MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆMNghiên cứu cách đo vận tốc ánh sáng bằng phương pháp quang điện trên dao động ký điện tử.II. NGUYÊN TẮC ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNGĐèn LED (a) được nuôi bằng nguồn xung vuông và phát ra ánh sáng đỏ dưới dạng xung (các chớp sáng). Chùm tia sáng (chớp sáng) qua gương bán mạ (b) tách thành 2 chùm sáng. Một chùm phản xạ về phía cửa (C0) gọi là chùm sáng gốc. Còn một chùm đi qua cửa (C1) (gọi là chùm sáng đo), qua thấu kính hội tụ ( f 200 mm ) và phản xạ trên gương lớn (d1) (gương (d1) đặt cách cửa (C1) một khoảng S2). Chùm sáng đo sau khi phản xạ từ gương (d1), lại qua gương bán mạ (b) tới điốt quang điện (e) (điốt quang điện (e) là một Sensor biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện). Mỗi một thay đổi của xung ánh sáng, sau khi đi qua quãng đường S, làm xuất hiện trên dao động kí một hiệu điện thế xung gọi là tín hiệu thời gian đo (U1). Nếu cho gương (d1) dịch chuyển một đoạn S2 thì quãng đường ánh sáng đi được thay đổi một đoạn S , tín hiệu thời gian U1 trên dao động kí sẽ thay đổi là t . Vận tốc ánh sáng có thể xác định từ độ dốc của đồ thị hàm số ∆S=f(∆t) bằng cách ghi lại những cặp giá trị tương ứng.Cũng có thể xác định vận tốc ánh sáng bằng cách đo chính xác khoảng thời gian t mà ánh sáng truyền đi được quãng đường S. Muốn thế cần phải xác định “tín hiệu gốc” Uo bằng cách đặt gương nhỏ (d2) ở cửa (Co) thì chùm phản xạ trên gương (d2) và qua gương bán mạ (b) tới điốt quang điên (e). Mỗi xung ánh sáng của chùm sáng gốc tới điốt quang điện (e) sẽ làm xuất hiện trên dao động ký một hiệu điện thế xung gọi là tín hiệu thời gian gốc (Uo). Sự khác nhau về thời gian giữa U1 và Uo là thời gian t mà ánh sáng đã đi qua quãng đường S.
Trang 1BẢNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Bài thí nghiệm số 12
ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNG
I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM
̶ Nghiên cứu cách đo vận tốc ánh sáng bằng phương pháp quang điện trên dao động ký điện
tử
II NGUYÊN TẮC ĐO VẬN TỐC ÁNH SÁNG
- Đèn LED (a) được nuôi bằng nguồn xung vuông và phát ra ánh sáng đỏ dưới dạng xung (các chớp sáng) Chùm tia sáng (chớp sáng) qua gương bán mạ (b) tách thành 2 chùm sáng Một chùm phản xạ về phía cửa (C0) gọi là chùm sáng gốc Còn một chùm đi qua cửa (C1) (gọi là chùm sáng đo), qua thấu kính hội tụ ( f 200 mm ) và phản xạ trên gương lớn (d1) (gương (d1) đặt cách cửa (C1) một khoảng S/2) Chùm sáng đo sau khi phản xạ từ gương (d1), lại qua gương bán mạ (b) tới điốt quang - điện (e) (điốt quang - điện (e) là một Sensor biến đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện) Mỗi một thay đổi của xung ánh sáng, sau khi đi qua quãng đường S, làm xuất hiện trên dao động kí một hiệu điện thế xung gọi là tín hiệu thời gian đo (U1)
- Nếu cho gương (d1) dịch chuyển một đoạn S/2 thì quãng đường ánh sáng đi được thay đổi một đoạn S , tín hiệu thời gian U1 trên dao động kí sẽ thay đổi là t Vận tốc ánh sáng có thể xác định từ độ dốc của đồ thị hàm số ∆𝑆 = 𝑓(∆𝑡) bằng cách ghi lại những cặp giá trị tương ứng
- Cũng có thể xác định vận tốc ánh sáng bằng cách đo chính xác khoảng thời gian t mà ánh sáng truyền đi được quãng đường S Muốn thế cần phải xác định “tín hiệu gốc” Uo bằng cách đặt gương nhỏ (d2) ở cửa (Co) thì chùm phản xạ trên gương (d2) và qua gương bán
Trang 2mạ (b) tới điốt quang - điên (e) Mỗi xung ánh sáng của chùm sáng gốc tới điốt quang - điện (e) sẽ làm xuất hiện trên dao động ký một hiệu điện thế xung gọi là tín hiệu thời gian gốc (Uo) Sự khác nhau về thời gian giữa U1 và Uo là thời gian t mà ánh sáng đã đi qua quãng đường S
III KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Bảng 1
S (m)
Ta có :
S1 = 14 m
𝛿 = ∆𝐶
∆𝑡
𝑡 =
1,68 46,40= 0,036
𝐶 =𝑆
𝑡 =
14 46,40.10 = 3,02.10 (𝑚/𝑠)
→ ∆𝐶 = 𝛿 𝐶 = 0,1.10 (𝑚/𝑠)
→ 𝐶 = (3,02 ± 0.10) 10 (𝑚/𝑠)
S2 = 18 m
𝛿 =∆𝐶
∆𝑡
0,64 60,8 = 0,011
𝐶 = 𝑆
𝑡 =
18 60,80.10 = 2,96.10 (𝑚/𝑠)
→ ∆𝐶 = 𝛿 𝐶 = 0,03.10 (𝑚/𝑠)
→ 𝐶 = (2,96 ± 0,03) 10 (𝑚/𝑠)
S3 = 22 m
Trang 3𝛿 =∆𝐶
∆𝑡
1,28 72,60 = 0,018
𝐶 = 𝑆
𝑡 =
22 72,6.10 = 3,03.10 (𝑚/𝑠)
→ ∆𝐶 = 𝛿 𝐶 = 0,06.10 (𝑚/𝑠)
→ 𝐶 = (3,03 ± 0.06) 10 (𝑚/𝑠) Bảng 2
∆𝑺 (𝒎)
∆𝒕 = ∆𝒕 ± ∆∆𝒕 ∆𝑡 = 13,60 ± 1,03 ∆𝑡 = 24,20 ± 0,32 ∆𝑡 = 40,00 ± 0.80
Ta có: Đồ thị ∆𝑆 = 𝑓(∆𝑡) có dạng là đường thẳng 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏
→ 12 = (40,0.10 )𝑎 + 𝑏
8 = (24,2.10 )𝑎 + 𝑏 𝑣à
8 = (13,6.10 )𝑎 + 𝑏
4 = (2,42.10 )𝑎 + 𝑏
→ 𝐶 = 𝑎 = 2,53.10 𝑚/𝑠
𝐶 = 𝑎 = 3,77.10 𝑚/𝑠
→ 𝐶̅ = 𝐶 + 𝐶
2 = 3,15.10 𝑚/𝑠
→ ∆𝐶 = 0,62.10 𝑚/𝑠
𝐶 = 𝐶̅ ± ∆𝐶 = (3,15 ± 0,62) 10 𝑚/𝑠
Trang 4Ngày 17 tháng …09… năm …2021… Xác nhận của giáo viên hướng dẫn thí nghiệm
IV KẾT LUẬN
Nguyên nhân sai số:
- Do máy móc và dụng cụ đo thiếu chính xác
- Do người đo với trình độ tay nghề chưa cao, khả năng các giác quan bị hạn chế
- Do điều kiện ngoại cảnh bên ngoài tác động tới
- Do người thực hành không thao tác đúng, quan sát không chính xác
0
2
4
6
8
10
12
14
𝛥𝑆 (𝑚)
𝛥𝑡 (𝑛𝑠)