Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo thí nghiệm vật lý 2. Lý thuyết, thực hành, kết quả. Gồm 5 bài thí nghiệm.Thí nghiệm Sử dụng giác kế, TN Phép đo tiêu cự, TN Đo khoảng cách và đo góc, TN Quang phổ kế lăng kính, TN Phân cực ánh sáng, TN Máy biến thế.
Bỏo cỏo Thớ nghim vt lý MC LC Bi : S dng giỏc k Trang Bi : Cỏc phộp o tiờu c c bn Trang 11 Bi : o khong cỏch v o gúc Trang 19 Bi : Quang ph k lng kớnh Trang 26 Bi 10 : Phõn cc ỏnh sang Trang 30 Bi 11 : Nghiờn cu mỏy bin th Trang 40 BI TH NGHIM S : S DNG GIC K Lý thuyt : 1) Lng kớnh : a) nh ngha Lng kớnh l mt cht sut cú dng mt lng tr ỏy tam giỏc Hai mt bờn ca lng tr m ta dựng hai mt bờn ca lng kớnh Mt cũn li gi l ỏy lng kớnh Giao tuyn ca hai mt bờn l cnh ca lng kớnh Gúc nh din (A) gia hai mt bờn gi l gúc chit quang ca lng kớnh b) ng i ca tia sỏng qua lng kớnh S to nh + Ta ch kho sỏt lng kớnh cỏc iu kin sau õy : - Lng kớnh t khụng khớ - nh sỏng l n sc v c chiu ti lng kớnh mt phng vuụng gúc vi cnh lng kớnh + Khi ú, mt tia sỏng ti lng kớnh s khỳc x mt th nht, truyn qua lng kớnh v ti mt th hai Tia khỳc x tr khụng khớ mt ny, gi l tia lú Mt vo Kớ hiu cỏc gúc nh trờn hỡnh 1, ta cú : A A Cnh D i1 I r2 r1 A Hỡnh : J i Mt ỏy Hỡnh : I : ỏnh sỏng truyn t mụi trng chit quang kộm sang mụi trng chit quang hn : r1 < i1 J : ỏnh sỏng truyn t mụi trng chit quang hn sang mụi trng chit quang kộm : r2 < i2 Do v trớ ca hai mt lng kớnh, lch gõy bi hai ln khỳc x u khin cỏc tia khỳc x hng v ỏy c) Cụng thc v lng kớnh Cỏc nh lut Snell-Descartes v s khỳc x ỏnh sỏng cho hai h thc : sini1 = n.sinr1 (1) sini2 = n.sinr2 (2) T hỡnh v tớnh cht gúc ngoi ca tam giỏc, ta cú hai h thc ph : A = r1 + r2 (3) D = i1 + i - A (4) d) iu kin ca tia lú t igh l gúc gii hn ca mụi trng lng kớnh mt th nht ca lng kớnh, ta luụn cú : r1 < igh Vi tia lú mt th hai ca lng kớnh, ta cng cú : r2 igh T hai h thc trờn ta suy : r1 + r2 2igh Th m : r1 + r2 = A Vy cú tia lú, h thc sau õy luụn luụn c tho : A 2igh (iu kin cú tia lú) Khi iu kin ny tho món, mun cú tia lú ta phi cú iu kin v gúc ti i1 mt th nht Tht vy : r2 igh A - r1 igh r1 A - igh nlk.sinr1 nlk.sin(A - igh) vi nlk : chit sut ca cht lm lng kớnh Suy : sini1 n.sin(A - igh) (vỡ sini1 = n.sinr1) t Min(i1) = i0 sini0 = n.sin(A - igh) Nh vy iu kin cui cựng l : i1 i0 e) S bin i ca D theo hm ca i Ta biu din vi phõn dD ca gúc lch Ly vi phõn cỏc h thc c bn ca lng kớnh ta cú : cosi1.di1 = n.cosr1.dr1 cosi2 di2 = n.cosr2 dr2 dr1 dr2 dD = di1 di2 cosi1.cosr2 Loi tr di2 v dr2 ta cú : dD di1 c osi cosr Bõy gi ta tỡm mt giỏ tr D gúc lch D t cc tiu, ngha l dD di1 Ta cú ng thc : cos2i1.cos2 r2 cos2i2 cos2 r1 Ngha l : (1 sin i1 )(1 sin r2 ) (1 sin i2 )(1 sin r1 ) S dng cỏc nh lut Descartes : sin i2 sin i1 (1 sin i1 ) (1 sin i2 ) n n Khai trin : sin i1 sin i2 (n 1)(sin i1 sin i2 ) n n Trong cỏc vựng bin i ca cỏc gúc i1 v i2 t c v mt vt lý, nghim ca phng trỡnh ú l D A A i1 = i2 Vy h thc trờn cho ta : i1 i2 im m v r1 r2 2 Lỳc ú h thc lng kớnh cho ta : D A A sin m n.sin D i0 + /2 - A Hỡnh : i0 im /2 i 2) Mỏy o gúc (Giỏc k) : Mỏy o gúc cho phộp thc hin cỏc phộp o gúc Nú gm phn : + Mt a kim loi t nm ngang trờn ú cú cỏc chia chu vi cho phộp gúc + Mt sn di ng xung quanh mt trc trung tõm i qua tõm ca a, ba vớt cho phộp iu chnh s nh hng ca sn so vi trc ú + Mt vớt ngm (thng l li ch thp chiu sỏng : kớnh ngm t chun trc) di ng xung quanh cựng trc , mt vớt cho phộp nh hng nú mt phng cha + Mt ng chun trc núi chung l c nh, ngha l c gn vi a D Cỏc v trớ gúc ca kớnh ngm (v thng ca sn) l c xỏc nh n v chia trờn a D thng tng ng vi na (t n 359), mt du xớch 1/30 cho phộp c n sai s mt phỳt cung V cu to cỏc quang trc ca kớnh ngm v ng chun trc ct trc Kính ngắm tự chuẩn Kính chuẩn trực thứ cấp chia độ micro Kính chuẩn trực Khe vào Mâm đặt lăng kính Vòng tròn chia độ Trục quay Vòng chia độ Mâm đặt lăng kính Kính chuẩn trực Kính ngắm tự chuẩn Nguồn sáng Kính chuẩn trực thứ cấp Hỡnh : Thc hnh v kt qu : Mc ớch ca bi thớ ny l s dng giỏc k o gúc A ca lng kớnh (LK), chit sut n D v xỏc nh ng cong D(i) I o gúc A ca LK bng phộp phn x kộp : ống chuẩn trực S1 S2 A N1 I R1 Kính tự chuẩn trái N2 O J R2 Kính tự chuẩn phải x GP GT A Hỡnh : 1) Trỡnh t thớ nghim a) Dựng ốn hi Na chiu qua khe ca kớnh chun trc chớnh vo LK Chỳ ý, khe phi tng i rng c chựm tia song song ti c mt bờn ca LK nh hỡnh v trờn Mt tia phn x trờn mt phi ca LK b) Trc ngm qua kớnh t chun (Lunette) ta phi chnh t chun trc ca Lunette bng cỏch bt ốn nh ca Lunette, t gng phng trc ng kớnh Lunette (ỏp sỏt), y vt chn sỏng trờn ng cú ỏnh sỏng, nhỡn qua kớnh thy cú vũng sỏng trũn trựng vi tiờu ch thp Nu cha cú ta quay vớt trờn kớnh ch thp ng thng v c chiu sỏng trũn Chnh xong, úng vt chn sỏng li Khi Lunette ó c t chun trc ta khụng iu chnh nú na v b gng phng c) t kớnh Lunette phớa mt trỏi ca LK Cha nhỡn qua Lunette m nhỡn trc tip vo mt trỏi ca LK, thy khe sang vng ng nguyờn v trớ ú, nhỡn qua Lunette, dch chuyn Lunette mt chỳt thy c khe sỏng vng trựng vi tiờu ch thp Ghi giỏ tr GT = 77 28 d) ng sang mt phi ca LK, nhỡn thy khe sỏng vng, dch chuyn Lunette ti v trớ ny v iu chnh mt chỳt v trớ ca Lunette Ghi GP = 197 40 G GT 19740 ' 7728' Gúc A s bng : A P = = 60 2 2) Chng minh G p GT A Bng kin thc Toỏn hc v s dng hỡnh 5, ta cú th chng minh iu trờn : xOR 2S IA 2S JA 2A G G xOR p T 2 3) Xỏc nh sai s tuyt i cỏc thc chia ca giỏc k Xỏc nh sai s tuyt i ton phn cho phộp o A v lý gii cỏc ngun sai s : + Vic c du xớch trờn kớnh ngm cho mt sai s thng l gúc Cỏch ngm ca kớnh ngm cho sai s l gúc Bng phng phỏp phn x kộp ta s nhn c giỏ tr gúc 2A vi sai s l 12 (do hai ln ngm) Nh th ta s cú : A = 606 (6=1,8.103 rad) + Lý gii ngun sai s : - Kớnh ngm cha c chnh mt cỏch chớnh xỏc, quỏ trỡnh thao tỏc cú s sai sút s nhỡn nhn ch quan ca ngi thao tỏc - Kớnh ngm c s dng o cỏc gúc Do thi gian lu nh trờn vừng mc v nng sut phõn ly mt (i vi mt thng thỡ nng sut phõn ly ca mt l nhng i vi mt cn thỡ ln hn) nờn vic nhỡn cỏc nh cú s chng chp lờn lm cho kộm chớnh xỏc tuyt i - Vic c cỏc giỏ tr trờn cỏc du xớch o cng cho sai s, thng l sai s ny n vi phỳt gúc II o gúc LK bng phộp t chun kộp : Kính tự chuẩn trái Kính tự chuẩn phải A Hỡnh : Đáy Ta khụng dựng ng chun trc m ch dựng ng kớnh t chun (c chiu nh ốn v bn bỏn phn x) t ng kớnh t chun thng gúc vi mt trỏi ca thu kớnh v iu chnh cho nh vch ch thp phn x trờn mt trỏi trựng vi ch thp vt Xỏc nh gúc hng GT Bng cỏch tng t xỏc nh phớa mt phi GP T ú suy A v tớnh sai s A Trc tiờn ta c lng bng mt v trớ ca vũng trũn sỏng phng phỏp tuyn ca mt phi ri a kớnh ngm vo v trớ ú Ta iu chnh vũng iu chnh s cho nh ca ch thp c rừ nột Sau ú ta iu chnh khong cỏch ca th kớnh ch thp rừ nột iu chnh c hai ch thp trựng ta phi chnh nỳt di ng ngm cao ca hai ch thp bng ri sau ú quay ng hai ch thp khp Ta phi chỳ ý cho hai ch thp l thng ng Ta s cú hai giỏ tr GT = 274 41 v GP=34 35 Gúc A s l : GP GT 27441' 3435' 2406' A 180 606' Ta o lm hai ln cho nờn giỏ tr A thu c vi sai s 12 gúc, ngha l : A = 606 III o chit sut LK bng phộp lch cc tiu Dmin : 1) Trỡnh t thớ nghim a) Ta cú : D i1 i2 A v cú gúc lch cc tiu i1 = i2, ú r1 = r2 = A/2 Dmin 2i1 A i1 Theo nh lut khỳc x : Dmin A D A sin sin i1 sin i1 nn sin r1 sin( A / 2) sin( A / 2) T õy ta thy, nu xỏc nh c Dmin ta s xỏc nh c chit sut n ca LK Mắt ng-ời quan sát Độ lệch tối thiểu bên phải Đáy lăng kính Dmin ống chuẩn trực A Phía phải Dmin Hỡnh 7: A -Dmin ống chuẩn trực Đáy lăng kính Phía trái Độ lệch tối thiểu bên trái Mắt ng-ời quan sát b) o gúc lch cc tiu Dmin ta lm nh sau : + V trớ (Dmin phi) : nh sỏng i t ngun qua khe hp ca ng chun trc chớnh chiu ti LK Nu nhỡn vo LK thy di sỏng nghiờng ta xoay vũng en (1) trờn ng chun trc chnh li cho thng Nu di sỏng rng vớt trng (2) trờn ng chun trc thu nh khe hp ng nhỡn vo LK thy di sỏng hp.Ta xoay LK theo mt chiu nht nh, thy di sỏng ang dch chuyn theo chiu, t ngt dng li i chiu khỏc y chớnh l v trớ thụ ca gúc lch Dmin phi ng nguyờn v trớ ú nhỡn qua kớnh ngm Lunette thy di sỏng vng Nu di sỏng nhoố ta chnh vũng trũn en (1) trờn Lunette trc mt Nu thy ch thp nghiờng thỡ chnh li vũng trũn (2) Xoay LK mt chỳt thy di sang i chiu chuyn ng C nh LK iu chnh trờn Lunette di sỏng trựng ch thp ca kớnh Vn c iu chnh tinh (3) ca Lunette thy di sỏng i chiu c s ghi trờn mõm GP = 215 31 + V trớ (Dmin trỏi) : Quay LK cú nh hỡnh v trờn t Lunette lch so vi v trớ khong 120 Thao tỏc tng t nh v trớ c s ghi trờn mõm GT = 95 29 Ta cú Dmin G p GT 21531 9529' 1202' 601' 2 601' 606 sin 1, 7304 n sin(606'/ 2) Ta nhn c giỏ tr 2Dmin t hai ln o, ú sai s s l 12 gúc n Dmin A ) sin( A / 2) sin( dn D A d ( Dmin A) A dA cotg cotg n 2 2 dn dDmin D A dA D A A cotg cotg cotg n 2 2) Lý gii cỏc ngun sai s Xỏc nh sai s cỏc giỏ tr GP v GT Tớnh cn thn sai s tuyt i ca n v vit di dng nD = + Cỏc ngun sai s cú th : - Kớnh ngm cha c chnh mt cỏch chinh xỏc, quỏ trỡnh thao tỏc cú s sai sút s nhỡn nhn ch quan ca ngi thao tỏc - Kớnh ngm c dựng o cỏc gúc Do thi gian lu nh trờn vừng mc v nng sut phõn ly mt (i vi mt thng thỡ nng sut phõn ly ca mt l nhng i vi mt cn thỡ ln hn) nờn vic nhỡn cỏc nh cú s chng chp lờn lm cho kộm chớnh xỏc tuyt i - Vic c cỏc giỏ tr trờn cỏc du xớch o cng cho sai s, thng l sai s ny n vi phỳt gúc i vi n thỡ cú s sai lch l sai s cụng thc gõy + Xỏc nh sai s ca n : Vic xỏc nh sai s ca GP v GT thc nghim c tớnh bng cỏch thc hin phộp o nhiu ln v cho ta mt khong sai s ca GP v GT l : n Theo cụng thc tớnh sai s : dy f dxi y xi Trong trng hp hm f l tớch ca nhiu bin s thỡ ta logarit hoỏ hm s ri sau ú ly vi phõn : y n y dy ln f d ln y x i y y xi Khi ly o hm riờng phn theo tng bin s, cú th xut hin nhiu du cng hoc tr Ngi ta thng tớnh sai s trng hp bt li nht, ngha l ly tt c du u l du dng D A sin Theo trờn ta ó cú : n sin( A / 2) dn D A d ( Dmin A) A dA cotg cotg n 2 2 dn dDmin D A dA D A A cotg cotg cotg n 2 A Dmin A v l khong n /2, ta phi ly du dng Cho nờn : 2 n Dmin D A A A D A cotg cotg cotg n 2 Suy : n A cotg n 2 A Dmin 6' Do ú : 1,8.103 606' A n n cotg 1,7304 cotg 0,0027 2 2 Vy : n = 1,7304 0,0027 3) Lý gii vỡ thc tin ngi ta thc hin phộp o kộp, mt trỏi v mt phi Trong thc t ngi ta thc hin phộp o kộp, mt trỏi v mt phi : + Gim ti thiu sai s c mt nhỡn Nu ta ch thc hin mt bờn thỡ phi dựng cụng thc Dmin = - GT Cụng thc ny ch dựng c ta iu chnh tia ti ỳng v trớ O ca bn chia iu ny cú th núi khú cú th thc hin c vi mt chớnh xỏc ti phỳt gúc c + Dựng phộp o kộp cú th lm gim s sai lch s khụng ng u hai mt ca lng kớnh T ú : IV V ng cong D(i) : Dựng ngun sỏng Na cú ỏnh sỏng vng =589,3 nm 1) Tỡm v trớ ca phỏp tuyn N1 vi mt bờn ca LK (c xỏc nh bi ) : Khụng bt sỏng ốn ngun Na ng v trớ vuụng gúc vi mt LK Nhỡn qua khe Lunette thy ch thp Dch chuyn Lunette mt chỳt cho ch thp ny trựng v nm gia vựng sỏng trũn c 2) Tỡm v trớ , ca tia phn x v tia khỳc x : Bt ngun Na, úng cht trờn Lunette Nhỡn trc tip vo LK thy di sỏng vng ng nguyờn v trớ ú, nhỡn qua Lunette chnh cho di sỏng trựng ch thp bng cỏch dch chuyn Lunette mt chỳt c V trớ tỡm tng t nhng ta phi dch chuyn Lunette i mt gúc khong 120 Lm 10 ln ta c bng s liu sau õy : 275 52 272 54 269 21 263 12 256 252 45 249 24 243 43 221 15 215 37 208 196 182 37 176 168 28 157 i D 85 57 87 10 88 86 55 83 51 81 43 79 49 75 48 53 54 37 57 22 61 19 67 10 73 28 76 43 80 56 86 37 90 78 53 64 32 63 62 37 63 27 65 42 67 45 70 31 75 11 78 53 D ng cong D(i) i0 + /2 -5A Hỡnh 11: 5 I imin /2 i0 5 5 5 th ca D theo i c biu din trờn hỡnh 11 Nhỡn vo th ta cú th 5thy dng ca nú gn ging vi th ó nờu lý thuyt 10 Hỡnh : * Bn : y Ta cú : (n0 ne)d = (2k+1) 2k cos v sin E2 E E Ta suy c : o e Em o Em e Sau i bn Vy vai trũ ca bn E1 ỏnh sỏng b quay gúc so vi phng c l to súng i xng qua trc nhanh Oy y * Bn : Ta cú : (n0 ne)d = k 2k E1 cos sin Ta suy c : x O O x Eo E e Em o Em e Vy vai trũ ca bn l to súng i xng qua tõm O E2 Hỡnh : Thc nghim : I Mụ t thit b thớ nghim : (P) Photodiode Bng en A C Laser He-Ne Kớnh phõn tớch R Oz Hỡnh : v O E 1) S thit b biu din Mt laser He-Ne, phỏt súng phõn cc thng chiu ỏnh sỏng mt kớnh phõn tớch cú th quay v phớa sau ú l u thu ỏnh sỏng u thu l mt photodiode, phõn cc ngc bi mt pin : Ta thu c dũng in ngc thụng qua hiu in th hai u R R c mc song song vi mt t in cú in dung C chng kớ sinh (cú th thay i in dung C cú kt qu ti u, C 8206300 pF ) u thu cho mt hiu in th V t l vi s chiu sỏng E Kớnh phõn tớch cú th quay, dựng phõn tớch mt a c kộo bi mt ng c cú tc gúc khụng i xung quanh trc Oz (Oz cng l phng ca chựm tia laser) Mt di bng en OA (bng chn sỏng) nh, m c dỏn lờn mt phn theo phng bỏn kớnh ca a 2) Tin trỡnh + Cho ng c quay (bng OA gn nh thng ng v trớ ban u) + Quan sỏt V(t) mn hỡnh mỏy tớnh nh thu tớn hiu bng cỏp chuyờn dng v x lý tớn hiu bng Synchronie 34 + Phõn tớch ph Fourier vi Synchronie, xỏc nh tn s v biờn ca súng hi Fourier + Chn in dung C gim ti thiu ký sinh cho ỏnh sỏng chiu vo bng en thỡ V=0 + Dựng Synchronie xỏc nh tn s (hoc chu k) ca V(t) thu c, t ú suy tc quay ca ng c Ta cú kt qu nh sau : Hỡnh 10 : Nhn xột : + th thu c cú dng súng hỡnh sin Trong mt chu k, cú mt ln th b giỏn on t ngt (xung giỏ tr 0) Phõn tớch ph Fourier : Hỡnh 11 : V nh vo vic x lý s liu ta thu c: Hỡnh 12 : 35 Gii thớch : nh sỏng phỏt t ngun Laser l ỏnh sỏng phõn cc thng Sau i qua bn phõn cc thỡ cng sỏng s thay i theo ỳng nh lut Malus Khi bn phõn cc quay vũng thỡ s cú ln quang trc trựng nhau, cng sỏng l cc i Cng ú, ch cú ln bng en OA chn tia sỏng, vy u thu ỏnh sỏng khụng nhn c ỏnh sỏng, giỏ th trờn th tng ng l bng II Tng hp v phõn tớch mt ngun sỏng phõn cc Ellipse Ta tin hnh nh trờn nhng ln ny ta t thờm vo khong gia ngun Laser v bn phõn cc quay mt bn Nh vy, ỏnh sỏng i vo bn phõn cc quay s l ỏnh sỏng phõn cc Ellipse ch khụng cũn l ỏnh sỏng phõn cc thng Gi s ỏnh sỏng sau i bn cú dng : E x, y, z, t a cos(t kz )ex b sin(t kz )ey Mt kớnh phõn cc P cú phng phõn cc u pol mp (Oxy) Ký hiu (u x , u pol ) , thỡ lỳc ú ỏnh sỏng u l: E x, y, z, t (a cos(t )ex b sin(t )ey ).u pol a cos(t ) cos b sin(t ) sin Ta cú c th nh phn mm Synchronie : Hỡnh 13 : Nhn xột : + Dng th ging nh trc, nhng ln ny, cc tiu ca V khụng cũn l na Nguyờn nhõn l ỏnh sỏng phõn cc Ellipse sau i qua bn phõn cc quay thỡ luụn luụn cú mt cng sỏng i qua Trong cựng chu k, cú hai ln cc tiu v hai ln cc i Quay bn mt gúc , ta s cú cỏc giỏ tr ca m ú vt , cú ngha l cng sỏng thu c bng õy l v trớ m quang trc ca bn vuụng gúc vi phng dao ng súng ca tia Laser, kt qu thc nghim cho ta 30 v 210 Kt qu ny ỳng vi lý thuyt l ta cú th tỡm thy v trớ cú E 36 cho V(t) hu nh khụng i l tỡm v trớ ca bn ỏnh sỏng i ti bn phõn 4 cc quay l ỏnh sỏng phõn cc trũn V trớ ú l gúc gia quang trc bn v phng dao ng súng ca ngun Laser hp vi 450, kt qu thc nghim cho ta v trớ ca bn Quay bn Hỡnh 14 : bng bn , ta nhn thy rng th so vi khụng cú bn thay i khụng bao 2 nhiờu, cú chng ch l thay i v trớ ca giỏn on V b bng en che Thay bn III Thớ nghim kim tra nh lý Malus 1) Ta b trớ s thớ nghim nh sau S Hỡnh 15 : L P L A E D Trong ú: S : Ngun khụng phõn cc (ỏnh sỏng t nhờn) D : Diaphragme, tm khu P : Kớnh phõn cc A : Kớnh phõn tớch L : Thu kớnh hi t E : Mn L ni t bn (L1) hoc bn (L2) Trong ú, Diaphragme dựng iu chnh rng ca chựm sỏng chiu ti TKHT dựng trung chựm sỏng vo bn phõn cc P 37 Tỏc dng quang hc ca L1 : Quay bn A khụng cú ỏnh sỏng trờn mn, ta núi lỳc ny P v A b bt chộo, ngha l quang trc ca chỳng vuụng gúc vi Nhng L1 vo gia chỳng thỡ ta thy xut hin ỏnh sỏng tr li trờn mn Gii thớch : nh sỏng sau i qua bn P l ỏnh sỏng phõn cc thng Nu quang trc ca A v P vuụng gúc vi thỡ s khụng cú ỏnh sỏng i Nhng t L1 vo thỡ ỏnh sỏng sau i L1 l ỏnh sỏng phõn cc Ellipse Do ú sau i qua A thỡ cng sỏng s khụng b trit tiờu + Quay L1 trờn giỏ n no cng ỏnh sỏng trờn mn l bng 0, õy l v trớ m quang trc ca L1 trựng vi phng dao ng súng ca ỏnh sỏng sau i P Gi v trớ ny l v trớ O + Quay gúc 450 t v trớ O, ú Em o Em e , ú ỏnh sỏng phõn cc trũn Do ú quay kớnh A thỡ cng chựm sỏng thu c s khụng thay i T õy nhn thy rng bn l to phõn cc trũn hay Ellipse Tu thuc vo gúc lch ca phng truyn sỏng phõn cc thng v quang trc ca bn + Quay v v trớ O Lỳc ny P v A chộo gúc 900 Tip n quay L1 gúc 300 Khi ú Em o 3Em e Do ú cng sỏng mn cc tiu A cú quang trc trựng vi phng Ee , tc l phi quay A ngc li gúc 600 hoc quay theo cựng chiu vi L1 gúc 30 Cc tiu ny tt yu s khụng bng * Bõy gi lp li thớ nghim trờn vi bn L2 tc l bn Theo lý thuyt, bn ch cú tỏc dng 2 lm quay phng dao ng súng, ch khụng cú tỏc dng lm phõn cc + Khi t bn vo gia P v A chỳng bt chộo s thy ỏnh sỏng i qua v xut hin trờn mn Bi vỡ bn L2 cú tỏc dng quay phng dao ng súng i mt gúc vy, ỏnh sỏng sau i bn L2 cú phng dao ng súng khụng cũn vuụng gúc vi quang trc ca A, ú s khụng b cn hon ton + Quay L2 quang trc ca nú trựng vi quang trc ca P, ký hiu v trớ O, l v trớ m ú, phng dao ng súng i qua L2 s khụng cũn b thay i, ú cú phng vuụng gúc vi quang trc ca A, dn n vic khụng thu c ỏnh sỏng trờn mn + Quay tip bn L2 mt gúc 450 t v trớ trờn, lỳc ú phng dao ng súng s b quay mt gúc 900 ú s trựng vi quang trc ca A, cng sỏng thu c l cc i Tip theo, ta quay bn A, s thy cng sỏng gim dn, n mt gúc khong 900 thỡ s tt hn Sau ú nu tip tc quay tip, ta s thy cng tng tr li, n gúc 1800 thỡ t li giỏ tr cc i + Quay L2 mt gúc 300 t v trớ O, ú phng dao ng súng s b quay gúc 600 Do ú ta quay A ta s tỡm c v trớ cú cng cc tiu V cc tiu ú tt nhiờn l bng Vy, bn ch cú tỏc dng lm quay phng dao ng súng i xng qua quang trc ca nú 2) Thớ nghim chng minh nh lý Malus + B bn L2 ra, dựng mỏy o cng sỏng o cng sỏng trờn mn + Ta phi tr ỏnh sỏng nhiu ca phũng thớ nghim, bng cỏch o cng sỏng thu c P v A bt chộo nhau, ghi li giỏ tr Ip + Tip ú quang trc ca A v P song song vi nhau, ghi giỏ tr cc i ca I + Lỳc ú, theo nh lý Malus, ta cú: I2LT = I1.cos2 vi l gúc gia quang trc ca A v P 38 Ta cú bng kt qu : vi: Ip = 0,02 ; I = 8,75 ; I1 = 8,73 Nhn xột : + Cú sai s gia I2LT v I2TN, lý l ỏnh sỏng nhiu ó c lm ti thiu, nhng khụng trỏnh khi, v li quỏ trỡnh thớ nghim, ỏnh sỏng nhiu khụng phi lỳc no cng gi nguyờn mt giỏ tr, nú b thay i bi nhiu lý khụng mong mun Tuy nhiờn, kt qu l chp nhn c, v rng kim nghim li nh lut Malus thy cng sỏng thu c t l vi cos2 ỳng nh lý thuyt ó nờu 10 20 30 40 50 60 70 80 90 I ' (trờn mỏy) 8.75 8.50 7.75 6.58 5.16 3.64 2.20 1.03 0.21 0.02 I2TN = I2 Ip 8.73 8.48 7.73 6.56 5.14 3.62 2.18 1.01 0.19 cos2 0.970 0.883 0.75 0.587 0.413 0.25 0.117 0.030 8.467 7.709 6.548 5.123 3.607 2.183 1.021 0.263 I2LT = I1.cos 8.73 39 BI TH NGHIM S 11: NGHIấN CU MY BIN TH Lý thuyt : Mc ớch ca thớ nghim ny l nghiờn cu cỏc mỏy bin th v cỏc ch hot ng ca mỏy bin th cng nh mt s ng dng quan ca mỏy bin th 1) Mỏy bin th : Bin th l mt thit b thụng dng Ta thng gp chỳng mi kớch c : t bin th in ỏp thp khong mt trm gam, cỏc b thớch phi mng in ca cỏc thit b in nh, n cỏc bin th dng nng nhiu tn dựng truyn ti in nng in ỏp cao.Tuy vy dự ln hay nh thỡ cỏc bin th u cú cu to ging v c bn a) Cu to : Mỏy bin th gm hai cun dõy qun trờn mt lừi thộp chung bng thộp k thut in Cỏc cun dõy dn thng bng dõy ng, cú in tr nh, lừi gm nhiu lỏ thộp mng khung hỡnh ch nht rng hoc khung hỡnh trũn rng xp cỏch in vi Gia cỏc lỏ thộp c sn cỏch in trỏnh dũng in Foucault Kớ hiu mỏy bin th nh trờn hỡnh Hỡnh : Kớ hiu mỏy bin th b) Hot ng : Mt hai cun dõy ni vi ngun hiu in th xoay chiu v gi l cun s cp, cun gi l cun th cp Dũng in Ii cun s cp bin thiờn iu ho vi tn s gúc to t thụng lừi st : = 0sint Vỡ lừi st khộp kớn nờn t thụng cú giỏ tr nh vi mi tit din ngang ca lừi st Do hin tng t cm, mi vũng dõy ca cun s cp xut hin mt sut in ng t cm e : d e cos t dt e E0cos t ú l sut in ng bin thiờn iu ho vi biờn E0 = v tn s gúc Nu cun s cp cú n1 vũng dõy thỡ sut in ng t cm c cun s cp l : (1) e1 n1e n1E0cos t Do hin tng cm ng in t, mi vũng dõy ca cun th cp cng xut hin mt sut in ng cm ng e cho bi cụng thc : e E0cos t Nu cun th cp cú n2 vũng dõy thỡ sut in ng cm ng c cun th cp l : (2) e2 n2e n2 E0cos t T (1) v (2) ta suy rng : e1 n1 e2 n2 (3) Vỡ in tr ca cuụn s cp l rt nh, hiu in th U1 hai u cun s cp xp x bng e1 + Khi mch th cp h, hiu in th U2 hai u cun th cp bng e2 v ú ta cú : U n2 U1 n1 Vy t s hiu iờn th hai u cun dõy th cp v s cp bng t s vũng dõy ca hai cun 40 Nu n2 > n1 U2 > U1 : ú l mỏy tng th Nu n2 < n1 U2 < U1 : ú l mỏy h th + Khi mch th cp ni vi ti tiờu th thnh mt mch kớn thỡ hiu in th U2 = e2 - I2R < e2 U n Tuy nhiờn ngi ta dựng cụng thc gn ỳng, v coi nhng hao phớ dũng in ph U1 n1 cú lừi, to nhit trờn cun dõy l nh khụng ỏng k Vỡ vy : U1I1 U I Dựng mỏy bin th lm hiu in th tng bao nhiờu ln thỡ cng dũng in gim by nhiờu ln v ngc li 2) Cụng sut ca dũng in xoay chiu : + Xột mt mch in xoay chiu cú in tr R, cun cm cú tr khỏng l ZL v t in cú dung khỏng l ZC t vo hai u on mch mt hiu in th xoay chiu cú giỏ tr hiu dng U v cng hiu dng ca dũng in l I Ta cú cụng sut tiờu th trờn ton on mch l : P UIcos vi cos = R/Z l h s cụng sut + Khi on mch ch cha in tr thun hoc cú hin tng cng hng (ZL = ZC) ta c cos = Lỳc ú cụng sut ca mch l cc i v P = UI + Dũng in mt chiu khụng to t thụng bin thiờn dn ti khụng th lm tng hiu in th cun th cp Trong thc t, ngi ta tỡm cỏch tng cos bng cỏch mc thờm dung khỏng v cm khỏng cho mch cú hin tng cng hng Thc hnh v kt qu : Nghiờn cu thc nghim ch khụng ti vi Volt k v Miliampốre k : + Ngi ta s dng mt bin th (thỏo ri c) vi cỏc ng dõy 1000 vũng v 500 vũng Nú cho phộp thc hin ch s bin i : m = (n2/n1) = 1; ẵ; + Lp rỏp nh s hỡnh : i0 A1 V2 V1 ~220 V Hỡnh : Bin th t ngu Bin th nghiờn cu Trờn s ny ta o cỏc in ỏp (hiu dng) U1, U2, cng (hiu dng) I Tr khỏng ca Volt k cun th cp phi ln hot ng ca bin th phi rt gn hot ng lỳc khụng ti + Nghim li bng thc nghim nh lut v in ỏp : V2 n2 V1 n1 + Khi thay i V1, ng vi cỏc giỏ tr m khỏc + o cng dũng in i1 ch khụng ti bng Miliampe k A1 i vi cỏc giỏ tr khỏc ca V1 cũn m gi c nh ti cựng giỏ tr Ghi li sau mi ln o v ta cú bng s liu : 41 m V1(V) 1.79 4.5 10.38 V2(V) 1.71 4.3 10.02 i1(mA) 3.9 8.4 16.57 V1(V) 1.81 4.99 10.37 ẵ V2(V) 0.85 2.38 4.96 i1(mA) 1.06 2.6 4.7 V1(V) 1.81 5.38 7.19 V2(V) 3.38 10.24 13.69 i1(mA) 3.87 9.67 12.23 n Nhn xột : T s V2 luụn hn t s tng ng Lý l ta thớ nghim ch khụng n1 V1 ti, theo lý thuyt thỡ V2 n2 , ú l trng hp lý tng, cỏc cun dõy hon ton trng thỏi V1 n1 siờu dn ngha l in tr bng 0, ngha l nng lng in cun s cp bin i hon ton thnh t trng mỏy bin th, ri nng lng t trng ny c chuyn thnh nng lng in tng ng cun th cp Nhng õy khụng hon ton nh vy, cỏc cun dõy cú mt giỏ tr in tr nht nh, iu ny dn n mt phn nng lng b chuyn thnh nng lng nhit, v vỡ vy, hiu sut khụng l 100% Nghiờn cu thc ngim ch khụng ti bng dao ng ký (Oscilloscope) : + Lp rỏp s nh hỡnh: V1 V2 iC Hỡnh 3: ~ 220 r Bin th Bin th nghiờn cu cỏch in + Chn r khong vi tựy theo giỏ tr i0 - rio + Quan sỏt trờn dao ng ký ta thy rừ s lch pha gia V1 v V2, gia i0 v V1, vi s giỳp ca phn mm Synchronie ta cú th nh sau : Bin th t ngu Hỡnh : 42 Hỡnh : Nhn xột : + S lch pha gia V1 v V2, l rt ớt, lý ca s lch ny l t tr T thụng ca cun s cp khụng phi tc thỡ m n c cun th cp, phi cú mt khong thi gian ngn + Gia i0 v V1, hu nh lch bng 0, iu ú chng t dũng in qua in tr v hiu in th hai u in tr l cựng pha vi Ta thy bin th cỏch in cú vai trũ bo v mch in xy hin tng ngn mch in tr r Bin th cỏch in to ngun in cm ng, ngn khụng cho cỏc thit b in tip xỳc trc tip vi ngun in Nghiờn cu cỏc in ỏp mch cú ti : + Lp rỏp s nh hỡnh v : v1 A1 i1 V2 V1 ~ 220 V R2 Bin tr r Bin th t ngu Bin th cỏch in -ri1 Bin th nghiờn cu Hỡnh : V1 c nh v R bin i Chn n1 = 500 vũng, n2 = 1000 vũng (m = 2) in ỏp ca cun s cp ca bin th nghiờn cu khụng vt quỏ 110V C nh V1 giỏ tr tng thớch vi giỏ tr cỏc in tr s dng Thay i R bng bin tr 110 Chỳ ý thng xuyờn nhỡn vo Ampốre k A1 trỏnh dũng vt quỏ gii hn cho phộp 43 o t s i vi cỏc giỏ tt ln ca R Ta c bng sau : R V2(V) Nh 1.05 Trung bỡnh 2.01 V1 = 5.17V Ln 3.25 Nh 0.95 Trung bỡnh 2.91 V1 = 7V Ln 5.02 V2/V1 0.2 0.388 0.629 0.13 0.415 0.7 Ta cú th nh sau: Hỡnh : n Nhn xột : T s V2 l luụn hn , R cng nh thỡ V2 cng nh, iu ny cú th gii thớch n1 V1 V1 l dũng chy cun th cp gn nh khụng i, nu R cng ln thỡ hiu in th to hai u R cng ln, vỡ vy t s V2 cng ln V1 Nghiờn cu dũng ch cú ti : S dng s hỡnh v phn o t s i2 vi cỏc giỏ tr nh ca R i1 Ta cú bng s liu sau : 44 R Nh Trung bỡnh Ln Nh Trung bỡnh Ln V1 = 4.5V V1 = 8.5V I1(mA) 1.37 4.37 12.8 1.57 6.97 16.8 I2(mA) 0.27 0.57 1.29 0.31 0.79 1.2 I2/I1 0.197 0.13 0.10 0.197 0.113 0.071 Ta cú th nh sau: Hỡnh : Nhn xột : T s i2 rt so vi m, R cng ln thỡ t s ny cng gim Nguyờn nhõn l i1 R tng thỡ kh nng cn tr dũng in ca mch th cp cng tng, cụng sut ca mỏy gim, iu ny dn n cng dũng in cú tng nhng t s so vi i1 thỡ luụn gim Ta cú th biu din lch pha ca dũng s cp i1 so vi V1 R gim : Hỡnh : 45 Nghiờn cu cỏc cụng sut ch cú ti : + Lp rỏp s nh hỡnh : A2 ~220 V V2 P1 R2 Bin tr Watt k Hỡnh 10 : + Watt k (P) cú th dựng to cỏc giỏ tr ca mch s cp nh : dũng i1, in ỏp V1, cụng sut tiờu th P1 v cos + Cụng sut tiờu th P2 mch th cp c o bng Ampốre k A2 v Volt k V2 Gi V1 giỏ tr khụng i, thay i R, o P1, tớnh P2 ta cú s liu bng di õy : V1 = 20.1V V1 = 40V R Nh Trung bỡnh Ln Nh Trung bỡnh Ln I1(mA) 0.067 0.149 0.2 0.12 0.27 0.38 P1(W) 4 10 15 V2(V) 2.4 11.64 18.32 4.6 24 37 I2(mA) 0.233 0.21 0.191 0.452 0.367 0.37 P2(W) 0.559 2.444 3.499 2.0792 8.808 13.69 55.9 81.47 87.48 51.98 88.08 91.27 Ta v th cỏc ng cong: P1 = f(I1) v P2 = g(I2) P1 16 14 12 10 0.05 P1 = f(I1) ng vi V1 P1 = f(I1) ng vi V2 Hỡnh 11 : I1 0.15 0.25 0.35 46 16 P2 14 12 P2 = g(I2) ng vi V1 10 P2 = g(I2) ng vi V2 Hỡnh 12 : 0.15 0.25 0.35 I2 0.45 0.55 Nhn xột : P1 = f(I1) tng nu I1 tng P2 = g(I2) gim I2 tng Do ú hiu sut ca mỏy bin th l : P2 c tớnh theo bng trờn P1 Nhn xột : Hiu sut mỏy bin th tng R tng, tc l ti ngoi hot ng theo ỳng cụng sut m mỏy bin th cú th cung cp Quan sỏt trờn dao ng ký mt chu trỡnh t tr : Lp rỏp s nh hỡnh : v2 v1 R i1 ~ 220 V Bin th t ngu u = Vc A Vc r Bin th cỏch in -ri1 Bin th nghiờn cu Hỡnh 13 : Mch s cp cú r 20 30() , I1 10( A) Mch th cp gm mt mch tớch phõn RC vi ( C 5F ) Hp in tr R cú ln R 10k i t l vi cng t trng lừi bin th Vc t l vi t trng B ca dũng i2 V ng cong ca chu trỡnh t tr B(H) trờn mn hỡnh mỏy tớnh B H 47 Khi C tng ta thy th cú xu hng quay theo chiu kim ng h Khi R tng ta nhn thy th xp li v gión theo chiu ngang B H 48 [...]... thng 31 Hỡnh 4a : 2) nh lut Malus : Ly bn T2 t sau T1 (H4b,c,d) Gi l gúc gia 2 quang trc Do tớnh cht ca bn T, biờn dao ng sỏng v cng sỏng bn T2 s l : A2 = A1cos; I2 = A 22 = I1cos2 vi I1 = A 12 l cng sỏng sau bn T1 Nh vy, nu gi c nh bn T1 v quay bn T2 xung quanh tia sỏng thỡ I2 s thay i Khi : 1 // 2 ( = 0) I2 = I2max = I1 Khi : 1 2 ( = /2) I2 = I2min = 0 T1 l kớnh phõn cc ; T2 gi l kớnh phõn tớch... tiờu c f2 c dựng nh th kớnh b) Ta cú s sau: B A2 2 B F1F2A1 A B1 Hỡnh 6 : AB TKHT A1 B1 TKPK A2 B2 d1 f1 d1 '|d 2 f2 d2 ' nh to c l cựng chiu vi vt Ta cng cú bi giỏc l: G AB f f 2 2 1 1 bi giỏc õy l dng, vỡ f 2 0 f 2 A1 B1 f2 c) Thc hin hai phộp chiu nh 1 TKHT L0 Khi khụng cú kớnh vụ tiờu, chiu nh ca vt AB lờn mn : 24 B Hỡnh 7 : F A Mn L0 S to nh: L0 AB A2 B2 (trờn mn) d0 d2 c giỏ... 579.1 577.0 Vng Xanh vng 620 4 6301 6338 1.750 1.758 1.763 2. 413 2. 9 82 3.004 546.1 Xanh lc vng 6 427 1.768 3.353 508.6 480.0 Xanh lc Xanh l 6 525 65 52 1.777 1.781 3.866 4.340 6717 6915 1.7 92 1.807 5 .26 5 6.106 Xanh l tớm Tớm 1 th s ph thuc ca n theo nh hỡnh 2 : 2 435.8 404.7 1/ 2. 106 Mu 27 n() 1.810 y = 0.0149x + 1.71 62 1.800 1.790 Hỡnh 2: 1.780 1.770 1.760 1.750 1.740 2. 000 1 /2. 106 3.000 4.000 5.000 6.000... 2 124 5 1110 1650 1 520 101 .25 1 02. 5 3 120 5 1610 101 .25 101 .25 1 02. 5 101 .25 101.67(mm) 3 0. 42 0.85 0. 42 f 0.56(mm) 3 f 101.67 0.56(mm) f IV Phng phỏp Descartes cho cỏc TKHT : Ln TN a (mm) b (mm) c (mm) d (mm) d (mm) f (mm) 1 1010 1380 1 520 370 140 101.57 2 930 1390 1 520 460 130 101.35 3 730 1400 1 520 670 120 101.77 T ú: f 101.57 101.35 101.77 101.56(mm) 3 0.01 0 .21 0 .21 0.14(mm) 3 f ... vt kớnh v khong ngm D: L1 L2 AB A1 B1 A2 B2 Ta cú s to nh: D d1 f1 f2 d1 '|d 2 d2 ' vi L1 l vt kớnh, L2 l th kớnh ca kớnh vụ tiờu cú : l = f1 + f2 d1 d1 = f1 , Ta cú: Khi d 2 ' , d 2 f 2 d1 ' l ' d2 ( f1 f 2 T ) f 2 f1 T T cụng thc Descartes: 1 1 1 f1 d1 d1 ' 1 1 1 D f1 f1 T f1 D Df1 1 1 1 D f1 T f1 T Df 1 Df f D f 12 f1 1 1 D f1 D f1 T f 12 (*) D f1 Nhn xột : Khi... 1 1 1 1 1 Dd d D d 2 Dd Df 0 f d d ' d D d d (D d ) d (D d ) D D ; d2 ; d 0 d1 d 2 2 2 D 2 d 02 d 02 D 2 4 Df f (*) 4D (*) l cụng thc BESSEL D 2 4 Df 0 d1 B F A A O1 d1 d1 B d0 B F A A O2 d2 d2 B D Hỡnh 5b 2) Xỏc nh f theo cụng thc BESSEL : t vt v mn E c nh trờn giỏ t TKHT trong khong gia mn v vt (H6) Dch chuyn TKHT tỡm c 2 v trớ ca TKHT cho 2 nh tht rừ nột trờn mn E... qua A, sau khi i qua h u i qua vũng trũn l nh ca vt kớnh to bi th kớnh 20 Gi L1, L2 tng ng l TK u v sau m tia sỏng truyn ti D1, D2 tng ng l ng kớnh m ca cỏc TK Ta cú: O1O2 = f1 + f2 p dng cụng thc Descartes: 1 1 1 f 2 O1O2 d ' d ' O1O2 f 2 ( f1 f 2 ) f 2 O1O2 f 2 f1 V ng kớnh ca nú: a f d' D 2 D D O1O2 f1 4) Thc t : Theo lý thuyt ngi ta t mt chớnh ni vũng trũn th kớnh ny nhn c nhiu ỏnh sỏng... Kớnh vụ tiờu c to bi 2 TKHT L1 (f1 = 20 0mm) v L2 (f2 = 100mm), cú phúng i ln hn 1 L0 L3 L1 L2 AB A0 B0 A1 B1 A2 B2 A' B' S to nh: d f 0 0 d 0 '|d1 f1 d1 '|d 2 f2 d 2 '|d 3 d 3 ' f 3 21 B0 A0 B B F1F2 B1 F0 A F0 A A1 L0 L1 Hỡnh 5 : B2 Mn L2 L3 b) Kt qu : Vt AB cú chiu cao : AB = 3 cm o nh cui cựng : AB = 4,5 cm Theo lý thuyt thỡ bi giỏc: G Ta cú : Ta cú: f1 300 3 f2 100 A' B' 4.5 3 ... trớ ny, khụng dch chuyn thờm na khi tin hnh thay i T Tớnh d1 , sau ú tớnh T theo cụng thc (**) Ta cú kt qu sau : 23 T (cm) d0 (cm) d1 (cm) = D 1 9.85 733 .28 2 9.75 453.78 3 9.65 313. 12 4 9.55 23 6.39 5 9.45 20 0. 82 1 .28 2. 12 3.18 4.36 5 .26 2 T f1 (cm) d1 f1 T 0 .24 cm Sai s tng i: 0 .24 100% 24 % 1 Nhn xột : + S thay i T rt bộ cng kộo theo s thay i ln ca khong ngm D + S thay i khong ngm D c to ra so s... thc hin cỏc thao tỏc thớ nghim nh phn Lý thuyt thớ nghim ta c kt qu sau : S ln o a (mm) l (mm) f(mm) 1 670 776 106 2 1 120 122 2 1 02 3 1300 1405 105 106 1 02 105 104.33mm 3 1.67 2. 33 0.67 f 1.56mm 3 1.56 Sai s tng i : 100% 1.5% Vy: f 104.33 1.56mm 104.33 T ú: f 2) Phng phỏp t chun : Sau 3 ln o ta cú bng s liu sau : S ln o a (mm) 1 125 0 2 127 5 3 126 0 l' (mm) 1350 1380 1360 f (mm) 100 105 ... Lunette i mt gúc khong 120 Lm 10 ln ta c bng s liu sau õy : 27 5 52 2 72 54 26 9 21 26 3 12 256 25 2 45 24 9 24 24 3 43 22 1 15 21 5 37 20 8 196 1 82 37 176 168 28 157 i D 85 57 87... 15 V2(V) 2. 4 11.64 18. 32 4.6 24 37 I2(mA) 0 .23 3 0 .21 0.191 0.4 52 0.367 0.37 P2(W) 0.559 2. 444 3.499 2. 07 92 8.808 13.69 55.9 81.47 87.48 51.98 88.08 91 .27 Ta v th cỏc ng cong: P1 = f(I1) v P2... P2 = g(I2) P1 16 14 12 10 0.05 P1 = f(I1) ng vi V1 P1 = f(I1) ng vi V2 Hỡnh 11 : I1 0.15 0 .25 0.35 46 16 P2 14 12 P2 = g(I2) ng vi V1 10 P2 = g(I2) ng vi V2 Hỡnh 12 : 0.15 0 .25 0.35 I2 0.45 0.55