Giáo trình môn Vật lý y sinh | Đại học Công nghệ Đông Á

Giáo trình môn Vật lý y sinh | Đại học Công nghệ Đông Á. Tài liệu được biên soạn dưới dạng file PDF gồm 26 trang, giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao trong kì thi sắp tới. Mời bạn đọc đón xem!

42 21 lượt tải Tải xuống
Chia sẻ Báo cáo tài liệu

Môn: Vật lý y sinh

Trường: Đại học Công Nghệ Đông Á

Thông tin:

27 trang 4 tháng trước

Tác giả:

Profile 48 Nguyễn Thị Anh Thơ
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 1
Bài s 0. PHÉP O, SAI S VÀ TH Đ Đ
1. Phép o và sai s ñ
Trong th c nghi m, khi dùng d ng c o xác nh m t i l ng, ta ñ ñ ñ ñ ư
thưng không thu ñưc giá tr úng tuy t i, do có nhi u h n ch k thu t gây ra sai ñ ñ
lch. Thí d , dùng th c o dài, n u k t h p thêm c kính hi n vi thì c ng khó ư ñ ñ ñ ũ
phân bi t gi a 1.3 và 1.4 m. Th m chí n u có m t l n o nào ó ta ng u nhiên thu µ ñ ñ
ñư ñ ưc giá tr ñ úng c a i l ng cn ño thì ta cũng không bit, do ñó, buc phi coi
tt c các phép o ch cho giá tr g n úng. ñ ñ
Ngưi ta g i l ch gi a k t qu o (a’) và giá tr th c c a i l ng c n o ñ ñ ñ ư ñ
(a) là sai s tuy t i c a phép o và ký hi u là: ñ ñ
δδδδ
a = a’ – a (1)
Sai s
δδδδ
a có th d ng ho c âm, nh ng xét v l n (tr s tuy t i) thì ươ ư ñ ñ
không c quá l n, n u khác i thì coi nh phép o không thành công. ñư ñ ư ñ
2. Các lo i sai s
Sai s có th phát sinh do ng i làm th c ư
nghim, c a ph ng pháp, d ng c o ho c do chính ươ ñ
vt c kh o sát. N u ph ng pháp th c nghi m sai ñư ươ
hoc d ng c o không c cân ch nh t t, thì sai s có ñ ñư
th l n nh n nh, ng i ta x p chúng vào lo i ưng khá ñ ư
sai s h th ng và có th kh c ph c c b ng cách ñư !
hiu ch nh k t qu o. Thí d , n u chúng ta bi t chi c ñ
ñ"ng h" luôn chy nhanh 0.5 phút m#i gi, thì kt qu
ño b! ng 2 gi ph i ñư ưc tr$ b t 1 phút. Mt cái th c
dài 1 m, có k các v ch cách nhau 1 mm, thì ta không %
th bi t c ph n l nh h n 1 mm c a giá tr o, do ñư % & ơ ñ
ñ ó, sai s là 1 mm. Tuy nhiên, còn nhiu loi sai s
khác không có tính n v y, là các ñnh như sai s ng u
nhiên. Trong khuôn kh tài li u này, ta không c n nói
nhiu v sai s h th ng, mà chú ý n các sai s ng u nhiên. ñ
Sai s ng u nhiên có các c tính ñ
Tính gi i h n: Trong u ki n o c th , tr s tuy t i c a sai s ng u ñi ñ ñ
nhiên không th v t quá m t gi i h n nh t nh. ư ñ
Tính t p trung : Sai s ng u nhiên có tr s tuy t i càng nh thì kh n ng ñ & ă
xut hi n càng nhi u.
Tính i xñ ng: Sai s ng u nhiên
dương và âm v i tr s tuy t n ñi không l
có s l n xu t hi n g n b !ng nhau.
Tính bù tr: Khi s l n o ti n t i vô ñ
cùng thì trung bình c ng c a các sai s ng u
nhiên c a cùng m t i l ng s ti n t i 0. ñ ư (
Hình minh ho th ng kê sai l ch c a ng ñ
h máy tính ti trang http://vancouver-
webpages.com/time/ (trang cung c p gi
ca ng h nguyên t ). ñ
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 2
Phương pháp chung gi m b t sai s c a phép o là ph i l p l i nhi u l n ñ ñ
vic o có k t qu là s trung bình c ng. ñ ñ
2.1. Sai s ñc
Không có thang o nào có các v ch cho m i giá tr (thí d : th c k ch ñ ñ ư %
chia v ch n mm, do ó các dài không ph i s nguyên l n mm thì ng i o ph i ñ ñ ñ ư ñ
nhn nh v ph n l là bao nhiêu ph n tr m c a 1 mm). Sai s lo i này r t ph bi n ñ % ă
và do tính ch quan c a ng i c. ư ñ
Khi dùng ñ"ng h kim, kim c a ng h không n m trong m t ph ng ch a " ñ" " ! ) *
các v ch chia . Khi ó v trí t m t không làm t ng sai s c. V trí úng ñ ñ ñ ñúng s( ă ñ ñ
là v trí mà m t ph ng do con ng i c a m t và kim c a ng h t o thành m t m t ) ươ ñ" "
ph)ng vuông góc vi m t chia . Do v y, ôi khi ng i ta ph i có g n x ñ ñ ư ương ph
trên m t chia , và ch c n ch n v trí c a m ñ t sao cho nh ca kim b khu t sau
chính kim ó. ñ
2.2. Sai s do d ng c o k thu t s ñ
Cũng là lo i sai s t ng t sai s c, nh i do m t, mà do s ươ ñ ưng không ph
hin th c a các thi t b o k thu t s . Các giá tr mà chúng có th cho hi n th trên ñ
màn hình ch là các giá tr gián n (thí d , card chuy n t ño $ analog – “tín hi u t ng ươ
t ” ” sang digital – “tín hi u s , n u là lo i 8 bits thì ch có th hi n th c 2 ñư
8
=256
m*c khác nhau), n u k t qu i các m c ó thì s c làm tròn. ño không trùng v * ñ ( ñư
Ngoài ra, khi i l ng c n o có s dao ng l n h ng cách gi a hai ñ ư ñ ñ ơn kho
m*c tín hi u s c nh nhau, ta còn th y các con s hi n th thay i liên t c, vi c ch n ñ
giá tr nào là tu ng i s d ng. ỳ ư ,
2.3. Sai s do i t c kh o sát. ñ ưng ñư
Khi kh o sát m t hi n t ng hay m t v t không t hoàn toàn theo m t ư ñ"ng nh
phương din nào ó, khó có th tin t ng vào phép o v i ch m t l n o. Thí d , o ñ ư- ñ ñ ñ
tc gió hay ngay c h ng gió. Th m chí, khi o ng kính m t qu c u có s n ñ ư ñ ñư .
trong tay, ta không dám ch c nó có d úng hình c u, mà th ng là m i ng ng ñ ư # ñư
kính l y theo ph ng khác nhau l i có giá tr khác nhau. ươ
3. Đ ng c a k t qu
3.1. Sai s trong phép o tr c ti p ñ
Thưng thì m t phép m ph i c l p l i t 3 n 5 ño trong phòng thí nghi ñư $ ñ
ln, qua ó xác nh c giá tr c n o (x) là tr s trung bình nh m m c ích kh c ñ ñ ñư ñ ! ñ
phc sai s ng u nhiên:
5
54321
xxxxx
x
++++
=
hay
∑
=
=
5
1
5
1
i
i
xx
(2)
Trong Microsoft Excel dùng =AVERAGE(x
1
,x
2
,x
3
,x
4
,x
5
)
Mc dù các sai s ng u nhiên c a 5 l n o có th ng u nhiên bù tr l ñ $ n nhau
và ta ã có c giá tr lý t ng x, nh ng v nguyên t c ta không th bi t, ph i ch p ñ ñư ư- ư
nhn c l ng sai s theo ki u t i a (sai s tuy t i trung bình) hay còn g i là ư ư ñ ñ ñ
ng c a k t qu :
5
'
54321
xxxxxxxxxx
x
−+−+−+−+−
=∆
hay
∑
=
−=∆
5
1
5
1
'
i
xxx
i
(3)
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 3
Trong Microsoft Excel dùng =AVEDEV(x
1
,x
2
,x
3
,x
4
,x
5
)
Khi thí nghi m c l p l i nhi u l n (th i là phép o th ñư ưng không ph ñ
công, mà là trong các h o t c trong kh o sát khác, thí d , tìm tu i ñ ñng ho ñ
trung bình c a sinh viên n m th nh t), ng i ta không xác ng qua sai s ă * ư ñnh ñ
tuyt i trung bình mà là qua sai s toàn phñ ương trung bình:
∑
=
−
−
=∆
n
i
i
xx
n
x
1
2
)(
1
1
'
v i n là s l n o. (4) ñ
Cách tính này s cho ng nh h n so v i sai s tuy t i trung bình, nói cách ( ñ & ơ ñ
khác tin c y cao h n, và c a là thí nghi m c l p l i nhi u l n s d ñ ơ ũng có nghĩ ñư ( 0
ñư ơc th$a nhn h n.
Nói nh v y không có ngh a là c có thêm m t l n o thì ch c ch n thu c ư ĩ * ñ ñư
kt qu t t h n, mà còn tùy thuơ c ch t l ng c ư a m#i l n ño. N u trong các s li u
ñ &o có m t s quá ln hoc quá nh (rt khác thư ng) so v i các s liu còn li thì
ngưi ta ch p nh n b nó i (nhi u l n o) ho c o l i (ít l n o). Th c ra, trong & ñ ñ ñ ñ
nh ing phép ño quan tr ng (thí d , ch có ít l n o mà không còn ñ ñ u ki n l p l i thí
nghim) thì mu n b b t m t s li u ph i có quy t c c th . Ta s i sâu h n & ( không ñ ơ
trong khuôn kh tài li u này.
Sau khi tìm c c ñư
x
và
x
∆
, ta vi t k t qu o c d i d ng: ñ ñư ư
x =
x
±
x
∆
, và có m t u c n nh khi trình bày k t qu c th nào ó, r ng các s ñi ñ !
phía bên ph i c a ng th c trên ph i cùng m c chính xác (s ch s th ñ) * * ñ p phân
sau d u ph y). Ví d : 1
x = 3.00 ± 0.07 úng cách, ñ
x = 3 ± 0.07 sai, vì “3” có chính xác t i 1 n v , 0.07 ch ng còn ý ngh a ñ ñơ ) ĩ
x = 2000 ± 5 úng cách, ñ
x = 2E+3 ± 5 ho c 2x10
3
± 5 ho c 2 ngàn ± 5 u sai vì ñ
x
chính xác ch n ñ
ñơ ñ ĩn v là ngàn, phn ng mt ý ngh a,
x = 18.12345 ± 0.01 sai vì khi ng là 0.01 thì vi c vi t ñ
x
quá chính xác là
vô c n c . ă *
Chú ý:
- Làm tròn s i v i ng : không gi m ! Thí d 0.731 làm tròn là 0.74. ñ ñ
- Nhiu lo i sai l ch: c ng chung. Thí d n u th c o có chính xác là ư ñ ñ
0.1 mm và k t qu o có ng tính c là 0.333 mm thì ng c a thí ñ ñ ñư ñ
nghim s là 0.433 mm. (
3.2. Sai s trong phép o gián ti ñ p
Gi s ta bu c ph i o i l ng x r i qua ó m i tính c i l ng y, thì , ñ ñ ư " ñ ñư ñ ư
phép o y c g i là phép o gián tí p. ñ ñư ñ
Trưng h p n gi n nh t là y và x có quan hàm b c nh t (y = ax ñơ
1
+b). Ta
bit ngay
y
= a
x
+ b và
y
∆
= |a|
x
∆
vì y = a (
x
±
x
∆
) +b. S d nó n gi n vì - ĩ ñơ
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 4
trong quan h hàm b c nh t (c ng g i là quan h tuy n tính), y thay i “ u” theo x, ũ ñ ñ
c* x thay i m t n v thì y thay i a n v . ñ ñơ ñ ñơ
Khi quan h y(x) ph c t p h n quan h tuy n tính, ngh a là y thay i không * ơ ĩ ñ
“ñu” theo x, thì dù ã biñ t
x
∆
, ta còn ph i bi t t c thay i c a y theo x t i v trí ñ ñ
x ó là bao nhiêu thì m i tính c, t c ó chính là o hàm y’(x): ñ ñư ñ ñ ñ
x
dx
dy
y ∆≈∆
hay |y’(x)|
x
∆
(5)
Du x p x cho th y ch c khi dùng ñư
x
∆
khá nh , t i m c coi nh y’ không & * ư
thay i trong c n này, trong tr ng h p t ng quát thì ph i dùng n tích phân ñ ño ư ñ
xác tính ñnh ñ
)(' xy
trung bình.
Trong th c nghi m, nhi u khi y c tính qua hai hay nhi u i l ng o tr c ñư ñ ư ñ
tip, thí d y = y(x,t). Khi y là hàm b c nh t, m i chuy n v n n gi n nh tr c, ñơ ư ư
nhưng phi chú ý d u trong bi u th c ng : luôn d ng (n u y=2x-t thì * ñ ươ
txy
∆
+
∆
=
∆
2
). T ng quát h n, ta bi t r ng dy = ơ !
dt
y
dx
x
y
∂
∂
+
∂
∂
= y’
x
dx + y’
t
dt ( o ñ
hàm riêng theo t n c l p, tính b ng cách coi các bi n còn l i), do $ng bi ñ ! i không ñ
ñó
t
t
y
x
x
y
y ∆
∂
∂
+∆
∂
∂
≈∆
hay |y’
x
|dx + |y’
t
|dt . (6)
Trong nhiu tr ng h p, ng i ta tính ng qua sai s t i ( y / yư ư ñ ương ñ δ=|∆ |)
dơn gi n h n tính tr c ti p, nh t là i v i các hàm s ơ ñ mũ. Khi ó y = .ñ ∆ δ
y
.
Tương t nh v y i v i các tr ng h p có nhi u bi n c l p. ư ñ ư ñ
4. Đ th bi u di n k t qu
S li u th c nghi m c trình bày d i d ng b ng, bi u ho c th , ch n ñư ư ñ" ñ"
loi nào thì tùy hoàn c nh và yêu c u, nh ây ta t p trung vào hình th c th ba, ưng - ñ * *
vì i v i hàm s thì ây là hình th c phù h p nh t (ñ ñ * Chú ý, có tài li u dùng t “sai
s” thay cho t “ ng ”, nh ng theo tác gi bài so n này, ch ng chu n h n. ñ ư ñ ơ
Trưc h t, nó bao hàm nhi u l nh v c, ch không ch là s c a toán h c, thí d ĩ
không th nói sai s là 0.2 mét, tuy c ng có th nói sai l ch 0.2 m. Và, u th hai ũ ñi
quan tr ng h n, ây ch là thi u tin c y c a phép o ch không ph i l ch th t ơ ñ ñ ñ ñ
s c a nó, nh ã nói ph n ư ñ ñu).
Nguyên t c u tiên ñ là ph i th hi n giá tr trung bình và ng t i các v ñ ñ
trí o. ñ
Bin t Hàm o c x ñ ñư
1
2
3
0.921 ± 0.015
0.852 ± 0.013
0.996 ± 0.017
Bin t o c Hàm y(t) ñ ñư
13 ± 1
15 ± 2
19 ± 4
0.912 ± 0.010
0.930 ± 0.013
0.996 ± 0.014
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 5
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
0.84
0.86
0.88
0.90
0.92
0.94
0.96
0.98
1.00
x
t
Nguyên t c th hai là
tn d ng t i a di n tích dành ñ
cho th (ñ" thí d , trong ph n
ñ ñóng khung bên ph i ây), bao
g"m hai chi ti t: các tr c to ñ
tri dài g n h t c hai chi u (ch
tr$ ch chú thích), ng th i các # ñ"
giá tr bi n ho c hàm r i su t
gn h t chi u dài các tr c.
Nguyên t c th ba là
khi n i các m th c nghi m ñi
thành ng, ph i chú ý: ñư
- Đưng v ph i i qua các v ch bi u di n ng (ho c ô ch nh t bi u ( ñ 0 ñ
di0n ng hai chi u), nh t thi t ph i i qua v trí tâm c a v ch (hình ñ ưng không nh ñ
ch nh t) ó. ñ
- Hình d ng ng này ph i g n gi ng v i hình d ng theo lý thuy t, ch ng ñư )
h on, n u quan h tuy n tính thì ph i v ( ñ n th ng, quan h là hàm b c 2 thì ph i v ) (
mt n parabol, vv... Trong tr ng h p ch a bi t quy lu t quan h lý thuy t thì c ño ư ư
g ng v m t ng tr n tru ít u( ñư ơ n khúc nh t có th .
BÀI I. KH O SÁT CÁC HI N T NG M T NGOÀI C A CH T L NG Ư
1. M c ích thí nghi m ñ
- Kho sát hi n t t và không dính t c a ch t l ng, ưng dính ư ư &
- Đo l c c ng m t ngoài và tính h s c ng m t ngoài. ă ă
2. C s lý thuy t ơ
Quan sát s ti p xúc c a ch t
l&ng v i thành c a bình ch a, có th *
thy hi n t ng dính t (mép n c ư ư ư
dâng cao, hình bên trái) ho c không
dính t (ng c l i, hình bên ph i). Khi ư ư
quan sát m t gi t ch t l ng trên b m t &
không dính ưt, ta s th y nó không b (
v3 ra, ñó là do có l c c ng m t ngoài. ă
Đ ñ kh)ng nh s t"n ti ca lc căng mt ngoài, có th làm thí nghim nâng
mt v t dính t ra kh i ch t l ng và o l c kéo khi v t i lên phía trên m t ch t ư & & ñ ñ
l&ng.
Gi s v t thí nghi m là m t vành dang ,
tr, dính t i v i n c (Hư ñ ư
2
O), v i ng ñư
kính trong là d và ng kính mgoài là D. H s ñư
căng mt ngoài c a n c là . Khi b t kh i m t n c, m ư σ * & ư t trong c a vành ch u m t
lc kéo F
1
= d, còn m t ngoài ch u Fσπ
2
= D. σπ
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 6
Tng h p l c tác d ng lên vành là F
c
= F
1
+F
2
= (d+D). σπ
Lc F
c
này có th xác nh b ng th c nghi m v i m t l c k nh y. Khi ñ ! ñ
ñó, ta ño ñư c không ch lc căng mt ngoài (F
c
) mà là m t l c g m nó và c tr " ng
lc c a vành: F = F
c
+ P. P chính là giá tr F khi ta ch a nhúng vành vào n c. ư ư
3. Ki n th c b tr : o kích th c các v t b ng th c k p ñ ư
Th c k p c ư 4 ñư
s, d o kích ng ñ ñ
thưc các vt, th ng ư
s, d ng th i c ng ñ"
hai thang (tính b ng !
mm và b ng inches), !
có th o c r ng ñ ñư ñ
trong, kích th c ngoài ư
hoc sâu. Trên th ñ
trưng có nhiu lo i
thưc k p v i chính 4 ñ
xác khác nhau. Trong
phòng th c t p c a B môn ch có các th c k p v i chính xác ±0.02 mm. ư 4 ñ
Trên hình minh
ho bên ph i, s d ng ,
mu th c kư 4p không
có thang inches cho
d0 nhìn. Th c ph ư
n!m d i, tr t theo ư ư
thưc chính cùng v i
các m k p. Trên & 4
thưc ph có chia
vch t 0 n 9 r$ ñ "i 0,
m#i n v cách nhau ñơ
5 kho ng v ch (t ng
cng 50 khong
vch). T dài ng ñ
ca 50 kho ng v ch là
49 mm. Gi s trong ,
khi o kích th c m t ñ ư
vt, ta g p tình tr ng
thưc nh hình v . ư (
V trí trên
thưc chính c a v ch
s 0 bên trái th c ph cho ta bi t k t qu phép o – h n 3 mm. Gi thi t r ng - ư ñ ơ !
vch bên ph i s 6 c a th c phư (cách v ch 0 bên trái 31 kho ng v ch) trùng v i 1
vch c a th c chính (v ch 34 mm). Bây gi ta xác nh v trí c a v ch 0 bên trái ư ñ
thưc ph .
Đ ư ý r!ng khong cách các vch trên th c ph có giá tr là
mm
50
49
, do v y
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 7
tng 31 khong là
mmmm 38.30
50
49
31 =×
. T v trí c a v ch s 31 (34 mm) tr i $ $ ñ ñ
dài này, ta c v trí c a v ch 0 bên trái: 34 mm – 30.38 mm = 3.62 mm. S 62 xu t ñư
hin ây c ng chính là s c tr ng cho v ch s 31 (62% c a th c ph ). - ñ ũ ñ ư ư
S trùng h p này là t ng quát, ngh a là không ch trong ví d phép o c th ĩ ñ
3.62 mm này, ta có th ch ng minh cho tr ng h p t ng quát, khi k t qu phép o là * ư ñ
vch th n (n < 50) c a th c ph trùng v ch x (mm) c a th c chính: * ư ư
V trí v ch 0 c a th c ph là: x – n ư
50
49
×
(mm) = x – n +
50
n
(mm)
x-n là ph n nguyên, n m bên trái v ch 0, còn ph n th p phân là !
50
n
(mm) =
2n (%) c th c ph . ư
Do ó, trong khi o, ta ch c n xác nh ph n nguyên s mm trên th c chính, ñ ñ ñ ư
xác nh v trí mà hai v ch c a hai th c trùng nhau (g n trùng nh t) tìm ph n ñ ư ñ
thp phân trên th c phư .
4. Th c nghi m
4.1. D ng c thí nghi m
Dng c thí nghi m là b thi t b BKT-060 ki u MC-964 do Vi n V t lý K
thut - i h c Bách khoa Hà n i ch t o, g m Đ "
- Hai c c (ly) ng n c thông nhau, ñ ư
- Lc k lo i 0-0.1 N, chính xác 0.001 N, ñ
- Vành nhôm có ng kính D52/50 mm. ñư
- Bn nh a ph ng, )
- Bn nhôm ph ng, m t m t c ph nylon, ) ñư
- Bn th y tinh ph ng. )
4.2. Kh o sát s dính t và không dính t ư" ư"
Lau s ch các b m t b n m ng và khào sát s dính t c a chúng i v i & ư ñ
H
2
O.
4.3. Kh o sát hi n t ng c ng m t ngoài c a H ư# ă $
2
O
Lau s ch vành nh a và treo vào
lc k sao cho m t c t hình tròn song
song v i m t ph ng n m ngang. ) !
Gi cho l c k th ng và ghi )ng ñ*
nhn giá tr tr ng l ng P c a vành nh a. ư
Chuyn v trí vành nh a n ly ñ
ch*a n c, v n gi cho l c k thư )ng
ñ* ưng và mt d i ca vành chìm trong
nưc.
Tht ch m rãi kéo l c k lên và
chăm chú theo dõi s ch c a l c k .
Trưc khi vành nh a b t ra kh i m t * &
nưc chính là lúc các màng n c kéo m t ư
trong và m t ngoài vành nh a b ng l c !
căng b m t c a nó, s ch c a l c k là
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 8
ti a, ó chính là F (Suy ra Fñ ñ
c
=F - P). L p l i b c này 05 l n và tính toán h s ư
căng mt ngoài c a n c. n k t qu thí nghi m vào M u báo cáo s 1 n p cho ư Đi ñ
ging viên.
-----
BÀI II. XÁC NH H S NH T C A CH T L NG THEO p.p. STOKES Đ %
1. C s lý thuy t ơ
Khi ch t l ng chuy n ng thành l p & ñ
trong ng hình tr , thì v n t c chuy n ng ñ
gim d n t tr c n thành ng. Nguyên $ ng ñ
nhân là do l c ma sát gi a l p ngoài cùng v i
thành ng và l c n i ma sát gi p ch t a các l
l&ng v i nhau.
Lc n i ma sát F
ms
gi a hai l p ch t l ng &
sát nhau (cách nhau dz, chênh l ch v n t c dv
và di n tích ti p xúc S) là F ∆
ms
=
S
dz
dv
∆
η
v i η
là h s nh t c tr ng cho t ng ch t l ng và ph ñ ư $ &
thuc nhi t (gi m khi t ng nhi t ). [ ] = ñ ă ñ η
kg/(m.s)
Khi m t viên bi nh (bán kính r) r i th ng & ơ )
ñ* ng (vn tc v) trong khi cht l&ng, l p cht
l&ng dính trên b m t viên bi c ng chuy n ũ ñng
theo v i cùng v n t c và kéo l p ch t l ng bên &
cnh chuy n ng. nh h ng dây chuy n này ñ 5 ư-
chm d t kho ng cách 2r/3 tính t m t ngoài viên bi ra xa. * - $
Ta có v = v-0 = v trên kho ng cách z = 2r/3 nên ∆ ∆
r
v
z
v
dz
dv
2
3
=
∆
∆
≈
. Thay di n
tích b m t viên bi b ng 4 r ! π
2
, ta tính c : ñư
F
ms
= 6 r v (Công th c Stokes, ch úng khi v và z t i nh ). π η * ñ ∆ ∆ ương ñ &
T$ bi u th c này, th y F *
ms
tăng theo v. Viên bi s n ng nhanh ( không chuy ñ
dn khi r i trong ch t lơ &ng và v t l n nh t nh, sao cho Fñ ñ ñ
ms
cùng l c y ñ1
Acsimét F
A
cân b ng v i tr ng l c P. Khi ó, nó r i th ng u, và v = L/ , trong ó, ! ñ ơ ) ñ τ ñ
L là kho cao ch n tr c, là th i gian r i h t cao này. Khai thác t t c các ng ñ ư τ ơ ñ
ñi u ki n này, ngư ñưi ta tính c:
L
gd
τρρ
η
2
11
)(
18
1
−
= , trong ó ñ ρ
1
và d
1
là kh i l ng riêng và ư ñưng kính
viên bi, là kh i l ng riêng c a ch t l ng và g = 9,8 m/sρ ư &
2
là gia t c tr ng tr ng. ư
Trong tr ng h p ch t l ng ch a trong ng h p ( ng kính trong là d), thì : ư & * 4 ñư
)4,21(
)(
18
1
1
2
11
d
d
L
gd
+
−
=
τρρ
η
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 9
2. Th c nghi m
2.1. Dng c thí nghi m
Dng c thí nghi m là b thi t b BKT-070 ki u MN-971A do Vi n V t lý K
thut - i h c Bách khoa Hà n i ch t o, g m: Đ "
1- Ph u nh h ng ñ! ư
2- ng th y tinh 38mm "
3- Ch t l #ng
4 và 5- các c m bi n v i
khong cách L
6 và 7- núm u ch ñi nh ñ
nhy 2 c m bi n
8- nút b m giây
9- giá ñ$
10- h p ph tùng
11- ng thu h i bi
Hp ph tùng ch a bi, nam châm và th c panme 0-25 mm dùng o * ư ñ ñ ñưng
kính viên bi ( chính xác 0.01 mm). ñ
1- u tr c di ng ñ ñ
theo thân vít 3
2- u tr c c nh ñ ñ!
3- thân vít v i th c ư
lch (trên d i l ch ư
0.5 mm)
4- c n hãm tr c 1 và vít
3 (g t ph i thì h t)
5- th c tròn u khi n ư ñi
trc 1 (0.5 mm / vòng)
6-trc quay-tr t h tr ư% & %
thưc tròn 5, tr c 1
2.2. Đo ng kính bi b ng th c panme ñư & ư"
- Xác nh m “0” c a th c: lau s ch b m t tr c 1 và 2, xoay tr c 6 ñ ñi ư
cho n khi 2 m t giáp nhau (có ti ng kêu). Ghi nh n m c “0” trên th c tròn 5 ñ ư
(Nu v ch “0” n m d i ng chu n thì d m s v ch xen gi a và nhân 0.01 ! ư ñư 1
mm ñ tr vào k t qu o). $ ñ
- M- r ng th c, t bi vào u 2 r i v n tr c 5 n khi áp sát bi, g t ư ñ ñ " ñ
cn 4 c nh. Cách c nh sau: Mép th c tròn có th n m c nh v ch c a ñ ñ ñ ư ư !
thưc th ng trên ho c th c th ng d i; tùy theo ó, ta c th c trên hay ) ư ) ư ñ ñ ư
thưc d i, và ph n l c trên th c tròn. ư % ñ ư
- Lp l i phép o thêm 4 l n n a và n vào Báo cáo theo m u s 2. ñ ñi
2.3. Đo th i gian chuy n ng r i c a viên bi trong ch t l ng (b ng m t) ñ ơ ( ) &
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 10
- Chnh cho ng th y tinh 2 ng th ng ñ* )
- C m n và b t công-t c ñi
- Đt núm xoay 6 và 7 v sát biên trái (các èn LED ) ñ ñ&
- Bm Reset a ng h v 0 ñ ñư ñ" "
- Lau s ch viên bi, trong khi chu n b th vào ng th y tinh thì m t ngón 1
tay chu n b trên nút b m 8. 1
- Khi viên bi i qua b c m bi n 4, nh n ng h cho ch y, và khi qua ñ ñ" "
cm bin 5 thì nhn ng h cho ng ng. Ghi nhñ" " $ n th i gian.
- Lp l i phép o thêm 4 l n n a và n vào Báo cáo theo m u s 2. ñ ñi
2.4. Đo th i gian chuy n ng r i c a viên bi trong ch t l ng (t ng) ñ ơ ( ) ñ
- Đt núm xoay 6 và 7 sao cho c m bi n nh y nh t (các èn LED c ñ ñ& 3
50%)
- Bm Reset a ng h v 0 ñ ñư ñ" "
- Lau s ch viên bi, và b th vào ng th y tinh. Ghi nh n th i gian.
- Lp l i phép o thêm 4 l n n a và n vào Báo cáo theo m u s 2. ñ ñi
BÀI III. XÁC NH CHI T SU T C A B N TH Y TINH Đ *
B+NG KÍNH HI,N VI
1. C s lý thuyơ t
Ngu"n sáng S t m t d i c a t m th y tinh ñ - ư
cho m t chùm sáng h p SHA nh hình v . Tia khúc x 4 ư (
trong không khí HI gi nguyên ph ng th ng ng, ươ ) ñ*
còn tia AB có góc i t o v i pháp tuy n l n h n góc t i ơ
r. Giao c a 2 tia khúc x là S
1
làm cho ng i quan sát ư
thy ngu n sáng S" -
1
(o nh).
Vì th , SH là dày th c c a t m th y tinh (ký ñ
hiu d), còn S
1
H c g i là dày bi u ki n c a nó ñư ñ
(ký hi u d
1
).
Theo nh lu t khúc x ánh sáng (coi chi t su t c a không khí b ng 1) thì ñ !
n = sin i / sin r. V i chùm sáng r t h p thì 4
11
tan
tan
sin
sin
d
d
HS
SH
r
i
r
i
==≈
. Vy:
n = d/d
1
: dày th c l n g p n l n dày bi u ki n. ñ ñ
2. Ki n th c b tr : cách soi kính hi n vi
2.1. H bàn tr t xu ng h t c b ng núm xoay ch nh thô, hay còn g i là c v c p ư 3 ! ĩ
(thưng là quay t i).
2.2. Xoay mâm v t kính ch n v t kính có i nh (4x ho c 10x). ñ ñ phóng ñ &
2.3. Ch nh lam kính sao cho v t c n soi n m t ng i úng vào gi a tr ng nhìn. ! ươ ñ ñ ư
2.4. N u ánh sáng không u thì ch quang (và g ng l y sáng n u có). ñ nh kính t ươ
2.5. M t chăm chú theo dõi qua th kính, tay ch m rãi quay núm ch nh thô nâng d n
bàn tr t lên (th ng là quay lui) cho n khi nhìn th y v t c n soi. ư ư ñ
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 11
2.6.
Chnh v trí v t soi trên bàn tr t cho úng gi a tr ng nhìn và b t ư ñ ư ñu dùng
núm xoay ch nh tinh (còn g i là c vi c p) th y v t m t cách rõ nét nh ñ t.
Nu c n soi k h n (v i phóng i cao h n) thì làm ti p các b c sau ây: - ơ " ñ ñ ơ ư" ñ
2.7. Xoay mâm v t kính ch n v t kính có i cao h n m t b c. ñ ñ phóng ñ ơ
2.8. L p l i b c 6. ư
2.9. N u c n thì l p l i b c 7 và 8 cho n khi vi c quan sát t yêu c u. ư ñ ñ
Chú ý :
- khi dùng v t kính 100x thì ph i có u soi, ñ
-
nu bàn tr t ư ñã c k thu t viên khoá ch n trên, thì b c 1 có th là nâng bàn ñư ư
tr n.ưt lên v trí cao nh t và b c 5 s là h d ư (
Nu c n tìm sâu th tr ng kính hi n vi (v i v t kính ang dùng) thì làm ti p ñ ư " ñ
các b c sau ây: ư" ñ
2.10. Quan sát m t v t m c v trên lam kính. (
2.11. H th p d n bàn tr t b c vi c p cho n khi hình nh b t u nhoè. Ghi ư !ng ñ ñ
nh v trí v ch m c trên th c tròn c a c vi c p. ư
2.12. Nâng d n bàn tr t b c vi c p cho nh b t u nhoè. Ghi nh ư !ng ñn khi hình ñ
v trí v ch m c trên th c tròn cư a c vi c p.
2.13. Khong cách (s vòng quay và s v ch) gi a hai l n ghi nh ó quy ra dài tu ñ ñ ỳ
theo t l quy c c a t ng lo i kính c th . ó là sâu th tr ng. ư $ Đ ñ ư
3. Th c nghi m
3.1. Dng c thí nghi m
1- Th kính !
2- m "ng ng'
3- quay l p v t ( '
kính
4- V t kính
5- K p gi m u v t )
6- Mâm m u v t ñ$
7- Kính t quang
8- Vít ch nh t quang
9- G ng lõm ph n x ươ
10-Thân kính HV
11-Đ kính HV
12-Cht ch n trên mâm+
13-Núm ch nh thô ( c
vĩ c p)
14-"c ch nh tinh (vi
cp)
15-Cht c nh núm ñ!
13
Dng c thí nghi m là b thi t b BKO-040 do Vi n V t lý K thu t - i h c Bách Đ
khoa Hà n i ch t o, g m: "
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 12
- Thưc panme (xem cách s d ng t i Bài 2, m c 2.1) ,
- Bn th y tinh
- Kính hi n vi (xem hình)
3.2. Đo dày th c c a b n th y tinh ñ
Dùng th c panme o t ng t vi c o ng kính viên bi Bài 2, m c 2.2. ư ñ ươ ñ ñư -
Th ic hi n 5 l n và ñ n k t qu vào m u Báo cáo s 3.
3.3. Đo dày bi u ki n b n th y tinh ñ
- Dùng bông (t m c n) ho c gi y m m lau s ch 2 m t b n th y tinh 1 "
- Dùng bút kim k 2 v ch 2 m t th y tinh (dài c 2 mm) sao cho t o thành % - 3
hình ch th p (+) khi ta nhìn xuyên 2 m t.
- t t m kính lên mâm (6) và d ch chuy n b ng các núm ch nh ngang-d c Đ ñ3 !
ñ ư hình “+” n!m d i vt kính
- Ch nh g ng ph n x (9) và kính t quang (7) th tr n vi sáng ươ ñ ưng kính hi
ñu
- Dùng núm xoay (13) ch th y v ch d i tâm th y tinh, sau nh thô ñ ư ñó khoá
b!ng ch t (15), r "i núm (14) ch nh tinh (còn g i là c vi c p) th y v ch này rõ ñ
nht. Ghi nh n v trí trên th c tròn c a núm ch nh tinh. ư
- Ti p t c ch nh tinh nhìn rõ nh t v ch phía trên thu tinh, ng th i nh ñ 6 ñ"
chiu quay và s vòng ã quay. Ghi nh n v trí m i trên th c tròn. ñ ư
- So sánh hai v trí ã ghi nh n : l ch nhau m y vòng và m y v ch l ? ñ %
• Vi KHV dùng ánh sáng t nhiên: M#i vòng (b!ng 80 v ng ch) giá tr b !
0.16 mm và m i v ch – 0.002 mm. Tính ra dày bi u ki n. Th c hi n # ñ
5 l n và n k t qu vào m u Báo cáo s 3. ñi
• V i KHV dùng ñin: M#i vòng (b!ng 100 vch) giá tr b!ng 0.20 mm
và m i v ch – 0.002 mm. Tính ra dày bi u ki n. Th c hi n 5 l n và # ñ
ñ in kt qu vào m u Báo cáo s 3.
BÀI IV. KH O SÁT CÁC NH LU T QUANG HÌNH H C Đ . /
(DÙNG TIA LASER)
1. M c ích thí nghi m ñ
1.1. Kh o sát các nh lu t quang hình h c : ñ
o ñnh lut truyn th)ng ánh sáng
o ñnh lut phn x ánh sáng
o ñnh lut khúc x ánh sáng
1.2. Quan sát các hi n t c : ưng quang h
o hin t ng ph n x toàn ph n ư
o hin t ng quang d n ư
1.3. Kh o sát i c a tia sáng truy n qua các linh ki n quang h c : ñưng ñ
o gương ph)ng, g ng c u ươ
o lăng kính
o thu kính.
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 13
2. D ng c thí nghi m
2.1. Thành ph n thi t b
Đèn Laser He-Ne 0,2 mW
Hp chân é b o v èn Laser ñ ñ
H 3 g ng ph ng bán m ươ )
Màn nh có th c tròn o góc ư ñ
Hp ph ki n quang h c, g m : "
bn m t song song; b n m t bán
tr
gương ph ng )
gương cu kép : l"i và lõm
lăng kính 60
0
, lăng kính 45
0
thu kính h i t : l i và ph " )ng-
l"i
thu kính phân k : lõm và ỳ
ph)ng-lõm
2.2. C u t o và ho t ng ( ñ
Cu t o c a b thi t b quang h c
dùng tia laser khí He-Ne g m m t n P (hai u ng có hai g ng ph ng " ng phóng ñi ñ ươ )
song song) ch a h n h p khí hêli-nêôn dùng làm ngu n phát tia t n m ngang trong * # " ñ !
hp chân ñ H. Chùm lade phát ra là chùm sáng h4p song song màu ñ&, bưc sóng
λ
=
632,8 nm. Sau khi t i p vào g ñ ương ph)ng G (nghiêng 45
0
), chùm lade phn x th )ng
ñ* ng chiu vào K và tkính khu ch tia o ra m t d i sáng h 4p truyn ñn h kính phân
tia g"m ba gương ph ng G)
1
,G
2
,G
3
(v i G
2
và G
3
là hai g ng bán m ). Các g ng ươ ươ
này t k ti p cách u nhau, m c ph n x gi m d n t Gñ ñ * ñ $
1
qua G
2
ñn G
3
và t o
ra ba chùm tia ph n x song song n m ngang ho ! c xiên chéo tuỳ thuc góc nghiêng
ca các gương G
1
, G
2
, G
3
.
Phn gi a c a màn nh M t th ng là m t a tròn chia dùng làm ñ )ng ñ* ñĩ ñ Đ
thưc o góc và có th quay quanh tr c n m ngang. Các linh ki c c n ñ ! n quang h
kho sát c c m vào l tròn tâm c a a chia ñư # - ñĩ ñ Đ .
Khi s d ng b thi t b này, c n ti n hành theo các b c sau ây :, ư ñ
a) M n p y kính khu ch tia K. ât chuy n m ch "VOLTAGE" ( n áp) v - ñ Đ ñi -
trí 0. C m phích l y n c a b thi t b vào ngu n ~220V . ñi "
b) V n núm m ch "VOLTAGE" t i v trí I. n P s phát ra chùm ng phóng ñi (
laser màu truy n qua kính khu ch tia K. N u ñ& ñin áp thp, ta phi vn núm mch
VOLTAGE sang v trí II ho c III các tia lade có sáng n nh. ñ ñ ñ
c) Có th di chuy n kính khu ch tia K ho c n i l c hãm thân tr c &ng a các
gương ph)ng G
1
,G
2
,G
3
ñ ñ ñĩ ñiu ch nh nghiêng ca chúng sao cho trên mt a
chia xu t hi n ba chùm tia lade rõ nét. ñ Đ
Chú ý : Không s tay vào m t kính phân tia và h n ch lau m t bán m c a các
kính phân tia. N u m t các kính phân tia ho c m t các linh ki n quang h c b m do
b1n, ta phi lau nh b ng v i ho c gi y m m th m c4 ! "n y t .
3. Trình t thí nghi m
3.1. Kh o sát nh lu t ph n x và khúc x ánh sáng ñ
H
M
P
G
1
G
2
G
3
Đ
K
G
I
II
III
VOLTAGE
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 14
a) Ch dùng g ng ph ng G ươ )
1
và u ñi
chnh nó ñ thu c m t chùm sáng ñư
h4p truy n theo ph ng trùng v i ươ
ñư ñĩ ñng th)ng 0-0 trên mt a chia Đ.
C m tr c a b n bán tr (n a m t ñ3 ,
tr) vào l tròn t i tâm c a a chia # ñĩ ñ
Đ sao cho ph n m t ph) ng ca b n bán
tr vuông góc vi ng th ng 0-0 và ñư )
hưng v phía SI . tia ti
b) Quay ñĩa chia ñ Đ thun chiu
kim ông hñ " : chùm tia t i SI s h p v i (
ñưng th)ng 0-0 mt khác góc t i i
không và b phân ra thành hai tia khác
nhau (Hình) :
- IR truy n trong không khí và h p v i ng thtia ph n x ñư )ng 0-0 góc ph n x
i
/
,
- IRtia khúc x
/
truy n vào trong b n bán tr , l ch kh i ph ng truy n th ng c a & ươ )
nó và h p v i ng th (v i r < i ). ñư )ng 0-0 góc khúc x r
Chn góc t i i l n l t b ư !ng 30
0
, 45
0
, 60
0
. c và ghi giá tr t ng c a góc Đ ương *
phn x i
/
và góc khúc x r .
c) D a vào k t qu o ch ng t r ng : ñ ñ * & !
- góc ph n x luôn b ng góc t i : !
i
/
= i (1)
- t s gi a sin c a góc t i và sin c a góc khúc x là m t i l i ñ ưng không ñ n :


= không ñi (2)
- tính i l i , t c là xác c c a thu tinh i ñ ưng không ñ n * ñnh ñư chi it su t t ñ 6 ñ
vi không khí.
3.2. Kh o sát hi n t ng ph n x toàn ph n ánh sáng ư#
a) Th c hi n l i ng tác 2a, nh ng chú ñ ư
ý quay ph n m t cong ca b n bán tr
hưng v phía tia t i SI (Hình). Trong
trưng h p này, góc khúc x l n h n góc ơ
ti : . r > i
b) Quay a chia t ng d n góc ñĩ ñ Đ ñ ă
ti i. Khi ó góc khúc x t ng theo. ñ r ă
Đ" ñng thi quan sát thy sáng ca tia
phn x IR t ng d n, còn sáng c a tia ă ñ
khúc x IR
/
gi m d n .
c) Cho t i khi tia IR
/
n m sát m t áy c a b n bán tr ng v i góc = 90! ñ * r
0
thì góc
ti i có giá tr gi i hn b!ng i
0
. Đc và ghi giá tr góc gii hn i
0
.
d) N u ti p t c t ng góc t i sao cho ă i > i
0
, thì tia khúc x IR
/
bi n m t, ch còn tia
phn x IR : ó là ñ s ph n x toàn ph n ánh sáng.
r

i
/
r
90
0
90
0
0
0
r
i
/
i
I
R
S
R
/
90
0
90
0
0
0
r
i
/
i
I
R
S
R
/
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 15
C
e) Tính sin i
0
và so sánh v i ( ây là chi t su t c a b n bán tr ) ch 1/n - ñ n ñ *ng
t&:

=
(3)
3.3. Kh o sát hi n t ng quang d n ư# 0
- Dùng m t thanh thu tinh nh u n cong có hai u mài nh n (ho c m t chùm s i 6 & ñ .
thu6 tinh).
- Chi u m t chùm tia sáng h p vào m t u c 4 ñ a thanh thu6 tinh này. Do b
ph n x toàn phn nên chùm tia sáng không truy n th ng mà truy n theo ) ñưng cong
ñ úng vi hình dng c a thanh và ló ra - ñu kia c a thanh. Có th nhìn thy rõ
ñư 6 -ng truyn ca chùm tia sáng trong thanh thu tinh hoc dùng mt t giy tr!ng
ñ - ñ ñ h*ng chùm tia sáng ló ra u i din ca nó.
3.4. Kho sát tia sáng khúc x qua l ăng kính
a) Dùng lăng kính thu6 tinh có góc ñnh A = 60
0
. C m tr c a l tròn ñ3 ăng kính vào l#
ti tâm a chia sao cho ng th ng 0-0 trùng v i ng phân giác c a ñĩ ñ Đ ñư ) ñư góc
chit quang  c a l ng kính (Hình). u ch nh g ng G ă Đi ương ph)
1
ñ thu c chùm ñư
sáng h4p truyn th)ng trong không khí và lưt sát trên m t bên AB c a l ăng kính.
b) Quay ñĩa chia ñ Đ thu n chi u quay
ca kim ñ"ng h" : góc t i i gi m t 90 $
0
ñn giá tr i
0
.Khi ó ñ góc l ch
δ
c a
chùm tia ló kh&i mt AC i di n c a l ng ñ ă
kính gi m d n t i giá tr nh nh t &
δ
0
-
gi là , sau ó l i ti p góc l ch c c ti u ñ
tc t ng. c và ghi giá tră Đ ca góc l ch
cc tiu
δ
0
.
Có th t m t t gi y tr m t trên ñ ng -
ca h p chân H h ng v t sáng do ñ ñ *
chùm tia ló t o thành. V a quay l $ ăng
kính, v$a quan sát s dch chuyn ca vt
sáng trên mt gi y xác nh v trí d ng c a v t sáng (tr c khi i chi u d ch ñ ñ $ ư ñ
chuyn) *ng
vi giá tr c a góc l ch c c ti u
δ
0
.
c). Tinh t s sin(A+
δ
0
)/sin(A/2) và so sánh v i giá tr chi t su t a b n bán tr n c
ñ ch*ng t& :


δ
+
=
(4)
3.5. Kho sát tia sáng phn x trên gương cu
a) Dùng m t t gi y tr A4 : khoét m t l tròn b ng l tròn trên a chia ng kh # ! # ñĩ ñ
Đ và k% mt ñưng th)ng xx
/
ñi qua tâm c a l tròn ó. t t gi y này lên m t a # ñ Đ ñĩ
chia sao cho ng th ng xxñ Đ ñư )
/
trùng v i ng th ng ngang 0-0 trên m t a ñư ) ñĩ
chia . C m tr g ng c u lõm vào l tròn c a a chia g ng c u ñ Đ ñ3 ươ # ñĩ ñ Đ ñ ươ
0
A
90
0
S
B
δ
0
90
0
R
/
0
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 16
n!m è lên t gi y và xoay g trñ ương ñ c chính
ca nó trùng v i ng th ñư )ng xx
/
.
b) u ch nh các g ng GĐi ương ph)
1
,G
2
,G
3
ñ thu c ba tia sáng song song sao ñư
cho tia gia trùng vi quang trc chính ca
gương cu lõm (Hình).
Tia trên và tia dưi, sau khi phn x trên
mt gương cu lõm, s giao nhau t i tiêu (
ñim F ca gương cu. Dùng bút ñánh du
giao m F c a các tia sáng trên m t t ñi
giy.
c) Gi c nh tia gi a trùng v i quang tr c chính c a g ñ ương cu. Điu chnh các
gương G
1
và G
3
ñ tia trên và tia d i i qua m C sao cho các tia sáng này, sau khi ư ñ ñi
phn x trên gương, s( truyn ngưc li theo phương ca tia ti. Khi ó m C là quang ñ ñi
tâm c a g ng c u. Dùng bút ánh d u giao m C trên m t t gi y. ươ ñ ñi
d) Nh c g ng c u ra kh i m t a chia . Dùng th ươ & ñĩ ñ Đ ưc milimét o khoñ ng cách
CF trên m t t gi y. T ó xác nh tiêu c g ng c u lõm : $ ñ ñ ươ

=
(5)
e) Có th nghim li công th*c gương cu :
=+
(6)

−=
′′
=
(7)
b!ng cách ñiu ch nh l n l t các g ng G ư ương ph)
1
,G
2
,G
3
ñ thu c ba tia sáng ñư
như hình v : (
- tia sáng t G$
3
truy n d c theo tr c chính c a g ng c u lõm. ươ
- tia sáng t$ G
2
truyn song song v i tr c chính ti g ng c u lõm và ph n x i qua ươ ñ
tiêu m F. ñi
- tia sáng t G$
1
truy n qua tiêu m F ñi
ti gương cu lõm và ph n x theo phương
song song v i tr c chính.
Giao m B c a các tia t i g ng c u ñi ươ
lõm bi u thi v trí v t (AB tr c chính). ⊥
Giao m Bñi
/
c a các tia ph n x trên
gương c u lõm bi u thi v trí nh (A
/
B
/
⊥
trc chính). Dùng bút ánh d u ng ñ ñư
truyn c a các tia sáng và v trí g ng c u ươ
lõm trên m t t gi y, ta có th o c các ñ ñư
khong cách d, d
/
, f , AB , A
/
B
/
.
3.6. Kho sát tia sáng khúc x qua th(u kính
a) Làm l i ng tác 5a, nh ng thay l ng kính b ng th u kính h i t . ñ ư ă ! Điu chnh các
G
1
,G
2
,G
3
ñ thu ñưc ba tia sáng song song sao cho tia gia trùng vi quang trc chính
truyn th ng qua th u kính (Hình).)
F
O
C O
G
1
O
G
3
G
2
B
/
A
/
A
B
F
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 17
A
/
B
/
A
B
G
2
O
F
a
G
1
G
3
Tia trên và tia d i, sau khi khúc x qua th u kính, s giao nhau t i ư ( tiêu m ñi nh
F
a
n m trên tr c chính c a th u kính. Dùng !
bút ánh d u giao m Fñ ñi
a
c a các tia sáng
trên m t t gi y.
b) Gi nguyên tia gi a trùng v i quang
tr ic chính c a th u kính h i t . Đ u chnh
các gương G
1
và G
3
ñ tia trên và tia d i i ư ñ
qua m Fñi
v
n m trên tr c chính phía tr! - ưc
thu kính sao cho sau khi khúc x qua th u
kính, hai tia này truy n song song v i tr c
chính. Khi ó Fñ
v
là tiêu ñim vt c a th u kính
hi t . Dùng bút ánh d u giao m F ñ ñi
v
c a
các tia sáng trên m t t gi y.
c) Kho ng cách gi a hai tiêu m F ñi
v
và F
a
có giá tr g p ôi tiêu c a th u ñ f c
kính h i t . Dùng th c th ng milimét o kho ng cách F ư ) ñ
v
F
a
, ta có th xác nh ñ
tiêu c c a th u kính h i t :
f =
(8)
d) Có th nghi m l i các công th c th u kính : *
=+
(9)

−=
′′
=
(10)
b!ng cách u ch nh l n l t các g ng Gñi ư ương ph)
1
,G
2
,G
3
ñ thu c ba tia sáng ñư
như hình v : (
- tia sáng t G$
3
truyn dc theo trc
chính c a th u kính h i t .
- tia sáng t$ G
2
truyn song song v i tr c
chính ti th u kính và khúc x i qua tiêu ñ
ñim nh F
a
.
- tia sáng t G$
1
ñi qua quang tâm O c a
thu kính và truy n th ng. )
Giao m B c a các tia t i thñi u kính
biu thi v trí v t (AB tr c chính). Giao ⊥
ñim B
/
c a các tia khúc x qua thu kính
biu thi v trí nh (A
/
B
/
tr c chính). Dùng ⊥
bút ánh d u ng truy n cñ ñư a các tia
sáng và v trí th u kính trên t gi y, ta s (
ño ñưc các khong cách d, d
/
, f, AB, A
/
B
/
.
BÀI V. KH O SÁT LASER BÁN D N 1
(NÂNG CAO)
1. M c ích thí nghi m ñ
Kh io sát c tr ng Vôn - Am pe c a Laser bán d n, xác ñ ư ñnh dòng ñ n b m ơ
to ra tr ng thái o m t . ñ ñ
O
F
a
O
F
v
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 18
Kh io sát quan h gi a dòng ñ n b m và công su t Laser . ơ
So sánh các k t qu nh n c v i các giá tr o t ng c a các lo i Diode ñư ñ ương *
phát quang ( LED) khác nhau rút ra k t lu n v c tính ho t ng c a Laser bán ñ ñ ñ
dn.
Thit b kh o sát laser bán d n
2. C s lý thuy t ơ
Laser bán d n ( còn g i là Diode laser ) là m t l p laser c bi t. Chúng phân ñ
bi it v i các laser truy n th hai ng - ñ m:
1-Trong các laser kinh n, các nguyên t có ho t tính laser ( là các phân t , ñi , ,
ion) c l p v i nhau và ch các mñ * ưc năng lưng nh nhau c sñư , dng cho quá
trình Laser. u này có ngh a là v nguyên t c, t o ra tr ng thái o m t , m t Đi ĩ ñ ñ ñ
s l i h n các nguyên t có th cùng tham gia u ưng không gi , ñóng góp cho hi *ng
lasser ( tuân theo phân b Boltzmann). u này không i v i tr ng h p c a Đi ñúng ñ ư
laser bán d n: Trong các laser bán d n, m i m c n ng l ng xác nh ch có t i a # * ă ư ñ ñ
hai h t ( ây là electron - tuân theo nguyên lý Pauli ). Tuy nhiên , trong ch t bán - ñ
dn, hàm sóng c a các nguyên t riêng bi t ph nhau, t o ra các d i n ng l ng, và , ă ư
các electron chi m ch trên các phân m c c i này, theo phân b Fecmi- # * a các d
Dirac. Khi x y ra quá trình laser, thay vì là s chuy n các c dân gi a hai m c n ng ư * ă
l iưng trong các laser kinh ñ n, thì ây là s chuy n các c dân gi a hai d i n- ñ ư ăng
lưng .
2- u khác bi t quan tr ng th hai liên quan n s truy n tia laser trong Đi * ñ
không gian gi i h n c a l p ti p xúc PN. S phân b c không gian c a chùm ưng ñ
laser ây c xác nh b i môi tr ng laser ch i do h p c ng h ng - ñ ñư ñ - ư * không ph ư-
như trong các laser truy n th ng.
Hai m khác bi t nêu trên d n n k t qu là : các c tính v chùm tia ñi ñ ñ
cũng như các ñc tính v ph c a laser bán d n có khác rõ rt so v i laser truy n
thng :
1- Các laser bán d n s không phát ra c các sóng ánh sáng có b c sóng ( ñư ư
c h u xác nh, b i vì chúng không có các m c n ng l ng gián n xác ñ - * ă ư ño ñnh ñ
s, d ng cho quá trình laser, mà thay vì ó là các d i n ng l ng nh nói trên. u ñ ă ư ư - Đi
này làm cho ph c a chùm tia laser bán d n có r t nh, b c sóng không ñ ng nh ñ ư
hoàn toàn n s c, ph thu c môi tr ng laser ( ti p xúc PN). ñơ ư
2- S t o thành và d n h ng cho tia laser trong các laser bán d n x y ra ư
trong không gian r t h p c a l p ti p xúc PN, v i kích th c ch kho ng vài l n b c 4 ư ư
sóng c a tia laser. Trong khi ó, các laser truy n th ng, phân b c ñ - ưng ñ không
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 19
gian và c u trúc mode c a chùm laser c xác nh b i ng d n sóng ( kho ng ñư ñ - ñư
cách gi a hai g ng trong h c c ng h ng FABRY-PEROT, n i các photon có th ươ ư- ơ
truyn t do trong không gian r t dài so v i chi u dài b c sóng ). Ch ng h n i v i ư ! ñ
laser khí He-Ne, kho ng cách ó là kho ng 150-200mm. u ó d n t i k t qu là : ñ Đi ñ
trong khi chùm laser phát ra t ng phát laser truy n th ng có tính nh h ng và $ các ñ ư
ñ tp trung rt cao, thì chùm laser bán dn li phân kì rõ rt.
Hai c m trên nh h ng t i vi c s d ng laser bán d n . Tr c khi chùm ñ ñi ư- , ư
tia laser bán d n c s d ng theo cách thông th ng, c tính phân kì c a chúng ñư , ư ñ
cn phi c hi u ch nh lñư i b ng m t h quang h c, th ng là m t th u kính h i t ! ư
có tiêu c ng n ( f = 6 mm). Ti t di n c a chùm laser bán d n không có hình tròn,
mà th ng là ellip, hay ch như t .
Hình 2 cho s c u t o c a m t laser bán d n (GaAl)As. N m phía trên n ơ ñ" ! ñi
cc n là l p bán d n n n Gali-Aluminum (GaAl ) pha t p loi n, trên ó ng i ta ph ñ ư
nhiu l p gallium-aluminum arsenide v i n Al khác nhau. Các n tích c "ng ñ ñi ñư
phun vào l p ho t tính m ng 0.2 m b ng cách t m t n áp lên ti p m &ng kho 7 ! ñ ñi ñi
phía trên ( n c c p) có b r ng kho ng vài m. Vùng kích ho t n m gi a hai ñi 7 !
ñư ñng biên ca l p chuyn tip PN tác ng như mt lp rào ch n các h t ti ñin .
Nu dòng ñin b m l n, tr ng thái o m t c t o ra trong th tích vùng ơ ñ ñ ñ ñư
kích ho t . Chùm laser i qua vùng kích ho t , qua c a s ló ra ngoài . Tinh th bán ñ ,
dn có ch s khúc x ( chi t su t) cao, nên t i b m t hai bên, ph n x l n, ñ ñ
không c n ph i ph thêm l p ph n x , chúng v n có th ho t m t b c ñng như ng
hư-ng g ng Fabry-Perot . ươ
Mt c tính n a c a laser bán d n là s ph thu c c a b c sóng laser vào ñ ư
nhit c a t m bán d ng 0.25nm/°K ) và c dòng n b m (vào ñ n(vào kho ưng ñ ñi ơ
khong 0.05nm /mA) . N u c n b c sóng xác i thì ng i s d ng ư ñnh, không ñ ư ,
ph ii duy trì nhi t ch t bán d n và c ñ ưng ñ dòng ñ n b m m t giá tr xác nh. ơ - ñ
Ưu ñ &im ln nht c a laser bán dn là kích thưc nh , không yêu cu ngu"n
cao áp m nh ( laser khí He-Ne òi h i ngu n cao áp hàng nghìn vôn), do ó d ng ñ & " ñ 0 *
dng và giá thành h . Cho n nay ng i ta ch a ch t o c m t Diode Laser có ñ ư ư ñư
công su t h n 10W, tuy nhiên, do công su t tiêu th và kích th c r t nh , nên ng i ơ ư & ư
ta t p trung nghiên c u vào vi c tích h p hàng nghìn laser bán d n trên m t chip, * ñ
có th t o ra chu i laser bán d n có công su t l n hàng kW. #
Đ i n c c P
Đ i n c c n
p
n
A
B
Vùng kích ho t
Các photon c t o ra ñư
Cu trúc c a Laser (Ga Al)
As
.
Vùng chuy n ti p PN khi ch a có n áp (A) và sau khi t ư ñi ñ
ñi n áp (B). Vùng kích ho t có c hai lo i h t t i electron và
l# tr ng , khi tái h p t o ra phôtôn.
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 20
3. Th c nghi m
3.1. D ng c thí nghi m
• Laser bán d n 2-5 mW
• Ba lo i LED khác nhau ( vàng, l c) ñ&
• Bng l p ráp m ch n ñi
• M u ñi n tr- 100 ôm
• Đ"ng h" ña n ng hi n s DT-9205A ă
• Ngu"n n áp 0-6V30-35mA u ch nh liên t c ñi
• Dây n i m ch hai u phích 650mm màu ñ ñ&
• Dây n i m ch hai u phích 650mm màu xanh ñ
• Giá quang h c 500mm
• Tr thép Inox D10/180 mm
• Tr thép Inox D 8/120 mm.
• Đ ư tr t
• Sensor o công su t quang ñ
• Milivôn k n t ch th kim MC-897A ñi ,
3.2. Các b c ti n hành ư"
Trong bài thí nghi m này , chúng ta kh o sát c tính c a m t laser bán d n ñ
thông qua vi c :
- V c tr ng Vôn - Ampe ng th i quan sát s xu t hi n chùm tia Laser t ( ñ ư ñ" $
ñ ñ ñó xác ñ nh giá tr dòng in bơm và in áp ñ ñt vào tip xúc PN ca laser to ra
ñư ñ ñc trng thái o mt .
- o công su t laser và kh o sát m i quan h gi a công su t laser và dòng n Đ ñi
bơm.
- So sánh v i các c tính c a Diode phát quang ( LED) thông th ng phân ñ ư ñ
bit quá trình laser trong laser bán d n .
Bư"c 1 .Lp ráp s m ch n ơ ñ ñi
Tìm hi u c u t o c a b n và th c hi n l p ráp m ch n o c tr ng ñi ñi ñ ñ ñ ưng
Vôn- Am pe c a laser bán d n theo s ơ ñ".
Trên s : ơ ñ"
- Ngu n m t chi u n nh có n áp ra thay i c t 0-6V, u ch nh b i " ñ ñi ñ ñư $ ñi -
núm xoay VR, ban u t v trí 0 ( xoay ng c chi u kim ng h v t n cùng ñ ñ - ư ñ" "
trái).
- n tr R =150 l p n i ti p v i laser bán d n (SC Laser) nh m h n ch Đi - ς !
dòng b m t i a Laser không b h ng do quá dòng. ơ ñ ñ &
+
+
V
A
150
ς
R
SC laser
+
+
DC 200mA
DC 20V
Ngu"n m t chi u
0
-
6V
+
_
VR
Sơ ñ" m ch n o c tr ng ñi ñ ñ ư
Vôn -Ampe c a laser bán d n
I ( mA
)
U ( V
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 21
- Các Vôn k V và ampe k A dùng thang o DC20V và DC200mA c a ñ ñ"ng
h" ña n n săng hi DT9205A, m c vào các ch t t ng . ương *
Chú ý an toàn : Tr iưc khi th c hành l p ráp s m ch ' ơ ñ ñ n, c n rút phích
c'm b ngu n m t chi u ra kh i n . Sau khi l p xong , m i thày h ng d n ki m # , ñi ' ư
tra m ch n r i m i c m phích ngu n vào n và th c hi n các b c ti p theo ñi ' , ñi ư .
Bư"c 2 . Lp ráp thi t b o công su t laser ñ (
Laser bán d n c l p u bên trái b ng quang h c. T i u bên ph i c a ñư - ñ ă ñ
băng ta t d ng c c m bi n S ñ ñ ño công su t quang c a chùm laser, sao cho
chùm laser chi u úng vào tâm c a c m bi n S ( hình 1) . C m bi n S chuy n i ñ ñ
cưng ñ chùm laser thành su t n ng , c d n ra tiêu th trên ñi ñ ñư ñin tr t i -
R=220 iς và n i v i milivôn k ñ n t MC-897 nh m t phích c m 5 chân. Thang o , ñ
ca MC-897 c l a ch p v i công su t laser cñư n phù h n o, núm nh y Rf ñ ñ
xoay v t n cùng trái . L u ý tr c khi o c n b t khoá K cho MC-897 ho t ng, ư ư ñ ñ
ch kho ng 3-5 phút cho n inh , r i quy 0 cho nó b ng cách xoay núm "0" ngay ñ " ! -
dưi ng h ch th . ñ" "
Công su t cu chùm laser c xác nh b i công th c : ñư ñ - *
2
( W)
U
P m
R
η
=
Trong ó : - ñ
η
là h s chuy n i quang n c a c m bi n S, ñ ñi
- U ( n v o mV) là hi u n th r i trên n tr t i R=220 , ñơ ñ ñi ơ ñi - ς
ño b-i Milivoon k ñin t, MC-897A .
Bư"c 3 . Ti n hành o ñ
Vi các d ng c o ã c chu n b nh trên, ta có th ng th i thu c ba ñ ñ ñư 1 ư ñ" ñư
ñ ư i l ng có quan h hàm s v i nhau : Dòng ñin bơm I (mA), Hiu ñin th U
PN
(V) r i trên ti p giáp PN và công su t P c a laser thông qua hi u th U (mV) o trên ơ ñ
MC-897.
3.1- o c tr ng Vôn ampe và c tr ng công su t laser-dòng n b m : Đ ñ ư ñ ư ñi ơ
C m phích n và b t công t c b ngu n cung c n m t chi u . ñi " p dòng ñi
Xoay t t núm VR t ng d n b m t ng mA m t, t 0mA n 25mA. $ $ ñ ă n dòng ñi ơ $ $ ñ
Ghi các giá tr I, U
NP
, U vào b ng sau.
Thang o : ñ
Ampe k n t A : ........................................... MV k ñi , MC897: ................................
Vôn k n tr t V : ........................................... Đi - i : .......... 220 ς.......................
H s chuy n i Sensor : ñ η = ..........
I(mA) U
PN
(V) U (mV) I(mA) U
PN
(V) U (mV)
0
1
2
3
...
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 22
Ghi các giá tr thang o các ng h vào b ng1. K t thúc b c 3.1, gi m n ñ ñ" " ư ñi
áp ngu n m t chi u v 0, tháo dây n i Laser SC ra kh i b n . " & ng ñi
3.2 - V c tr ng vôn ampe c a diode phát quang ( LED). ñ ư
L p các diode phát quang (LED) thay vào v trí c a laser SC trong b n . ng ñi
Thc hi o c tr ng Vôn-ampe c a LED theo cách t ng t nh i n phép ñ ñ ư ươ ư ñ
vi Laser bán d n , nh ưng không ño công su t quang. L n l t th c hi n v i các ư
LED , vàng, xanh, tím. Ghi s li u vào b ng sau. ñ&
LED LED vàng LED tím ñ&
I (mA) U (V) I (mA) U (V) I (mA) U (V)
Bư"c 4 . K t thúc thí ngnghi m .
T t t t c các công t c ngu n c a các ng h , b ngu n n áp m t chi u , rút " ñ" " "
phích c m n ra kh i n l i, tháo m ch n, x p x p các d ng c g n gàng ñi & ñi ư ñi
trên bàn thí nghim .
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 23
BÁO CÁO K T QU THÍ NGHI M - BÀI S 1 *
Bài: Kho Sát Các Hi n T ng M t Ngoài C a Ch t L ng ư
Lp:
T:
H, tên sinh viên:
Ngày th c tâp:
a. Kh o sát s dính t i v i H ư ñ
2
O.
Loi v t li u
làm b m t
2 $
Mô t hi n t ng dính t ư# ư"
Kt lu n
(có/không)
Nha
Nhôm
Nylon
Thy tinh
b. Kh o sát và o l c c ng m t ngoài c a Hñ ă
2
O
- Đưng kính ngoài c a vành nh a:
- Đưng kính trong c a vành nh a:
- Trng l ng c a vành nh a: ư
- Đo F và tính h s n vào b ng sau. σ ñi
Ln th F F
c
Trung bình
F
C
Đ ng
∆∆∆∆
F
C
σ
∆
∆∆∆σσσ
σ
1
2
3
4
5
Kt qu o h s c ng m t ngoài: ñ ă
σ
σσ
σ
=
σ
±
±±
±
∆
∆∆
∆σ
σσ
σ
= ...
±
±±
±
...
(N/m)
Xác nh n c a ng i h ng d n ` Sinh viên ký tên ư ư" 0
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 24
BÁO CÁO K T QU THÍ NGHI M – BÀI S 2 *
Bài: Xác nh H s nh t c a Ch t l ng theo Ph ng pháp Stokes ñ ươ
Lp:
T:
H, tên sinh viên:
Ngày th c tâp:
Kt qu :
- Nhit phòng: ñ
- Khi l ng riêng c a bi: (s t) 7874 kg / mư
3
- Khi l ng riêng c a ch t l ng: (d u nh n) 1000 kg / mư &
3
- Đưng kính (trong) ng ch t l ng d: 38.0 0.1(mm) & ±
(
d
= 38.0;
d
∆
= 0.1)
- Đ chính xác c a panme: δ
1
= 0.01 mm
- Đ chính xác c a ng h : ñ" " δ
2
= 0.001 s
Ln o ng kính bi, dñ Đư
1
Th i gian (dùng m t)
Thi gian (t ng) ñ
1
2
3
4
5
Tính d
1
trung bình:
Đ ng ∆d
1
’:
Đ ng toàn phn
∆d
1
= d∆
1
’ + δ
1
=
............................
τ trung bình:
Đ ng ∆τ’:
Đ ng toàn phn
∆τ ∆τ δ = ’ +
2
=
............................
τ trung bình:
Đ ng ∆τ’:
Đ ng toàn phn
∆τ ∆τ δ = ’ +
2
=
............................
- H s nh t tính c: ñư
η
= ... kg/(m.s)
- Sai s t i: ương ñ
δ =
η
η
∆
=
∆
+
∆
+
+
+
∆
d
d
d
d
dd
dd
1
1
1
1
1
4.2
d
)4.22(
4.2
1
τ
τ
= .........
- Đ ng = . ∆η δ
η
= ... kg/(m.s)
- Kt qu o nh t ñ ñ
η
ηη
η
=
η
±
±±
±
∆
∆∆
∆η
ηη
η
= ....
±
±±
±
... kg/(m.s)
Xác nh n c a ng i h ng d n ` Sinh viên ký tên ư ư" 0
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 25
BÁO CÁO K T QU THÍ NGHI M - BÀI S 3 *
Bài: Xác ñnh Chi t su t c a b n Th y tinh b ng Kính hi n vi
Lp:
T:
H, tên sinh viên:
Ngày th c tâp:
Kt qu :
- chính xác c a th c panme: Đ ư δ
0
= 0.01 mm
- chính xác c a th c tròn trên kính hi n vi: Đ ư δ
1
= 0.002 mm
Ln o ñ
1 2 3 4 5
Trung bình
Đ ng
d
∆d’=
d
1
∆d
1
’=
Đ ng tng cng (tính c dng c ñ o):
- ∆ δd =
0
+ d’ = …….. mm ∆
- ∆d
1
= δ
1
+ d∆
1
’ = ……. mm
Giá tr trung bình c a chi t su t:
1
d
d
n =
= ......
Sai s t i c a chi t su t n: = ương ñ δ
1
1
d
d
d
d
n
n
∆
+
∆
=
∆
= ......
Đ ng ca chit sut n: n = ∆
δ
.n
= ... ...
Kt qu o chi t su t: n = ñ
nn ∆±
=...
±±±±
...
Xác nh n c a ng i h ng d ư ư" 0n ` Sinh viên ký tên
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 26
BÁO CÁO K T QU THÍ NGHI M - BÀI S 4 *
Bài:
Kho sát các nh lu t quang hình h c (ñ
dùng tia sáng laser)
Lp:
T:
H, tên sinh viên:
Ngày th c tâp:
Kt qu :
Góc t i i 30
0
45
0
60
0
Góc ph n x i’
Góc khúc x r
T l


Chit su t (giá tr trung bình c a


) n = …
2. r= 90
0
i
0
= …
Sin(i
0
) = … 1/n = …. 1/n/ Sin(i
0
) = …
3. Mô t k t qu kh o sát hi n t n: ưng quang d
4. K t qu kh o sát tia sáng khúc x qua l ăng kính
A
δ
0
sin(A+
δ
0
)/sin(A/2) sin(A+
δ
0
)/sin(A/2)/n
60
o
Xác nh n c a ng i h ng d ư ư" 0n ` Sinh viên ký tên
B MÔN V T LÝ Y SINH Giáo Trình Th c T p Cho Sinh Viên Y Khoa N m I ă
Trang 27
BÁO CÁO K T QU THÍ NGHI M - BÀI S 5 *
Bài: Kho sát Laser bán d n (nâng cao)
Lp: T :
H, tên sinh viên: Ngày th c tâp:
Kt qu :
Thang o : ñ
Ampe k n t A : ........................................... MV k ñi , MC897: ................................
Vôn k n tr t V : ........................................... Đi - i : .......... 220 ς.......................
H s chuy n i Sensor : ñ η = ..........
I(mA) U
PN
(V) U (mV) I(mA) U
PN
(V) U (mV)
0
1
2
3
...
- Tính giá tr công su t Laser theo công th c (1) v i các giá tri U trong b ng trên. *
- V th I = f(U( ñ"
PN
), P= f(I) .
- Nh n xét k t qu
2 - Kh o sát c tr ng vôn ampe c a diode phát quang ( LED). ñ ư
LED LED vàng LED tím ñ&
I (mA) U (V) I (mA) U (V) I (mA) U (V)
0
1
2
3
- V th c tr ng V-A d a trên s li u thu c trong b ng 2. - ñ ! ñ+ ư ñư%
- Nh n xét k t qu , so sánh v i các c tr ng c a laser bán d n rút ra k t lu n v ho t ñ+ ư ñ
ñ ñ+ng và c tính ca laser bán dn.
Xác nh n c a ng i h ng d ư ư" 0n ` Sinh viên ký tên
| 1/27
| | Tải xuống

Có thể bạn quan tâm:

Preview text:

B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Bài s 0. PHÉP ĐO, SAI S VÀ Đ TH
1. Phép ño và sai s
Trong thc nghim, khi dùng dng c ño ñ xác ñnh mt ñi lưng, ta
thưng không thu ñưc giá tr ñúng tuyt ñi, do có nhiu hn ch k thut gây ra sai
lch. Thí d, dùng thưc ñ ño ñ dài, nu kt hp thêm c kính hin vi thì cũng khó
phân bit gia 1.3 và 1.4 µm. Thm chí nu có mt ln ño nào ñó ta ngu nhiên thu
ñưc giá tr ñúng ca ñi lưng cn ño thì ta cũng không bit, do ñó, buc phi coi
tt c các phép ño ch cho giá tr gn ñúng.
Ngưi ta gi ñ lch gia kt qu ño (a’) và giá tr thc ca ñi lưng cn ño
(a) là sai s tuyt ñi ca phép ño và ký hiu là:
δa = a’ – a (1)
Sai s δa có th dương hoc âm, nhưng xét v ñ ln (tr s tuyt ñi) thì
không ñưc quá ln, nu khác ñi thì coi như phép ño không thành công.
2. Các loi sai s
Sai s có th phát sinh do ngưi làm thc
nghim, ca phương pháp, dng c ño hoc do chính
vt ñưc kho sát. Nu phương pháp thc nghim sai
hoc dng c ño không ñưc cân chnh tt, thì sai s có
th ln nhưng khá n ñnh, ngưi ta xp chúng vào loi
sai s h thng và có th kh c phc ñưc b!ng cách
hiu chnh kt qu ño. Thí d, nu chúng ta bit chic
ñ"ng h" luôn chy nhanh 0.5 phút m#i gi, thì kt qu
ño b!ng 2 gi phi ñưc tr$ bt 1 phút. Mt cái thưc
dài 1 m, có k% các vch cách nhau 1 mm, thì ta không
th bit ñưc phn l% nh& hơn 1 mm ca giá tr ño, do
ñó, sai s là 1 mm. Tuy nhiên, còn nhiu loi sai s
khác không có tính n ñnh như vy, là các sai s ngu
nhiên. Trong khuôn kh tài liu này, ta không cn nói
nhiu v sai s h thng, mà chú ý ñn các sai s ngu nhiên.
Sai s ngu nhiên có các ñc tính
Tính gii hn: Trong ñiu kin ño c th, tr s tuyt ñi ca sai s ngu
nhiên không th vưt quá mt gii hn nht ñnh.
Tính tp trung: Sai s ngu nhiên có tr s tuyt ñi càng nh& thì kh năng xut hin càng nhiu.
Tính ñi xng: Sai s ngu nhiên
dương và âm vi tr s tuy t ñi không ln
có s ln xut hin gn b!ng nhau.
Tính bù tr: Khi s ln ño tin ti vô
cùng thì trung bình cng ca các sai s ngu
nhiên ca cùng mt ñi lưng s( tin ti 0.
Hình minh ho thng kê sai lch ca ñng
h máy tính ti trang http://vancouver-
webpages.com/time/ (trang cung cp gi
ca ñng h nguyên t). Trang 1 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Phương pháp chung ñ gim bt sai s ca phép ño là phi lp li nhiu ln
vic ño ñ có kt qu là s trung bình cng. 2.1. Sai s ñc
Không có thang ño nào có ñ các vch cho mi giá tr (thí d: thưc k% ch
chia vch ñn mm, do ñó các ñ dài không phi s nguyên ln mm thì ngưi ño phi
nhn ñnh v phn l% là bao nhiêu phn trăm ca 1 mm). Sai s loi này rt ph bin
và do tính ch quan ca ngưi ñc.
Khi dùng ñ"ng h" kim, kim ca ñ"ng h" không n!m trong mt ph)ng ch*a
các vch chia ñ. Khi ñó v trí ñt m t không ñúng s( làm tăng sai s ñc. V trí ñúng
là v trí mà mt ph)ng do con ngươi ca m t và kim ca ñ"ng h" to thành mt mt
ph)ng vuông góc vi mt chia ñ. Do vy, ñôi khi ngưi ta phi có gương phn x
trên mt chia ñ, và ch cn chn v trí ca m t sao cho nh ca kim b khut sau chính kim ñó.
2.2. Sai s do dng c ño k thut s
Cũng là loi sai s tương t sai s ñc, nhưng không phi do m t, mà do s
hin th ca các thit b ño k thut s. Các giá tr mà chúng có th cho hin th trên
màn hình ch là các giá tr gián ñon (thí d, card chuyn t$ analog – “tín hiu tương
t” sang digital – “tín hiu s”, nu là loi 8 bits thì ch có th hin th ñưc 28=256
m*c khác nhau), nu kt qu ño không trùng vi các m*c ñó thì s( ñưc làm tròn.
Ngoài ra, khi ñi lưng cn ño có s dao ñng ln hơn khong cách gia hai
m*c tín hiu s cnh nhau, ta còn thy các con s hin th thay ñi liên tc, vic chn
giá tr nào là tuỳ ngưi s, dng.
2.3. Sai s do ñi tưng ñưc kho sát.
Khi kho sát mt hin tưng hay mt vt không ñ"ng nht hoàn toàn theo mt
phương din nào ñó, khó có th tin tư-ng vào phép ño vi ch mt ln ño. Thí d, ño
tc ñ gió hay ngay c hưng gió. Thm chí, khi ño ñưng kính mt qu cu có s.n
trong tay, ta không dám ch c nó có dng ñúng hình cu, mà thưng là m#i ñưng
kính ly theo phương khác nhau li có giá tr khác nhau.
3. Đ ng ca kt qu
3.1. Sai s trong phép ño trc tip
Thưng thì mt phép ño trong phòng thí nghim phi ñưc lp li t$ 3 ñn 5
ln, qua ñó xác ñnh ñưc giá tr cn ño (x) là tr s trung bình nh!m mc ñích kh c
phc sai s ngu nhiên:
x + x + x + x + x = 5 1 1 2 3 4 5 x hay x = ∑ x (2) 5 5 i i=1
Trong Microsoft Excel dùng =AVERAGE(x1,x2,x3,x4,x5)
Mc dù các sai s ngu nhiên ca 5 ln ño có th ngu nhiên bù tr$ ln nhau
và ta ñã có ñưc giá tr lý tư-ng x, nhưng v nguyên t c ta không th bit, phi chp
nhn ưc lưng sai s theo kiu ti ña (sai s tuyt ñi trung bình) hay còn gi là ñ
ng ca kt qu: x x − +x x
− + x −x + x −x + x − x ∆ 5 1 ' 1 2 3 4 5 x = hay ∆ = ' x ∑ − x x (3) 5 5 = i i 1 Trang 2 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Trong Microsoft Excel dùng =AVEDEV(x1,x2,x3,x4,x5)
Khi thí nghim ñưc lp li nhiu ln (thưng không phi là phép ño th
công, mà là trong các h ño t ñng hoc trong kho sát khác, thí d, tìm ñ tui
trung bình ca sinh viên năm th* nht), ngưi ta không xác ñnh ñ ng qua sai s
tuyt ñi trung bình mà là qua sai s toàn phương trung bình: ∆ = n 1 x' ∑ − 2 − (x x) vi n là s ln ño. (4) i n 1 =i1
Cách tính này s( cho ñ ng nh& hơn so vi sai s tuyt ñi trung bình, nói cách
khác ñ tin cy cao hơn, và cũng có nghĩa là thí nghim ñưc lp li nhiu ln s( d0 ñưc th$a nhn hơn.
Nói như vy không có nghĩa là c* có thêm mt ln ño thì ch c ch n thu ñưc
kt qu tt hơn, mà còn tùy thuc cht lưng ca m#i ln ño. Nu trong các s liu
ño có mt s quá ln hoc quá nh& (rt khác thưng) so vi các s liu còn li thì
ngưi ta chp nhn b& nó ñi (nhiu ln ño) hoc ño li (ít ln ño). Thc ra, trong
nhng phép ño quan trng (thí d, ch có ít ln ño mà không còn ñiu kin lp li thí
nghim) thì mun b& bt mt s liu phi có quy t c c th. Ta s( không ñi sâu hơn
trong khuôn kh tài liu này.
Sau khi tìm ñưc c x và ∆x , ta vit kt qu ño ñưc dưi dng:
x = x ± ∆x , và có mt ñiu cn nh khi trình bày kt qu c th nào ñó, r!ng các s
phía bên phi ca ñ)ng th*c trên phi cùng m*c ñ chính xác (s ch s thp phân sau du ph1y). Ví d:
x = 3.00 ± 0.07 ñúng cách,
x = 3 ± 0.07 sai, vì “3” có ñ chính xác ti 1 ñơn v, 0.07 ch)ng còn ý nghĩa x = 2000 ± 5 ñúng cách,
x = 2E+3 ± 5 hoc 2x103 ± 5 hoc 2 ngàn ± 5 ñu sai vì x chính xác ch ñn
ñơn v là ngàn, phn ñ ng mt ý nghĩa,
x = 18.12345 ± 0.01 sai vì khi ñ ng là 0.01 thì vic vit x quá chính xác là vô căn c*. Chú ý:
- Làm tròn s ñi vi ñ ng: không gim ! Thí d 0.731 làm tròn là 0.74.
- Nhiu loi sai lch: cng chung. Thí d nu thưc ño có ñ chính xác là
0.1 mm và kt qu ño có ñ ng tính ñưc là 0.333 mm thì ñ ng ca thí nghim s( là 0.433 mm.
3.2. Sai s trong phép ño gián tip
Gi s, ta buc phi ño ñi lưng x r"i qua ñó mi tính ñưc ñi lưng y, thì
phép ño y ñưc gi là phép ño gián típ.
Trưng hp ñơn gin nht là y và x có quan hàm bc nht (y = ax1 +b). Ta
bit ngay y = a x + b và y ∆ = |a| x
∆ vì y = a ( x ± x
∆ ) +b. S- dĩ nó ñơn gin vì Trang 3 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
trong quan h hàm bc nht (cũng gi là quan h tuyn tính), y thay ñi “ñu” theo x,
c* x thay ñi mt ñơn v thì y thay ñi a ñơn v.
Khi quan h y(x) ph*c tp hơn quan h tuyn tính, nghĩa là y thay ñi không
“ñu” theo x, thì dù ñã bit x
∆ , ta còn phi bit tc ñ thay ñi ca y theo x ti v trí
x ñó là bao nhiêu thì mi tính ñưc, tc ñ ñó chính là ño hàm y’(x): dy y ∆ ≈ x ∆ hay |y’(x)|∆x (5) dx
Du xp x cho thy ch dùng ñưc khi ∆x khá nh&, ti m*c coi như y’ không
thay ñi trong c ñon này, trong trưng hp tng quát thì phi dùng ñn tích phân
xác ñnh ñ tính y'(x) trung bình.
Trong thc nghim, nhiu khi y ñưc tính qua hai hay nhiu ñi lưng ño trc
tip, thí d y = y(x,t). Khi y là hàm bc nht, mi chuyn vn ñơn gin như trưc,
nhưng phi chú ý du trong biu th*c ñ ng: luôn dương (nu y=2x-t thì ∂ ∂ ∆ y y y = ∆
2 x+ ∆t ). Tng quát hơn, ta bit r!ng dy = dx + dt = y’ ñ x ∂ t ∂ xdx + y’ tdt ( o
hàm riêng theo t$ng bin ñc lp, tính b!ng cách coi các bin còn li không ñi), do ∂y ∂y ñó ∆y ≈ ∆x+ t ∆ ∂ hay |y’ x ∂t x|dx + |y’t|dt . (6)
Trong nhiu trưng hp, ngưi ta tính ñ ng qua sai s tương ñi (δ=|∆y / y|)
dơn gin hơn tính trc tip, nht là ñi vi các hàm s mũ. Khi ñó ∆y = δ. y .
Tương t như vy ñi vi các trưng hp có nhiu bin ñc lp.
4. Đ th biu din kt qu
S liu thc nghim ñưc trình bày dưi dng bng, biu ñ" hoc ñ" th, chn
loi nào thì tùy hoàn cnh và yêu cu, nhưng - ñây ta tp trung vào hình th*c th* ba,
vì ñi vi hàm s thì ñây là hình th*c phù hp nht (Chú ý, có tài liu dùng t “sai
s” thay cho t “ñ ng”, nhưng theo tác gi bài son này, ch ñ ng chun hơn.
Trưc ht, nó bao hàm nhiu lĩnh vc, ch không ch là s ca toán hc, thí d
không th nói sai s là 0.2 mét, tuy cũng có th nói sai lch 0.2 m. Và, ñiu th hai
quan trng hơn, ñây ch là ñ thiu tin cy ca phép ño ch không phi ñ lch tht
s ca nó, như ñã nói  phn ñu).
Nguyên tc ñu tiên là phi th hin ñ giá tr trung bình và ñ ng ti các v trí ño. Bin t Hàm ño ñưc x 1 0.921 ± 0.015 2 0.852 ± 0.013 3 0.996 ± 0.017 Bin t ño ñưc Hàm y(t) 13 ± 1 0.912 ± 0.010 15 ± 2 0.930 ± 0.013 19 ± 4 0.996 ± 0.014 Trang 4 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Nguyên tc th hai là
tn dng ti ña din tích dành 1.00
cho ñ" th (thí d, trong phn 0.98
ñóng khung bên phi ñây), bao 0.96
g"m hai chi tit: các trc to ñ 0.94
tri dài gn ht c hai chiu (ch x 0.92
tr$ ch# chú thích), ñ"ng thi các 0.90
giá tr bin hoc hàm ri sut 0.88
gn ht chiu dài các trc. 0.86 0.84
Nguyên tc th ba là 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 t
khi ni các ñim thc nghim
thành ñưng, phi chú ý:
- Đưng v( phi ñi qua các vch biu di0n ñ ng (hoc ô ch nht biu
di0n ñ ng hai chiu), nhưng không nht thit phi ñi qua v trí tâm ca vch (hình ch nht) ñó.
- Hình dng ñưng này phi gn ging vi hình dng theo lý thuyt, ch)ng
hn, nu quan h tuyn tính thì phi v( ñon th)ng, quan h là hàm bc 2 thì phi v(
mt ñon parabol, vv... Trong trưng hp chưa bit quy lut quan h lý thuyt thì c
g ng v( mt ñưng trơn tru ít un khúc nht có th.
BÀI I. KHO SÁT CÁC HIN TƯNG MT NGOÀI CA CHT LNG
1. Mc ñích thí nghim
- Kho sát hin tưng dính ưt và không dính ưt ca cht l&ng,
- Đo lc căng mt ngoài và tính h s căng mt ngoài.
2. Cơ s lý thuyt
Quan sát s tip xúc ca cht
l&ng vi thành ca bình ch*a, có th
thy hin tưng dính ưt (mép nưc
dâng cao, hình bên trái) hoc không
dính ưt (ngưc li, hình bên phi). Khi
quan sát mt git cht l&ng trên b mt
không dính ưt, ta s( thy nó không b
v3 ra, ñó là do có lc căng mt ngoài.
Đ kh)ng ñnh s t"n ti ca lc căng mt ngoài, có th làm thí nghim nâng
mt vt dính ưt ra kh&i cht l&ng và ño lc kéo khi vt ñi lên phía trên mt cht
l&ng. Gi s, vt thí nghim là mt vành dang
tr, dính ưt ñi vi nưc (H2O), vi ñưng
kính trong là d và ñưng kính mgoài là D. H s
căng mt ngoài ca nưc là σ. Khi b*t kh&i mt nưc, mt trong ca vành chu mt lc kéo F σπ   σπ 1 = d, còn m t ngoài ch u F2 = D. Trang 5 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Tng hp lc tác dng lên vành là F σπ c = F1+F2 = (d+D).
Lc Fc này có th xác ñnh b!ng thc nghim vi mt lc k ñ nhy. Khi
ñó, ta ño ñưc không ch lc căng mt ngoài (Fc) mà là mt lc g"m nó và c trng
lc ca vành: F = Fc + P. P chính là giá tr F khi ta chưa nhúng vành vào nưc.
3. Kin thc b tr: ño kích thc các vt bng thưc kp Thưc k4p ñưc s, dng ñ ño kích
thưc các vt, thưng s, dng ñ"ng thi c hai thang (tính b!ng mm và b!ng inches),
có th ño ñưc ñ rng trong, kích thưc ngoài
hoc ñ sâu. Trên th trưng có nhiu loi
thưc k4p vi ñ chính xác khác nhau. Trong
phòng thc tp ca B môn ch có các thưc k4p vi ñ chính xác ±0.02 mm. Trên hình minh ho bên phi, s, dng mu thưc k4p không có thang inches cho d0 nhìn. Thưc ph n!m dưi, trưt theo thưc chính cùng vi các m& k4p. Trên thưc ph có chia vch t$ 0 ñn 9 r"i 0, m#i ñơn v cách nhau 5 khong vch (tng cng 50 khong vch). Tng ñ dài ca 50 khong vch là 49 mm. Gi s, trong khi ño kích thưc mt vt, ta gp tình trng thưc như hình v(. V trí trên thưc chính ca vch
s 0 bên trái - thưc ph cho ta bit kt qu phép ño – hơn 3 mm. Gi thit r!ng
vch bên phi s 6 ca thưc ph (cách vch 0 bên trái 31 khong vch) trùng vi 1
vch ca thưc chính (vch 34 mm). Bây gi ta xác ñnh v trí ca vch 0 bên trái thưc ph.
Đ ý r!ng khong cách các vch trên thưc ph có giá tr là 49 mm , do vy 50 Trang 6 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I tng 31 khong là 49 31×
mm = 30.38mm . T$ v trí ca vch s 31 (34 mm) tr$ ñi ñ 50
dài này, ta ñưc v trí ca vch 0 bên trái: 34 mm – 30.38 mm = 3.62 mm. S 62 xut
hin - ñây cũng chính là s ñc trưng cho vch s 31 (62% ca thưc ph).
S trùng hp này là tng quát, nghĩa là không ch trong ví d phép ño c th
3.62 mm này, ta có th ch*ng minh cho trưng hp tng quát, khi kt qu phép ño là
vch th* n (n < 50) ca thưc ph trùng vch x (mm) ca thưc chính:
V trí vch 0 ca thưc ph là: x – n × 49 (mm) = x – n + n (mm) 50 50 n
x-n là phn nguyên, n!m bên trái vch 0, còn phn thp phân là (mm) = 50 2n (%) c thưc ph.
Do ñó, trong khi ño, ta ch cn xác ñnh phn nguyên s mm trên thưc chính,
xác ñnh v trí mà hai vch ca hai thưc trùng nhau (gn trùng nht) ñ tìm phn
thp phân trên thưc ph. 4. Thc nghim
4.1. Dng c thí nghi m
Dng c thí nghim là b thit b BKT-060 kiu MC-964 do Vin Vt lý K
thut - Đi hc Bách khoa Hà ni ch to, g"m
- Hai cc (ly) ñng nưc thông nhau,
- Lc k loi 0-0.1 N, ñ chính xác 0.001 N,
- Vành nhôm có ñưng kính D52/50 mm. - Bn nha ph)ng,
- Bn nhôm ph)ng, mt mt ñưc ph nylon, - Bn thy tinh ph)ng.
4.2. Kho sát s dính ư"t và không dính ư"t
Lau sch các b mt bn m&ng và khào sát s dính ưt ca chúng ñi vi H2O.
4.3. Kho sát hi n tư#ng căng m$t ngoài ca H2O
Lau sch vành nha và treo vào
lc k sao cho mt c t hình tròn song
song vi mt ph)ng n!m ngang.
Gi cho lc k th)ng ñ*ng và ghi
nhn giá tr trng lưng P ca vành nha.
Chuyn v trí vành nha ñn ly
ch*a nưc, vn gi cho lc k th)ng
ñ*ng và mt dưi ca vành chìm trong nưc.
Tht chm rãi kéo lc k lên và
chăm chú theo dõi s ch ca lc k.
Trưc khi vành nha b*t ra kh&i mt
nưc chính là lúc các màng nưc kéo mt
trong và mt ngoài vành nha b!ng lc
căng b mt ca nó, s ch ca lc k là Trang 7 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
ti ña, ñó chính là F (Suy ra Fc =F - P). Lp li bưc này 05 ln và tính toán h s
căng mt ngoài ca nưc. Đin kt qu thí nghim vào Mu báo cáo s 1 ñ np cho ging viên. -----
BÀI II. XÁC ĐNH H S NH%T CA CHT LNG THEO p.p. STOKES
1. Cơ s lý thuyt
Khi cht l&ng chuyn ñng thành lp
trong ng hình tr, thì vn tc chuyn ñng
gim dn t$ trc ng ñn thành ng. Nguyên
nhân là do lc ma sát gia lp ngoài cùng vi
thành ng và lc ni ma sát gia các lp cht l&ng vi nhau.
Lc ni ma sát Fms gia hai lp cht l&ng
sát nhau (cách nhau dz, chênh lch vn tc dv
và din tích tip xúc ∆S) là F η dv  η ms = ∆S v i dz
là h s nht ñc trưng cho t$ng cht l&ng và ph
thuc nhit ñ (gim khi tăng nhit ñ). [η] = kg/(m.s)
Khi mt viên bi nh& (bán kính r) rơi th)ng
ñ*ng (vn tc v) trong khi cht l&ng, lp cht
l&ng dính trên b mt viên bi cũng chuyn ñng
theo vi cùng vn tc và kéo lp cht l&ng bên
cnh chuyn ñng. 5nh hư-ng dây chuyn này
chm d*t - khong cách 2r/3 tính t$ mt ngoài viên bi ra xa. dv ∆ ≈ v = v 3
Ta có ∆v = v-0 = v trên khong cách ∆z = 2r/3 nên . Thay din dz ∆z r 2
tích b mt viên bi b!ng 4πr2, ta tính ñưc : F π *  ∆ ∆ ươ &
ms = 6 η r v (Công th c Stokes, ch ñúng khi v và z t ng ñi nh ).
T$ biu th*c này, thy Fms tăng theo v. Viên bi s( không chuyn ñng nhanh
dn khi rơi trong cht l&ng và v ñt ñ ln nht ñnh, sao cho Fms cùng lc ñ1y Acsimét F !    ñ ơ ) ñ τ ñ
A cân b ng v i tr ng l c P. Khi ó, nó r i th ng u, và v = L/ , trong ó,
L là khong ñ cao chn trưc, τ là thi gian rơi ht ñ cao này. Khai thác tt c các
ñiu kin này, ngưi ta tính ñưc: ρ ρ η 1 ( − d 2g τ 1 ) 1 = , trong ñó ρ  ư ñưng kính 18 L 1 và d1 là kh i l ng riêng và
viên bi, ρ là khi lưng riêng ca cht l&ng và g = 9,8 m/s2 là gia tc trng trưng.
Trong trưng hp cht l&ng ch*a trong ng h4p (ñưng kính trong là d), thì : ρ ρ τ η = 1 ( − ) 2 d g 1 1 18 + d L 1 ( , 2 4 1 ) d Trang 8 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I 2. Thc nghim 2.1.
Dng c thí nghi m
Dng c thí nghim là b thit b BKT-070 kiu MN-971A do Vin Vt lý K
thut - Đi hc Bách khoa Hà ni ch to, g"m: 1- Ph u ñ!nh hưng 2- "ng thy tinh 38mm 3- Cht l#ng
4 và 5- các cm bin vi khong cách L
6 và 7- núm ñiu chnh ñ nhy 2 cm bin 8- nút bm giây 9- giá ñ$ 10- hp ph tùng 11- ng thu hi bi
Hp ph tùng ch*a bi, nam châm và thưc panme 0-25 mm dùng ñ ño ñưng
kính viên bi (ñ chính xác 0.01 mm).
1- ñu trc di ñng
4- cn hãm trc 1 và vít theo thân vít 3
3 (gt phi thì ht)
2- ñu trc c ñ!nh
5- thưc tròn ñiu khin
3- thân vít vi thưc
trc 1 (0.5 mm / vòng)
lch (trên dưi lch
6-trc quay-trư%t h& tr% 0.5 mm)
thưc tròn 5, trc 1 2.2.
Đo ñưng kính bi b&ng thư"c panme -
Xác ñnh ñim “0” ca thưc: lau sch b mt trc 1 và 2, xoay trc 6
cho ñn khi 2 mt giáp nhau (có ting kêu). Ghi nhn mc “0” trên thưc tròn 5
(Nu vch “0” n!m dưi ñưng chu1n thì dm s vch xen gia và nhân 0.01
mm ñ tr$ vào kt qu ño). -
M- rng thưc, ñt bi vào ñu 2 r"i vn trc 5 ñn khi áp sát bi, gt
cn 4 ñ c ñnh. Cách ñc như sau: Mép thưc tròn có th n!m cnh vch ca
thưc th)ng trên hoc thưc th)ng dưi; tùy theo ñó, ta ñc thưc trên hay
thưc dưi, và phn l% ñc trên thưc tròn. -
Lp li phép ño thêm 4 ln na và ñin vào Báo cáo theo mu s 2. 2.3.
Đo thi gian chuyn ñng rơi ca viên bi trong ch(t l)ng (b&ng mt) Trang 9 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I -
Chnh cho ng thy tinh 2 ñ*ng th)ng -
C m ñin và bt công-t c -
Đt núm xoay 6 và 7 v sát biên trái (các ñèn LED ñ&) -
Bm Reset ñ ñưa ñ"ng h" v 0 -
Lau sch viên bi, trong khi chu1n b th vào ng thy tinh thì mt ngón
tay chu1n b trên nút bm 8. -
Khi viên bi ñi qua b cm bin 4, nhn ñ"ng h" cho chy, và khi qua
cm bin 5 thì nhn ñ"ng h" cho ng$ng. Ghi nhn thi gian. -
Lp li phép ño thêm 4 ln na và ñin vào Báo cáo theo mu s 2. 2.4.
Đo thi gian chuyn ñng rơi ca viên bi trong ch(t l)ng (t ñng) -
Đt núm xoay 6 và 7 sao cho cm bin nhy nht (các ñèn LED ñ& c3 50%) -
Bm Reset ñ ñưa ñ"ng h" v 0 -
Lau sch viên bi, và b th vào ng thy tinh. Ghi nhn thi gian. -
Lp li phép ño thêm 4 ln na và ñin vào Báo cáo theo mu s 2.
BÀI III. XÁC ĐNH CHI*T SUT CA BN THY TINH B+NG KÍNH HI,N VI
1. Cơ s lý thuyt
Ngu"n sáng S ñt - mt dưi ca tm thy tinh
cho mt chùm sáng h4p SHA như hình v(. Tia khúc x
trong không khí HI gi nguyên phương th)ng ñ*ng,
còn tia AB có góc i to vi pháp tuyn ln hơn góc ti
r. Giao ca 2 tia khúc x là S1 làm cho ngưi quan sát
thy ngu"n sáng - S1 (o nh).
Vì th, SH là ñ dày thc ca tm thy tinh (ký
hiu d), còn S1H ñưc gi là ñ dày biu kin ca nó (ký hiu d1).
Theo ñnh lut khúc x ánh sáng (coi chit sut ca không khí b!ng 1) thì
n = sin i / sin r. Vi chùm sáng rt h4p thì sin i tani SH d ≈ = = . Vy: sinr tanr S H d 1 1
n = d/d1 : ñ dày thc ln gp n ln ñ dày biu kin.
2. Kin thc b tr: cách soi kính hin vi 2.1.
H bàn trưt xung ht c3 b!ng núm xoay chnh thô, hay còn gi là c vĩ cp (thưng là quay ti). 2.2.
Xoay mâm vt kính ñ chn vt kính có ñ phóng ñi nh& (4x hoc 10x). 2.3.
Chnh lam kính sao cho vt cn soi n!m tương i
ñ ñúng vào gia trưng nhìn. 2.4.
Nu ánh sáng không ñu thì chnh kính t quang (và gương ly sáng nu có). 2.5.
M t chăm chú theo dõi qua th kính, tay chm rãi quay núm chnh thô nâng dn
bàn trưt lên (thưng là quay lui) cho ñn khi nhìn thy vt cn soi. Trang 10 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
2.6. Chnh v trí vt soi trên bàn trưt cho ñúng gia trưng nhìn và b t ñu dùng
núm xoay chnh tinh (còn gi là c vi cp) ñ thy vt mt cách rõ nét nht.
Nu cn soi k- hơn (v"i ñ phóng ñi cao hơn) thì làm tip các bư"c sau ñây: 2.7.
Xoay mâm vt kính ñ chn vt kính có ñ phóng ñi cao hơn mt bc. 2.8. Lp li bưc 6. 2.9.
Nu cn thì lp li bưc 7 và 8 cho ñn khi vic quan sát ñt yêu cu. Chú ý :
- khi dùng vt kính 100x thì phi có ñu soi,
- nu bàn trưt ñã ñưc k t
 hut viên khoá chn trên, thì bưc 1 có th là nâng bàn
trưt lên v trí cao nht và bưc 5 s( là h dn.
Nu cn tìm ñ sâu th trưng kính hin vi (v"i vt kính ñang dùng) thì làm tip các bư"c sau ñây:
2.10. Quan sát mt vt m c  v( trên lam kính.
2.11. H thp dn bàn trưt b!ng c vi cp cho ñn khi hình nh b t ñu nhoè. Ghi
nh v trí vch mc trên thưc tròn ca c vi cp.
2.12. Nâng dn bàn trưt b!ng c vi cp cho ñn khi hình nh b t ñu nhoè. Ghi nh
v trí vch mc trên thưc tròn ca c vi cp.
2.13. Khong cách (s vòng quay và s vch) gia hai ln ghi nh ñó quy ra ñ dài tu ỳ
theo t l quy ưc ca t ng l $
oi kính c th. Đó là s ñ âu th trưng. 3. Thc nghim
3.1. Dng c thí nghi m 1- Th! kính
9- Gương lõm phn x 2- "ng ng'm 10-Thân kính HV 3- ( quay l'p vt 11-Đ kính HV kính
12-Cht ch+n trên mâm 4- Vt kính
13-Núm chnh thô (c
5- K)p gi mu vt vĩ cp)
6- Mâm ñ$ mu vt 14-"c chnh tinh (vi 7- Kính t quang cp)
8- Vít chnh t quang
15-Cht c ñ!nh núm 13
Dng c thí nghim là b thit b BKO-040 do Vin Vt lý K thut - Đi hc Bách
khoa Hà ni ch to, g"m: Trang 11 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
- Thưc panme (xem cách s, dng ti Bài 2, mc 2.1) - Bn thy tinh - Kính hin vi (xem hình)
3.2. Đo ñ dày thc ca bn thy tinh
Dùng thưc panme ño tương t vic ño ñưng kính viên bi - Bài 2, mc 2.2.
Thc hin 5 ln và ñin kt qu vào mu Báo cáo s 3.
3.3. Đo ñ dày biu kin bn thy tinh
- Dùng bông (t1m c"n) hoc giy mm lau sch 2 mt bn thy tinh
- Dùng bút kim k% 2 vch - 2 mt thy tinh (dài c3 2 mm) sao cho to thành
hình ch thp (+) khi ta nhìn xuyên 2 mt.
- Đt tm kính lên mâm ñ3 (6) và dch chuyn b!ng các núm chnh ngang-dc
ñ hình “+” n!m dưi vt kính
- Chnh gương phn x (9) và kính t quang (7) ñ th trưng kính hin vi sáng ñu
- Dùng núm xoay (13) chnh thô ñ thy vch dưi tâm thy tinh, sau ñó khoá
b!ng cht (15), r"i núm (14) chnh tinh (còn gi là c vi cp) ñ thy vch này rõ
nht. Ghi nhn v trí trên thưc tròn ca núm chnh tinh.
- Tip tc chnh tinh ñ nhìn rõ nht vch phía trên thu6 tinh, ñ"ng thi nh
chiu quay và s vòng ñã quay. Ghi nhn v trí mi trên thưc tròn.
- So sánh hai v trí ñã ghi nhn : lch nhau my vòng và my vch l% ?
• Vi KHV dùng ánh sáng t nhiên: M#i vòng (b!ng 80 vch) giá tr b!ng
0.16 mm và m#i vch – 0.002 mm. Tính ra ñ dày biu kin. Thc hin
5 ln và ñin kt qu vào mu Báo cáo s 3.
• Vi KHV dùng ñin: M#i vòng (b!ng 100 vch) giá tr b!ng 0.20 mm
và m#i vch – 0.002 mm. Tính ra ñ dày biu kin. Thc hin 5 ln và
ñin kt qu vào mu Báo cáo s 3.
BÀI IV. KHO SÁT CÁC ĐNH LU.T QUANG HÌNH H/C (DÙNG TIA LASER)
1. Mc ñích thí nghim
1.1. Kho sát các ñnh lut quang hình hc :
o ñnh lut truyn th)ng ánh sáng
o ñnh lut phn x ánh sáng
o ñnh lut khúc x ánh sáng
1.2. Quan sát các hin tưng quang hc :
o hin tưng phn x toàn phn o hin tưng quang dn
1.3. Kho sát ñưng ñi ca tia sáng truyn qua các linh kin quang hc :
o gương ph)ng, gương cu o lăng kính o thu kính. Trang 12 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
2. Dng c thí nghim
2.1. Thành phn thit b Đèn Laser He-Ne 0,2 mW Đ
Hp chân ñé bo v ñèn Laser M
H 3 gương ph)ng bán m
Màn nh có thưc tròn ño góc G1
Hp ph kin quang hc, g"m : G2
 bn mt song song; bn mt bán G3 tr  gương ph)ng P H
 gương cu kép : l"i và lõm
 lăng kính 600 , lăng kính 450 K II
 thu kính hi t : l"i và ph)ng- III l"i G I VOLTAGE
 thu kính phân kỳ : lõm và ph)ng-lõm
2.2. C(u to và hot ñng
Cu to ca b thit b quang hc
dùng tia laser khí He-Ne g"m mt ng phóng ñin P (hai ñu ng có hai gương ph)ng
song song) ch*a h#n hp khí hêli-nêôn dùng làm ngu"n phát tia ñt n!m ngang trong
hp chân ñ H. Chùm lade phát ra là chùm sáng h4p song song màu ñ&, bưc sóng λ =
632,8 nm. Sau khi ti ñp vào gương ph)ng G (nghiêng 450), chùm lade phn x th)ng
ñ*ng chiu vào kính khuch tia K và to ra mt di sáng h4p truyn ñn h kính phân
tia g"m ba gương ph)ng G1 ,G2 ,G3 (vi G2 và G3 là hai gương bán m). Các gương
này ñt k tip cách ñu nhau, m*c ñ phn x gim dn t$ G1 qua G2 ñn G3 và to
ra ba chùm tia phn x song song n!m ngang hoc xiên chéo tuỳ thuc góc nghiêng
ca các gương G1, G2, G3 .
Phn gia ca màn nh M ñt th)ng ñ*ng là mt ñĩa tròn chia ñ Đ dùng làm
thưc ño góc và có th quay quanh trc n!m ngang. Các linh kin quang hc cn
kho sát ñưc c m vào l# tròn - tâm ca ñĩa chia ñ Đ .
Khi s, dng b thit b này, cn tin hành theo các bưc sau ñây :
a) M- n p ñy kính khuch tia K. Đât chuyn mch "VOLTAGE" (ñin áp) - v
trí 0. C m phích ly ñin ca b thit b vào ngu"n ~220V .
b) Vn núm mch "VOLTAGE" ti v trí I. ng phóng ñin P s( phát ra chùm
laser màu ñ& truyn qua kính khuch tia K. Nu ñin áp thp, ta phi vn núm mch
VOLTAGE sang v trí II hoc III ñ các tia lade có ñ sáng n ñnh.
c) Có th di chuyn kính khuch tia K hoc ni l&ng c hãm thân tr ca các
gương ph)ng G1 ,G2 ,G3 ñ ñiu chnh ñ nghiêng ca chúng sao cho trên mt ñĩa
chia ñ Đ xut hin ba chùm tia lade rõ nét.
Chú ý : Không s tay vào mt kính phân tia và hn ch lau mt bán m ca các
kính phân tia. Nu mt các kính phân tia hoc mt các linh kin quang hc b m do
b1n, ta phi lau nh4 b!ng vi hoc giy mm thm c"n y t.
3. Trình t thí nghim
3.1. Kho sát ñnh lut phn x và khúc x ánh sáng Trang 13 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
a) Ch dùng gương ph)ng G1 và ñiu
chnh nó ñ thu ñưc mt chùm sáng
h4p truyn theo phương trùng vi
ñưng th)ng 0-0 trên mt ñĩa chia ñ Đ. 0 S R
C m tr ñ3 ca bn bán tr (n,a mt r
tr) vào l# tròn ti tâm ca ñĩa chia ñ i i/
Đ sao cho phn mt ph)ng ca bn bán
tr vuông góc vi ñưng th)ng 0-0 và 900 900 I
hưng v phía tia ti SI .  r  R/
b) Quay ñĩa chia ñ Đ thun chiu
kim ñông h" : chùm tia ti SI s( hp vi
ñưng th)ng 0-0 mt góc ti i khác 0
không và b phân ra thành hai tia khác nhau (Hình) :
- tia phn x IR truyn trong không khí và hp vi ñưng th)ng 0-0 góc phn x i/,
- tia khúc x IR/ truyn vào trong bn bán tr, lch kh&i phương truyn th)ng ca
nó và hp vi ñưng th)ng 0-0 góc khúc x r (vi r < i ).
Chn góc ti i ln lưt b!ng 300 , 45 0 , 600. Đc và ghi giá tr tương *ng ca góc
phn x i/ và góc khúc x r .
c) Da vào kt qu ño ñ ch*ng t& r!ng :
- góc phn x luôn b!ng góc ti : i/ = i (1)
- t s gia sin ca góc ti và sin ca góc khúc x là mt ñi lưng không ñi n :
 = không ñi (2)  
- tính ñi lưng không ñi n , t*c là xác ñnh ñưc chit sut t ñi ca thu6 tinh ñi vi không khí.
3.2. Kho sát hi n tư#ng phn x toàn phn ánh sáng
a) Thc hin li ñng tác 2a, nhưng chú S 0 R
ý quay phn mt cong ca bn bán tr
hưng v phía tia ti SI (Hình). Trong i i/
trưng hp này, góc khúc x ln hơn góc ti : r > i . i/ 90 0 900
b) Quay ñĩa chia ñ Đ ñ tăng dn góc I
ti i. Khi ñó góc khúc x r tăng theo. r
Đ"ng thi quan sát thy ñ sáng ca tia
phn x IR tăng dn, còn ñ sáng ca tia r 0 R/ khúc x IR/ gim dn .
c) Cho ti khi tia IR/ n!m sát mt ñáy ca bn bán tr *ng vi góc r = 900 thì góc
ti i có giá tr gii hn b!ng i0 . Đc và ghi giá tr góc gii hn i0 .
d) Nu tip tc tăng góc ti sao cho i > i /
0 , thì tia khúc x IR bin mt, ch còn tia
phn x IR : ñó là s phn x toàn phn ánh sáng. Trang 14 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
e) Tính sin i 0 và so sánh vi 1/n (- ñây n là chit sut ca bn bán tr) ñ ch*ng t&:  =   (3)  
3.3. Kho sát hi n tư#ng quang d0n
- Dùng mt thanh thu6 tinh nh& un cong có hai ñu mài nh.n (hoc mt chùm si thu6 tinh).
- Chiu mt chùm tia sáng h4p vào mt ñu ca thanh thu6 tinh này. Do b
phn x toàn phn nên chùm tia sáng không truyn th)ng mà truyn theo ñưng cong
ñúng vi hình dng ca thanh và ló ra - ñu kia ca thanh. Có th nhìn thy rõ
ñưng truyn ca chùm tia sáng trong thanh thu6 tinh hoc dùng mt t- giy tr!ng
ñ h*ng chùm tia sáng ló ra - ñu ñi din ca nó.
3.4. Kho sát tia sáng khúc x qua lăng kính
a) Dùng lăng kính thu6 tinh có góc ñnh A = 600. C m tr ñ3 ca lăng kính vào l# tròn
ti tâm ñĩa chia ñ Đ sao cho ñưng th)ng 0-0 trùng vi ñưng phân giác ca góc
chit quang  ca lăng kính (Hình). Điu chnh gương ph)ng G1 ñ thu ñưc chùm
sáng h4p truyn th)ng trong không khí và lưt sát trên mt bên AB ca lăng kính.
b) Quay ñĩa chia ñ Đ thun chiu quay 0
ca kim ñ"ng h" : góc ti i gim t$ 900 ñn giá tr i δ A
0 .Khi ñó góc lch ca
chùm tia ló kh&i mt AC ñi din ca lăng 900 I
kính gim dn ti giá tr nh& nht δ - S 0
gi là góc lch cc tiu, sau ñó li tip B δ C 0
tc tăng. Đc và ghi giá tr ca góc lch 900 cc tiu δ . 0 R/
Có th ñt mt t giy tr ng - mt trên
ca hp chân ñ H ñ h*ng vt sáng do 0
chùm tia ló to thành. V$a quay lăng
kính, v$a quan sát s dch chuyn ca vt
sáng trên mt giy ñ xác ñnh v trí d$ng ca vt sáng (trưc khi ñi chiu dch chuyn) *ng
vi giá tr ca góc lch cc tiu δ . 0
c). Tinh t s sin(A+ δ0)/sin(A/2) và so sánh vi giá tr chit sut n ca bn bán tr ñ ch*ng t& : +δ    =   (4)   
3.5. Kho sát tia sáng phn x trên gương cu
a) Dùng mt t giy tr ng kh A4 : khoét mt l# tròn b!ng l# tròn trên ñĩa chia ñ
Đ và k% mt ñưng th)ng xx/ ñi qua tâm ca l# tròn ñó. Đt t giy này lên mt ñĩa
chia ñ Đ sao cho ñưng th)ng xx/ trùng vi ñưng th)ng ngang 0-0 trên mt ñĩa
chia ñ Đ. C m tr ñ3 gương cu lõm vào l# tròn ca ñĩa chia ñ Đ ñ gương cu Trang 15 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
n!m ñè lên t giy và xoay gương ñ trc chính
ca nó trùng vi ñưng th)ng xx/.
b) Điu chnh các gương ph)ng G1 ,G2
,G3 ñ thu ñưc ba tia sáng song song sao F
cho tia gia trùng vi quang trc chính ca O gương cu lõm (Hình).
Tia trên và tia dưi, sau khi phn x trên
mt gương cu lõm, s( giao nhau ti tiêu
ñim F ca gương cu. Dùng bút ñánh du C O
giao ñim F ca các tia sáng trên mt t giy.
c) Gi c ñnh tia gia trùng vi quang trc chính ca gương cu. Điu chnh các
gương G 1 và G3 ñ tia trên và tia dưi ñi qua ñim C sao cho các tia sáng này, sau khi
phn x trên gương, s( truyn ngưc li theo phương ca tia ti. Khi ñó ñim C là quang
tâm ca gương cu. Dùng bút ñánh du giao ñim C trên mt t giy.
d) Nhc gương cu ra kh&i mt ñĩa chia ñ Đ. Dùng thưc milimét ño khong cách
CF trên mt t giy. T$ ñó xác ñnh tiêu c gương cu lõm :
=  (5)
e) Có th nghim li công th*c gương cu :    + = (6)    ′ ′     = = −  (7)  
b!ng cách ñiu chnh ln lưt các gương ph)ng G1 ,G2 ,G3 ñ thu ñưc ba tia sáng như hình v( :
- tia sáng t$ G3 truyn dc theo trc chính ca gương cu lõm.
- tia sáng t$ G2 truyn song song vi trc chính ti gương cu lõm và phn x ñi qua tiêu ñim F.
- tia sáng t$ G1 truyn qua tiêu ñim F G
ti gương cu lõm và phn x theo phương 1 B
song song vi trc chính. G2
Giao ñim B ca các tia ti gương cu G A/ 3 O
lõm biu thi v trí vt (AB ⊥ trc chính). A F
Giao ñim B/ ca các tia phn x trên
gương cu lõm biu thi v trí nh (A/B/ ⊥
trc chính). Dùng bút ñánh du ñưng B/
truyn ca các tia sáng và v trí gương cu
lõm trên mt t giy, ta có th ño ñưc các
khong cách d, d/ , f , AB , A/B/ .
3.6. Kho sát tia sáng khúc x qua th(u kính
a) Làm li ñng tác 5a, nhưng thay lăng kính b!ng thu kính hi t. Điu chnh các
G1 ,G2 ,G3 ñ thu ñưc ba tia sáng song song sao cho tia gia trùng vi quang trc chính
truyn th)ng qua thu kính (Hình). Trang 16 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Tia trên và tia dưi, sau khi khúc x qua thu kính, s( giao nhau ti tiêu ñim nh
Fa n!m trên trc chính ca thu kính. Dùng
bút ñánh du giao ñim Fa ca các tia sáng trên mt t giy. Fa
b) Gi nguyên tia gia trùng vi quang O
trc chính ca thu kính hi t. Điu chnh
các gương G1 và G3 ñ tia trên và tia dưi ñi F
qua ñim Fv n!m trên trc chính - phía trưc v
thu kính sao cho sau khi khúc x qua thu O
kính, hai tia này truyn song song vi trc
chính. Khi ñó Fv là tiêu ñim vt ca thu kính
hi t. Dùng bút ñánh du giao ñim Fv ca
các tia sáng trên mt t giy.
c) Khong cách gia hai tiêu ñim Fv và Fa có giá tr gp ñôi tiêu c f ca thu
kính hi t. Dùng thưc th)ng milimét ño khong cách FvFa , ta có th xác ñnh
tiêu c ca thu kính hi t : f =     (8) 
d) Có th nghim li các công th*c thu kính : ′ ′     + = (9)    = = −  (10)      
b!ng cách ñiu chnh ln lưt các gương ph)ng G1 ,G2 ,G3 ñ thu ñưc ba tia sáng như hình v( :
- tia sáng t$ G3 truyn dc theo trc G
chính ca thu kính hi t. 1 B
- tia sáng t$ G2 truyn song song vi trc G2
chính ti thu kính và khúc x ñi qua tiêu ñim nh F F a . a A/
- tia sáng t$ G1 ñi qua quang tâm O ca G3 A O
thu kính và truyn th)ng.
Giao ñim B ca các tia ti thu kính
biu thi v trí vt (AB ⊥ trc chính). Giao B/
ñim B/ ca các tia khúc x qua thu kính /
biu thi v trí nh (A B/ ⊥ trc chính). Dùng
bút ñánh du ñưng truyn ca các tia
sáng và v trí thu kính trên t giy, ta s(
ño ñưc các khong cách d, d/, f, AB, A/B/ .
BÀI V. KHO SÁT LASER BÁN D1N (NÂNG CAO)
1. Mc ñích thí nghim
Kho sát ñc trưng Vôn - Am pe ca Laser bán dn, xác ñnh dòng ñin bơm
to ra trng thái ño mt ñ. Trang 17 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Kho sát quan h gia dòng ñin bơm và công sut Laser .
So sánh các kt qu nhn ñưc vi các giá tr ño tương *ng ca các loi Diode
phát quang ( LED) khác nhau ñ rút ra kt lun v ñc tính hot ñng ca Laser bán dn.
Thit b kho sát laser bán dn
2. Cơ s lý thuyt
Laser bán dn ( còn gi là Diode laser ) là mt lp laser ñc bit. Chúng phân
bit vi các laser truyn thng - hai ñim:
1-Trong các laser kinh ñin, các nguyên t, có hot tính laser ( là các phân t,,
ion) ñc lp vi nhau và ch các m*c năng lưng như nhau ñưc s, dng cho quá
trình Laser. Điu này có nghĩa là v nguyên t c, ñ to ra trng thái ño mt ñ, mt
s lưng không gii hn các nguyên t, có th cùng tham gia ñóng góp cho hiu *ng
lasser ( tuân theo phân b Boltzmann). Điu này không ñúng ñi vi trưng hp ca
laser bán dn: Trong các laser bán dn, m#i m*c năng lưng xác ñnh ch có ti ña
hai ht ( - ñây là electron - tuân theo nguyên lý Pauli ). Tuy nhiên , trong cht bán
dn, hàm sóng ca các nguyên t, riêng bit ph nhau, to ra các di năng lưng, và
các electron chim ch# trên các phân m*c ca các di này, theo phân b Fecmi-
Dirac. Khi xy ra quá trình laser, thay vì là s chuyn các cư dân gia hai m*c năng
lưng trong các laser kinh ñin, thì - ñây là s chuyn các cư dân gia hai di năng lưng .
2- Điu khác bit quan trng th* hai liên quan ñn s truyn tia laser trong
không gian gii hn ca lp tip xúc PN. S phân b cưng ñ không gian ca chùm
laser - ñây ñưc xác ñnh b-i môi trưng laser ch* không phi do hp cng hư-ng
như trong các laser truyn thng.
Hai ñim khác bit nêu trên dn ñn kt qu là : các ñc tính v chùm tia
cũng như các ñc tính v ph ca laser bán dn có khác rõ rt so vi laser truyn thng :
1- Các laser bán dn s( không phát ra ñưc các sóng ánh sáng có bưc sóng
c hu xác ñnh, b-i vì chúng không có các m*c năng lưng gián ñon xác ñnh ñ
s, dng cho quá trình laser, mà thay vì ñó là các di năng lưng như nói - trên. Điu
này làm cho ph ca chùm tia laser bán dn có ñ rng nht ñnh, bưc sóng không
hoàn toàn ñơn s c, ph thuc môi trưng laser ( tip xúc PN).
2- S to thành và dn hưng cho tia laser trong các laser bán dn xy ra
trong không gian rt h4p ca lp tip xúc PN, vi kích thưc ch khong vài ln bưc
sóng ca tia laser. Trong khi ñó, - các laser truyn thng, phân b cưng ñ không Trang 18 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
gian và cu trúc mode ca chùm laser ñưc xác ñnh b-i ñưng dn sóng ( khong
cách gia hai gương trong hc cng hư-ng FABRY-PEROT, nơi các photon có th
truyn t do trong không gian rt dài so vi chiu dài bưc sóng ). Ch!ng hn ñi vi
laser khí He-Ne, khong cách ñó là khong 150-200mm. Điu ñó dn ti kt qu là :
trong khi chùm laser phát ra t$ các ng phát laser truyn thng có tính ñnh hưng và
ñ tp trung rt cao, thì chùm laser bán dn li phân kì rõ rt.
Hai ñc ñim trên nh hư-ng ti vic s, dng laser bán dn . Trưc khi chùm
tia laser bán dn ñưc s, dng theo cách thông thưng, ñc tính phân kì ca chúng
cn phi ñưc hiu chnh li b!ng mt h quang hc, thưng là mt thu kính hi t
có tiêu c ng n ( f = 6 mm). Tit din ca chùm laser bán dn không có hình tròn,
mà thưng là ellip, hay ch nht .
Hình 2 cho sơ ñ" cu to ca mt laser bán dn (GaAl)As. N!m phía trên ñin
cc n là lp bán dn nn Gali-Aluminum (GaAl ) pha tp loi n, trên ñó ngưi ta ph
nhiu lp gallium-aluminum arsenide vi n"ng ñ Al khác nhau. Các ñin tích ñưc
phun vào lp hot tính m&ng khong 0.27m b!ng cách ñt mt ñin áp lên tip ñim
phía trên ( ñin cc p) có b rng khong vài 7m. Vùng kích hot n!m gia hai
ñưng biên ca lp chuyn tip PN tác ñng như mt lp rào ch n các ht ti ñin .
Nu dòng ñin bơm ñ ln, trng thái ño mt ñ ñưc to ra trong th tích vùng
kích hot . Chùm laser ñi qua vùng kích hot , qua c,a s ló ra ngoài . Tinh th bán
dn có ch s khúc x ( chit sut) cao, nên ti b mt hai bên, ñ phn x ñ ln,
không cn phi ph thêm lp phn x, chúng vn có th hot ñng như mt b cng hư-ng gương Fabry-Perot .
Mt ñc tính na ca laser bán dn là s ph thuc ca bưc sóng laser vào
nhit ñ ca tm bán dn(vào khong 0.25nm/°K ) và cưng ñ dòng ñin bơm (vào
khong 0.05nm /mA) . Nu cn bưc sóng xác ñnh, không ñi thì ngưi s, dng
phi duy trì nhit ñ cht bán dn và cưng ñ dòng ñin bơm - mt giá tr xác ñnh. Đin cc P p A n B Đi n cc n Các photon ñưc to ra
Cu trúc ca Laser (Ga Al) As . Vùng kích hot
Vùng chuyn tip PN khi ch a
ư có ñin áp (A) và sau khi ñt
ñin áp (B). Vùng kích hot có c hai loi ht ti electron và
l# trng , khi tái hp to ra phôtôn.
Ưu ñim ln nht ca laser bán dn là kích thưc nh&, không yêu cu ngu"n
cao áp mnh ( laser khí He-Ne ñòi h&i ngu"n cao áp hàng nghìn vôn), do ñó d0 *ng
dng và giá thành h . Cho ñn nay ngưi ta chưa ch to ñưc mt Diode Laser có
công sut hơn 10W, tuy nhiên, do công sut tiêu th và kích thưc rt nh&, nên ngưi
ta tp trung nghiên c*u vào vic tích hp hàng nghìn laser bán dn trên mt chip, ñ
có th to ra chu#i laser bán dn có công sut ln hàng kW. Trang 19 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I 3. Thc nghim
3.1. Dng c thí nghi m • Laser bán dn 2-5 mW
• Ba loi LED khác nhau ( và ñ& ng, lc)
• Bng l p ráp mch ñin • Mu ñin tr- 100 ôm I ( mA)
• Đ"ng h" ña năng hin s DT-9205A
• Ngu"n n áp 0-6V30-35mA ñiu chnh liên tc
• Dây ni mch hai ñu phích 650mm màu ñ&
• Dây ni mch hai ñu phích 650mm màu xanh • Giá quang hc 500mm
• Tr thép Inox D10/180 mm
• Tr thép Inox D 8/120 mm. • Đ trưt
• Sensor ño công sut quang U ( V)
• Milivôn k ñin t, ch th kim MC-897A
3.2. Các bư"c tin hành
Trong bài thí nghim này , chúng ta kho sát ñc tính ca mt laser bán dn thông qua vic :
- V( ñc trưng Vôn - Ampe ñ"ng thi quan sát s xut hin chùm tia Laser t$
ñó xác ñnh giá tr dòng ñin bơm và ñin áp ñt vào tip xúc PN ca laser ñ to ra
ñưc trng thái ño mt ñ .
- Đo công sut laser và kho sát mi quan h gia công sut laser và dòng ñin bơm.
- So sánh vi các ñc tính ca Diode phát quang ( LED) thông thưng ñ phân
bit quá trình laser trong laser bán dn .
Bư"c 1 .Lp ráp sơ ñ mch ñi n
Tìm hiu cu to ca bng ñin và thc hin l p ráp mch ñin ñ ño ñc trưng
Vôn- Am pe ca laser bán dn theo sơ ñ". + 150ς R + Ngu"n mt chiu + 0-6V + V DC 20V _ SC la ser VR + A
Sơ ñ" mch ñin ño ñc tr ng ư DC 200mA
Vôn -Ampe ca laser bán dn Trên sơ ñ" :
- Ngu"n mt chiu n ñnh có ñin áp ra thay ñi ñưc t$ 0-6V, ñiu chnh b-i
núm xoay VR, ban ñu ñt - v trí 0 ( xoay ngưc chiu kim ñ"ng h" v tn cùng
trái). - Đin tr- R =150ς l p ni tip vi laser bán dn (SC Laser) nh!m hn ch
dòng bơm ti ña ñ Laser không b h&ng do quá dòng. Trang 20 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
- Các Vôn k V và ampe k A dùng thang ño DC20V và DC200mA ca ñ"ng
h" ña năng hin s DT9205A, m c vào các cht tương *ng .
Chú ý an toàn : Trưc khi thc hành l'p ráp sơ ñ mch ñin, cn rút phích
c'm b ngun mt chiu ra kh#i , ñin . Sau khi l'p xong , mi thày hưng dn kim
tra mch ñin ri mi c'm phích ngun vào , ñin và thc hin các bưc tip theo.
Bư"c 2 . Lp ráp thit b ño công su(t laser
Laser bán dn ñưc l p - ñu bên trái băng quang hc. Ti ñu bên phi ca
băng ta ñt dng c cm bin S ñ ño công sut quang ca chùm laser, sao cho
chùm laser chiu ñúng vào tâm ca cm bin S ( hình 1) . Cm bin S chuyn ñi
cưng ñ chùm laser thành sut ñin ñng , ñưc dn ra tiêu th trên ñin tr- ti
R=220ς và ni vi milivôn k ñin t, MC-897 nh mt phích c m 5 chân. Thang ño
ca MC-897 ñưc la chn phù hp vi công sut laser cn ño, núm ñ nhy Rf
xoay v tn cùng trái . Lưu ý trưc khi ño cn bt khoá K cho MC-897 hot ñng,
ch khong 3-5 phút cho n ñinh , r"i quy 0 cho nó b!ng cách xoay núm "0" - ngay dưi ñ"ng h" ch th.
Công sut cu chùm laser ñưc xác ñnh b-i công th*c : 2 U P η = ( W m ) R
Trong ñó : - η là h s chuyn ñi quang ñin ca cm bin S,
- U ( ñơn v ño mV) là hiu ñin th rơi trên ñin tr- ti R=220ς,
ño b-i Milivoon k ñin t, MC-897A .
Bư"c 3 . Tin hành ño
Vi các dng c ño ñã ñưc chu1n b như trên, ta có th ñ"ng thi thu ñưc ba
ñi lưng có quan h hàm s vi nhau : Dòng ñin bơm I (mA), Hiu ñin th UPN
(V) rơi trên tip giáp PN và công sut P ca laser thông qua hiu th U (mV) ño trên MC-897.
3.1- Đo ñc trưng Vôn ampe và ñc trưng công sut laser-dòng ñin bơm :
C m phích ñin và bt công t c b ngu"n cung cp dòng ñin mt chiu .
Xoay t$ t$ núm VR ñ tăng dn dòng ñin bơm t$ng mA mt, t$ 0mA ñn 25mA.
Ghi các giá tr I, UNP , U vào bng sau. Thang ño :
Ampe k A : ........................................... MV k ñin t, MC897: ................................
Vôn k V : ........................................... Đin tr- ti : .......... 220 ς.......................
H s chuyn ñi Sensor : η = .......... I(mA) UPN (V) U (mV) I(mA) UPN (V) U (mV) 0 1 2 3 ... Trang 21 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
Ghi các giá tr thang ño các ñ"ng h" vào bng1. Kt thúc bưc 3.1, gim ñin
áp ngu"n mt chiu v 0, tháo dây ni Laser SC ra kh&i bng ñin .
3.2 - V ñc trưng vôn ampe ca diode phát quang ( LED).
L p các diode phát quang (LED) thay vào v trí ca laser SC trong bng ñin .
Thc hin phép ño ñc trưng Vôn-ampe ca LED theo cách tương t như ñi
vi Laser bán dn , nhưng không ño công sut quang. Ln lưt thc hin vi các
LED ñ&, vàng, xanh, tím. Ghi s liu vào bng sau. LED ñ& LED vàng LED tím I (mA) U (V) I (mA) U (V) I (mA) U (V)
Bư"c 4 . Kt thúc thí ngnghi m .
T t tt c các công t c ngu"n ca các ñ"ng h", b ngu"n n áp mt chiu , rút
phích c m ñin ra kh&i  ñin lưi, tháo mch ñin, x p xp các dng c gn gàng trên bàn thí nghim . Trang 22 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
BÁO CÁO K*T QU THÍ NGHIM - BÀI S 1
Bài: Kho Sát Các Hin Tưng Mt Ngoài Ca Cht Lng Lp: T: H, tên sinh viên: Ngày thc tâp:
a. Kho sát s dính ưt ñi vi H2O. Loi vt li u K Mô t t lun
 hi n tư#ng dính ư"t làm b2 m$t (có/không) Nha Nhôm Nylon Thy tinh
b. Kho sát và ño lc căng mt ngoài ca H2O
- Đưng kính ngoài ca vành nha:
- Đưng kính trong ca vành nha:
- Trng lưng ca vành nha:
- Đo F và tính h s σ ñin vào bng sau. Đ ng L Trung bình n th F F σ c ∆ ∆σ σ F ∆ C F C 1 2 3 4 5 σ ± ∆σ ±
Kt qu ño h s căng m σ t ngoài: = = ... ... (N/m)
Xác nhn ca ngưi hư"ng d0n ` Sinh viên ký tên Trang 23 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
BÁO CÁO K*T QU THÍ NGHIM – BÀI S 2
Bài: Xác ñnh H s nht ca Cht lng theo Phương pháp Stokes Lp: T: H, tên sinh viên: Ngày thc tâp: Kt qu: - Nhit ñ phòng:
- Khi lưng riêng ca bi: (s t) 7874 kg / m3
- Khi lưng riêng ca cht l&ng: (du nhn) 1000 kg / m3
- Đưng kính (trong) ng cht l&ng d: 38.0 ± 0.1(mm) ∆ (d = 38.0; d = 0.1)
- Đ chính xác ca panme: δ1 = 0.01 mm
- Đ chính xác ca ñ"ng h": δ2 = 0.001 s Ln ño Đưng kính bi, d1
Thi gian (dùng m t) Thi gian (t ñng) 1 2 3 4 5 Tính d1 trung bình: τ trung bình: τ trung bình: Đ ng ∆d1’: Đ ng ∆τ’: Đ ng ∆τ’: Đ ng toàn phn Đ ng toàn phn Đ ng toàn phn ∆d ∆ 1 = d1’ + δ1 = ∆τ = ∆τ’ + δ ∆τ = ∆τ’ + δ 2 = 2 = ............................ ............................ ............................ η
- H s nht tính ñưc: = ... kg/(m.s) - Sai s tương ñi: ∆ η ∆τ  ∆ 1 d ∆ 1 d  + + + δ = η = τ + ( d 2 2. d 4 1 ) 2. d 4 1  d 2.4d 1  1 d d  = .........
- Đ ng ∆η = δ. η = ... kg/(m.s) η η ± ∆ ± - η ± ∆η
Kt qu ño ñ nht = = .... ... kg/(m.s)
Xác nhn ca ngưi hư"ng d0n ` Sinh viên ký tên Trang 24 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
BÁO CÁO K*T QU THÍ NGHIM - BÀI S 3
Bài: Xác ñnh Chit sut ca bn Thy tinh bng Kính hin vi Lp: T: H, tên sinh viên: Ngày thc tâp: Kt qu:
- Đ chính xác ca thưc panme: δ0 = 0.01 mm
- Đ chính xác ca thưc tròn trên kính hin vi: δ1 = 0.002 mm Ln ño Trung bình Đ ng 1 2 3 4 5 d ∆d’= d1 ∆d1’=
Đ ng tng cng (tính c dng c ño): - ∆d = δ ∆ 0 + d’ = …….. mm - ∆d ∆ 1 = δ1 + d1’ = ……. mm
Giá tr trung bình ca chit sut: d n = = ...... d1∆ ∆ ∆
Sai s tương ñi ca chit sut n: δ = n d d = + 1 = ...... n d d1
Đ ng ca chit sut n: ∆n = δ . n = ... ... ±
Kt qu ño chit sut:
n = n ± ∆n =... ...
Xác nhn ca ngưi hư"ng d0n ` Sinh viên ký tên Trang 25 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
BÁO CÁO K*T QU THÍ NGHIM - BÀI S 4
Bài: Kho sát các ñnh lut quang hình hc (dùng tia sáng laser) Lp: T: H, tên sinh viên: Ngày thc tâp: Kt qu: Góc ti i 300 450 600 Góc phn x i’ Góc khúc x r
T l    
Chit sut (giá tr trung bình ca  ) n = …   2. r= 900 i0 = … Sin(i0 ) = … 1/n = …. 1/n/ Sin(i0) = …
3. Mô t kt qu kho sát hin tưng quang dn:
4. Kt qu kho sát tia sáng khúc x qua lăng kính A δ δ 0
sin(A+ δ0)/sin(A/2) sin(A+ 0)/sin(A/2)/n 60o
Xác nhn ca ngưi hư"ng d0n ` Sinh viên ký tên Trang 26 B MÔN VT LÝ Y SINH
Giáo Trình Thc Tp Cho Sinh Viên Y Khoa Năm I
BÁO CÁO K*T QU THÍ NGHIM - BÀI S 5
Bài: Kho sát Laser bán dn (nâng cao) Lp: T: H, tên sinh viên: Ngày thc tâp: Kt qu: Thang ño :
Ampe k A : ........................................... MV k ñin t, MC897: ................................
Vôn k V : ........................................... Đin tr- ti : .......... 220 ς.......................
H s chuyn ñi Sensor : η = .......... I(mA) UPN (V) U (mV) I(mA) UPN (V) U (mV) 0 1 2 3 ...
- Tính giá tr công sut Laser theo công th*c (1) vi các giá tri U trong bng trên. - V( t
ñ" h I = f(UPN), P= f(I) . - Nhn xét kt qu 2 - Kho sát c
ñ trưng vôn ampe ca diode phát quang ( LED). LED ñ& LED vàng LED tím I (mA) U (V) I (mA) U (V) I (mA) U (V) 0 1 2 3 - V- t ñ h! c
ñ+ trưng V-A da trên s liu thu c ñư% trong bng 2.
- Nhn xét kt qu, so sánh v i
 các ñ+c trưng ca laser bán dn ñ rút ra kt lun v hot
ñng và ñ+c tính ca laser bán dn.
Xác nhn ca ngưi hư"ng d0n ` Sinh viên ký tên Trang 27