Mặt lõm Tia sáng song song với trục hội tụ tiêu điểm F nằm trục thấu kính hội tụ hay có phương qua tiêu điểm F nằm trục thấu kính phân kỳ III DỤNG CỤ: 1/ Nguồn điện 12 V - AC 2/ Một đèn hiệu điện cung cấp cho đèn 12V - AC 3/ Một bảng thí nghiệm có chia độ 4/ Giá thí nghiệm 5/ Một thấu kính hội tụ thấu kính phân kỳ 6/ Một gương phẳng gương cầu lõm 7/ Một hệ khảo sát tượng phản xạ khúc xạ IV THỰC HÀNH: Mục đích thí nghiệm giúp cho sinh vieân nghiệm lại định luật phản xạ, khúc xạ, phản xạ toàn phần ánh sáng Khảo sát truyền sóng qua quang cụ: gương phẳng, gương cầu, thấu kính hội tụ, thấu kính phaân kỳ PHẦN A: Nghiệm lại định luật phản xạ, khúc xạ Khảo sát tượng phản xạ toàn phần Đo chiết suất nước 1/ Cắm phích điện nguồn 12V - AC vào 220 V 2/ Cắm phích điện đèn hệ khảo sát tượng phản xạ khúc vào hiệu 12V xạ 3/ Xoay trống để tia sáng vng góc với mặt nước tia số song song với mặt nước Như hình vẽ Khi góc tới tia sáng tương 0 0 ứng: i0 = 0, i1 = 10 , i2 = 20 , i3 = 30 , i4 = 40 4/ Dùng thước đo góc đo góc khúc xạ tia 2, 3, Trình bày theo bảng sau: Tia I r i2 = 20 r2 = n21 = i3 = 30 r3 = n21 = i4 = 40 r4 = n21 = Sin i n21 = Sinr 5/ Nhận xét bảng số liệu 6/ Xoay trống để tia sáng số hay số có góc khúc xạ r = 90 Dùng thước đo góc đo góc giới hạn phản xạ tồn phần L 7/ Dùng công thức: Tính chiết suất nước n= SinL Thực tập vật lý đại cương A - 77 8/ Rút phích cắm điện nguồn 12V khỏi 220V 9/ Rút phích điện hệ khảo sát phản xạ khúc xạ khỏi nguồn 12V PHẦN B Gương phẳng 1/ Cắm phích điện nguồn 12V vào hiệu 220V 2/ Cắm phích điện đèn vào nguồn 12V 3/ Điều chỉnh để đèn tạo tia sáng hay chùm tia sáng song song bảng thí nghiệm có chia độ Nhờ giáo viên giúp đỡ 4/ Đặt gương phẳng lên bảng thí nghiệm Sao cho tia sáng chiếu tới gương điểm I trùng với tâm vịng trịn chia độ Xem hình 0 5/ Quan sát tia phản xạ quay gương góc a = 10 , 20 , 30 Nhìn lên bảng chia độ đọc góc b tương ứng tia phản xạ Trình bày theo bảng sau: a b 00 10 00 20 30 6/ Nhận xét bảng số liệu PHẦN C: Gương cầu 1/ Đặt gương cầu lên bảng chia độ 2/ Chiếu tia sáng hay chùm tia sáng tới song song với trục Chúng hội tụ tiêu điểm F trục 3/ Dùng thước đo tiêu cự f 4/ Dùng công thức: f = R/2 để nghiệm lại Cho R = 7,5 cm Sinh viên dùng compa thước đo lại R PHẦN D: Thấu kính 1/ Gắn thấu kính hội tụ hai mặt lồi lên tâm vòng tròn chia độ 2/ Chiếu tia sáng hay chùm tia sáng tới song song với trục thấu kính Chúng hội tụ tiêu điểm F trục 3/ Dùng thước đo tiêu cự f 4/ Dùng cơng thức(5) Tính chiết suất n chất làm thấu kính Cho R1 = R2 = 12 cm Sinh viên dùng compa thước đo lại R2 R2 5/ Gắn thấu kính phân kỳ hai mặt lõm lên bảng Đo tiêu cự f tính chiết suất n tương tự thấu kính hội tụ Cho R1 = R2 = 12 cm Câu hỏi chuẩn bị : 1/ Trình bày định luật phản xạ 2/ Trình bày định luật khúc xạ 3/ Trình bày tượng phản xạ toàn phần 4/ Chiết suất tuyệt đối mơi trường phụ thuộc vào vận tốc ánh sáng mơi trường 5/ Khi gương quay góc a tia phản xạ quay góc ? 6/ Cơng thức tính tiêu cự gương cầu theo bán kính gương 7/ Cơng thức tính tiêu cự thấu kính theo bán kính mặt giới hạn SIÊU DẪN NHIỆT ĐỘ CAO HÊ BSCCO PHA TẠP PB + SB Abstract : The BSCCO superconducting compound at the is presently very concerned for its hight superconducting transition temperature In this article , We like to report our studying results on synthesis of superconducting materials as well as effets of temperature and mixture paramiters on the superconductivity of the BSCCO compound dope Pb + Sb mixed with different nominal compositions According to the R(T) measurements the superconducting transition temperature depends on compositions of elements in the compound , on temperature control and compressed pressure XRD results also show that when the compound’s compounsitions as well as temperature control and compressed pressure change slightly , the change on the phase structure of superconducting compound will be consequently caused I/ Mở đầu : Từ siêu dẫn nhiệt độ cao hệ BSCCO phát với pha 2201 có Tc = 10 – 0 15 K , 2212 có Tc = 80 – 85 K 2223 có Tc = 110 – 115 K , việc cố gắng làm đơn pha siêu dẫn hệ nhiều nhà nghiên cứu quan tâm Đặc biệt coá gắng để làm tăng hàm lượng pha 2223 có Tc cao vật liệu Nhiều nghiên cứu pha tạp nguyên tố thay cho Bi nhằm mục đích làm ổn định pha nâng cao nhiệt độ chuyển pha Tc hệ thực Một số nghiên cứu pha tạp hỗn hợp Pb + Sb thực hệ Các nhà nghiên cứu vấp phải nhiều khó khăn đặc trưng siêu dẫn hệ siêu dẫn BSCCO pha tạp phụ thuộc nhiều yếu tố : nhiệt độ thời gian nung thiêu kết , nhiệt độ thời gian ủ, phương pháp làm lạnh, tạp chất trình chế tạo độ tinh khiết vật liệu gốc ban đầu v.v … Các nghiên cứu thay cho Bi Sb Pb đồng thời [1 - 2] với nhiều kỹ thuật khác phản ứng khuyếch tán trạng thái rắn thông thường, tơi nóng chảy, đúc luồng phẳng, phương pháp phản ứng mạng v.v … thực để tổng hợp Các kết cho thấy không kể tỉ lệ khác Pb Sb quy trình làm lạnh khác , vật liệu tổng hợp hệ đa pha Nhưng điểm đặc biệt o o giá trị T on T quan sát biến đổi phạm vi rộng từ khoảng 50 K c c 140 K Sự cao bất thường Tonc 140 K giả thiết [3] hình thành “pha “ kí hiệu 4441 (Bi3Sb0.8Sr4Ca3.9CuO15+) Việc nghiên cứu pha tạp Pb + Sb siêu dẫn hệ BSCCO đến tiếp tục để giải đáp nhiều vấn đề : vai trò Sb siêu dẫn nhiệt độ cao , ảnh hưởng có mặt “pha “ lên đặc trưng siêu dẫn hệ Bi – Pb , chất “pha mới“ … Chúng chọn đối tượng nghiên cứu vật liệu siêu dẫn hệ BSCCO pha tạp Pb + Sb với hợp phần danh định Bi 2–XPbX–Z SbZSr2Ca2Cu3Oy với x = 0.1 ¸ 0.7 Với mục đích nghiên cứu ảnh hưởng thông số : áp suất nén mẫu , nhiệt độ thời gian nung , tỉ lệ thành phần pha tạp lên đặc trưng siêu dẫn vật liệu o o Thực tập vật lý đại cương A - 80 II/ phần thực nghiệm Qui trình thí nghiệm Các mẫu siêu dẫn chế tạo sở phản ứng trạng thái rắn thông thường Bi2O3 , PbO , CaCO3 , SrCO3 , CuO với độ tinh khiết ³ 99% Hỗn hợp nghiền trộn (theo tỉ lệ thành phần danh định ) thời gian cối mã não ; sau ép thành viên với áp suất nén từ ¸4 tấn/cm2 Hỗn hợp viên nung khô o (sơ ) nhiệt độ 810 C mơi trường khơng khí thời gian 24h Sau nghiền trộn trung gian , hỗn hợp ép viên nung thiêu kết nhiệt độ 855 – 870oC thời gian 96 – 100 khơng khí Các mẫu sau nung thiêu kết o o làm lạnh lị đến nhiệt độ 530 C (540 C) ủ nhiệt độ 48 Sau làm lạnh lị đến nhiệt độ phịng Điện trở mẫu đo hàm nhiệt độ sử dụng kĩ thuật cực dò chuẩn Tiếp xúc cực dò với mẫu sử dụng bột nhào bạc để khoâ khơng khí Hệ đo điện trở khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học quốc gia Hà nội kiểm nghiệm lại hệ điện trở chế tạo Khoa Vật lý trường Đại học Đà lạt Các phân tích nhiễu xạ tia X thực hệ đo SIEMEN D5000 phịng thí nghiệm tia X , Viện Khoa học vật liệu , Trung tâm khoa học tự nhiên công nghệ quốc gia Hà Nội III/ Kết thảo luận 1- Kết đo điện trở 2- Kết phân tích XRD Từ phổ nhiễu xạ tia X thu ,kết phân tích pha định tính sau : + Mẫu A1 : tỉ lượng pha 2223 ( Bi 1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3O Bi1.9Pb0.13Sr1.98Ca1.98Cu3O10 ) lớn hợp chất Bi2(CO)3O2 , CaCO3 + Mẫu C : tỉ lượng pha 2223 Bi1.6Sr2Ca2Cu3O , 2234 Bi2.3Sr1.7CuO Ca3Sb2O4 + Mẫu D : tỉ lượng pha 2223 (Bi 1.9Pb0.13Sr1.98Ca1.98Cu3O10 ) mạnh , phần (2212) (BiO)2Sr2CaCu2O6 hợp chaát Ca2Cu7Sr3Ox , Sr2Pb O4 , Pb2Sr2O7 , Bi2O3 + Mẫu E : Phần lớn pha 2223(Bi1.9Pb0.13Sr1.98Ca1.98Cu3O10 ) , hợp chất CaCO3 , Bi3Sr13Ca2Cu4Oz , Cu0.73Pb2.03Sr3O7.7 , Sb , Ca3Sr2O6 , + Mẫu F1 : phần lớn pha 2223 (Bi 1.9Pb0.13Sr1.98Ca1.98Cu3O10 Bi1 6Pb0.4Sr2Ca2Cu3Ox) , hợp chất Ca2Cu7Sr3Ox , Bi2Sr2CuOx (2201) , Pb2O3 , Sb2O5 + Mẫu B, L, I : không thấy xuất pha siêu dẫn nào, có hợp chất Bi4Sr3Ca3Cu4Ox , Bi2O2,75 , Bi2Sr3Cu2O8 , CaCO3 , Bi2O2CO3 + Mẫu H : Tỉ lượng pha 2212 2223 lớn, tạp chất cịn lại Sb 2O4 , CaCu , B10Ca11 Ngoài mẫu , với áp suất nén mẫu < / cm mẫu nứt vỡ hay biến dạng sau nung sơ ( P < taán / cm ) nứt hay biến dạng sau thiêu kết Như theo thí nghiệm chúng tơi , trùng hợp với cơng trình nghiên cứu [4] với áp suất thấp / cm mẫu bị nứt vỡ biến dạng sau xử lí nhiệt Với áp suất > / cm theo [4] mẫu bị nứt vỡ biến dạng sau xử lí nhiệt Tuy nhiên với máy ép thủy lực phịng thí nghieäm vật lý vật liệu Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt không cho phép áp suất nén > taán / cm nên với áp suất nén > / cm chưa nghiệm Các mẫu nén với áp suất > / cm Mẫu A sau nung thiêu kết bị chảy nên không đo R(T) RXD o Mẫu A2 đo R(T) thấy không siêu dẫn 77 K nên không đo đặc tröng R(T) XRD o Các mẫu L , B , không siêu dẫn 77 K , nên khơng đo đặc trưng R(T) phân tích XRD gần giống nên luận án đưa phổ XRD mẫu B o Mẫu G khơng siêu dẫn nhiệt độ T > 77 K neân không phân tích XRD Kết thí nghiệm tóm tắt bảng 3- Thảo luận Với qui trình thí nghiệm tất mẫu từ kết XRD cho thấy Sb chưa vào ô mạng pha siêu dẫn , tạo thành “pha mới” 4441 + (Bi3Sb0,8Sr4,1Ca3,9CuO15 )[3] với hàm lượng đáng kể tất mẫu siêu dẫn nghiên cứu Điều chứng tỏ thời gian nung thời gian ủ nhiệt độ nung nhiệt độ ủ chưa thích hợp Để thời gian nhiệt độ nung ủ tối ưu cho phản ứng khuếch tán trạng thái rắn xảy cần phải nghiên cứu sâu tỉ mỉ Với kết đo R(T) thấy hầu hết mẫu thể chuyển pha bước Từ qui trình thực nghiệm kết thực nghiệm mẫu rút số nhận xét sau (bảng I) : - Các mẫu với tỉ lệ pha tạp Pb lớn (x > 0,4) khơng biểu tính siêu dẫn nhiệt độ > 77 K (mẫu I với x = 0,7 ) , có T o