Tài liệu hướng dẫn giáo viên thực hiện các bài thí nghiệm về tính chất sóng của ánh sáng

Tài liệu hướng dẫn giáo viên thực hiện các bài thí nghiệm về tính chất sóng của ánh sáng (THPT)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA SAU ĐẠI HỌC  TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN THỰC HIỆN CÁC BÀI THÍ NGHIỆM VỀ TÍNH CHẤT SĨNG CỦA ÁNH SÁNG (THPT) Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Phạm Thị Phú Thực hiện: Nhóm dự án số Ngơ Sỹ Hồng (nhóm trưởng) Kiều Thị Hồng Xoan Nguyễn Xuân Vinh Mai Thị Hảo VINH - 2008 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM TRỘN MÀU ÁNH SÁNG I TÁC DỤNG: Bộ thí nghiệm biểu diễn Trộn màu ánh sáng giúp cho học sinh hiểu trộn màu ánh sáng (sự nhìn thấy màu sắc ánh sáng) II CẤU TẠO: Bộ thí nghiệm cấu tạo gồm phận: Máy trộn màu, kính lọc màu, chắn, nguồn DC 12V Máy trộn màu: Máy trộn màu cấu tạo hình vẽ: 1.Gương phẳng (mặt trong); Vị trí lắp kính lọc màu; 3.Đèn Halogel; Giắt cắm nguồn Kính lọc sắc: Gồm ba kính thủy tinh có màu là: Đỏ (Red), Xanh (Green) Xanh lam (Blue) Màn chắn sáng: Màn chắn sáng có màu trắng có giá đỡ Bộ nguồn chiều DC 12V có giắt Hệ thống dây nối III CƠ SỞ LÝ THUYẾT: Mọi màu sắc ta nhìn thấy có tác dụng tổng hợp (hòa trộn) lên mắt ta ánh sáng đơn sắc (màu) khác với cường độ khác Nói cách khác, màu sắc ta nhìn thấy “trộn màu” mà có Vì mắt người nhậy cảm với ba vùng quang phổ (gần tương ứng với vùng màu da cam, xanh xanh lam quang phổ), nên phối màu phát xạ thường cần dùng ba nguồn sáng có màu đỏ, xanh xanh lam (gọi màu gốc) để tạo cảm giác hầu hết màu sắc Hai tia sáng cường độ thuộc hai ba màu gốc nói chồng lên tạo nên màu thứ cấp:    Đỏ + Lục = Vàng Đỏ + Lam = Cánh sen Lam + Lục = Hồ thủy Ba tia sáng thuộc ba màu gốc cường độ chồng lên tạo nên màu trắng Thay đổi cường độ sáng nguồn tạo đủ gam màu ba màu gốc Các sinh vật khác người cảm thụ nhiều màu (chim màu gốc) màu (bò màu gốc) vùng quang phổ khác (ong cảm nhận vùng tử ngoại) Phương pháp áp dụng cho chúng IV TIẾN TRÌNH THÍ NGHIỆM: Bước 1: Cấp nguồn cho máy trộn màu, điều chỉnh khoảng cách máy trộn màu đến chắn cho ánh sáng đến có cường độ lớn rõ nét Bước 2: Giắt kính lọc màu vào khe, lắp ba kính lọc màu Điều chỉnh vị trí màu cách di chuyển gương phẳng hai bên màu sắc hòa trộn với (thay đổi cường độ sáng) Bước 3: Cho học sinh quan sát nhận xét tượng V GỢI Ý: Bộ thí nghiệm đơn giản, dễ thực hiện, trình bày cho học sinh sau dạy xong Hấp thụ phản xạ lọc lựa ánh sáng Màu sắc vật (Vật lý 12) Giúp cho học sinh vận dụng kiến thức học vào việc giải thích tượng xẩy tự nhiên ví dụ hình ti vi màu, máy chiếu, hình máy vi tính v.v Cách thực hiện: Sau dạy xong Hấp thụ phản xạ lọc lựa ánh sáng Màu sắc vật khoảng phút, giáo viên tiến hành làm thí nghiệm Trộn màu ánh sáng, giáo viên giới thiêu sơ qua dụng cụ làm thí nghiệm tiến hành làm thí nghiệm bước trên, sau cho học sinh số câu hỏi để học sinh nhà nghiên cứu trả lời Vinh, ngày 28 tháng năm 2008 Thực hiện: Ngơ Sỹ Hồng – Cao học 15 PP – LLDH Vật lý HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM GIAO THOA ÁNH SÁNG I II Mục đích thí nghiệm :  Quan sát tượng giao thoa ánh sáng qua khe Y-âng  Xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc dựa vào tượng giao thoa ánh sang đơn sắc qua khe Y-âng  Rèn luyện kỷ sử dụng dụng cụ thí nghiệm để tạo hệ vân giao thoa Thiết bị tiến hành : Dụng cụ thí nghiệm : Kính giao thoa hệ đồng trục (HV) gồm phận sau : - Nguồn sáng : Đèn V _ 1.5w - ống trụ L1 chứa khe, gồm : + Đĩa trịn (2) có khe hẹp S dọc theo đường kính đĩa gắn cố định đầu ống + Đĩa tròn (3) nằm đầu ống ,có hai khe S1, S2 rộng 1/10 mm ,song song với khe S , cách 0,25 mm Đĩa (3) gắn vào mặt phẳng thấu kính hội tụ có tiêu cự khoảng cách từ đĩa (2) đến đĩa (3) - Ống quan sát hình trụ L2 có đường kính đường kính L1 gồm : + Thước đo (mm) gắn ống L2 để xác định khoáng cách D từ M tới hai khe S1 S2 + Kính lúp (5) nằm đầu ống , đống vai trị thị kính + Màn hứng vân giao thoa (4) đĩa suốt , có thước chia đến 1/10 mm để đo khoảng vân , nằm gần tiêu diện kính lúp Vị trí hứng vân đánh dấu vạch M bên ống L2 Đèn ống L1 gắn khít đồng trục ống định hướng L3 cho dây tóc bóng đèn nằm song song với khe Ở thành ống L3 có khe L nằm trước đĩa trịn (2) để lắp kính lọc sắc có vạch đánh dấu từ vị trí K hai khe S1 ,S2 Ống quan sát L2 lồng khít ống định hướng L3 dịch chuyển dọc theo ống L3 để thay đổi khoảng cách từ hai khe (3) tới (4) L1 M L2 S1 S2 S L3 K L Cơ sở lý thuyết:  Khi hai sóng ánh sáng đơn sắc phát từ hai nguồn kết hợp giao có tượng giao thoa Khoảng cách hai vân i D ,  bước sóng ánh a sáng đơn sắc ,D khoảng cách từ khe Y-âng đến quan sát a khoảng cách hai khe Nếu đo I, D a ta xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc theo công thức   i.a D D S1 S S2  Vì ánh sáng trắng tập hợp vô số ánh sáng đơn sắc khác khoảng vân phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng ,nên hai chùm ánh sáng trắng giao , ta quan sát thấy nhiều hệ vân giao thoa sóng ánh sáng đơn sắc chúng khơng chồng khít Tiến trình thí nghiệm :  Xác định bước sóng ánh sáng đỏ bước sóng ánh sáng xanh + Đặt kính lọc sắc màu đỏ vào khe L bật công tắc đèn pin + Đặt mắt nhìn hệ vân giao thoa qua kính lúp (5) xoay nhẹ ống quan sát L2 cho vạch chia thước màn(4) song song với vân giao thoa + Dịch chuyển ống L2 tới điểm tất vân (sáng tối ) trùng với vạch chia thước Khi khoảng vân i =0, mm + Đọc khoảng cách D1 =KM khe thước L2 ghi vào bảng số liệu + Xê dịch ống quan sát L2 lần hai , đọc khoảng cách D2 =KM khe thước L2 ghi vào bảng số liệu Cho biết a = 0.24 mm  0.005mm ; i = 0,100  0.005mm ; tính D , D ,  ,  theo công thức D  DM  Dmin i.a i a D ;  ;    (   ) D i a D  Lặp lại bước thí nghiệm với kính lọc màu xanh  Quan sát tượng giao thoa hai chùm ánh sáng trắng bỏ kính lọc sắc khỏi khe L + Mô tả hệ vân giao thoa quan sát giải thích kết +Nếu thay đổi D ,hệ vân giao thoa thay đổi ? Tiến hành thí nghiệm kiểm tra dự đốn Kết thí nghiệm : Lần TN D1 (mm)D2 (mm) D D  i.a D       Kính LS màu đỏ Kính LS màu xanh III Gợi ý vân dụng vào dạy học: Quan sát tượng giao thoa qua khe Y-âng Đo bước sóng ánh sáng đơn sắc Kiểm chứng tính chất sóng ánh sáng : Dựa vào thí nghiệm ta chứng minh ánh sáng có tính chất sóng ý: Ống quan trắc có độ phóng đại 50 ta quan sát thấy vân giao thoa qua kính có kích thước lớn thực tế Thực hiện: Nguyễn Xuân Vinh – Cao học 15 PP – LLDH Vật lý HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG BỘ THÍ NGHIỆM QUANG HÌNH HỌC I.mục đích thí nghiệm: M1: -Xác định tiêu cự thấu kính hội tụ thấu kính phân kì nhiều cách đánh giá độ xác thí nghiệm -Rèn luyện kỹ sử dung láp ráp, bố trí linh kiện quang kĩ tìm ảnh vật cho thấu kính M2 -Khảo sát hiên tượng tán sắc ánh sáng -Từ ánh sáng trắng qua lăng kính thu ánh sáng đơn sắc - Tổng hợp ánh sáng trắng từ ánh sáng đơn sắc II Thiết bị tiến hành: M1 Xác định tiêu cự thấu kính Xác định tiêu cự thấu kính hội tụ *Dụng cụ: - đèn chiếu 12V -một băng quang học -Màn ảnh nhựa trắng mờ -Một dias chữ L -một thấu kính hội tụ tiêu cự khoảng 10 cm - Bốn chân đế để cắm * Lắp ráp tiến hành a Cách 1: Phương pháp dùng chùm sáng tới song song điều chỉnh đèn chiếu thí nghiệm để tạo chùm sáng song song chiếu vào thấu kính theo phương song song với trục -Di chuyển hình dọc theo trục thấu kính hội tụ thấy ảnh rõ nét nguồn sáng ảnh ( gần điểm) Khoảng cách từ thấu kính hội tụ tới ảnh tiêu cự cần xác định -Lặp lại thí nghiệm nhiều lần Tính giá trị trung bình f sai số f d d ' b Cách 2: Xác định tiêu cự công thức f  d  d' -Bố trí đèn chiếu, dias chữ L(làm vật), thấu kính hội tụ, chắn nằm dọc băng quang học cho tâm đèn chiếu, tâm chữ L tâm nằm trục thấu kính Ban đầu đặt vật cách thấu kính khoảng d lại di chuyển tới vị trí thấy ảnh rõ nét vật -Cần di chuyển ảnh từ xa lại gần vị trí mà mắt thấy có ảnh rõ nét vật sáng ảnh Đo khoảng cách từ thấu kính tới ảnh ta d’=… Thí nghiệm nhiều lần với d không đổi ta thấy khoảng cách ảnh d’ nẳm khoảng hai giá trị giới hạn d’max d’min Từ tính giá trị giới hạn tiêu cự thấu kính là: fmax= d d ' ma d  d ' , fmin= d d ' d  d ma ' Suy f  f ma  f Ghi kết f  f ma  f f=………  ……… c Phương pháp silberman - Đặt thấu kính vật sáng - Di chuyển đồng thời vật đặt đối xứng qua thấu kính vị trí thu ảnh rõ nét lên cho ảnh ảnh vật ( dùng thêm chữ L để so sánh ảnh vật màn) - Đo khoảng cách từ vật đến ta tính tiêu cự thấu kính f=L/4 - Lặp lại thí nghiệm nhiều lần Tính giá trị trung bình f tính sai số f Xác định tiêu cự thấu kính phân kì: a Dụng cụ: thêm thấu kính phân kì cần xác định tiêu cự b Lắp ráp tiến hành: Bố trí đèn, vật, thấu kính phân kì, thấu kính hội tụ ảnh thành hàng dọc băng quang học giống thí nghiệm 1.b -Dịch chuyển để thu ảnh rõ net -Đo khoảng cách d từ vật đến thấu kính phân kì đánh dấu vị trí thấu kính phân kì, giữ ngun vị trí thấu kính hội tụ ảnh Bỏ ảnh dịch chuyển vật sáng lại gần thấu kính hội tụ vị trí mà ảnh vật lại rõ ảnh -Đo khoảng cách d’ từ vật sáng đến thấu kính phân kì (đã đánh dấu) - Tính tiêu cự thấu kính phân kì theo cơng thức f  d d ' d  d' (d’