Hướng dẫn thí nghiệm vật lý đại cương 3

pdf

30

3 MB

6

191

4.1 (
14 lượt)

303 MB

Nhấn vào bên dưới để tải tài liệu

Đang xem trước 10 trên tổng 30 trang, để tải xuống xem khá đầy đủ hãy nhấn vào bên trên

Chủ đề tương quan

Tài liệu tương tự

Nội dung

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 1
1. Tên bài: Đo bước sóng ánh sáng bằng vân tròn Newton
2. Nhận xét:
– Đây là một trong những bài không những dễ mà còn nhanh chóng đối với những bạn hiểu được
bản chất hiện tượng giao thoa ánh sáng bằng vân tròn Newton.
– Tuy nhiên chúng ta cần học qua nguyên lý để trả lời một số câu hỏi liên quan đến bài này ví dụ
như cơ sở lý thuyết, thế nào là hiện tượng giao thoa vân tròn Newton, thế nào là nêm không
khí,… Đại loại là những khái niệm, hiện tượng liên quan thì cũng nên nắm vững một chút  để
tránh tình trạng hi sinh ngay từ vòng gửi xe.
– Bài này không giành cho những bạn mắt kém   nên chọn bạn nào mắt tinh để quan sát hệ
vân được chuẩn hơn.
3. Giải quyết:
3.1. Những điều cần biết:
– Cách đọc thước Banme  cái này trong sách hướng dẫn viết rõ kĩ  nói chung là dễ đọc lắm.
– Hệ số phóng đại của kính β  thường ghi trên máy hoặc ghi trên bảng hoặc nếu không tìm ra
thì hỏi cán bộ hướng dẫn thí nghiệm.
– Cách điều chỉnh hệ vân:
 Điều chỉnh phải nhẹ nhàng  tránh tình trạng có nhiều bạn vào thấy mấy nút liền vặn lấy
vặn để khiến cho vân chạy đâu mất tiêu  tìm lại rất khó.
 Thường sẽ có hai hệ thống dịch chuyển ngang và dọc  các bạn có thể vừa vặn vừa quan
sát bằng kính hiển vi để điều chỉnh vân đến vị trí thích hợp.
– Cách điều chỉnh độ sáng tối của vân  thường các bạn sẽ thấy một kính phản xạ bán phần
ngay phía trên tấm nêm không khí và khi vặn thì độ nghiêng của nó có thể thay đổi  chú ý hai
mặt của kính tính chất khác nhau nên quay phải đúng mặt mới xuất hiện hệ vân, nếu quay mà
không tìm ra vân thì phải quay mặt ngược lại.
– Bán kính cong của thấu kính L  hỏi cán bộ hướng dẫn.
3.2. Quá trình đo cần chú ý:
– Tuyệt đối không được động đến bản nêm không khí (thường đã kẹp sẵn trên kính hiển vi) 
nhiều bạn thấy hay hay cầm lên xem rồi đến lúc lắp lại không thấy vân đâu. Thông thường để
tiện quan sát cán bộ hướng dẫn thường tìm sẵn vân cho các bạn rồi  tóm lại là chỉ việc ăn sẵn
thôi  vào bật đèn và quan sát luôn qua kính hiển vi  nếu không thấy thì nhờ cán bộ hướng
dẫn giúp đỡ tìm ra hệ vân giao thoa.
– Khi bạn nhìn thấy hệ vân thì điều chỉnh sao cho hai đường chéo tiếp xúc với vân tối bậc 4 hoặc
5 – vị trí K trên hình vẽ (chú ý đốm đen ở giữa chính là vân tối trung tâm  vân tối thứ nhất là
vân tròn tiếp theo của vân trung tâm)  đếm cho cẩn thận không là dễ bị nhầm.
– Tiếp đến chỉnh đến vị trí I và K’ và đọc các giá trị nI và nK’ (đọc hai giá trị này chính là giá trị
trên Banme)  tuy nhiên cần chú ý một điều là khi các bạn điều chỉnh đến vị trí I thì hệ vân có
thể bị lệch chút ít  cần phải điều chỉnh lại  để giao điểm của hai đường chéo nằm ở vị trí vân
tối thứ 1 (ứng với điểm I trên hình vẽ) và điều chỉnh hệ vân sao cho nó cân đối với đường chéo
 chúng ta có thể quan sát hình 2 để dễ tưởng tượng

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

Hình 1. Điều chỉnh chữ thập tiếp xúc với vân
tối thứ 4

Cũng không cân đối nốt
Quá cân đối  chuẩn quá 
Hình 2. Minh họa về tính cân đối
– Lập lại bước trên khoảng 5 lần rùi đưa số liệu để cán bộ hướng dẫn kiểm tra là xong  tuy
nhiên vẫn có thể đánh giá sơ bộ kết quả của mình trước khi gửi đi kiểm tra để tránh sai sót 
bằng cách tính thử giá trị bước sóng thu được  chú ý là bước sóng sẽ tùy thuộc vào màu của
đèn. Ví dụ nếu các bạn dùng đèn đỏ mà lại đo được bước sóng 0.4 µm  super điêu vì làm gì có
chuyện ánh sáng màu đỏ lại có bước sóng ngắn đến như vậy  phải kiểm tra lại ngay (giá trị
khuếch đại, bán kính R, đơn vị,.. xem có chuẩn chưa).
– Bonus: Đây là phần hướng dẫn giành cho những nhóm trót dại làm mất vân và cán bộ bắt tự
tìm lại lại vân. Thông thường thì sẽ khá xương để tìm lại vân đã mất nếu không có một chút kĩ
năng dò tìm. Vậy trong trường hợp đấy chúng ta sẽ giải quyết thế nào  có hai phương án cho
chúng ta lựa chọn:
 PA1 (đơn giản nhất và dễ làm nhất): đầu hàng và xin đăng kí thí nghiệm lại  xác suất
bảo vệ gần như 100%.
 PA2 (khó khăn hơn một chút): thà chết không chịu hi sinh  chỉ giành cho những bạn
quyết tâm chiến đấu:
o B1: Lắp lại thấu kính lên kính hiển vi  lắp thật chắc chắn.
Nhìn đã thấy không cân đối

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

o B2: Điều chỉnh kính phản xạ sao cho ánh sáng nhìn qua kính hiển vi là sáng nhất.
o B3: Sử dụng kỹ năng càn quét ngang dọc  tức là các bạn sẽ quét theo kiểu hệ
tọa độ  cứ tưởng tượng bạn muốn tìm một ô đặc biệt trong một hình chữ nhật
gồm có kích thước 20 x 10 ô  chúng ta sẽ quét từ dòng dưới cùng  nếu không
thấy lại dịch lên một hàng để tìm tiếp  cứ thế là chúng ta sẽ tìm ra được ô cần
tìm tức là hệ vân giao thoa. Chú ý là vặn thật từ từ để quan sát đừng vặn nhanh
kẻo vân nó chạy qua lúc nào mà không biết. Chúng ta có thể vặn đi vặn lại để
kiểm tra cho chắc  nếu không thấy thì lại dịch lên trên một chút.
o B4: Nếu B3 mà không ra thì mới phải làm bước 4. Một trong những lý do mà
bước 3 không tìm được hệ vân là do kính phản xạ bị ngược chiều  đảo lại mặt
kính rồi làm lại bước 3 là xong.
o Nếu đến B4 mà còn không ra thì pó tay toàn tập  đăng ký thí nghiệm lại luôn
nhé. 
4. Xử lý số liệu:
– Không có gì để nói vì quá dễ  chú ý duy nhất là cách viết kết quả sai số không quá hai chữ số
có nghĩa và sự cân đối giữa kết quả và sai số tuyệt đối.
5. Báo cáo mẫu:

ARE YOU OK? 
CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 2
1. Tên bài: Khảo sát hiện tượng phân cực ánh sáng – kiểm nghiệm định luật Malus
2. Nhận xét:
– Bài này được mỗi cái tên nghe thì hay nhưng nội dung thì chả có gì. Thí nghiệm tiến hành khá
khó chắc chỉ mất 5 phút (đối với tôi) còn với các bạn thì chắc mất 6 phút  nhìn thời gian thì
cũng đủ hiểu khó đến mức nào rồi.
3. Giải quyết:
3.1. Những điều cần biết:
– Các bạn cần trang bị những kiến thức liên quan tới hiện tượng phân cực để trả lời một số các
câu hỏi lý thuyết như:
 Thế nào là hiện tượng phân cực.
 Thế nào là ánh sáng tự nhiên, ánh sáng phân cực
 Biểu thức của định luật Malus là gì?
 ….
– Giá trị độ chia nhỏ nhất của thước đo góc 10, giá trị độ chia nhỏ nhất của micro ampe kế (cái
này nó khác với cấp chính xác của microampe kế đấy nhé).
3.2. Quá trình đo cần chú ý:
– Nói chung thì đọc sách hướng dẫn về bài này sẽ chỉ giúp cho chúng ta có cái nhìn tổng quan về
lý thuyết hiện tượng phân cực chứ tôi đoán đọc hướng dẫn xong chắc các bạn chưa tưởng tượng
được hệ đo thực tế như thế nào  tin buồn là tôi chưa có điều kiện để chụp lại hệ đo thực tế của
chúng ta nhưng nhìn chung khi vào chúng ta chỉ cần làm đúng các bước sau:
 B1: Nhìn và ngắm thiết bị (tất nhiên sờ một chút cũng được)  nhận biết xem bộ thí
nghiệm gồm những cái gì.
 B2: Bật đèn và chỉnh 0 (chú ý không nên mở rèm cửa sổ khi chỉnh 0 vì ánh sáng dễ lọt
vào cảm biến
 B3: Điều chỉnh góc quay cho tới vị trí kim ampe có độ lệch lớn nhất  điểu chỉnh R để
kim lệch tối đa (thường là 98 hoặc 100).
 B4: Vặn 50 một  ghi kết quả là xong
– Số liệu đúng là số liệu có tính chất đối xứng, khi quét từ 0 đến 360 (tức là hai giai đoạn cường
độ dòng điện giảm dần về 0 và tăng dần đến giá trị cực đại phải cân đối nhau  tất nhiên là đừng
có đối xứng quá  100% bịa số liệu  vì thực tế nó không đối xứng hoàn toàn đâu)
4. Xử lý số liệu:
– Có mỗi việc thay số và bấm máy tính ra kết quả (nếu bạn nào biết chút ít về excel thì chỉ cần
lập hàm rồi kéo chuột một cái là ra hết số liệu).
– Đồ thị hình như là đường thẳng dốc xuống vì theo trí nhớ của tôi thì chắc chắn nó không phải là
đường cong  cường độ ánh sáng phân cực I1 phụ thuộc vào hàm X = cos2α là hàm bậc XXX
(cái này tự suy nhé).
5. Báo cáo mẫu:

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

Vấn đề chính ở bài này nằm ở ô sai số. Tùy từng quan điểm của giáo viên nên đánh giá kích
thước ô sai số cho đến giờ vẫn chưa thống nhất cho lắm. Tôi đưa ra cho các bạn một cách tính sai
số để lựa chọn ô sai số sao cho kích thước thích hợp nhất. Ô sai số của chúng ta sẽ có một cạnh
là 2xΔL, một cạnh là 2xΔ(cos2α). Cạnh 2xΔL = 2×2µA  vấn đề còn lại là tính được độ dài
cạnh 2xΔ(cos2α)
Chúng ta sẽ sử dụng phương pháp tính sai số tuyệt đối để xác định sai số của hàm

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

(

V2011

)

|
|

 sai số tuyệt đối sẽ phụ thuộc vào góc α  nhưng sai số tuyệt đối sẽ được
lấy theo giá trị lớn nhất  tức là chỉ cần xử lý ông khỏe nhất thì tất cả các ông yếu hơn đều xử lý
được hết  vậy sai số tuyệt đối của
 cạnh còn lại của ô sai số sẽ là
2×0.017

ARE YOU OK? 
CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 3
1. Tên bài: Khảo sát hiện tượng nhiễu xạ của ánh sáng Laser qua cách tử phẳng
2. Nhận xét:
– Ưu điểm của bài này là dễ, nhược điểm là đo hơi lâu và hơi tỉ mẩn một chút. Xử lý số liệu cũng
không phải là vấn đề quá phức nếu không muốn nói là chẳng có gì.
3. Giải quyết:
3.1. Những điều cần biết:
– Cách đọc thước Banme  cái này trong sách hướng dẫn viết rõ kĩ 
nói chung là dễ đọc lắm.
– Thí nghiệm liên quan tới hiện tượng nhiễu xạ  cần trang bị những
kiến thức cơ bản liên quan tới hiện tượng nhiễu xạ như cách tử phẳng
là gì, mô tả hệ vân nhiễu xạ,… (trong sách có hết roài).
– Bài này sẽ có hai phần chính: đo thủ công (vặn và đọc) và đo bằng
máy tính (vặn và bấm, đọc thì máy tính đọc hộ rồi)  nhìn chung thì Hình 1. Cách tử phẳng
kết quả của hai lần đo phải gần như nhau (chứ đừng giống nhau tới
100%, khoảng 99% là được rồi ).
3.2. Quá trình đo cần chú ý:
– Dưới đây là hình mô tả hệ đo mà chúng ta sẽ sử dụng. Các bạn sẽ thấy gồm 4 bộ phận chính là
nguồn laser, cách tử, cảm biến quang điện, bộ hiển thị) và vô số các bộ phận phụ (không nêu ra ở
đây)
Bộ hiển thị
Nguồn Laser

Cảm biến
Phương dịch
chuyển của ảm
biến

Cách tử phẳng

Thước Banme

Hình 2. Hệ khảo sát hiện tượng nhiễu xạ của ánh sáng Laser
– Ảnh nhiễu xạ sẽ hiện ra ở bộ cảm biến  có
dạng là những chấm sáng nằm trên một đường
thẳng, giữa các chấm sáng là khoảng đen.
Trong đó có một chấm có cường độ lớn nhất

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

(cực đại giữa) và các chấm có cường độ sáng
Hình 3. Ảnh nhiễu xạ
giảm dần khi xa chấm trung tâm. Các bạn có
thể tham khảo hình 3 (hình vẽ chỉ mang tính
chất minh họa  ).
– Vậy nhiệm vụ tiếp theo là gì? Các bạn sẽ phải xác định được vị trí cực đại trung tâm (vòng
tròn) và hai cực đại liền kề cực đại trung tâm (cực đại bậc 1)  Các bước làm như sau:
 B1: Ước lượng cực đại trung tâm nằm trong khoảng nào  cái này nhìn thì biết thôi vì
cực đại trung tâm cường độ sáng bao giờ cũng lớn nhất. Tuy nhiên không phải lúc nào
cũng dễ phân biệt với cực đại bậc 1 vì đôi khi độ sáng của chúng cũng gần như nhau nên
rất khó phân biệt được.
 B2: Quét sơ bộ để xác định được cực đại trung tâm  vặn Banme về sát vị trí bên trái
thường là khoảng 5mm  vặn dần Banme để dịch chuyển cảm biến lần lượt hứng các
cực đại  quan sát sự thay đổi của Vôn kế chỉ thị  Cực đại trung tâm chính là vị trí
ứng với độ lệch của Vôn kế lớn nhất  suy ra hai cực đại nằm hai bên chắc chắn phải là
cực đại bậc 1.
 B3: Khi đã xác định được cực đại bậc 1 thì chúng ta điều chỉnh banme sao cho cảm biến
ở vị trí mép (thường là bên trái) của cực đại bậc nhất và bắt đầu “nhẹ nhàng ta đẩy xe
hàng” bằng cách vặn banme dịch 0.01mm hoặc 0.05mm (cái này các bạn nên check lại
sách hướng dẫn nhé vì tôi không nhớ chính xác lắm)  khi nào đến vị trí cực đại bậc 1
ghi trí trị tọa độ x1, đến cực đại trung tâm ghi x0, đến cực đại bậc 1 còn lại ghi x1’  tính
hiệu x1’ – x1 là xong.
– Đến đây ta phát sinh một câu hỏi tại sao lại không đo khoảng cách giữa bậc 1 và vân trung tâm
mà lại đo khoảng cách giữa hai cực đại bậc 1  câu trả lời vô cùng đơn giản vì trong cuộc đời
chẳng có cái gì là hoàn toàn cân đối. Chẳng có ai mà tay trái to như tay phải, mắt trái tinh như
mắt phải, hay học lý giỏi như học toán,…  do đó khoảng cách giữa cực đại bên trái tới cực đại
trung tâm thường không bằng khoảng cách giữa cực đại bên phải tới nó  dẫn đến sai số  để
giảm sai số thì cách tốt nhất là ta xác định khoảng cách giữa hai cực đại bậc 1.
– Đến phần kết nối máy tính thì trong sách đã hướng dẫn đầy đủ các bạn cứ làm theo sách là ok
(thông cảm vì không mang theo sách hướng dẫn nên không thể hướng dẫn các bạn tỉ mỉ được 
đang chờ các bạn hảo tâm scan và gửi đây ). Hình như sau khi set up thì chỉ việc vặn và bấm
F9 thì phải. Chú ý là tốt nhất là người nào vặn thì người đó tự bấm luôn chứ người vặn người
bấm rất dễ nhầm  check khoảng cách giữa hai đỉnh bậc 1 trên máy tính xem có đúng như mình
đo bằng tay không  nếu chuẩn thì còn chần chừ gì nữa  ghi kết quả, xin chữ ký và come
back home.
– Để xác định khoảng cách giữa hai đỉnh các bạn có thể làm như sau:
 Alt+V  sẽ có một đường thẳng đứng xuất hiện trên màn hình Cassy  điều chỉnh
đường này đến đúng đỉnh bậc 1  bấm chuột trái một cái rồi ấn Alt + T  các bạn sẽ thu
được giá trị tọa độ ứng với đỉnh đó  đỉnh còn lại cũng tương tự.

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com



V2011

Sau đó sẽ sử dụng một chức năng tính khoảng cách giữa hai đường (hình như có chữ
difference gì đấy)  dễ dàng xác định khoảng cách giữa hai đường thẳng đứng (ứng với
vị trí các cực đại bậc 1)  OK???
4. Xử lý số liệu:
– Very sim pờ le  tự túc hạnh phúc
5. Báo cáo mẫu:

ARE YOU OK? 
CHÚC MỌI NGƯỜI HỌC TỐT ^_^

GV: Trần Thiên Đức – http://ductt111.wordpress.com

V2011

HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM BÀI 4
1. Tên bài: Khảo sát hiện tượng bức xạ nhiệt – Nghiệm định luật Stefan-Boltzmann
2. Nhận xét:
– Bài này về cơ bản chả có vấn đề gì. Kiến thức chủ yếu xoay quanh hiện tượng bức xạ nhiệt của
một cái bóng đèn  khi cường độ bóng đèn tăng thì tất nhiên bức xạ nhiệt tăng.
– Vấn đề chính của bài này là đo khá lâu (nếu bạn nào không có kinh nghiệm thì nhiều lúc đo đến
hết giờ mà vận chưa thu được số liệu) vì quá trình tăng nhiệt và giảm nhiệt độ thường không diễ
ra tức thời. Tính trung bình mỗi phép đo cẩn thận mất khoảng 10 – 15 phút  nếu mà đo sai mà
bắt buộc phải đo lại thì cực kỳ lâu.
3. Giải quyết:
3.1. Những điều cần biết:
– Bộ thí nghiệm của chúng ta gồm có:
 Bóng đèn dây tóc: cường độ sáng có thể thay đổi bằng cách thay đổi hiệu điện thế (chú ý
là đây là loại bóng đèn 6V nên đừng có mắm môi mắm lợi vặn tối đa hiệu điện thế).
 Vôn kế và Ampe kế hiện số (đồng hồ vạn năng điện tử): dùng để đo hiệu điện thế và
cường độ dòng điện trong mạch chứa bóng đèn  đọc giá trị đối với loại dụng cụ này
khá đơn giản vì kết quả hiển thị dưới dạng số điện tử, tuy nhiên gặp phải dụng cụ nào có
vấn đề như số nhảy loạn xạ, không hiển thị số thì tình hình là rất tình hình. Ngoài ra, còn
một chú ý nữa là nhiều bạn chẳng biết cách đấu từ dụng cụ này ra ngoài  cắm lung tung
hết cả  tóm lại phải nhớ điều này: luôn có 2 dây để lấy 2 đầu ra, trong đó 1 đầu bao giờ
cũng phải vào cổng COM (cổng nối đất), một đầu vào cổng đo tương ứng (ví dụ muốn đo
hiệu điện thế thì phải tìm cổng nào có chữ V, muốn đo cường độ dòng thì tìm cổng nào
có chữ A, có thể có hai cổng đều có chữ A nhưng 1 cổng dành cho giá trị lớn như 10A
một cổng dành cho giá trị nhỏ ví dụ mA thì tùy theo đại lượng cần đo nằm trong khoảng
nào thì sử dụng cổng đấy). Cuối cùng là những chú ý cực kỳ quan trọng khi thao tác với
thiết bị này để tránh hỏng hóc.
o Không bao giờ được điều chỉnh thang đo khi đang có điện trong mạch  giống
như kiểu không bao giờ đi thuyền qua sông khi nước chảy rất mạnh.
o Không bao giờ được điều chỉnh thang đo thấp hơn giá trị đo (dễ bị cháy thiết bị)
 đây gọi là yếu còn ra gió  và không điều chỉnh thang đo quá lớn so với giá trị
cần đo  đây gọi là giết gà mà dùng dao mổ trâu .
o Đo cường độ thì phải mắc nối tiếp và đo điện áp thì phải mắc song song 
nguyên lý cơ bản này mà rất nhiều bạn không nắm vững.
o AC: xoay chiều, DC: một chiều  trong bài này các bạn chỉ sử dụng hai dải đo
DCA (đo dòng một chiều) và DCV (đo điện áp một chiều).
 Cuối cùng dải đo trong bài là DCV và DCA (vì dòng một chiều mà)
 Bộ nguồn một chiều: cung cấp điện áp cho bóng đèn sáng, có hiệu điện thế thay đổi trong
dải từ 0 – 8V  bộ nguồn này là chỉ thị kim nên để quan sát chính xác thì khi thay đổi
giá trị hiệu điện thế thì chúng ta xem giá trị trên vôn kế số đã đạt đúng các giá trị 1V, 2V,
3V,…,6V chưa (không nhìn kim trên bộ nguồn vì không chuẩn lắm).

Source: https://vh2.com.vn
Category : Khoa Học