Thí Nghiệm Vật Lý 2: Hướng Dẫn và Phương Pháp Thí Nghiệm

Thí nghiệm vật lý 2 là một phần quan trọng trong chương trình học của sinh viên ngành kỹ… 109 trang · Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh.

• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật lý
• Đề tài: Thí Nghiệm Vật Lý 2: Hướng Dẫn Chi Tiết và Phương Pháp Thí Nghiệm
• Loại tài liệu: thí nghiệm
• Năm xuất bản: 2021-2022
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• 1. CƠ SỞ ĐO LƯỜNG VÀ SAI SỐ
• 2. ĐỒ THỊ VÀ KHỚP HÀM
• 3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ KHỐI LƯỢNG
• 4. Bài 1: Xác định vận tốc truyền âm và tỉ số nhiệt dung phân tử chất khí bằng phương pháp sóng âm trong ống KUNDT
• 5. Bài 2: Khảo sát tương tác từ của dòng điện, nghiệm định luật Ampere về lực từ
• 6. Bài 3: Phân cực ánh sáng
• 7. Bài 4: Đo điện trở R, độ tự cảm L, điện dung C bằng dao động ký điện tử
• 8. Bài 5: Khảo sát đặc tính của diode và transistor
• 9. Bài 6: Xác định điện tích riêng của electron bằng phương pháp Magnetron
• 10. Bài 7: Nhiễu xạ ánh sáng qua cách tử phẳng – xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc
• 11. Bài 8: Đặc trưng bức xạ và sự phân cực của sóng Decimet - Điều chế biên độ trong vùng Decimet - Ước lượng hằng số điện môi trong vùng sóng Decimet
• 12. Bài 9: Khảo sát hiện tượng quang điện ngoài, xác định công thoát electron

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Thí Nghiệm Vật Lý 2 Hướng Dẫn Chi Tiết

Thí nghiệm vật lý 2 là một phần quan trọng trong chương trình học của sinh viên ngành kỹ thuật. Nó không chỉ giúp sinh viên nắm vững lý thuyết mà còn phát triển kỹ năng thực hành. Các thí nghiệm này thường liên quan đến các khái niệm vật lý cơ bản như sóng âm, điện từ, và quang học. Việc thực hiện thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các hiện tượng vật lý trong thực tế.

1.1. Ý Nghĩa Của Thí Nghiệm Vật Lý 2

Thí nghiệm vật lý 2 giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tế, từ đó nâng cao khả năng phân tích và giải quyết vấn đề. Việc thực hành thí nghiệm cũng giúp sinh viên phát triển tư duy phản biện và khả năng làm việc nhóm.

1.2. Các Loại Thí Nghiệm Vật Lý Thường Gặp

Các loại thí nghiệm vật lý thường gặp bao gồm thí nghiệm về sóng âm, điện từ, và quang học. Mỗi loại thí nghiệm đều có những phương pháp và thiết bị riêng, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm vật lý.

II. Vấn Đề và Thách Thức Trong Thí Nghiệm Vật Lý 2

Thí nghiệm vật lý 2 không chỉ đơn thuần là thực hiện các bước thí nghiệm mà còn đối mặt với nhiều thách thức. Những vấn đề như sai số trong đo lường, sự không chính xác của thiết bị, và khả năng phân tích dữ liệu là những yếu tố cần được chú ý. Việc nhận diện và khắc phục những vấn đề này là rất quan trọng để đảm bảo kết quả thí nghiệm chính xác.

2.1. Sai Số Trong Thí Nghiệm Vật Lý

Sai số có thể phát sinh từ nhiều nguồn khác nhau như thiết bị đo không chính xác, điều kiện môi trường không ổn định, hoặc lỗi của người thực hiện. Việc hiểu rõ các loại sai số và cách khắc phục là rất cần thiết.

2.2. Khó Khăn Trong Phân Tích Dữ Liệu

Phân tích dữ liệu thí nghiệm là một bước quan trọng, nhưng cũng đầy thách thức. Sinh viên cần phải biết cách sử dụng các phần mềm phân tích và hiểu rõ các phương pháp thống kê để rút ra kết luận chính xác từ dữ liệu thu thập được.

III. Phương Pháp Thí Nghiệm Vật Lý 2 Hướng Dẫn Chi Tiết

Để thực hiện thí nghiệm vật lý 2 một cách hiệu quả, sinh viên cần nắm vững các phương pháp thí nghiệm. Mỗi thí nghiệm sẽ có những bước thực hiện cụ thể, từ việc chuẩn bị dụng cụ đến việc thu thập và phân tích dữ liệu. Hướng dẫn chi tiết sẽ giúp sinh viên thực hiện thí nghiệm một cách chính xác và hiệu quả.

3.1. Các Bước Chuẩn Bị Dụng Cụ Thí Nghiệm

Trước khi bắt đầu thí nghiệm, sinh viên cần chuẩn bị đầy đủ dụng cụ và thiết bị. Việc kiểm tra tình trạng của các thiết bị đo lường là rất quan trọng để đảm bảo độ chính xác của kết quả.

3.2. Quy Trình Thực Hiện Thí Nghiệm

Quy trình thực hiện thí nghiệm cần được tuân thủ nghiêm ngặt. Từng bước trong quy trình đều có ý nghĩa quan trọng, từ việc thiết lập thiết bị đến việc ghi chép kết quả.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Thí Nghiệm Vật Lý 2

Kết quả từ các thí nghiệm vật lý 2 có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Từ việc phát triển công nghệ mới đến việc cải tiến quy trình sản xuất, thí nghiệm vật lý đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự tiến bộ khoa học và công nghệ.

4.1. Ứng Dụng Trong Công Nghệ Âm Thanh

Các thí nghiệm về sóng âm giúp cải tiến công nghệ âm thanh, từ việc phát triển loa đến các thiết bị ghi âm. Hiểu rõ về sóng âm sẽ giúp tạo ra những sản phẩm âm thanh chất lượng cao.

4.2. Ứng Dụng Trong Kỹ Thuật Điện Tử

Thí nghiệm vật lý 2 cũng có ứng dụng trong lĩnh vực điện tử, từ việc thiết kế mạch điện đến phát triển các thiết bị điện tử thông minh. Kiến thức từ thí nghiệm giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc hơn về các hiện tượng điện từ.

V. Kết Luận Về Thí Nghiệm Vật Lý 2 Tương Lai và Triển Vọng

Thí nghiệm vật lý 2 không chỉ là một phần quan trọng trong chương trình học mà còn mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp cho sinh viên. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, nhu cầu về các chuyên gia có kiến thức vững về vật lý ngày càng tăng. Việc nắm vững các kỹ năng thí nghiệm sẽ giúp sinh viên tự tin hơn trong tương lai.

5.1. Triển Vọng Nghề Nghiệp Trong Lĩnh Vực Vật Lý

Sinh viên tốt nghiệp với kiến thức về thí nghiệm vật lý có thể làm việc trong nhiều lĩnh vực như nghiên cứu, giáo dục, và công nghiệp. Nhu cầu về chuyên gia vật lý ngày càng cao, mở ra nhiều cơ hội nghề nghiệp.

5.2. Tương Lai Của Thí Nghiệm Vật Lý

Với sự phát triển của công nghệ, thí nghiệm vật lý sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển. Các phương pháp thí nghiệm mới sẽ được áp dụng để khám phá những hiện tượng vật lý chưa được hiểu rõ.

Nội dung chính

Phân Tích Giáo Trình: Tài Liệu Hướng Dẫn Thí Nghiệm Vật Lý 2 (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM)

Tổng quan về giáo trình

Tài liệu hướng dẫn học phần Thí nghiệm Vật lý 2 (mã học phần: 403B) do Bộ môn Vật lý thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh biên soạn và ban hành (phiên bản cập nhật tháng 8/2022). Đây là tài liệu học tập thực hành bắt buộc, đóng vai trò hoàn thiện khối kiến thức thực nghiệm trong chương trình đào tạo Vật lý đại cương dành cho sinh viên khối ngành kỹ thuật và công nghệ. Tài liệu được thiết kế nhằm mục đích cụ thể hóa các mô hình lý thuyết về sóng cơ học, nhiệt động lực học, điện từ trường, quang học sóng và vật lý lượng tử thành các phép đo đạc định lượng trực quan trong phòng thí nghiệm.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình được cấu trúc chuẩn hóa theo ba trục:

• Về kiến thức: Cung cấp cho người học cơ sở lý thuyết của từng hiện tượng, nguyên lý vận hành của các thiết bị đo lường chuyên dụng và phương pháp phân tích số liệu thực nghiệm.
• Về kỹ năng: Rèn luyện khả năng lắp ráp mạch điện, căn chỉnh hệ thống quang học - cơ học, vận hành thành thạo thiết bị đo (như dao động ký điện tử, máy phát âm tần, đồng hồ đa năng hiện số) và kỹ năng xử lý sai số thống kê.
• Về thái độ: Định hình tác phong làm việc khoa học thông qua tính cẩn thận, kiên trì, trung thực trong thu thập số liệu và tính khách quan trong đánh giá kết quả.

Về mặt cấu trúc, tài liệu được tổ chức thành 3 phần kỹ thuật cơ sở (xử lý sai số, dựng đồ thị khớp hàm, đo kích thước - khối lượng) và 9 bài thực hành chuyên đề. Điểm tiếp cận đặc thù của tài liệu là phương pháp kết hợp chặt chẽ giữa việc khảo sát trực quan trên màn hình hiển thị hoặc cơ cấu đo lực với kỹ thuật tính toán thông số vật lý gián tiếp thông qua phương trình hồi quy.

---

Nội dung kiến thức cốt lõi

Các chương và chủ đề chính

Nội dung chuyên môn của tài liệu bao quát các hiện tượng vật lý thông qua 9 bài thực nghiệm cụ thể:

1. Phần cơ sở đo lường và xử lý dữ liệu (Trang 2 – 16): Cung cấp hệ thống lý thuyết về sai số tuyệt đối, sai số tương đối, nguyên tắc làm tròn số liệu, phương pháp biểu diễn đồ thị thực nghiệm và kỹ thuật khớp hàm tuyến tính. Đồng thời, phần này hướng dẫn sử dụng các công cụ đo kích thước và khối lượng cơ bản.
2. Bài 1 - Xác định vận tốc truyền âm và tỉ số nhiệt dung phân tử chất khí bằng phương pháp sóng âm trong ống Kundt (Trang 17 – 25): Ứng dụng mô hình sóng dọc truyền trong cột không khí để xác định bước sóng $\lambda$ và vận tốc truyền âm $v$. Sử dụng quá trình biến đổi đoạn nhiệt ($PV^\gamma = \text{const}$) và môđun khối $B = -V \frac{dP}{dV}$ để xác định tỉ số nhiệt dung phân tử $\gamma$ theo hệ thức $v = \sqrt{\frac{\gamma P}{\rho}}$.
3. Bài 2 - Khảo sát tương tác từ của dòng điện, nghiệm định luật Ampere về lực từ (Trang 26 – 32): Sử dụng hệ thống cân dòng điện và nam châm vĩnh cửu tạo từ trường đều $\vec{B}$ để khảo sát lực từ $\vec{F}$ tác dụng lên đoạn dây dẫn thẳng $I\vec{l}$. Đo đạc mối quan hệ giữa $F$ với cường độ dòng điện $I$ và góc định hướng $\alpha$ theo công thức $F = I \cdot l \cdot B \cdot \sin\alpha$.
4. Bài 3 - Phân cực ánh sáng (Trang 33 – 36): Khảo sát sự biến đổi cường độ sáng khi truyền qua kính phân cực và bản phân tích (lăng kính Nicol, bản Polaroid). Nghiệm lại định luật Malus $I = I_0 \cos^2\varphi$ thông qua việc đo tín hiệu điện áp từ cảm biến quang photodiode.
5. Bài 4 - Xác định giá trị điện trở, điện dung, độ tự cảm, tần số cộng hưởng bằng Oscilloscope (Trang 37 – 52): Phân tích cấu tạo ống phóng điện tử (CRT) và mạch quét răng cưa. Đo các thông số $R_x, L_x, C_x$ và xác định tần số cộng hưởng $f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ của mạch RLC nối tiếp bằng phương pháp so sánh tín hiệu ở chế độ X-Y (quỹ đạo Lissajous).
6. Bài 5 đến Bài 9 (Trang 53 – 108): Tiếp tục khảo sát các đặc tính nâng cao gồm: khảo sát đặc tuyến V-A của Diode và Transistor (Bài 5); xác định điện tích riêng $e/m$ của electron bằng phương pháp Magnetron (Bài 6); đo bước sóng ánh sáng đơn sắc qua hiện tượng nhiễu xạ cách tử phẳng (Bài 7); nghiên cứu bức xạ, sự phân cực và hằng số điện môi của sóng Decimet (Bài 8); khảo sát hiện tượng quang điện ngoài để tìm công thoát electron (Bài 9).

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố các khối lý thuyết vật lý nền tảng:

• Cơ học sóng và Nhiệt học: Lý thuyết truyền sóng âm trong môi trường chất khí, hiện tượng giao thoa sóng dừng, phương trình trạng thái khí lý tưởng và quy luật biến đổi đoạn nhiệt Poisson.
• Điện từ học cổ điển: Định luật Ampere về lực tương tác từ, phương trình chuyển động của hạt mang điện trong điện trường và từ trường (lực Lorentz), hiện tượng tự cảm và lý thuyết mạch xoay chiều RLC nối tiếp.
• Quang học sóng và Lượng tử: Bản chất sóng ngang của ánh sáng thể hiện qua hiện tượng phân cực, hiện tượng lưỡng chiết trong tinh thể dị hướng, định luật quang điện Einstein và thuyết photon ánh sáng.

Kỹ năng phát triển

• Kỹ năng kỹ thuật: Làm chủ thao tác ghép nối thiết bị đo lường bao gồm nguồn điện một chiều ổn áp (DC 0–12V/3A), biến trở con chạy $50\Omega/1{,}5\text{A}$, lực kế lò xo độ nhạy cao ($0–100\text{ mN}$), máy phát tín hiệu âm tần, cảm biến photodiode và dao động ký điện tử hai kênh.
• Kỹ năng phân tích: Khả năng chuyển đổi các đại lượng vật lý khó đo trực tiếp (như cảm ứng từ $B$, tỉ số nhiệt dung $\gamma$, bước sóng $\lambda$, tần số cộng hưởng $f_0$) thành các phép đo điện áp, vị trí hình học hoặc góc quay.
• Kỹ năng thực hành: Đọc chỉ số chính xác trên các thang đo milimét, thang đo góc ($0–360^\circ$), màn hình hiện số đồng hồ DT9205A; nhận diện chính xác các dạng tín hiệu giao thoa, đường elip và đoạn thẳng Lissajous trên màn hình huỳnh quang.

---

Phương pháp giảng dạy và học tập

Tài liệu áp dụng phương pháp sư phạm thực nghiệm có cấu trúc chặt chẽ, dẫn dắt người học qua quy trình logic từ lý thuyết đến thực thi:

Bài tập và bài thực hành mẫu

Mỗi bài học được biên soạn kèm theo biểu mẫu bảng số liệu chuẩn xác. Ví dụ, trong bài đo vận tốc truyền âm, bảng số liệu yêu cầu ghi nhận các biến số:

• Nhiệt độ môi trường phòng ($t^\circ\text{C}$).
• Tần số khảo sát ($f$ từ $900\text{ Hz}$ đến $2000\text{ Hz}$).
• Vị trí vi sai của micro ($x_1, x_2$).
• Tính toán bước sóng $\lambda = 2|x_2 - x_1|$, vận tốc $v$, sai số tương đối $\varepsilon_v$ và quy đổi về vận tốc ở $0^\circ\text{C}$ ($v_0$).

Trong bài khảo sát định luật Ampere, bảng số liệu yêu cầu ghi nhận các cặp giá trị $(I, F)$ và $(\alpha, F)$, từ đó chuyển đổi thành mối quan hệ tuyến tính $F \sim \sin\alpha$ và $F \sim I$.

Phương pháp đánh giá và tự học

• Hệ thống câu hỏi chuẩn bị: Đặt ở cuối mỗi bài để đánh giá mức độ hiểu bài trước khi sinh viên bước vào thao tác thiết bị (ví dụ: giải thích điều kiện xuất hiện đường thẳng nghiêng $45^\circ$ trên dao động ký; phân biệt tia thường $o$ và tia bất thường $e$ khi qua lăng kính Nicol).
• Quy chuẩn an toàn thiết bị: Tài liệu nêu rõ các khuyến cáo vận hành bắt buộc, chẳng hạn như giới hạn tải trọng dưới $10\text{ g}$ đối với lực kế lò xo nhạy $0{,}100\text{ N}$, không tự ý tháo que đo dao động ký, tắt nguồn điện trước khi thay đổi cấu hình mạch.
• Đánh giá báo cáo: Kết quả học tập được đánh giá dựa trên độ chính xác của thao tác, tính logic của bảng số liệu thực nghiệm, kỹ năng vẽ đồ thị hồi quy và độ chuẩn xác trong việc tính toán sai số tuyệt đối và sai số tương đối.

---

Điểm nổi bật và cập nhật

Dựa trên ấn bản lưu hành năm 2022 của Bộ môn Vật lý - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, tài liệu thể hiện các đặc trưng kỹ thuật và phương pháp hiện đại:

Tiêu chí	Đặc điểm kỹ thuật trong giáo trình
Thiết bị đo lường	Trang bị dao động ký hai kênh hỗ trợ chế độ hiển thị X-Y (SYSTEM SETTINGS > X-Y MODE DISPLAY), đồng hồ vạn năng hiện số DT9205A, hệ thống nam châm đất hiếm và nguồn laser bán dẫn kết hợp cảm biến photodiode.
Phương pháp xử lý số liệu	Chuyển đổi từ phương pháp vẽ đồ thị thủ công trên giấy kẻ ly sang sử dụng phần mềm bảng tính (Excel) để vẽ đồ thị phân tán, xác định phương trình hồi quy tuyến tính $y = kx$ qua gốc tọa độ và nội suy hệ số góc để tìm đại lượng vật lý.
Thiết kế sư phạm	Cấu trúc bài học được mô-đun hóa: Mục tiêu $\rightarrow$ Cơ sở lý thuyết $\rightarrow$ Dụng cụ đo $\rightarrow$ Trình tự thí nghiệm $\rightarrow$ Bảng biểu xử lý số liệu $\rightarrow$ Câu hỏi kiểm tra.
Tính ứng dụng kỹ thuật	Tích hợp các nội dung thực hành gắn liền với chuyên ngành kỹ thuật điện - điện tử: khảo sát mạch RLC, cộng hưởng dao động, kiểm tra linh kiện bán dẫn (Diode, Transistor) và sóng điện từ Decimet.

---

Đối tượng sử dụng giáo trình

• Sinh viên mục tiêu: Sinh viên năm thứ nhất hoặc năm thứ hai thuộc các khối ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, Cơ khí, Cơ điện tử, Công nghệ Thông tin, Kỹ thuật Hóa học và Sư phạm Công nghệ đang theo học học phần Thí nghiệm Vật lý đại cương 2.
• Kiến thức tiên quyết (Prerequisites):
  • Đã tích lũy kiến thức học phần Vật lý đại cương 1 (Cơ - Nhiệt) và đang hoặc đã học song hành phần lý thuyết Vật lý đại cương 2 (Điện - Từ - Quang).
  • Nắm vững kiến thức toán giải tích (đạo hàm, vi phân toàn phần để tính sai số) và đại số vectơ.
• Giảng viên và cán bộ hướng dẫn phòng thí nghiệm: Sử dụng làm tài liệu giảng dạy chuẩn hóa, căn cứ để thiết lập thang đo đánh giá kỹ năng thực hành và kiểm tra kết quả bài tập thí nghiệm của sinh viên.
• Tài liệu tham khảo: Phục vụ cho học viên, kỹ thuật viên cần củng cố lại phương pháp đo đạc tín hiệu bằng dao động ký điện tử hoặc các phép đo quang - điện từ cơ bản.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với đối tượng người học nào?

Tài liệu được biên soạn chuẩn hóa cho sinh viên đại học khối ngành kỹ thuật, công nghệ và sư phạm kỹ thuật đang tham gia học phần thực hành Vật lý 2.

2. Cần chuẩn bị những kiến thức nền tảng nào trước khi thực hiện các bài đo?

Người học cần nắm vững lý thuyết về sóng cơ học, dòng điện xoay chiều, từ trường, quang học sóng; đồng thời phải đọc trước bài giảng, nắm rõ sơ đồ bố trí dụng cụ và hoàn thành phần câu hỏi kiểm tra trước buổi học.

3. Phương pháp đo bằng Dao động ký điện tử trong tài liệu có ưu điểm gì?

Dao động ký điện tử là thiết bị đo vạn năng không có quán tính (nhờ chùm tia điện tử chuyển động với vận tốc cỡ $10^7\text{ m/s}$ trong ống phóng chân không $10^{-6}\text{ mmHg}$). Thiết bị cho phép quan sát sự biến thiên tín hiệu theo thời gian trong dải tần số rộng ($0–100\text{ MHz}$) và tổng hợp hai dao động vuông góc để đo độ lệch pha cũng như các thông số $R, L, C$.

4. Việc xử lý số liệu trong giáo trình có yêu cầu kỹ năng máy tính không?

Có. Giáo trình yêu cầu sinh viên sử dụng phần mềm bảng tính (như Microsoft Excel) để nhập số liệu, vẽ đồ thị quan hệ hàm số (ví dụ: $F \sim I$, $F \sim \sin\alpha$, $U \sim \cos^2\varphi$) và sử dụng công cụ hồi quy tuyến tính (Trendline/Fit) để xác định các hằng số vật lý.

5. Có những lưu ý an toàn nào bắt buộc khi vận hành thiết bị thí nghiệm?

Người học phải tuyệt đối tuân thủ: không treo tải quá $10\text{ g}$ lên lực kế lò xo $0{,}100\text{ N}$; điều chỉnh nguồn điện DC về $0\text{V}$ trước khi bật máy; không tự ý tháo que đo dao động ký; và mời cán bộ giảng dạy kiểm tra toàn bộ mạch điện trước khi cấp nguồn.

---

Kết luận

Tài liệu Hướng dẫn Thí nghiệm Vật lý 2 của Bộ môn Vật lý - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM là tài liệu học tập chuẩn mực về mặt phương pháp thực nghiệm khoa học. Bằng việc kết nối giữa lý thuyết vật lý cổ điển - hiện đại với các bài đo đạc định lượng cụ thể, giáo trình cung cấp lộ trình thực hành rõ ràng, giúp sinh viên phát triển năng lực tư duy thực nghiệm, làm chủ thiết bị đo lường và xử lý dữ liệu theo tiêu chuẩn kỹ thuật. Để đạt hiệu quả cao nhất, người học nên kết hợp nghiên cứu giáo trình lý thuyết song hành, chuẩn bị kỹ đề cương bài thí nghiệm và tuân thủ chặt chẽ các quy trình kỹ thuật được hướng dẫn trong tài liệu.

Trích đoạn nội dung tài liệu

lOMoARcPSD|17868023 Thí nghiệm vật lý 2 403B - 2021-2022 Thí nghiệm vật lý 1 (Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh) Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 BỘ MÔN VẬT LÝ Tài lißu hướng d¿n THÍ NGHIÞM VÀT LÝ 2 ---------------------------------------- Nhóm: ……… Thứ: ……… Tiết: ……… Thành phố Hồ Chí Minh, 8/2022 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 MỤC LỤC CƠ SỞ ĐO LƯỜNG VÀ SAI SỐ 2 ĐỒ THỊ VÀ KHỚP HÀM 8 XÁC ĐỊNH KÍCH THUỚC VÀ KHỐI LƯỢNG 12 Bài 1: Xác định vận tốc truyền âm và tỉ số nhiệt dung phân tử chất khí bằng phương 17 pháp sóng âm trong ống KUNDT Bài 2: Khảo sát tương tác từ của dòng điện, nghiệm định luật Ampere về lực từ 26 Bài 3: Phân cực ánh sáng 33 Bài 4: Đo điện trở R, độ tự cảm L, điện dung C bằng dao động ký điện tử 37 Bài 5: Khảo sát đặc tính của diode và transistor 53 Bài 6: Xác định điện tích riêng của electron bằng phương pháp Magnetron 70 Bài 7: Nhiễu xạ ánh sáng qua cách tử phẳng – xác định bước sóng ánh sáng đơn sắc 78 Bài 8: Đặc trưng bức xạ và sự phân cực của sóng Decimet - Điều chế biên độ trong 89 vùng Decimet - Ước lượng hằng số điện môi trong vùng sóng Decimet Bài 9: Khảo sát hiện tượng quang điện ngoài, xác định công thoát electron 99 1 1 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 2 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 3 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 4 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 5 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 6 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 7 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 8 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 9 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 10 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 11 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 12 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 13 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 14 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 15 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 16 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 XÁC ĐâNH V¾N TÞC TRUYÀN ÂM VÀ Tà SÞ NHIÞT DUNG PHÂN Tþ CHÀT KHÍ BẰNG PH£¡NG PHÁP SÓNG ÂM TRONG ÞNG KUNDT Māc tiêu: Sau khi học xong bài này các sinh viên có khả năng: - Về kiến thức: Nêu được phương pháp đo và các bước tiến hành thí nghiệm xác định vận tác sóng âm trong áng Kundt. - Về kỹ năng: Sử dụng thành thạo các dụng cụ đo, tiến hành đúng trình tự thí nghiệm để thu được sá liệu chính xác. - Về thái độ: Cẩn thận, kiên trì, chính xác, trung thực, khách quan. Dao động ký đißn tÿ (Oscilloscope) 1.

Mô t¿ dao động ký đißn tÿ Dao động ký điện tử là một dụng cụ vạn năng dùng để quan sát và nghiên cứu độ lớn và hình dạng của dòng điện và hiệu điện thế trong các mạch điện. Cấu tạo của dao động ký điện tử được biểu diễn bằng sơ đồ khái trên hình 1.1 gồm có: - Một áng phóng điện tử - Các mạch điện điều khiển tia electron - Bộ khuếch đại tín hiệu trục y (KĐY) để khuếch đại tín hiệu trước khi đặt vào hai bản cực nằm ngang trong áng phóng điện tử - Bộ khuếch đại tín hiệu trục x (KĐX) để khuếch đại tín hiệu trước khi đặt vào hai bản cực thẳng đứng trong áng phóng điện tử - Bộ phát tín hiệu răng cưa (Q-X) để quét chùm tia điện tử - Bộ nguồn cung cấp điện áp thấp một chiều và cung cấp cao áp cho Anode và các cực điều khiển của áng phóng điện tử.1: Sơ đồ khái của dao động ký điện tử. àng phóng điện tử là một áng thủy tinh kín được hút chân không cao 10-6mmHg), có các điện cực bên trong. Catod K được nung nóng nhß dây điện trá FF sẽ phát xạ ra các điện tử.

Giữa các anod A1, A2 và catod K có hiệu điện thế cỡ 1000V, nhß đó mà các điện tử phát xạ từ catod sẽ được gia tác và bay đến đập vào màn hình M có phủ lớp huỳnh quang và làm cho màn hình phát sáng tại những điểm có điện tử đập vào. Một áng trụ kim loại G, bao quanh catod K, gọi là lưới điều khiển, có điện thế âm so với catod sẽ có tác dụng làm giảm sá điện tử đi qua nó và do 17 Downloaded by Quang Anh ([e-mail]) lOMoARcPSD|17868023 đó sẽ giảm cưßng độ phát sáng trên màn huỳnh quang. Anod A2, có điện thế cao hơn A1, dùng gia tác và hội tụ chùm tia điện tử. Sau khi ra khßi anod A2, chùm tia điện tử sẽ bay vào giữa hai cặp bản cực Y1Y2 và X1X2.

Nếu giữa mỗi cặp bản cực X1X2 hoặc Y1Y2 có một hiệu điện thế thì điện trưßng do chúng tạo nên sẽ làm cho chùm tia điện tử bị lệch khßi phương truyền thẳng. Chùm tia điện tử bị lệch đi một khoảng x theo phương nằm ngang trên màn hình M khi có một điện thế Ux giữa hai bản cực X1X2 và lệch đi một khoảng y theo phương đứng khi có một điện thế Uy giữa hai bản cực Y1Y2. Theo định nghĩa, các đại lượng x y x  và  y  (1.1) Ux Uy có đơn vị là độ chia/V và được gọi là độ nhạy của áng phóng điện tử theo chiều ngang và theo chiều dọc đái với các hiệu điện thế U x và Uy. Vị trí các vệt sáng trên màn hình M là kết quả chuyển động tổng hợp của hai chuyển động có thành phần vuông góc với nhau của chùm tia điện tử dưới tác dụng đồng thßi của các hiệu điện thế U x và Uy đặt vào các bản cực X1X2 và Y1Y2.

Ph¤¢ng pháp quan sát dạng tín hißu nhß dao động ký đißn tÿ Quan sát dạng tín hiệu nghĩa là quan sát sự biến thiên theo thßi gian của hiệu điện thế hoặc dòng điện. Nếu đặt lên hai bản cực X1X2 một hiệu điện thế xoay chiều cần khảo sát: u x  Uox .2) Dưới tác dụng của hiệu điện thế này, chấm sáng trên màn hình M sẽ dao động theo phương ngang, nhưng do quán tính sáng của màn hình và khả năng lưu ảnh của mắt, ta chỉ nhìn thấy một vệt sáng nằm ngang cá định trên màn hình. Độ dài của vệt sáng này tỉ lệ với biên độ U ox và bằng x  K.3) Trong đó K là hệ sá khuếch đại của bộ khuếch đại KĐX, K x  K. x là độ nhạy theo chiều dọc của dao động ký điện tử hay còn gọi là hệ sá truyền kênh X. Tương tự, nếu ta đặt lên lái vào kênh Y của bộ khuếch đại KĐY một hiệu điện thế xoay chiều u y  Uoy .4) Dưới tác dụng của hiệu điện thế này, chấm sáng trên màn hình M sẽ dao động theo phương thẳng đứng và ta nhìn thấy một vệt sáng đứng cá định trên màn hình.

Độ cao của vệt sáng này tỉ lệ với biên độ Uoy và bằng y  K.5) Trong đó K là hệ sá khuếch đại của bộ khuếch đại KĐY, K y  K. y là độ nhạy theo chiều dọc của dao động ký điện tử hay còn gọi là hệ sá truyền kênh Y. Nếu ta đặt đồng thßi lên hai bản cực Y1Y2 một hiệu điện thế xoay chiều lên hai bản cực X1X2 một hiệu điện thế tăng tuyến tính theo thßi gian với hệ sá tỉ lệ a không đổi 18 Downloaded by Quang Anh (quangnguyenanh19@gmail.6) Khi đó vệt sáng trên màn hình M sẽ là tổng hợp của hai chuyển động vuông góc với nhau x  K x U x  K x .7) x Và y  K y U y  K y U 0y cos t  K y U 0y cos  (1.8) Kxa Như vậy, chùm tia điện tử sẽ vẽ lên trên màn hình M một tín hiệu y  y ø x ù hoàn toàn đồng dạng với tín hiệu (1.3) cần nghiên cứu. Khi đặt tín hiệu ux nói trên lên hai bản cực X1X2, chấm sáng trên màn hình M sẽ dịch chuyển ngang từ trái sang phải với vận tác không đổi (từ vị trí ban đầu bên trái sang vị trí cực đại bên phải) và lặp đi lặp lại với một chu kỳ xác định gọi là chu kỳ quét Tq liên hệ với tần sá quét theo biểu thức 1 f (1.9) Tq - Nếu Tq = T, với T là chu kỳ tính hiệu cần nghiên cứu, trên màn hình M sẽ hiện lên dạng dao động toàn phần của tín hiệu (hình 1.T, với n là sá nguyên, trên màn hình M sẽ hiện lên n dao động toàn phần (hình 1.T, trên màn hình M sẽ hiện một hình có dạng phức tạp hoặc các đưßng cong luôn dịch chuyển (hình 1.2: Các dạng tín hiệu xuất hiện trên màn hình dao động ký điện tử 1. Ph¤¢ng pháp quan sát dao động tổng hÿp của hai dao động vuông góc Nếu đặt lên hai bản cực X1X2 một hiệu điện thế: u x  Uox .cos x t và đặt lên hai bản cực Y1Y2 một hiệu điện thế: u y  U oy .cos ø y t   ù thì vệt sáng trên màn hình M sẽ thực hiện đồng thßi hai dao động vuông góc x  K x u x  X o cos x t (1.11) - Nếu y  n x (với n là sá nguyên) thì quỹ đạo của chùm tia điện tử trên màn hình M là các đưßng Lissajou.

- Nếu y   x (với n = 1), thì quỹ đạo của chùm tia điện tử trên màn hình M được xác định bái phương trình 19 Downloaded by Quang Anh (quangnguyenanh19@gmail. cos   sin 2  ø Xo ø ø Yo ø Xo Yo (1.12) Tuỳ theo độ lệch pha , quỹ đạo sẽ là một đưßng thẳng hay elip. - Khi   0 và    , quỹ đạo là một đưßng thẳng. Nếu Uox  Uoy thì quỹ đạo là một đưßng thẳng nghiêng 450 (hình 1.

- Khi     2 quỹ đạo là một đưßng elip ngang. Nếu Uox  Uoy thì quỹ đạo là một đưßng tròn (hình 1. - Khi  có giá trị bất kỳ, quỹ đạo là một đưßng elip xiên.3: Các dạng quỹ đạo tổng hợp của hai dao động vuông góc cùng tần sá  với độ lệch pha  khác nhau. C¢ sá lý thuy¿t đà xây dāng công thức tính v¿n tßc sóng âm trong ßng KUNDT và tá sß nhißt dung phân tÿ chÁt khí 1.

V¿n tßc sóng âm Sóng âm là loại sóng cơ phổ biến nhất, truyền qua bất cứ loại vật liệu nào. Khi sóng âm lan truyền trong không khí, các phân tử khí bị dịch chuyển khßi vị trí cân bằng. Các dịch chuyển này kéo theo sự thay đổi của mật độ và áp suất khí dọc theo phương truyền sóng. Chính vì vậy, sóng âm được phân loại là sóng dọc trong sóng cơ học.