Mục đích thực hành vật lý là dạy cho sinh viên tiếp cận một cách sáng tạo đối với công việc nghiên cứu thực nghiệm, cách lựa chọn phương pháp thực nghiệm phù hợp và những dụng cụ đo thíc
Trang 1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIA ĐỊNH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
TIỂU LUẬN MÔN: VẬT LÝ
Giảng viên hướng dẫn: Th.S La Phan Phương Hạ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Phước
MSSV: 200811265 Lớp: K14DCTH06 Khóa: 14
TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2021
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Vật lý học là một môn khoa học thực nghiệm Vì vậy, các thí nghiệm thực hành
có ý nghĩa rất quan trọng đối với việc học tập môn Vật lý Thí nghiệm vật lý một mặt giúp sinh viên nghiệm lại những định luật đã được trình bày trong các bài giảng lý thuyết, mặt khác giúp rèn luyện những kỹ năng thực nghiệm và tính toán
để phục vụ cho những môn học tiếp sau Mục đích thực hành vật lý là dạy cho sinh viên tiếp cận một cách sáng tạo đối với công việc nghiên cứu thực nghiệm, cách lựa chọn phương pháp thực nghiệm phù hợp và những dụng cụ đo thích hợp để đạt được mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm của mình Như vậy vật lý là một móc xích kết nối nhiều ngành khoa học, cũng như nhiều lĩnh vực trong cuộc sống Do đó, Vật Lý có rất công trìnhđược ứng dụng trong khoa học cũng như đời sống phục vụ cho con người như: giao thông vận tải, sản xuất thực phẩm công nghiệp, công nghệ thông tin , … Một số ứng dụng không thế nhắc đến của vật lý là điện thế và ánh sáng vì hai chương này vô cùng quan trọng trong cuộc sống trong việc chuẩn đoán bệnh tật chụp tia x quang …….
2
Trang 3Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU 2
Mục lục 3
A:Giải Bài Tập 4
Câu 1 (2 điểm) 4
Cho hai mặt cầu đồng tâm O tích điện đều Bán kính của hai mặt cầu lần lượt là R1 và R2 (R2>R1) Điện tích mặt trong là q và mặt ngoài là Q 4
Giải: 4
Câu 2 (2 điểm) Đặt điện thoại vào trong một lồng nhôm (như hình vẽ) Hỏi điện thoại có bắt được sóng không? Tại sao? 5
Giải: 5
Câu 3: Chất bán dẫn là gì? Điểm khác nhau cơ bản của bán dẫn loại n và loại p là gì? Khi pha tạp P vào Si thì ta được bán dẫn loại n hay loại p? Tại sao? 5
Vẽ giản đồ năng lượng biểu diễn Diod trong các trường hợp khi không áp thế, áp thế thuận và áp thế nghịch 5
Câu 4: Trong thực nghiệm nhiễu xạ qua 1 khe hẹp, bề rộng khe là 2.10-5 m, màn quan sát đặt cách khe 0,5 m Chiếu ánh sáng có bước sóng 480 nm xuyên qua khe và thấy có nền nhiễu xạ trên màn quan sát Tính bề rộng của vân sáng liền kề vân sáng trung tâm 8
Giải: 8
Câu 5: Phân biệt hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng Khi chiếu ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng vào 1 khe hẹp, ảnh nhiễu xạ thu được có gì khác và giống nhau? Hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng được ứng dụng trong cuộc sống như thế nào? 9
Giải: 9
CHƯƠNG 2: KẾT LUẬN 11
Kết quả đạt được 11
Hướng phát triển 11
Tài liệu tham khảo 12
Trang 4A:Giải Bài Tập
Câu 1 (2 điểm)
Cho hai mặt cầu đồng tâm O tích điện đều Bán kính của hai mặt cầu lần lượt là R1
và R2 (R2>R1) Điện tích mặt trong là q và mặt ngoài là Q
Tính cường độ điện trường tại một điểm cách tâm O một đoạn r (biết R1 < r < R2) Tính hiệu điện thế giữa hai mặt cầu
Giải:
Câu 1:
+ Dựng mặt Gauss là mặt cầu (O,r) với R1 < r < R2
+ Dùng định lý Gauss, ta có : Q q O r
Φ e=∮ ⃗E d ⃗s= ∑q i trong s
ε0
∮
S
E ds= q
ε0
E s= q
ε0
E 4 π r2=q
ε0
E= q
4 π r2ε0
Vậy : Cường độ dòng điện tại 1 điểm cách tâm O một đoạn r là E= q
4 π r2ε0
b) Theo mối quan hệ ⃗E và V, ta có:
-dV =E dr
4
R2 R1
M
Trang 5Câu 2 (2 điểm) Đặt điện thoại vào trong một lồng nhôm (như hình vẽ) Hỏi điện thoại có bắt được sóng không? Tại sao?
Giải:
Điện thoại không bắt được sóng vì lồng nhôm có dạng vật dẫn đạt trạng thái cân bằng tĩnh điện, điện trường trong lòng vật dẫn bằng không lúc này, lồng nhôm có tác dụng như màn chắn điện ( lồng Faraday ) bảo vệ che chở điện thoại không bị ảnh hưởng của bất kì lực điện hay trường điện từ do bên ngoài tác động Do đó, điện thoại không bắt được sóng điện từ Màn chắn điện được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật và đời sống để tránh nhiễu từ bên ngoài [1]
Câu 3: Chất bán dẫn là gì? Điểm khác nhau cơ bản của bán dẫn loại n và loại p là gì? Khi pha tạp P vào Si thì ta được bán dẫn loại n hay loại p? Tại sao?
Vẽ giản đồ năng lượng biểu diễn Diod trong các trường hợp khi không áp thế, áp thế thuận và áp thế nghịch
Giải:
- Chất bán dẫn là vật liệu trung gian giữa chất dẫn điện và cách điện Chất bán dẫn hoạt động như chất cách điện ở nhiệt độ thấp và hoạt động như một chất dẫn điện ở nhiệt độ cao.[2]
- Điểm khác nhau cơ bản giữa chất bán dẫn giữa loại n và p:
+ Chất bán dẫn loại n: có các hạt tải điện âm là các electron dẫn
+ Chất bán dẫn loại p: có các hạt tải điện dương và lỗ trống
- Khi pha tạp P vào Si ta được bán dẫn loại n vì P thuộc nhóm V A trong bảng tuàn hoàn Mendeleev, Si thuộc nhóm IV A Mỗi nguyên tử P có 5 electron hóa trị Bốn trong 5 e hóa trị sẽ tham gia tạo liên kết cộng hóa trị với bốn nguyên tử Si ở lân cận nó bằng 4 cặp e Electron thứ 5 của P liên kết với hạt nhân P nên chỉ cần một năng lượng nhỏ (0,02 – 0,05 eV) để bức khỏi nguyên
tử P và trở thành các electron tự do đóng vai trò là các hạt tải điện tạo thành
Trang 6dòng điện trong chất bán dẫn => bán dẫn loại n P nhường e trở thành ion
dương trong tinh thể Si ( chất cho )
- Giản đồ năng lương của Diod:
+ Không áp thế:
Hình
Không áp thế
+ Áp thế thuận: Điện áp ngoài cùng chiều điện áp tiếp xúc ngăn cản dòng
điện
Áp thế thuận
6
E
Loại p Vùng dẫn EC EF
EV
Vùng hóa trị
E
Loại n
Electron
Trang 7+ Áp thế nghịch: Điện áp ngòa ngược chiều tiếp xúc tạo dòng điện
Hình:
EC EF
EV
Lỗ trống
E
ElectronLoại n
C C
EC EF
EV
Lỗ trống
Trang 8Câu 4: Trong thực nghiệm nhiễu xạ qua 1 khe hẹp, bề rộng khe là 2.10-5 m, màn quan sát đặt cách khe 0,5 m Chiếu ánh sáng có bước sóng 480 nm xuyên qua khe
và thấy có nền nhiễu xạ trên màn quan sát Tính bề rộng của vân sáng liền kề vân sáng trung tâm
Giải:
Hình
L2
M
L1
y
S M
d
b = 2.10-5 (m) d = 0,5 m s = 480 nm
Bề rộng của vân sáng gần vân sáng trung tâm là khoảng cách giữa cực tiểu bậc 1 và bậc 2
Cực tiểu nhiễu xạ:
sin θ=K ´b s K =± 1, ± 2 ,± 3 , …
Vị trí của cực tiểu bậc K đối với tâm nhiễu xạ M
y=sinθ d=k sd
b
8
Trang 9Bề rộng của vân sáng gần vân sáng trung tâm
Δy= y2−y1= 2sd
b −1
sd
b =
sd
Câu 5: Phân biệt hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng Khi chiếu ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng vào 1 khe hẹp, ảnh nhiễu xạ thu được có gì khác và giống nhau? Hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa ánh sáng được ứng dụng trong cuộc sống như thế nào?
Giải:
Nhiễu xạ Giao thoa
- Hiện tượng ánh sáng bị lệch khỏi
phương truyền thẳng khi đi gần các vật
cản
- Sự thay đổi mặt uống cong của mặt
sóng qua vật cản
- Cần vật cản [3]
- Sự chồng chập của hai hay nhiều nguồn sóng kết hợp mà tại đó có thể tăng cường hoặc triệt tiêu lẫn nhau
- Tạo hiệu ứng ròng bằng nhiều sóng
- Truyền thẳng không cần vật cản [3] Khi chiếu ánh sáng đơn sắc và ánh sáng trắng vào một khe hẹp thì ảnh nhiễu xạ:
- Giống: ảnh nhiễu xạ là một hệ vân sáng tối xen kẽ nhau, chính giữa là cực địa vân sáng thứ K = 0, cùng bề rộng, càng xa tâm nhiễu xạ mờ dần
Ánh sáng đơn sắc Ánh sáng trắng
- Chính giữa là cực đại trung tâm mang
ánh sáng đơn sắc
- Mỗi cực đại bậc K mang màu sắc của
- Chính giữa cực đại trung tâm là ánh sáng trắng do tất cả các ánh sáng nhìn thấy trong ánh sáng trắng đều cho cực đại K = 0 tại tâm nhiễu xạ
- Mỗi cực đại bậc K gồm một quang
Trang 10ánh sáng đơn sắc chiếu vào
Cùng góc nhiễu xạ
sin θ=K ´b s
- Bề rộng của một cực đại ứng với một
vạch màu nhỏ hơn của ánh sáng trắng
phổ màu ánh sáng nhìn thấy từ tím cho đến đỏ
Cực đại nhiễu xạ
sin θ=K ´b s
Bước sóng của ánh sáng nhìn thấy trong ánh sáng trắng từ khoảng 380 –
760 nm
Các ánh sáng nhìn thấy trong phổ ánh sáng trắng khác nhau góc nhiễu xạ
- Bề rộng của quang phổ bậc K lớn hơn (gồm nhiều vạch màu)
Một số ứng dụng của giao thoa
- Kiểm tra phẩm chất các mặt quang học
- Xác định góc rất bé giữa các mặt phẳng
- Siêu âm trong y học
- Do bước sóng ánh sáng
- Phân tích quang phổ bằng cách tử nhiệm xạ
- Nghiên cứu cấu trúc mang tinh thể bằng nhiều xa tia x
- Nghiêm cứu năng suất phân li các dụng cụ quang học…
B: KẾT LUẬN
Kết quả đạt được
- Nâng cao khả năng tính toán
- Nắm được nhiễm xạ ánh sáng
- Nắm được mạch điện tử
10
Trang 11- Nắm rõ về nhiễm xạ và giao thoa
- Tìm hiểu về lồng faraday
- Tìm hiểu về các ứng dụng trong giao thoa
- Vận dụng định lý Gauss giải bài tập
Hướng phát triển
- Phát triển khả năng, tư duy tính toán
- Học hỏi được nhiều ứng dụng trong cuộc sống
Trang 12Tài Liệu Tham Khảo
[1] Nguồn https://genk.vn/chan-ghet-canh-khach-hang-cam-mat-vao-dien-thoai-chu-quan-bar-dung-long-faraday-de-moi-nguoi-mat-song-20160805215827686.chn
truy cập 30/07/2021
[2]Wikipedia (2021), nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%E1%BA
%A5t_b%C3%A1n_d%E1%BA%ABn
[3] https://nslide.com/bai-giang/nhiem-xa-anh-sang.tccdvq.html truy cập ngày 31/07/2021
[4] https://text.123docz.net/document/3141143-mot-so-ung-dung-cua-giao-thoa-ke-michelson.htm truy cập ngày 31/07/2021
12
