Giáo trình Thực hành Vật lý đại cương | Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên THỰC HÀNH
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG Hà Nội, 2019 1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên THỰC HÀNH
VẬT LÝ ĐẠI CƯƠNG
Sinh viên: Đặng Thái Bình
Lớp: K63A- Hóa Học
Số điện thoại:0359389279
Email: dangthaibinh98@gmail.com Hà Nội, 2019 2
Lời nói đầu
Xin chào các bạn! Mình là Đặng Thái Bình, sinh viên K63A, khoa Hóa học. Bộ môn
Thực hành vật lý đại cương này là chung 1 combo của bộ 3 môn đại cương của trường đại học
Khoa Học Tự Nhiên gồm: Cơ- Nhiệt, Điện-Quang và Thực hành vật lý đại cương. Môn này
thường được học sau học kỳ đầu tiên của năm 1 hoặc đầu năm 2. Nếu như chúng ta đã học xong
Cơ- Nhiệt, sang môn Điện- Quang _1 nỗi ám ảnh của sinh viên trường thì môn này có thể coi là
một trong những môn thực hành đầu tiên của các bạn. Thực hành vật lý đại cương với hình thức
thi vấn đáp, các bạn phải trải qua khổ nạn với 10 bài thực hành trong số 11 bài ( giáo trình có 12
bài, bỏ bài 11: Từ trường Trái Đất). Mình xin chia sẻ 1 điều là môn thực hành rất khác với môn
lý thuyết, chúng ta không chỉ ngồi nhìn những kiến thức qua những trang sách mà một phần
nào đó được quan sát, khảo sát các hiện tượng vật lý, kiểm nghiệm các định luật đã được học.
Thầy (cô) giáo sẽ không hỏi bạn khái niệm va chạm là gì? Giao thoa ánh sáng là gì?... Mà thầy
(cô) sẽ dò la xem trình độ hiểu biết của bạn về CÁCH THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM. Bạn cần
nắm rõ mục đích của bài thí nghiệm,cần nhớ 1 số công thức, hiểu được các kiến thức ghi trong
giáo trình và biết cách dùng các dụng cụ.
Để không bị đuổi ra khỏi phòng thí nghiệm thì bạn cần trả lời được những câu hỏi sau
của mỗi bài thí nghiệm:
1. Mục đích của bài là gì?
2. Bài đo đại lượng nào?
3. Cách đo đại lượng đó? Đo trực tiếp hay gián tiếp? Đo gián tiếp thông qua đại lượng nào?
Thường thì đa số các bài đều đo gián tiếp và tình đại lượng cần tìm thông qua công thức.
Ví dụ Bài 12: Khảo sát sự biến đổi điện năng thành nhiệt năng.
Mục đích: khảo sát quá trình biến đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt:
Cách đo: trong bài sẽ khảo sát trên hệ nhiệt lượng kế kim loại. Điện năng cung cấp dùng
để đốt nóng hệ thống qua cuộn dây quấn quanh nhiệt lượng kế. Điện năng biến thành nhiệt,
làm nội năng của hệ tăng lên dẫn đến nhiệt độ hệ tăng lên.
Trong bài năng lượng điện được đo trực tiếp bằng máy đo năng lượng và công suất. Thiết
bị này đo công suất tức thời P(t) với hiệu điện thế và dòng điện ở dạng bất kì. Năng lượng
điện được đo gián tiếp qua nhiệt độ và nhiệt dung.
Trước mỗi buổi thực hành trên lớp thì bạn phải đọc trước giáo trình và chép kiến thức
trong đó ra( tóm tắt). Sau mỗi bài thực hành thì bạn cần phải làm bài thu hoạch với các số
liệu mình đo được, tính sai số, nhận xét và trả lời, giải thích các câu hỏi cuối bài. Tất cả
kẹp vào 1 bản hoặc trong 1 quyển vở để các thầy cô xem và ký. Sẽ có 2 cột giống như kẻ giấy kiểm tra đó là
Nhận xét của giáo viên về bài chuẩn bị và
Nhận xét của giáo viên về kết quả xử lí số công việc thực hành liệu 3
Trong các bài thực hành thì hầu như chúng ta phải vẽ đồ thị để tìm ra hệ số góc. VÀ YÊU
CẦU CỦA MÔN HỌC LÀ VẼ ĐỒ THỊ BẰNG MÁY TÍNH(EXCEL). Các bạn có thể viết ra
vở rồi dán ảnh, đồ thị vẽ vào viết phần chuẩn bị vào giấy a4 rồi in đồ thị, ảnh ra kẹp chung lại( mình làm theo cách 2).
Theo mình thì môn này có 2 đầu điểm: điểm chuyên cần(40%) và cuối kỳ(60%). Khi bạn
đủ 10 bài thực hành với đủ chữ ký sẽ được 4 điểm, tức là đã qua môn. 6 điểm còn lại sẽ là khả
năng hiểu biết về các bài thực hành mà bạn đã làm. Sau khi đã thực hành được 10 bài thì chúng
ta sẽ lên thớt với bài vấn đáp. Điều kiện để được thi là bạn phải đủ 10 bài thu hoạch thực hành(
có đủ chữ ký). Với 10 phút chuẩn bị và tối thiểu là hỏi 2 bài. Nếu muốn được điểm cao bạn phải
nắm chắc các khái niệm, công thức của bài thực hành, cách đo, giải thích, và ăn điểm 10 là về
tính sai số( bài mở đầu)…
Sau một hồi nói về môn học thì mình sẽ quay lại với cuốn sách này. Trong đây là 9 bài
thực hành của mình và 1 bài(bài 9) sưu tầm được cung cấp đến các bạn để có thể được 4 điểm
dễ dàng. Nói là vậy nhưng MÌNH KHÔNG ĐẢM BẢO CÁC BẠN SẼ K BỊ TRẢ LẠI BÀI
THU HOẠCH ĐÂU, vì mỗi lần đo là một số liệu khác nhau với những sai số và các tình huống
xảy ra khác nhau. Chúng ta có thể mắc sai lầm trong những lần đo dẫn đến số liệu bị sai lệch.
Tài liệu này sẽ là số liệu mẫu đễ các bạn xác định khoảng đo đạc chính xác,nguồn tham khảo
cho bài thi vấn đáp… một phần nào đó giúp các bạn hiểu biết hơn về môn học và đạt được kết quả như mình mong muốn
Bước vào một môn học mới chắc hẳn sẽ không tránh khỏi những bỡ ngỡ, lo âu. Mình đi
thực hành cũng như vậy, hôm nào cũng bị nhắc nhở vì không hiểu rõ bài, lúng túng trong cách
làm. Bài thu hoạch thì bị trả về vô số lần. Bộ môn thực nghiệm không chỉ đòi hỏi bạn kiến thức
cơ bản mà còn đòi hỏi bạn hiểu về cách làm các thí nghiệm. Nhưng mỗi 1 lần bị nhắc là một lần
phấn đấu hơn( để không bị chửi ☺). Các bạn cũng hãy bước vào môn học với một tâm thế như vậy nhé!
Trên đây là chút kiến thức ít ỏi mà mình muốn chia sẻ cùng các bạn. Do hạn chế nhận
thức về môn học nên chắc chắn còn nội dung nào đó viết chưa đúng hoặc chưa đầy đủ, rất mong
các bạn thông cảm và góp ý để mình chỉnh sửa thêm.
Các bạn có điều gì thắc mắc, góp ý xin gửi về địa chỉ: dangthaibinh98@gmail.com Tác giả Đặng Thái Bình 4
KINH NGHIỆM VÀ NHỮNG ĐIỀU CẦN LƯU Ý
1. MANG NÃO ĐI. Đi thực hành mà không mang não thì chết =))
Cái này rất là quan trọng, nó đòi hỏi sự linh hoạt của bạn. Vật lý là một bộ môn khoa học
thực nghiệm. Thế nên việc thực hành là hết sức cần thiết. Khi đo đạc chúng ta không
tránh khỏi sai số( có 2 loại sai số) và phổ biến hơn cả là sai lầm. Trong 1 phút lơ ngơ nào
đó bạn sẽ tiến hành phép đo sai lệch rất nhiều so với giá trị thực của phép đo. Vì vậy
BẠN CẦN LINH HOẠT trong việc xử lý kết quả đo( đo lại, khai man☺,…)
2. Hãy coi những lời dạy bảo là một phần của bài học. Đừng buồn khi bạn bị mắng và hãy
lấy đó làm động lực để hoàn thiện bản thân hơn mỗi ngày. Đi thực hành không chỉ cần
mang não mà phải mang một bộ mặt dày nữa nhé =)). Nhớ giấu sách cho kỹ kẻo bị phát hiện nhé!!! ☺
3. Học vẽ biểu đồ trên Excel. Đây là một kỹ năng quan trọng sẽ theo bạn trong suốt môn
học này. Bạn phải biết vẽ biểu đồ, xác định hệ số góc của đồ thị. Trong các bài thực hành
chủ yếu là hàm 1 biến. Đồ thị thường đơn giản và quan trọng nhất là hệ số góc để tính
toàn các đại lượng cần đo.
4. Khi nộp bài thu hoạch cho thầy cô nếu bị trả lại cũng đừng buồn nhé. Vì đó là cơ hội tốt
để bạn hiểu hơn về bài học và nên nộp lại cho thầy (cô) đến khi nào không bị trả thì thôi.
Nhiều người đi thực hành bị cô trả lại xong đến khi thi mới sửa bài, đó là một hạn chế.
bạn sẽ bị vội vì có quá nhiều bài và điều này làm bạn mơ hồ hơn với những vấn đề của
bài học. Bài thu hoạch bị trả lại là một lần bạn hiểu rõ hơn về bài học, thầy cô sẽ gợi ý
cho bạn những câu hỏi bạn chưa giải thích được và đó là một lợi thế khi vấn đáp. Một
điều bật mí là bài nào bạn làm càng sai nhiều sẽ càng dễ bị cô hỏi nhé!
5. Không nên “tự ti giấu dốt”, không nên “tự do tùy tiện”. Khi bạn sờ mó lung tung, bạn đã
phá vỡ cái hệ của thí nghiệm, dẫn đến kết quả sai hay gì đó. Vì thế,“không biết phải hỏi,
muốn giỏi phải học”, khi cần thiết vẫn nên hỏi thầy (cô) về cách làm hoặc giải thích câu
hỏi. Nhớ là khi bí quá thôi nhé =)). Và mẹo là khi bị trả lại bài thu hoạch 1 lần là 1 cơ hội
để hỏi và được thầy( cô) gợi ý giải thích.
Cuối cùng, chúc các bạn có 1 kỳ với môn thực hành vật lý đại cương thật nhiều niềm
vui và kỷ niệm đáng nhớ trong quãng đời sinh viên, trong thời gian gắn bó với ngôi
trường thân yêu này ♥.
“Đừng bao giờ hối tiếc về bất cứ ngày nào trong cuộc đời bạn:
Những ngày tốt lành sẽ mang lại cho bạn niềm hạnh phúc,
Những ngày không tốt sẽ mang lại cho bạn kinh nghiệm,
Những ngày tồi tệ sẽ mang lại cho bạn những bài học,
Và những ngày đẹp nhất sẽ luôn mang lại cho bạn những kỉ niệm.” 5 Mục lục trang
Bài 1: Khảo sát hiện tượng va chạm .................................................... 7
Bài 2: Nhiễu xạ qua 1 và nhiều khe ..................................................... 15
Bài 3: Giao thoa kế Micheleson ........................................................... 23
Bài 4: Khảo sát hiện tượng phân cực ánh áng .................................... 27
Bài 5: Chuyển động quay của vật rắn .................................................. 30
Bài 6: Động cơ nhiệt Stỉling ................................................................. 37
Bài 7: Định luật Ohm ........................................................................... 37
Bài 8: Vận tốc truyền sóng trên dây ..................................................... 41
Bài 9: Vận tốc truyền âm trong không khí ........................................... 49
Bài 10: Hiện tượng cảm ứng điện từ .................................................... 56
Bài 12: Khảo sát sự biến đổi điện năng thành nhiệt năng................... 62
Trọng tâm ôn tập THVLĐC .................................................................. 67 6
Bài 1: Khảo sát hiện tượng va chạm Va chạm mềm Va chạm đàn hồi − −
Là va chạm không đàn hồi,
Là va chạm xuất hiện biến
sau va chạm 2 vật dính vào
dạng đàn hồi trong khoảng
nhau và chuyển động cùng
thời gian rất ngắn, sau va vận tốc
chạm 2 vật lấy lại hình dạng
− Động lượng được bảo toàn
ban đàu và tách rời nhau − −
Động năng( năng lượng)
Động lượng được bảo toàn không đượ − c bảo toàn
Động năng (năng lượng) được bảo toàn
Từ các thí nghiệm ta thấy ĐL bảo toàn động lượng không được bảo toàn do v của
vật trước và sau va chạm là khác nhau, trong va chạm đàn hồi khi khối lượng bằng
nhau nhưng v1≠v2’, v2≠v1’ vì va chạm không hoàn toàn đàn hồi dẫn đến p≠p’.
Luôn có sự suy hao năng lượng trong cả 2 va chạm. Nguyên nhân v khác nhau có
thể động lực của hệ chưa đủ lớn, hệ chưa kín
Tương tự với ĐL bảo toàn năng lượng trong va chạm đàn hồi do v≠v’ nên cũng không được bảo toàn
Khối lượng có ảnh hưởng đến tiêu hao NL trong va chạm đàn hồi? m tăng thì E
cũng tăng nên m thay đổi thì E cũng thay đổi, khi m tăng thì F ma sát của hệ cũng
tăng nên m tỉ lệ thuận với E 7
1. Khảo sát va chạm đàn hồi
Bảng 2: Va chạm đàn hồi với m1=m2=0,1kg n 1 2 3 4 5 v1 0.313 0.496 0.313 0.442 0.438 v2 -0.376 -0.515 -0.396 -0.337 -0.38 Vận tốc v1' -0.366 -0.497 -0.392 -0.333 -0.38 v2' 0.303 0.471 0.329 0.416 0.41 p1 31.3 49.6 35.6 44.2 43.8 p2 -37.6 -51.5 -39.6 -33.7 -38 Động lượng p1' -36.6 -49.7 -39.2 -33.3 -38 p2' 30.3 47.1 32.9 41.6 41 Tổng động p -6.4 -1.9 -4 10.6 5.8 lượng p' -6.3 -2.7 -6.3 8.4 3 E1 4.89 12.32 6.33 9.78 9.61 E2 7.08 13.28 7.84 5.66 7.22 Năng lượng E1' 6.71 12.36 7.67 5.53 7.22 E2' 4.6 11.08 5.42 8.66 8.41 Tổng năng E 11.97 25.6 14.17 15.45 16.83 lượng E' 11.31 23.43 13.09 14.19 15.63 Độ suy hao ∆𝐸 năng lượng 𝐸 5.6 8.5 7.6 8.1 7.1 8
Bảng 3: Va chạm đàn hồi với m1=0,2kg;m2=0,1kg n 1 2 3 4 5 0.529 0.675 0.599 0.678 0.439 v1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 v2 Vận tốc 0.194 0.252 0.223 0.249 0.168 v1' 0.682 0.879 0.783 0.865 0.563 v2' 105.8 135.0 119.8 135.6 87.8 p1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 p2 Động lượng 38.9 50.3 44.7 49.7 33.5 p1' 68.2 87.9 78.3 86.5 56.3 p2' 105.8 135.0 119.8 135.6 87.8 Tổng động p lượng 107.1 138.2 123.0 136.2 89.8 p' 27.99 45.57 35.85 45.99 19.26 E1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 E2 Năng lượng 3.78 6.33 4.99 6.18 2.81 E1' 23.26 38.64 30.65 37.41 15.85 E2' 27.99 45.57 35.85 45.99 19.26 Tổng năng E lượng 27.04 44.96 35.64 43.58 18.66 E' Độ suy hao ∆𝐸 năng lượng 3.4 1.3 0.6 5.2 3.1 𝐸 9
Bảng 4: Va chạm đàn hồi với m1=0,1kg;m2=0,2kg n 1 2 3 4 5 0.979 0.755 0.854 0.746 0.823 v1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 v2 Vận tốc -0.337 -0.257 -0.288 -0.259 -0.268 v1' 0.625 0.481 0.541 0.483 0.527 v2' 97.9 75.5 85.4 74.6 82.3 p1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 p2 Động lượng -33.7 -25.7 -28.8 -25.9 -26.8 p1' 125.0 96.2 108.3 96.6 105.3 p2' 97.9 75.5 85.4 74.6 82.3 Tổng động p lượng 91.3 70.5 79.5 70.7 78.5 p' 47.93 28.48 36.48 27.85 33.84 E1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 E2 Năng lượng 5.66 3.30 4.15 3.34 3.59 E1' 39.04 23.12 29.32 23.32 27.74 E2' 47.93 28.48 36.48 27.85 33.84 Tổng năng E lượng 44.70 26.42 33.47 26.66 31.32 E' Độ suy hao 6.7 7.2 8.3 4.3 7.4 ∆𝐸 năng lượng 𝐸 10 2.Khảo sát va chạm mềm
Độ suy hao năng lượng trong va chạm mềm ∆𝐸 𝑚 ∆𝐻 = = 1𝑚2(𝑣1 − 𝑣2)2 𝐸 (𝑚 2 2
1 + 𝑚2)(𝑚1𝑣1 + 𝑚2𝑣2 ) 1 (𝑣 Với 𝑚 1−𝑣2)2 1 = 𝑚2: ∆𝐻 = mà v 2 𝑣 2 2
2=0 ⇒ ∆𝐻 = 50% 1 +𝑣2 2 (𝑣 Với 𝑚 1−𝑣2)2 1 = 2𝑚2: ∆𝐻 = mà v 3 2𝑣 2 2
2=0 ⇒ ∆𝐻 ≈ 33,33% 1 +𝑣2 𝑚 2 (𝑣 Với 𝑚 2 1−𝑣2)2 1 = : ∆𝐻 = mà v 2 3 𝑣 2 2
2=0 ⇒ ∆𝐻 ≈ 66,67% 1 +2𝑣2
Các thí nghiệm đều cho độ suy hao năng lượng lớn hơn so với lý thuyết tính toán.
Trong va chạm mềm thì độ suy năng lượng ∆𝐻𝑡ℎự𝑐 𝑡ế > ∆𝐻𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡
do 𝑣𝑡ℎự𝑐 𝑡ế > 𝑣𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡 11
Bảng 5: Va chạm mềm với m1=m2=0,1kg n 1 2 3 4 5 1.001 1.006 0.946 1.192 0.829 v1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Vận tốc v 2 0.481 0.448 0.449 0.504 0.406 v1' 0.480 0.446 0.446 0.504 0.404 v2' 100.1 100.6 94.6 119.2 82.9 p1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Động lượng p 2 48.1 44.8 44.9 50.4 40.6 p1' 48.0 44.6 44.6 50.4 40.4 p2' Tổng động 100.1 100.6 94.6 119.2 82.9 p lượng 96.1 89.4 89.4 100.8 81.0 p' 50.06 50.58 44.73 71.10 34.37 E1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Năng lượng E 2 11.58 10.03 10.06 12.72 8.24 E1' 11.52 9.95 9.93 12.70 8.15 E2' Tổng năng 50.06 50.58 44.73 71.10 34.37 E lượng 23.10 19.98 19.98 25.42 16.40 E' Độ suy hao ∆𝐸 53.8 60.5 55.3 64.3 52.3 năng lượng 𝐸 12
Bảng 6: Va chạm mềm với m1=0,2kg;m2=0,1kg n 1 2 3 4 5 0.801 1.041 0.874 1.050 1.166 v1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Vận tốc v 2 0.511 0.605 0.544 0.696 0.688 v1' 0.513 0.788 0.597 0.700 0.903 v2' 160.1 208.3 174.7 210.1 233.2 p1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Động lượng p 2 102.2 121.0 108.8 139.1 137.6 p1' 51.3 78.8 59.7 70.0 90.3 p2' Tổng động 160.1 208.3 174.7 210.1 233.2 p lượng 153.4 199.9 168.5 209.1 227.9 p' 64.16 108.36 76.38 110.25 135.95 E1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Năng lượng E 2 26.11 36.6 29.59 48.44 47.33 E1' 13.15 31.04 17.82 24.5 40.77 E2' Tổng năng 64.09 108.45 76.32 110.34 135.97 E lượng 39.23 67.69 47.44 72.86 88.11 E' Độ suy hao ∆𝐸 38.8 37.6 37.8 34.0 35.2 năng lượng 𝐸 13
Bảng 7: Va chạm mềm với m1=0,1kg;m2=0,2kg n 1 2 3 4 5 0.949 0.939 0.867 1.227 1.299 v1 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 Vận tốc v 2 0.298 0.301 0.278 0.261 0.356 v1' 0.295 0.303 0.278 0.362 0.356 v2' 94.9 93.9 86.7 122.7 129.9 p1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 Động lượng p 2 29.8 30.1 27.8 26.1 35.6 p1' 59.0 60.5 55.6 72.5 71.2 p2' Tổng động 94.9 93.9 86.7 122.7 129.9 p lượng 88.7 90.6 83.4 98.5 106.8 p' 45.00 44.10 37.59 75.33 84.40 E1 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 Năng lượng E 2 4.43 4.53 3.86 3.40 6.35 E1' 8.70 9.15 7.74 13.12 12.67 E2' Tổng năng 45.00 44.10 37.59 75.33 84.40 E lượng 13.13 13.68 11.60 16.52 19.01 E' Độ suy hao ∆𝐸 70.8 69.0 69.1 78.1 77.5 năng lượng 𝐸 14
Bài 2: Nhiễu xạ qua 1 và nhiều khe
Sự khác biệt giữa hiện tượng nhiễu xạ qua một khe và qua nhiều khe Nhiễu xạ qua một khe Nhiễu xạ qua nhiều khe
- ảnh nhiễu xạ: 1 cực đại -
ngoài hiện tượng nhiễu xạ gây bởi một khe
chính và các cực đại phụ
còn còn có hiện tượng giao thoa của các chùm
sáng nhiễu xạ từ các khe khác nhau -
ảnh nhiễu xạ (N-2) cực đại phụ nằm xen giữa 2 cực đại chính
Bảng 1. Khoảng cách các cực tiểu bậc ±1 Độ rộng Sai số khe a Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB 𝜆 (nm) (%) (mm) 0.04 0.031 0.032 0.031 0.031 659 1.38 0.08 0.016 0.016 0.016 0.016 680 4.61 0.16 0.008 0.007 0.009 0.008 680 4.61
Ta có công thức xác định bước sóng: 𝛼𝑥 𝜆 = 2𝑓
Trong đó: a: độ rộng của khe
x: khoảng cách giữa hai vân nhiễu xạ bậc 1
f: khoảng cách từ khe hẹp đến màn
trong thí nghiệm, f= 100 – 6 = 94 (cm)= 940(mm)
𝑡ℎự𝑐 𝑡ế−𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡 Sai số = |
| ∗ 100% trong đó thực tế 𝜆= 650nm 𝑡ℎự𝑐 𝑡ế 15
• phổ nhiễu xạ với độ rộng a tăng dần trên cùng một đồ thị
- Bước sóng laser tính được gần đúng với giá trị thực của nguồn laser 𝜆= 650nm
- Thực tế ta quan sát thấy khi độ rộng khe (a) tăng thì khoảng cách (x)
giữa hai cực tiểu bậc ±1 giảm,. a tỉ lệ nghịch với x. Các cực tiểu của đồ
thị càng hẹp dần. Do ta tăng dần độ rộng của khe thì góc nhiễu xạ 𝜑
giảm, nên các vị trí cực tiểu sẽ càng dịch lại gần vân trung tâm, vân
trung tâm trở nên hẹp dần và sáng hơn.
- Sai số sảy ra do các nguyên nhân:
+ thiết bị ánh sáng bị rung khi di chuyển
+ di chuyển thiết bị quét gắn cảm biến ánh sáng không đều tay , lúc nhanh lúc chậm 16
Bảng 2. Khoảng cách giữa hai vân sáng bậc ±1 và ±2 với các cặp khe khác nhau
Khoảng cách giữa hai vân cực đại bậc ±1 Sai số 𝜆 (nm) (%) Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB a= 0.04 mm 0.005 0.005 0.004 0.005 651 0.15 d= 0.25mm a= 0.04mm 0.003 0.002 0.002 0.002 521 24.76 d= 0.5mm a= 0.08mm 0.004 0.005 0.005 0.005 651 0.15 d= 0.25 a= 0.08mm 0.003 0.002 0.002 0.002 521 24.76 d= 0.5mm
Khoảng cách giữa hai vân cực đại bậc ±2 𝜆 (nm) Sai số Lần 1 Lần 2 Lần 3 TB a= 0.04 mm 0.009 0.009 0.009 0.009 586 10.92 d= 0.25mm a= 0.04mm 0.005 0.005 0.004 0.005 651 0.15 d= 0.5mm a= 0.08mm 0.009 0.009 0.009 0.009 586 10.92 d= 0.25 a= 0.08mm 0.005 0.004 0.005 0.005 651 0.15 d= 0.5mm 17 Ta có 𝜆 𝑠𝑖𝑛𝜑 = 𝓂 (1) 𝛼
Trong đó: a: độ rộng của khe
x: khoảng cách giữa hai vân nhiễu xạ bậc 1
f: khoảng cách từ khe hẹp đến màn 𝑥
vì góc 𝜑 rất nhỏ nên 𝑠𝑖𝑛𝜑 ≈ tan𝜑 = (2) 2𝑓
vị trí các cực đại chính lại thỏa mãn điều kiện: 𝜆 𝑠𝑖𝑛𝜑 = 𝓂 (3) 𝑑 𝑥 𝜆 𝑑𝑥
từ (1) và (2) và (3) ta có : = 𝓂 => 𝜆 = 2𝑓 𝑑 2𝑚𝑓
Trong thí nghiệm, f= 104 – 10 = 94 (cm)= 940(mm)
𝑡ℎự𝑐 𝑡ế−𝑙ý 𝑡ℎ𝑢𝑦ế𝑡 Sai số = |
| ∗ 100% trong đó thực tế 𝜆= 650nm 𝑡ℎự𝑐 𝑡ế
Vẽ các phổ nhiễu xạ qua 2 khe hẹp:
• với cùng một độ rộng a nhưng với các khoảng cách d khác nhau trên cùng một đồ thị: 18 a=0.04mm d= 0.25mm và 0.5mm a= 0.08 mm d= 0.25mm và 0.5mm
• với độ rộng a khác nhau, các khoảng cách d giống nhau trên cùng một đồ thị: 19 a= 0.04mm và 0.08mm d=0.25mm a= 0.04mm và 0.08mm d= 0.5mm
- Thực tế ta quan sát thấy:
+ khoảng cách giữa hai vân cực đại bậc ± 1 và ±2 không phụ thuộc vào độ rộng
khe (a) mà phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai khe (d)
+ khi d tăng thì khoảng cách giữa hai vân cực đại giảm 20