phÇn thø nhÊt -...

Môc lôc

Trang

Lêi nãi ®Çu 1

Bµi giíi thiÖu H−íng dÉn thùc hµnh vËt lý ®¹i c−¬ng. 3

Bµi më ®Çu Sai sè vµ c¸ch tÝnh. §å thÞ vËt lý. 5

Bµi sè 1 §o kÝch th−íc vµ x¸c ®Þnh thÓ tÝch. 13

Bµi sè 2 C©n khèi l−îng cña mét vËt trªn c©n kÜ thuËt. 18

Bµi sè 3 X¸c ®Þnh khèi l−îng riªng cña vËt r¾n. 21

Bµi sè 4 §o søc c¨ng mÆt ngoµi cña chÊt láng. 24

Bµi sè 5 Kh¶o s¸t ®Æc tuyÕn V«n - Ampe cña d©y tãc bãng ®Ìn. 28

Bµi sè 6 Nghiªn cøu m¹ch ®iÖn xoay chiÒu. 35

Bµi sè 7 §o chiÕt suÊt dung dÞch ®−êng b»ng khóc x¹ kÕ. 41

Bµi sè 8 Ph©n cùc nghiÖm. 44

Bµi sè 9 §Þnh l−îng so mµu b»ng quang s¾c kÕ. 47

Bµi sè 10 KÝnh hiÓn vi. 51

Bµi sè 11 X¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ b»ng m¸y ®Õm

Geiger - Muller.

56

Tµi liÖu tham kh¶o 63

1

Lêi nãi ®Çu

VËt lý häc lµ mét m«n khoa häc thùc nghiÖm. Thùc hµnh vËt lý lµ

mét kh©u quan träng trong viÖc rÌn luyÖn cho sinh viªn kh¶ n¨ng vËn dông

çc kiÕn thøc vµo thùc tiÔn, trang bÞ çc ph−¬ng ph¸p vµ kü n¨ng thùc

hµnh vËt lý, ®©y còng lµ kh©u gióp cho sinh viªn cã kh¶ n¨ng x©y dùng

thÝ nghiÖm ®Ó kiÓm chøng lý thuyÕt vµ rÌn luyÖn cho sinh viªn nh÷ng ®øc

tÝnh cÈn thËn, khÐo lÐo cÇn thiÕt cña ng−êi d−îc sÜ sau nµy.

Chóng t«i ®· chän läc nh÷ng bµi thùc hµnh võa cã tÝnh chÊt gióp

sinh viªn hiÓu s©u thªm nh÷ng phÇn ®· häc trong gi¸o tr×nh vËt lý ®¹i

c−¬ng, võa mang tÝnh chÊt phôc vô ngµnh D−îc, v× thÕ çc ph−¬ng ph¸p

vµ dông cô, m¸y mãc dïng trong tµi liÖu nµy lµ nh÷ng dông cô, m¸y mãc

th«ng dông trong çc phßng thÝ nghiÖm vµ trong thùc tÕ ngµnh D−îc hiÖn

nay.

Néi dung gi¸o tr×nh nµy ®−îc chia ra thµnh hai phÇn:

PhÇn më ®Çu nh»m gióp sinh viªn hiÓu râ môc ®Ých, yªu cÇu vµ

çch tiÕn hµnh nh÷ng bµi thùc hµnh vËt lý; ®ång thêi giíi thiÖu nh÷ng vÊn

®Ò chung vÒ sai sè, çch xö lý sè liÖu, çch viÕt kÕt qu¶ vµ çch vÏ ®å thÞ

thùc nghiÖm.

PhÇn thø hai lµ 11 bµi thùc hµnh vÒ C¬ - NhiÖt - §iÖn – Quang –

Phãng x¹ phôc vô ngµnh nghÒ.

Néi dung mçi bµi ®−îc viÕt ng¾n gän, chñ yÕu nh»m lµm râ môc

®Ých, nguyªn t¾c c¬ b¶n vµ çch thøc tiÕn hµnh thÝ nghiÖm. Sinh viªn cã thÓ

sö dông gi¸o tr×nh vËt lý ®¹i c−¬ng vµ çc tµi liÖu tham kh¶o kh¸c ®Ó hiÓu

thËt râ lý thuyÕt tr−íc khi thùc hµnh, ®ång thêi ®Ó chuÈn bÞ tr¶ lêi çc c©u

hái nªu ra cho tõng bµi.

Tµi liÖu nµy chñ yÕu dïng cho sinh viªn ngµnh D−îc, tuy nhiªn sinh

viªn çc ngµnh kh¸c còng cã thÓ dïng lµm tµi liÖu tham kh¶o.

Chóng t«i rÊt mong nhËn ®−îc sù gãp ý cña çc ®ång nghiÖp, çc b¹n

sinh viªn ®Ó tµi liÖu ngµy cµng ®−îc hoµn thiÖn h¬n. Xin ch©n thµnh c¶m

¬n.

Th¸i Nguyªn, ngµy 27 th¸ng 2 n¨m 2008 Çc t¸c gi¶

2

Nh÷ng quy ®Þnh chung 1. Tr−íc khi thùc hµnh ph¶i ph¶i chuÈn bÞ kü ë nhµ, tr¶ lêi ®−îc çc c©u hái, n¾m ®−îc môc ®Ých

vµ çch tiÕn hµnh cña tõng thÝ nghiÖm. Tr−íc mçi bµi thùc hµnh gi¸o viªn sÏ kiÓm tra lý thuyÕt,

nÕu thÊy kh«ng chuÈn bÞ, gi¸o viªn kh«ng cho lµm thùc hµnh.

2. Ph¶i cã mÆt t¹i phßng thÝ nghiÖm ®óng giê, ®Ó cÆp s¸ch vµ ngåi ®óng chç qui ®Þnh, tuyÖt ®èi

gi÷ trËt tù kØ luËt. Nhãm tr−ëng kiÓm tra dông cô, m¸y ®o ... nÕu cã g× háng ph¶i b¸o ngay cho

çn bé phô tr¸ch phßng thÝ nghiÖm.

3. Trong khi thùc hµnh ph¶i tuyÖt ®èi tu©n theo sù h−íng dÉn cña gi¶ng viªn vµ çn bé phô tr¸ch

phßng thÝ nghiÖm, ph¶i ®¶m b¶o an toµn, tÝnh chÝnh x¸c vµ ph¶i cÈn thËn, kh«ng lµm h− háng,

ch¸y çc m¸y ®o ®iÖn hoÆc çc dông cô dÔ vì kh¸c, kh«ng ®−îc m¾c vµo nh÷ng æ ®iÖn kh«ng

®−îc phÐp, kh«ng ®−îc tù tiÖn sö dông çc dông cô, m¸y mãc khi ch−a ®−îc h−íng dÉn, ph¶i

gi÷ vÖ sinh phßng thÝ nghiÖm, lu«n lu«n gi÷ trËt tù, yªn lÆng, gän gµng, s¹ch sÏ. CÊm ¨n uèng,

hót thuèc trong phßng thÝ nghiÖm. Çn bé h−íng dÉn cã thÓ ®×nh chØ buæi thÝ nghiÖm ®èi víi

sinh viªn vi ph¹m néi qui phßng thÝ nghiÖm. CÊm lµm thÝ nghiÖm mét m×nh khi kh«ng cã gi¸o

viªn vµ nh©n viªn phßng thÝ nghiÖm.

4. Sau buæi thÝ nghiÖm, mçi nhãm s¾p xÕp dông cô vµo chç cò vµ bµn giao thiÕt bÞ cho çn bé

qu¶n lÝ ®Çy ®ñ, mäi tr−êng hîp háng, mÊt ®Òu ph¶i båi th−êng. Mçi sinh viªn ph¶i nép bµi b¸o

ço thÝ nghiÖm cho gi¸o viªn phô tr¸ch sau khi lµm thÝ nghiÖm.

5. Lµm ®ñ çc bµi thùc hµnh, nÕu thiÕu ph¶i xin phÐp lµm bï ngay, chØ sau khi hoµn thµnh çc

bµi thùc hµnh míi ®−îc quyÒn dù thi cuèi häc kú.

3

h−íng dÉn thùc hµnh vËt lý ®¹i c−¬ng 1. Môc ®Ých thùc hµnh vËt lý: §èi víi çc sinh viªn D−îc, thùc hµnh vËt lý nh»m çc môc tiªu sau: - HiÓu s©u thªm phÇn lý thuyÕt ®· häc trong ch−¬ng tr×nh vËt lý ®¹i c−¬ng. - N¾m v÷ng nguyªn t¾c lý thuyÕt cña ph−¬ng ph¸p thùc hµnh. - Lµm quen vµ biÕt çch sö dông çc dông çc, m¸y th«ng th−êng, kü n¨ng vµ kinh nghiÖm sö dông çc dông cô ®¬n gi¶n nµy sÏ rÊt bæ Ých khi tiÕp xóc víi çc m¸y phøc t¹p h¬n trong thùc tiÔn ngµnh nghÒ. - BiÕt ph−¬ng ph¸p lµm c«ng t¸c thùc nghiÖm: X¸c ®Þnh môc ®Ých thÝ nghiÖm, ph−¬ng ph¸p ®¹t môc ®Ých ®ã, lùa chän vµ chuÈn bÞ, ghi chÐp kÕt qu¶, tÝnh to¸n xö lý çc sè liÖu, viÕt b¸o ço thÝ nghiÖm. - RÌn luyÖn ®øc tÝnh vµ t¸c phong cña ng−êi D−îc sü: Trung thùc, kh¸ch quan, thËn träng, chÝnh x¸c. 2. H−íng dÉn lµm mét bµi thùc hµnh lý: 2.1. ChuÈn bÞ:

§äc kü bµi thÝ nghiÖm ë nhµ tr−íc khi lµm thùc hµnh ®Ó l¾m v÷ng môc ®Ých, yªu cÇu, tr×nh tù tiÕn hµnh, nguyªn t¾c cÊu t¹o vµ çc vËn hµnh çc dông cô, thiÕt bÞ thÝ nghiÖm. 2.2. TiÕn hµnh thÝ nghiÖm: 1. Xem kü cÊu t¹o, tÝnh n¨ng, ®é chÝnh x¸c cña dông cô: cÇn thËn träng vµ nhÑ nhµng. 2. Lµm theo tõng b−íc tiÕn hµnh do tõng bµi quy ®Þnh. Çc sè liÖu thùc nghiÖm ghi vµo sæ thùc hµnh râ rµng, s¹ch sÏ ®Ó dïng khi tÝnh to¸n. Nãi chung mçi ®¹i l−îng ®o tõ 3 lÇn trë lªn. TÝnh kÕt qu¶ thùc nghiªm theo çch tÝnh cña tõng bµi. 3. VÏ ®å thÞ (nÕu cã). 4. NhËn xÐt vµ kÕt luËn. Cã thÓ so s¸nh kÕt qu¶ thu ®−îc víi lý thuyÕt, víi kÕt qu¶ cña çc s¸ch, cña nh÷ng ng−êi kh¸c. CÇn nªu râ trong bµi thÝ nghiÖm ®· lµm, sai sè g©y nªn bëi nh÷ng yÕu tè nµo ®¸ng kÓ, cã thÓ gi¶m bít hay lo¹i trõ chóng kh«ng, cã thÓ c¶i thiÖn ph−¬ng ph¸p ®ã nh− thÕ nµo. Nh÷ng kinh nghiÖm cã ®−îc trong qu¸ tr×nh thùc nghiÖm. C«ng viÖc nhËn xÐt vµ kÕt luËn lµ mét kh©u träng yÕu kh«ng thÓ thiÕu ®−îc sau khi lµm thÝ nghiÖm. Nã gióp ta suy nghÜ, ph©n tÝch, tæng kÕt vµ kh¼ng ®Þnh ph−¬ng ph¸p, kÕt qu¶ ®o. PhÇn nµy thÓ hiÖn râ n¨ng lùc t− duy cña ng−êi lµm thÝ nghiÖm. 5. KiÓm tra, thu dän vÖ sinh dông cô, bµn ghÕ. Bµn giao dông cô cho çn bé phßng thÝ ngiÖm. B¸o ço sè liÖu thu ®−îc sau khi thÝ nghiÖm cho thÇy gi¸o h−íng dÉn. 6. Lµm b¸o ço thÝ nghiÖm. Sau mçi bµi thùc hµnh, sinh viªn ph¶i viÕt mét bµi b¸o ço (Mçi ng−êi viÕt mét b¶n riªng). Bµi nµy ®−îc nép vµo bµi thùc hµnh tiÕp theo (çc sè liÖu thùc hµnh b¸o ço cho thÇy gi¸o h−íng dÉn ngay sau buæi thùc hµnh). Néi dung bµi b¸o ço thÝ nghiÖm ph¶i lµm theo mÉu sau:

4

...............................

Hä vµ tªn: ........................

Líp: ...................... Tæ (nh

Ngµy thùc hµnh: ..............

Gi¶ng viªn h−íng dÉn: ....

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm

II. Tãm t¾t nguyªn t¾

iII. B¶ng sè liÖu thu ®

1. B¶ng sè liÖu

2. VÏ ®å thÞ (nÕu cã).

3. KÕt qu¶: Tuú thuéc vµo y

qu¶

IV. Tr¶ lêi çc c©u há

phÇn

3. Ph−¬ng ph¸p tæng qu¸t vÒ d3.1. Khi dïng m¸y lµm thùc hµ- §äc kÜ nh÷ng lêi chØ dÉn vÒ çdÉn ®Æt c¹nh m¸y. - NhËn biÕt tÊt c¶ çc bé phËn cñ- Dïng m¸y theo ®óng 5 giai ®odông” cña tõng m¸y. 3.2. N¨m giai ®o¹n dïng m¸y b3.2.1. NhËn biÕt:

§iÒu kiÖn sö dông vµ ®chÝnh x¸c cña m¸y lµ bao nhiªu?3.2.2. KiÓm ®iÓm:

Tr−íc khi cho m¸y ch¹yçn bé phßng thÝ nghiÖm gi¶i qu3.2.3. §iÒu chØnh:

Cho m¸y ch¹y vµ ®iÒu c®−îc kÕt qu¶ ®óng. 3.2.4. Dïng m¸y:

Dïng m¸y theo kÜ thuËtdÉn). 3.2.5. B¶o d−ìng sau khi dïng:

§Æt tÊt c¶ çc bé phËn dông cô. Bµn giao m¸y cho çn b

.

B¸o ço thÝ nghiÖmBµi sè ....

..............................................................................

....................................

ãm): ...........................

....................................

.....................................

c lý thuyÕt vµ Çc b−íc tiÕn hµnh.

−îc vµ kÕt qu¶

ªu cÇu cña bµi mµ xö lý sè liÖu, nªu nhËn xÐt vµ biÖn luËn kÕt

i trong gi¸o tr×nh: (Ph¶i tr¶ lêi ®Çy ®ñ çc c©u hái ë

§iÓm ®¸nh gi¸ cña GV

ïng m¸y: nh, ng−êi sinh viªn ph¶i: ch dïng m¸y, ghi trong çc bµi thùc hµnh hoÆc trong çc lêi chØ

a m¸y. ¹n ghi d−íi ®©y vµ theo kü thuËt ghi trong tµi liÖu “ChØ dÉn sö

¾t buéc ph¶i tu©n theo:

Æc ®iÓm cña m¸y. ThÝ dô: M¸y dïng ®iÖn 110V hay 220V; §é

, çc ®iÒu kiÖn dïng m¸y ®· héi ®ñ ch−a?(nÕu kh«ng ph¶i mêi yÕt). TÊt c¶ çc bé phËn ®iÒu khiÓn ®Òu ë vÞ trÝ khëi ®Çu.

hØnh m¸y theo ®óng kÜ thuËt h−íng dÉn dïng m¸y ®Ó cã thÓ thu

chØ ®Þnh (theo tµi liÖu hay do çn bé phßng thÝ nghiÖm h−íng

®iÒu khiÓn trë l¹i vÞ trÝ ban ®Çu. T¾t m¸y. Lau röa m¸y mãc vµ é phßng thÝ nghiÖm.

5

Bµi më ®Çu Sai sè vµ çch tÝnh. §å thÞ vËt lý.

1. Sai sè: 1.1. §o l−êng vµ çc lo¹i sai sè: 1.1.1. §o l−êng:

§o l−êng mét ®¹i l−îng vËt lý lµ tiÕn hµnh so s¸nh ®¹i l−îng cÇn ®o víi ®¹i l−îng cïng lo¹i ®−îc chän lµm ®¬n vÞ.

PhÐp ®o çc ®¹i l−îng vËt lý ®−îc chia lµm hai lo¹i: phÐp ®o tr−c tiÕp vµ phÐp ®o gi¸n tiÕp. Trong phÐp ®o trùc tiÕp, ®¹i l−îng cÇn ®o ®−îc so s¸nh trùc tiÕp víi ®¹i l−îng ®−îc chän lµm ®¬n vÞ. ThÝ dô: §o chiÒu dµi b»ng th−íc ... Trong phÐp ®o gi¸n tiÕp, ®¹i l−îng cÇn ®o ®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua çc c«ng thøc vËt lý nªu lªn mèi quan hÖ gi÷a ®¹i l−îng nµy víi ®¹i l−îng

®o trùc tiÕp. ThÝ dô: gia tèc r¬i tù do cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh gi¸n tiÕp nhê c«ng thøc: 2

2 hg =t

th«ng qua hai phÐp ®o trùc tiÕp lµ ®o ®é dµi qu·ng ®−êng h vµ thêi gian r¬i t. 1.1.2. §Þnh nghÜa vµ ph©n lo¹i sai sè:

Khi ®o çc ®¹i l−îng vËt lý v× nhiÒu lý do kh¸ch quan vµ chñ quan, ta kh«ng thÓ nµo ®¹t ®−îc ®é chÝnh x¸c tuyÖt ®èi. §é sai lÖch gi÷a gi¸ trÞ ®o ®−îc vµ gi¸ trÞ thùc cña ®¹i l−îng cÇn ®o gäi lµ sai sè.

Sai sè ®−îc chia lµm 2 lo¹i c¬ b¶n: Sai sè hÖ thèng vµ sai sè ngÉu nhiªn. 1.2. Sai sè hÖ thèng:

Sai sè hÖ thèng lµ sai sè g©y bëi nh÷ng yÕu tè t¸c ®éng nh− nhau lªn kÕt qu¶ ®o, cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi trong çc lÇn ®o, ®−îc tiÕn hµnh b»ng cïng mét dông cô, theo cïng mét ph−¬ng ph¸p.

ThÝ dô: Dïng qu¶ c©n cã sai sè 0,01g ®Ó c©n vËt, khèi l−îng vËt bao giê còng t¨ng (hay gi¶m) mét l−îng lµ 0,01g.

Khi lµm thÝ nghiÖm cÇn cè g¾ng lo¹i trõ hay gi¶m tèi ®a sai sè hÖ thèng. Muèn vËy cÇn biÕt çc lo¹i sai sè hÖ thèng m¾c ph¶i vµ khö chóng. Th−êng chia sai sè hÖ thèng thµnh ba nhãm: 1.2.1. Sai sè hÖ thèng biÕt râ nguyªn nh©n nh−ng kh«ng biÕt chÝnh x¸c gi¸ trÞ:

Sai sè m¾c ph¶i thuéc lo¹i nµy lµ do ®é chÝnh x¸c cña dông cô chØ ®¹t mét gi¸ trÞ nµo ®ã. §èi víi mçi dông cô, ta chØ biÕt ®−îc sai sè hÖ thèng lín nhÊt cã thÓ m¾c ph¶i, th−êng ®−îc ghi ngay trªn dông cô. ThÝ dô trªn th−íc ®o chiÒu dµi ghi 0,001m, nghÜa lµ sai sè cùc ®¹i cña th−íc lµ 0,001m. ë mét sè dông cô (c¶ ®ång hå ®o ®iÖn) sai sè hÖ thèng cùc ®¹i ®−îc x¸c ®Þnh dùa trªn cÊp chÝnh x¸c cña dông cô. ThÝ dô trªn v«n kÕ ghi 0,5 (cÊp chÝnh x¸c lµ 0,5), nghÜa lµ sai sè hÖ thèng m¾c ph¶i khi dïng v«n kÕ lµ b»ng 0,5% toµn thanh chia. Víi nh÷ng dông cô kh«ng ghi cÊp chÝnh x¸c, th−êng quy −íc sai sè hÖ thèng cùc ®¹i b»ng mét nöa (hay mét) gi¸ trÞ chia nhá nhÊt cña dông cô. ThÝ dô, c©n ph©n tÝch cã gi¸ trÞ chia nhá nhÊt trªn ®ßn c©n lµ 0,2mg, vËy sai sè hÖ thèng cùc ®¹i cña c©n lµ 0,1mg.

Kh«ng thÓ khö ®−îc lo¹i sai sè hÖ thèng nµy, chØ cã thÓ gi¶m b»ng çch thay dông cô cã cÊp chÝnh x¸c cao h¬n hay thay ®æi thang ®o trªn dông cô (víi dông cô ®o ®iÖn). 1.2.2. Sai sè hÖ thèng biÕt chÝnh x¸c nguyªn nh©n vµ ®é lín:

Ch¼ng h¹n khi ch−a cã dßng ®iÖn ch¹y qua, kim cña Ampe kÕ kh«ng chØ sè 0 mµ ®· chØ 0,1A. Nh− vËy çc kÕt qu¶ ®äc trªn Ampe kÕ nµy ®Òu lín h¬n gi¸ trÞ thùc 0,1A.Sai sè hÖ thèng kiÓu nµy chØ cã thÓ khö b»ng çch hiÖu chØnh (céng hay trõ) kÕt qu¶. ChÝnh v× vËy, tr−íc khi ®o ph¶i kiÓm tra “®iÓm kh«ng” cña dông cô. 1.2.3. Sai sè hÖ thèng m¾c ph¶i do tÝnh chÊt vËt ®o:

ThÝ dô khi ®o khèi l−îng riªng cña mét chÊt r¾n dùa theo c«ng thøc:

D = mV

6

Trong ®ã m lµ khèi l−îng cña vËt lµm b»ng chÊt ®ã, ®−îc ®o b»ng phÐp c©n. V lµ thÓ

tÝch cña vËt ®o ®−îc b»ng l−îng n−íc trµo ra khi nhóng ch×m vËt vµo lä picnomet. Nh−ng nÕu vËt kh«ng ®ång nhÊt (bªn trong vËt cã nh÷ng kho¶ng trèng) th× thÓ tÝch thÓ tÝch ®o ®−îc lín h¬n thÓ tÝch thùc cña vËt. Do ®ã khèi l−îng riªng sÏ nhá h¬n khèi l−îng riªng thùc cña vËt.

Lo¹i sai sè hÖ thèng nµy kh«ng thÊy râ b¶n chÊt vµ ®é lín, song cã thÓ lµm sai lÖch h¼n kÕt qu¶ ®o. Cã thÓ gi¶m sai sè lo¹i nµy b»ng çch thay ®æi ®iÒu kiÖn ®o, nh− ®o trªn nhiÒu vËt kh¸c nhau lµm b»ng cïng mét chÊt.

Nh− vËy chØ cã sai sè hÖ thèng nhãm thø nhÊt lµ kh«ng thÓ khö ®−îc hoµn toµn. V× thÕ, sai sè hÖ thèng m¾c ph¶i trong phÐp ®o, Ýt nhÊt còng ph¶i b»ng ®é chÝnh x¸c cña dông cô (hay sai sè dông cô). 1.3. Sai sè ngÉu nhiªn:

Sai sè ngÉu nhiªn g©y bëi nh÷ng nguyªn nh©n chñ quan vµ kh¸ch quan rÊt kh¸c nhau, t¸c ®éng mét çch ngÉu nhiªn lªn kÕt qu¶ ®o. Kh¸c víi sai sè hÖ thèng, sai sè ngÉu nhiªn cã ®é lín vµ c¶ dÊu kh¸c nhau trong çc lÇn ®o.

Khi sai sè hÖ thèng nhá cã thÓ bá qua, sai sè ngÉu nhiªn lµ nguyªn nh©n lµm ph©n t¸n kÕt qu¶ quanh gi¸ trÞ thùc.

Sai sè ngÉu nhiªn tu©n theo quy luËt thèng kª ®èi víi hiÖn t−îng ngÉu nhiªn. 1.4. Mét sè vÊn ®Ò c¬ b¶n trong lý thuyÕt x¸c suÊt: 1.4.1. Kh¸i niÖm vÒ x¸c suÊt:

- TÇn suÊt: TÇn suÊt ®Ó x¶y ra hiÖn t−îng A lµ ®¹i l−îng ®o b»ng tØ sè gi÷a sè lÇn xuÊt hiÖn hiÖn t−îng A trªn tæng sè lÇn thö:

An

N

nA: Sè lÇn xuÊt hiÖn hiÖn t−îng A. N: Tæng sè lÇn thö. - X¸c xuÊt: nÕu t¨ng sè lÇn thö N lªn v« cïng th× ®¹i l−îng nA sÏ tiÕn tíi mét giíi h¹n,

®ã lµ x¸c xuÊt ®Ó hiÖn t−îng A xuÊt hiÖn. Ta cã:

A

N->

nlim = p(A)N∞

1.4.2. Sù ph©n bè çc kÕt qu¶ cña phÐp ®o: Gi¶ sö ®o cÈn thËn nhiÒu lÇn mét ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ thùc X b»ng cïng mét ph−¬ng

ph¸p, trªn cïng mét dông cô. Dùng ®å thÞ biÓu diÔn sè lÇn xuÊt hiÖn cña mét gi¸ trÞ ®o theo chÝnh gi¸ trÞ ®o. Khi sè lÇn ®o ®ñ lín vµ dông cô ®o cã ®é chÝnh x¸c cao, ta sÏ ®−îc ®å thÞ cã d¹ng h×nh chu«ng, ®èi xøng qua trôc th¼ng ®øng t¹i X vµ ®¹t cùc ®¹i t¹i ®iÓm nµy. §−êng cong nµy gäi lµ ®−êng cong ph©n bè. Cã thÓ ®−a vµo hµm f(x) biÓu diÔn ®−êng cong nµy gäi lµ hµm mËt ®é x¸c xuÊt. Khi cã mét ®iÓm trªn ®−êng cong (xoay chiÒu) cã hoµnh ®é lµ gi¸ trÞ mét kÕt qu¶ ®o vµ tung ®é lµ sè lÇn xuÊt hiÖn kÕt qu¶ ®ã.

NÕu chän x = 0, ®−êng cong ph©n bè ®èi xøng qua trôc tung vµ trôc hoµnh sÏ biÓu diÔn sai sè ngÉu nhiªn (ký hiÖu ∆ xn). Ph©n bè nµy gäi lµ ph©n bè chuÈn (Ph©n bè Gauss).

7

Trong thùc nghiÖm cßn cã thÓ gÆp mét vµi sù ph©n bè kh¸c, nh−ng ph©n bè Gauss lµ

phæ biÕn h¬n c¶. 1.4.3. Trung b×nh sè häc cña ®¹i l−îng ®o:

Gi¶ sö ®¹i l−îng nµo ®ã cã gi¸ trÞ thùc X. §o trùc tiÕp n lÇn, ®−îc c¸c kÕt qu¶ sau: x1, x2, … , xn.

Trung b×nh sè häc (trÞ trung b×nh) cña ®¹i l−îng ®ã lµ:

n

ii=1

1x= xn∑

Khi sè lÇn ®o n lµ v« cïng lín th× x = X . NÕu n ®ñ lín th× x X≈ . V× thÕ, trung b×nh sè häc lµ gi¸ trÞ gÇn ®óng nhÊt (tèt nhÊt) cña gi¸ trÞ thùc X. 1.4.4. Sai sè toµn ph−¬ng trung b×nh (®é lÖch chuÈn):

Sai sè toµn ph−¬ng trung b×nh cña mét phÐp ®o riªng biÖt σ ®−îc ®Þnh nghÜa bëi c«ng thøc:

*lim

nσ σ

→∞=

Víi:

n n2 2

i i* i = 1 i = 1

(x - X) eσ = =

n n

∑ ∑ (2)

Trong ®ã: ei = xi – X. Trong thùc tÕ th−êng gi¸ trÞ thùc (X) cña mét ®¹i l−îng lµ kh«ng

biÕt ®−îc, ng−êi ta chØ biÕt ®−îc gi¸ trÞ trung b×nh ( x ) cña nã, v× thÕ gi¸ trÞ ei = xi – X ®−îc thay b»ng:

i id = x x− ( gi¸ trÞ di ®−îc gäi lµ ®é lÖch), c«ng thøc (2) sÏ lµ

n2

i* i = 1

dσ =

n - 1

∑ (3)

Trong tr−êng hîp sè lÇn ®o kh«ng qu¸ nhá, ta cã biÓu thøc gÇn ®óng:

n2

i* i = 1

dS = σ σ =

n - 1≈

∑ (4)

C«ng thøc (4) cã chøa tæng c¸c b×nh ph−¬ng. §iÒu ®ã g©y khã kh¨n khi tÝnh to¸n. V× thÕ, trong thùc tÕ khi kh«ng ®ßi hái sù chÝnh x¸c qu¸ cao, ta cã thÓ ¸p dông c«ng thøc gÇn ®óng sau:

n

i* i=1

d5S = σ σ = 14 n-

2

≈∑

(5)

Trªn ®−êng cong ph©n bè, khi chän x = 0,

®−êng cong cã ®iÓm uèn t¹i x = . VËy σ lµ th−íc ®o ®é réng cña ®−êng cong ph©n bè. DÔ dµng nhËn thÊy r»ng, sai sè toµn ph−¬ng trung b×nh (hay cßn gäi lµ ®é lÖch chuÈn S) cña mét phÐp ®o ph¶n ¸nh ®é chÝnh x¸c (hay ®é t¶n m¹n) cña phÐp ®o.

± σ

1.5. Sai sè tuyÖt ®èi vµ sai sè t−¬ng ®èi: NÕu ®· lo¹i trõ sai sè do lçi lÇm, trong

phÐp ®o chØ cßn m¾c ph¶i sai sè hÖ thèng vµ sai sè nglµ sai sè tuyÖt ®èi) ®−îc quyÕt ®Þnh bëi 2 lo¹i sai sè trª

8

Éu nhiªn. Khi ®ã sai sè tæng hîp (cßn gäi n.

Gäi sai sè tuyÖt ®èi lµ x, sai sè hÖ thèng lµ - ∆ x∆ h, sai sè ngÉu nhiªn - x∆ n. Ta cã: ∆ x = x∆ h + ∆ xn (6) Sai sè ∆ xn ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

∆ xn = αt .Sn

(7)

Trong ®ã S (hay σ ) tÝnh theo c«ng thøc (4) hoÆc (5). = trÞ sè (gäi lµ chØ sè student)

phô thuéc vµo sè bËc tù do: k = n – 1 (n lµ sè lÇn lµm thÝ nghiÖm) vµ vµo ®é tin cËy (hay x¸c suÊt)

αt

α . Gi¸ trÞ tra trong çc b¶ng thèng kª (b¶ng student). αt ThÝ dô:

K = n - 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 K lín

tα ( Víi =0,95) α 12.7 4,3 3,2 2,8 2,6 2,5 2,4 2,3 2,3 2,2 2,1 2,0

tα ( Víi =0,99) α 63,7 9,9 5,8 4,6 4,0 3,7 3,5 3,4 3,3 3,2 2,8 2,8

Sai sè hÖ thèng - ∆ xh th−êng do ®é chÝnh x¸c cña dông cô ®o quy ®Þnh hay quy −íc

b»ng mét nöa (còng cã thÓ b»ng mét) gi¸ trÞ nhá nhÊt cã thÓ ®äc ®−îc trªn dông cô ®o. Khi phÐp ®o kh«ng ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao qu¸, gi¸ trÞ ∆ xh nhá h¬n so víi ∆ xn, mét çch gÇn ®óng cã thÓ xem:

(8) n∆x ∆x≈

Sau khi ®· tÝnh ®−îc x, gi¸ trÞ thùc cña ®¹i l−îng ®o sÏ b»ng: ∆

x = x±∆x (9) §Ó xÐt ®é chÝnh x¸c cña mét phÐp ®o ng−êi ta cßn dùa vµo mét ®¹i l−îng gäi lµ sai sè

t−¬ng ®èi, ký hiÖu lµ:

∆xε = x

V× x x≈ vµ tÝnh ra phÇn tr¨m nªn ta cã : ε∆xε = .100%x

1.6. TÝnh kÕt qu¶ phÐp ®o trùc tiÕp: Gi¶ sö tiÕn hµnh n lÇn ®o trùc tiÕp trong ®iÒu kiÖn gièng nhau, ®−îc çc kÕt qu¶: x1, x2,

…, xn. §Ó x¸c ®Þnh kÕt qu¶ cuèi cïng cña ®¹i l−îng cÇn ®o, ph¶i qua çc b−íc sau:

1. TÝnh x theo (1).

2. TÝnh di = xi - x , råi tÝnh n

2i

i=1d∑ hay

n

ii=1

d∑ . Tõ ®ã tÝnh σ (S) theo c«ng thøc (4)

hoÆc (5). BiÕt (hay S), x¸c ®Þnh sai sè ngÉu nhiªn xσ ∆n theo (7).

3. X¸c ®Þnh sai sè hÖ thèng ∆ xh. 4. X¸c ®Þnh sai sè tuyÖt ®èi theo (6) hoÆc (8). 5. TÝnh sai sè t−¬ng ®èi ε theo (10). 6. KÕt qu¶ cuèi cïng ®−îc viÕt d−íi d¹ng:

x = x±∆x (bao gåm c¶ ®¬n vÞ vËt lý cña ®¹i l−îng ®o). Nh÷ng gi¸ trÞ ®· ®o vµ tÝnh to¸n cÇn ®−a vµo nh÷ng b¶ng gåm nhiÒu hµng vµ cét ®· bè

trÝ hîp lý vµ gän gµng. 1.7. Sai sè cña phÐp ®o gi¸n tiÕp:

9

Nh− phÇn trªn ®· nªu, trong thùc tÕ nhiÒu ®¹i l−îng ph¶i ®o gi¸n tiÕp. Gi¸ trÞ gÇn ®óng

nhÊt cña ®¹i l−îng ®o gi¸n tiÕp ®−îc tÝnh tõ gi¸ trÞ gÇn ®óng nhÊt cña ®¹i l−îng ®o trùc tiÕp theo c«ng thøc vËt lý liªn hÖ gi÷a chóng.

ThÝ dô: VËn tèc cña chÊt ®iÓm chuyÓn ®éng ®Òu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

Sv =t

Gi¸ trÞ gÇn ®óng nhÊt cña vËn tèc lµ:

Sv =t

VËy sai sè cña vËn tèc, vµ trong tr−êng hîp tæng qu¸t, cña mét ®¹i l−îng ®o gi¸n tiÕp ®−îc x¸c ®Þnh nh− thÕ nµo?

ë ®©y chØ xÐt tr−êng hîp çc ®¹i l−îng ®o trùc tiÕp lµ ®éc lËp, v× thÕ sai sè cña chóng còng ®éc lËp.

Gi¶ thiÕt coi ®¹i l−îng ®o gi¸n tiÕp lµ mét hµm sè (y) cña ®¹i l−îng ®o trùc tiÕp (x1, x2 …). Khi ®ã sai sè sai sè tuyÖt ®èi cña ®¹i l−îng ®o gi¸n tiÕp ( y) ®−îc x¸c ®Þnh theo sai sè tuyÖt ®èi cña çc ®¹i l−îng ®o trùc tiÕp ( x

∆∆ 1, ∆ x2, …). Ng−êi ta chøng minh ®−îc sù liªn hÖ

gi÷a chóng nh− sau:

y ∆ y

1 2x x± ∆ x1 + x∆2

x1.x2 x1.∆ x2+ x2. ∆ x1

1

2

xx

1 2 22

2

x .∆x +x .∆xx

1

Lnx ∆xx

ex ex. x ∆ CÇn chó ý r»ng: Trong çc phÐp tÝnh sai sè thùc nghiÖm, ng−êi ta thay dÊu (-) b»ng dÊu

(+) ®Ó tr¸nh tr−êng hîp cã thÓ x¶y ra “hai çi sai thµnh mét çi ®óng”. 2. Nh÷ng phÐp tÝnh gÇn ®óng: 2.1. Nh÷ng sè gÇn ®óng: 2.1.1. BËc mét sè:

Sè A bÊt kú cã thÓ viÕt d−íi d¹ng: A = a. 10n

Trong ®ã 1 < a < 10, n lµ sè nguyªn d−¬ng, ©m hoÆc b»ng 0. Ta nãi sè A cã bËc n vµ ®· ®−îc viÕt d−íi d¹ng chuÈn ho¸.

ThÝ dô: 1250 = 1,25. 103 cã bËc 3 9,21 = 9,21.100 cã bËc 0 0,026 = 2,6.10-2 cã bËc -2

2.1.2. ChØ sè tin cËy, nghi ngê vµ kh«ng tin cËy: Gi¶ sö trong phÐp ®o thÓ tÝch cña mét vËt ta thu ®−îc kÕt qu¶:

3V = (216 ± 3)cm

NghÜa lµ: 213 cm3 < V < 219 cm3. Sè 6 cïng bËc víi sai sè (bËc 0) lµ sè kh«ng ch¾c ch¾n, cßn çc sè 2 vµ 1 lµ nh÷ng sè ch¾c ch¾n ®óng. Râ rµng c¨n cø vµo sai sè cã thÓ ®¸nh gi¸ mét ch÷ sè cã ®¸ng tin cËy hay kh«ng.

Nh÷ng ch÷ sè cã bËc lín h¬n bËc cña sai sè lµ nh÷ng ch÷ sè tin cËy (Ch¾c ch¾n ®óng). Nh÷ng ch÷ sè cã bËc b»ng bËc cña sai sè lµ nh÷ng ch÷ sè nghi ngê (kh«ng ch¾c ch¾n).

10

Nh÷ng ch÷ sè cã bËc nhá h¬n bËc cña sai sè lµ nh÷ng ch÷ sè kh«ng tin cËy. ThÝ dô: sau khi ®o vµ tÝnh to¸n ®−îc kÕt qu¶ghi trong b¶ng sau:

Trung b×nh Sai sè Ch÷ sè tin cËy

Ch÷ sè nghi ngê

Ch÷ sè kh«ng tin cËy

12567 20 1 – 2 - 5 6 7 0,365 0,003 3 - 6 5

12,606 0,2 1 - 2 6 0 - 6 Mét con sè bao gåm c¶ sè tin cËy, nghi ngê lµ con sè gÇn ®óng. Trong thùc nghiÖm, ta

lu«n thu ®−îc nh÷ng sè gÇn ®óng. 2.2. Nh÷ng quy t¾c trßn sè:

Khi ®o ®¹c, còng nh− khi tÝnh to¸n th−êng gÆp nh÷ng sè lÎ. Tuú tr−êng hîp cô thÓ, ta bá bít mét vµi ch÷ sè ë cuèi con sè. §ã lµ viÖc lµm trßn sè. §Ó viÖc lµm nµy kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn ®é chÝnh x¸c cña kÕt qu¶ ®o, ta ph¶i tu©n theo nh÷ng quy t¾c lµm trßn sè. 2.2.1. Lµm trßn sè cho sai sè:

Nh− ta ®· biÕt, c«ng thøc tÝnh ®é lÖch chuÈn:

S =

n2

ii = 1

d

n - 1

∑

chØ lµ gÇn ®óng khi sè lÇn ®o kh«ng ®ñ lín. Ng−êi ta ®· tÝnh to¸n ®−îc víi n 9 th× sai sè m¾c ph¶i khi x¸c ®Þnh S lµ vµo kho¶ng 25%. XuÊt ph¸t tõ thùc tÕ nµy, th«ng th−êng trong sai sè chØ gi÷ l¹i mét ch÷ sè kh¸c 0.

≤

Song trong tÝnh to¸n sai sè cã thÓ gåm nhiÒu ch÷ sè. Khi ®ã ta ph¶i lµm trßn sai sè theo quy t¾c x¸c suÊt tin cËy kh«ng bÞ gi¶m ®i. Muèn x¸c suÊt tin cËy kh«ng bÞ qi¶m, sai sè ph¶i ®−îc lµm trßn theo chiÒu h−íng t¨ng: ch÷ sè gi÷ l¹i sÏ ®−îc t¨ng mét ®¬n vÞ khi nh÷ng ch÷ sè sau nã kh¸c 0.

ThÝ dô lµm trßn nh÷ng sai sè: 0,164; 0,82; 0,075; 1,8 cßn mét ch÷ sè kh¸c 0 lµ: 0,2; 0,9; 0,08; 2. 2.2.2. Lµm trßn sè cho mét con sè:

Gi¶ sö cã mét con sè (kh«ng ph¶i lµ sai sè) nh− gi¸ trÞ trung b×nh cña kÕt qu¶ ®o ch¼ng h¹n. Sau khi ®· tÝnh sai sè, nh÷ng con sè nµo ®−îc gi÷ l¹i trong con sè trªn ®−îc gi÷ l¹i hay ®−îc bá ®i vµ bá ®i theo quy t¾c nµo? Muèn vËy, tr−íc hÕt ph¶i xÐt nh÷ng ch÷ sè cã nghÜa vµ v« nghÜa. 2.2.2.1. Nh÷ng ch÷ sè cã nghÜa vµ v« nghÜa:

Nh÷ng ch÷ sè cã nghÜa lµ nh÷ng ch÷ sè tin cËy vµ nghi ngê (nh÷ng ch÷ sè sè cã bËc lín h¬n hoÆc b»ng bËc sai sè).

Nh÷ng ch÷ sè v« nghÜa lµ nh÷ng ch÷ sè kh«ng tin cËy vµ nh÷ng ch÷ sè 0 ®øng ®Çu sè ngay tr−íc vµ sau dÊu phÈy.

ThÝ dô çc sè: 407 5; 13100± ± 100; 0,0172± 0,0001; 0,00826 0,00001 ®Òu cã 3 ch÷ sè cã nghÜa lµ çc sè: 4-0-7; 1-3-1; 1-7-2; 8-2-6.

±

2.2.2.2. Nh÷ng quy t¾c lµm trßn sè cho mét con sè: Trong con sè kÕt qu¶, chØ gi÷ l¹i nh÷ng ch÷ sè cã nghÜa, con nh÷ng ch÷ sè kh¸c ®−îc

lµm trßn theo quy t¾c: Ch÷ sè gi÷ l¹i cuèi cïng lµ kh«ng ®æi nÕu ch÷ sè lín nhÊt bá ®i <5. Ch÷ sè gi÷ l¹i cuèi cïng t¨ng nªn mét ®¬n vÞ nÕu ch÷ sè lín nhÊt bá ®i >5. NÕu phÇn bá ®i chØ cã mét ch÷ sè 5 duy nhÊt th× ch÷ sè gi÷ l¹i cuèi cïng sÏ vÉn gi÷

nguyªn khi nã lµ sè ch½n, vµ t¨ng lªn mét ®¬n vÞ khi lÎ. ThÝ dô lµm trßn ®Õn hai ch÷ sè lÎ çc con sè sau: 275,163; 3,047; 6,1351; 0,485;

61,035. Sau khi lµm trßn ta cã: 275,16; 3,05; 6,14; 0,48; 61,04.

2.3. Nh÷ng quy t¾c khi tÝnh to¸n vµ viÕt kÕt qu¶ khi thùc nghiÖm:

11

Khi tÝnh çc ®¹i l−îng ®o gi¸n tiÕp, ta th−êng thÊy ®é chÝnh x¸c cña çc ®¹i l−îng ®o

trùc tiÕp lµ kh¸c nhau. V× thÕ viÖc thùc hiÖn çc phÐp tÝnh víi çc con sè kh«ng cïng ®é chÝnh x¸c phai tu©n theo quy t¾c nµo vµ kÕt qu¶ cuèi cïng sÏ ®−îc viÕt ra sao?

D−íi ®©y sÏ ®−a ra mét sè quy t¾c: 1- “Çc ®¹i l−îng b»ng sè thu ®−îc tõ nh÷ng phÐp ®o trùc tiÕp hay tõ nh÷ng phÐp tÝnh

dÉn xuÊt, chØ ®−îc chøa çc ch÷ sè cã nghÜa nh− thÕ nµo ®Ó ch÷ sè sau cïng lµ sè gÇn ®óng, ch÷ sè ngay tr−íc nã lµ sè chÝnh x¸c”.

ThÝ dô: khi viÕt 20,24ml, nh− vËy sè 4 lµ sè gÇn ®óng, sè 2 lµ sè chÝnh x¸c (tin cËy). Khi ®ã, kÕt qu¶ cã thÓ lµ 20,23ml hay 20,25ml.

2- “Ch÷ sè sau cïng cña mét ®¹i l−îng, cÇn ®−îc lµm trßn sè (nÕu cã)”. ThÝ dô: 16,236 --> 16,24. 3- “Khi céng (hay trõ) mét sè çc ch÷ sè, th× sè çc ch÷ sè sau d©u phÈy cña kÕt qu¶

chØ ®−îc b»ng sè çc ch÷ sè sau dÊu phÈy cña ®¹i l−îng cã Ýt sè lÎ nhÊt”. ThÝ dô:15,27 + 16,0754 = 31,3454 ≈ 31,35. 4- “ Khi nh©n (hay chia) th× kÕt qu¶ cã sè ch÷ sè cã nghÜa b»ng víi ®¹i l−îng nµo cã sè

ch÷ sè cã nghÜ Ýt nhÊt”. ThÝ dô: 0,0123 x 24,62 x 1,07461 ≈ 0,325. ë ®©y sè thø nhÊt cã 3 ch÷ sè cã nghÜa, sè thø hai cã 4, sè thø ba cã 6. VËy kÕt qu¶ chØ

cã 3 ch÷ sè cã nghÜa. 5- “Trong tÊt c¶ çc kÕt qu¶ trung gian cÇn gi÷ mét ch÷ sè lín h¬n lµ nã ®ßi hái theo

quy t¾c ë trªn. ë kÕt qu¶ cuèi cïng “ ch÷ sè dù tr÷” ®ã bÞ lo¹i bá”. 6- “NÕu sè liÖu nµo cã sè ch÷ sè sau dÊu phÈy (khi céng hay trõ) hay sè ch÷ sè cã

nghÜa (khi nh©n hay chia) lín h¬n çc sè liÖu kh¸c, th× cÇn lµm trßn sè vµ gi÷ l¹i mét ch÷ sè d− (xem quy t¾c 5)”.

7- “Khi nh©n (hay chia) víi çc ®¹i l−îng logarit th× sè ch÷ sè ë phÇn ®Þnh trÞ b»ng sè çc ch÷ sè cã nghÜa cã ®é chÝnh x¸c kÐm nhÊt ë trong sè nh©n (hay chia)”.

8- “Trong kÕt qu¶ cuèi cïng bao giê còng cã hai phÇn: gi¸ trÞ trung b×nh vµ sai sè (kÓ c¶ sai sè t−¬ng ®èi). Th«ng th−êng sai sè lµm trßn cßn mét ch÷ sè kh¸c 0. TrÞ trung b×nh chØ gåm nh÷ng ch÷ sè cã nghÜa vµ ®−îc viÕt d−íi d¹ng chuÈn ho¸ ®Ó kh«ng chøa nh÷ng sè 0 v« nghÜa ®øng ®Çu sè”.

ThÝ dô: kÕt qu¶ thu ®−îc:

x = 279,16 ; ∆ x = 0,27

y = 0,062 ; ∆ y = 0,001 sÏ ®−îc viÕt:

x = x ± x = (2,792 + 0,003).10∆ 2

y = y ± y = (6,2 + 0,1).10∆ 2

vµ çc sai sè t−¬ng ®èi:

= xε∆xx =

0,0032,792

≈ 0,1%

y

∆y 0,1ε = = 1,6%y 6,2

≈

3. §å thÞ vËt lý: 3.1. Môc ®Ých cña viÖc vÏ ®å thÞ:

Trong vËt lý, ph−¬ng ph¸p ®å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a hai ®¹i l−îng, ®−îc xö dông réng d·i víc çc môc ®Ých:

- Gióp ta nh×n râ ngay quan hÖ phô thuéc gi÷a hai ®¹i l−îng mµ nhiÒu khi khã thÊy trªn b¶ng sè.

- Dùa vµo ®å thÞ th−c nghiÖm (th−êng gäi lµ ®å thÞ chuÈn ®é) ®Ó t×m mét ®¹i l−îng ch−a biÕt khi ®· biÕt ®¹i l−îng kia. ThÝ dô, dùa vµo ®å thÞ biÓu diÔn sù phô thuéc cña tØ träng

12

vµo nång ®é dung dÞch, ta cã thÓ biÕt ®−îc nång ®é cña mét dung dÞch nµo ®ã khi ®o ®−îc tØ träng cña nã. §©y lµ mét ph−¬ng ph¸p rÊt th«ng dông trong c«ng t¸c kiÓm nghiÖm d−îc phÈm.

- X¸c ®Þnh mét sè ®¹i l−îng nh− gãc nghiªng, ®iÓm c¾t cña ®−êng biÓu diÔn, mèi liªn hÖ gi÷a hai ®¹i l−îng vµ çc trôc to¹ ®é v.v… Trªn c¬ së ®å thÞ cã thÓ ngo¹i suy mét gi¸ trÞ nµo ®ã mµ kh«ng thÓ thu ®−îc trùc tiÕp trong thÝ nghiÖm. 3.2. Çch vÏ ®å thÞ: 3.2.1. Dông cô:

- GiÊy kÎ « vu«ng (mçi « vu«ng lµ 1mm2), kÎ logarit hay b¸n logarit. - Th−íc kÎ chia ®Õn mm vµ ªke. - Bót ch× (th−êng dïng lo¹i 2B).

3.2.2. Chän trôc vµ tØ lÖ xÝch: Trong vËt lý trôc hoµnh bao giê còng biÓu diÔn ®¹i l−îng biÕn ®æi ®éc lËp (nguyªn

nh©n – biÕn sè), trôc tung - ®¹i l−îng phô thuéc (hµm sè). Ph¶i chän tØ lÖ xÝch trªn çc trôc ®o sao cho ®å thÞ chiÕm toµn bé khæ giÊy. Th−êng lÊy

mét ®¬n vÞ chia trªn hai trôc cã ®é dµi xÊp xØ nh− nhau. Tr¸nh thùc tr¹ng çc ®iÓm thùc nghiÖm vÏ qu¸ gÇn nhau, trong lóc ®ã mét miÒn réng kh¸c trªn mÆt ph¼ng täa ®é l¹i trèng. Nh− vËy sÏ khã quan s¸t quy luËt phô thuéc. 3.2.3. VÏ ®å thÞ:

- LËp b¶ng biÕn thiªn: ®−a çc sè liÖu ®o ®¹c vµ tÝnh to¸n (kÓ c¶ sai sè) vµo b¶ng biÕn thiªn gåm hai cét (dßng) x vµ y ( x - ®¹i l−îng biÕn ®æi, y - ®¹i l−îng phô thuéc).

- VÏ « sai sè: víi mçi gi¸ trÞ ix = ix ®−îc mét gi¸ trÞ ± i∆x i i i y ± ∆yy =

t−¬ng øng. VÏ ®iÓm ( ix , iy ) vµ çc sai sè cña nã nªn mÆt ph¼ng ®å thÞ. Víi x¸c suÊt nµo ®ã, gi¸

trÞ thùc sÏ n»m trong h×nh ch÷ nhËt t©m lµ ( ix , iy ), çc c¹nh lµ 2∆ ix , 2∆ iy . H×nh ch÷ nhËt

nµy gäi lµ « sai sè. Cã tr−êng hîp ∆ ix hoÆc∆ iy qu¸ nhá, h×nh ch÷ nhËt thu vÒ lµ mét ®o¹n th¼ng, v× vÏ « sai sè th−êng lµm dèi h×nh nªn chØ khi nµo thËt sù cÇn thiÕt biÕt vÒ sai sè míi vÏ çc « nµy.

Th«ng th−êng ng−êi ta vÏ çc ®iÓm lµ chç giao nhau cña hai ®o¹n th¼ng vu«ng gãc víi trôc to¹

®é t¹i çc ®iÓm ix , iy . - VÏ ®−êng cong biÕn thiªn: sau khi vÏ çc

®iÓm thö nghiÖm lªn mÆt ph¼ng to¹ ®é, vÏ “®−êng cong tr¬n tru” tèt nhÊt (cã thÓ lµ ®−êng th¼ng) theo quy luËt çc ®iÓm ®ã. Cã thÓ mét vµi ®iÓm lÖch khái quy luËt çc ®iÓm ®ã. Nh÷ng ®iÓm nµy cã thÓ lo¹i bá do m¾c sai sè lín (theo quy t¾c “lo¹i bá sai sè th«”). CÇn nhÊn m¹nh, ®−êng cong thùc nghiÖm biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a hai ®¹i l−îng vËt lý ph¶i tr¬n tru, v× nÕu ng−îc l¹i, nghÜa lµ khi mét ®¹i l−îng biÕn thiªn, ®¹i l−îng kia ®· biÕn ®«i ®ét ngét. Sù biÕn ®æi tr¬n tru lµ kh¶ n¨ng phæ biÕn x¶y ra trong thùc nghiÖm.

ix

y

iy

x

SV cã thÓ vÏ ®å thÞ trªn giÊy kÎ « vu«ng hoÆc vÏ trªn m¸y vi tÝnh, trong Microsoft Excel.

0

y

x 13

Bµi sè 1 ®o kÝch th−íc vµ x¸c ®Þnh thÓ tÝch

Cña çc vËt r¾n cã h×nh d¹ng ®èi xøng

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm 1. Lµm quen vµ sö dông mét sè dông cô ®o ®é dµi (th−íc kÑp, th−íc panme) ®Ó ®o trùc tiÕp kÝch th−íc cña mét sè vËt r¾n cã h×nh d¹ng ®èi xøng. 2. X¸c ®Þnh gi¸n tiÕp thÓ tÝch cña çc vËt. 3. BiÕt çch tÝnh sai sè vµ kÕt qu¶ cña phÐp ®o trùc tiÕp vµ phÐp ®o gi¸n tiÕp.

II. Dông cô thÝ nghiÖm 1 th−íc kÑp 1 – 150 mm, chÝnh x¸c 0,02 mm 1 th−íc panme 0 – 25 mm, ®é chÝnh x¸c 0,01 mm 2 mÉu vËt cÇn ®o (vßng ®ång, sîi d©y ®ång).

III. C¬ së lý thuyÕt A. Th−íc kÑp: 1. Th−íc kÑp (H×nh 1) lµ dông cô ®o ®é dµi trong giíi h¹n tõ vµi milimÐt ®Õn ba tr¨m milimÐt víi ®é chÝnh x¸c 0,1 – 0,02mm. CÊu t¹o cña nã gåm mét th−íc chÝnh T ®−îc chia ®Òu thµnh tõng mm vµ mét th−íc phô T’ cã thÓ tr−ît däc theo th−íc chÝnh T (gäi lµ du xÝch). §Ó thuËn tiÖn ng−êi ta lµm thªm hai hµm kÑp: Hµm kÑp cè ®Þnh 1 – 2 g¾n víi ®Çu th−íc chÝnh vµ hµm kÑp di ®éng 1’ – 2’ g¾n víi ®Çu cña du xÝch. Hai ®Çu 1 – 1’ dïng ®o kÝch th−íc ngoµi vµ hai ®Çu 2 – 2’ dïng ®o kÝch th−íc trong cña çc vËt. Cã thÓ gi÷ cè ®Þnh du xÝch T’ nhê vÝt h·m 3. Du xÝch ®−îc kh¾c thµnh N ®é chia sao cho ®é dµi cña N ®é chia nµy cã gi¸ trÞ ®óng b»ng ®é dµi cña (N – 1) ®é chia trªn th−íc chÝnh, nghÜa lµ: N.b = (N – 1).a (1) Víi a lµ gi¸ trÞ mçi ®é chia cña th−íc chÝnh vµ b lµ gi¸ trÞ mçi ®é chia cña du xÝch. Tõ (1) ta suy ra: a – b = a/N = (2) ∆§¹i l−îng gäi lµ ®é chÝnh x¸c cña du xÝch, nã cho biÕt ®é sai lÖch gi÷a gi¸ trÞ mçi ®é chia cña th−íc chÝnh vµ gi¸ trÞ mçi ®é chia cña du xÝch. V× a = 1mm, nªn khi N = 10 th×

∆∆ = 0,1

mm; cßn khi N = 50 th× = 0,02 mm. ∆

H×nh 1

2. §o ®é dµi L cña vËt AB b»ng th−íc kÑp: §Æt ®Çu A cña vËt trïng víi sè 0 cña th−íc chÝnh T. Gi¶ sö khi ®ã ®Çu B cña vËt n»m trong kho¶ng gi÷a v¹ch thø n vµ n + 1 cña th−íc chÝnh T (H×nh 2).

14

T

H×nh 2

A

n n + 1 5 10

0

n + m

mB

T'

0

Ta ®Èy du xÝch T’ tr−ît däc th−íc chÝnh ®Ó ®Çu B cña vËt trïng víi sè 0 cña du xÝch. NÕu v¹ch thø m cña du xÝch trïng ®óng víi v¹ch thø n + m cña th−íc chÝnh th× theo h×nh 1 ta cã: (n + m).a = L + m.b => L = n.a + m. ∆ (3) ThÝ dô: Víi n = 2, a = 1 mm, m = 4, N = 10 th× ∆ = 0,1 mm vµ ®é dµi cña vËt AB b»ng: L = 2 + 4.0,1 = 2,4 mm. Nh− vËy, v¹ch chia thø n cña th−íc chÝnh n»m ë ngay tr−íc sè 0 cña du xÝch cho biÕt sè nguyªn lÇn cña milimÐt, cßn v¹ch chia thø m cña du xÝch n»m trïng víi v¹ch chia ®èi diÖn trªn th−íc chÝnh sÏ cho biÕt sè phÇn m−êi hoÆc sè phÇn tr¨m cña milimÐt (Tuú thuéc ®é chÝnh x¸c ∆ ). B. Pan me (vi kÕ): Th−íc panme (H×nh 3) lµ dông cô dïng ®o ®é dµi chÝnh x¸c tíi 0,01mm. CÊu t¹o cña nã gåm:

H×nh 3 - Mét çn th−íc h×nh ch÷ U mang trôc vÝt vi cÊp 1 vµ ®Çu tùa cè ®Þnh 2 - Mét th−íc kÐp cã çc ®é chia b»ng n»m so le nhau 0,50mm ë phÝa trªn vµ phÝa d−íi cña mét ®−êng chuÈn ngang kh¾c trªn th©n trô 3 - Mét cÇn g¹t nhá 4 dïng h·m trôc vÝt 1 - Mét th−íc trßn cã 50 ®é chia b»ng nhau n»m ë s¸t mÐp tr¸i cña trô rçng 5 bao quanh th©n trô 3. Khi vÆn ®Çu 6 cña trôc vÝt 1, th−íc trßn sÏ quay vµ tÞnh tiÕn theo b−íc ren h = 0,50 mm cña trôc vÝt 1. Nh− vËy, khi th−íc trßn quay ®óng mét vßng øng víi N = 50 ®é chia th× ®ång thêi nã tÞnh tiÕn mét ®o¹n h = 0,50 mm däc theo th−íc kÐp. Mçi ®é chia nhá nhÊt trªn th−íc trßn cã gi¸ trÞ b»ng: = h / N = 0,50mm/50 = 0,01mm (4) ∆Sè ®o trªn th−íc panme ®−îc x¸c ®Þnh theo vÞ trÝ x cña mÐp du xÝch trßn: - NÕu mÐp th−íc trßn n»m s¸t bªn ph¶i v¹ch chia thø N cña th−íc milimÐt ë phÝa trªn ®−êng chuÈn ngang, ®ång thêi ®−êng chuÈn ngang n»m s¸t v¹ch thø n cña th−íc trßn th×: x = N + 0,01.n (mm) (5) - NÕu mÐp th−íc trßn n»m s¸t bªn ph¶i v¹ch chia thø N cña th−íc milimÐt ë phÝa d−íi ®−êng chuÈn ngang, ®ång thêi ®−êng chuÈn ngang n»m s¸t v¹chthø n cña th−íc trßn th×: x = N + 0,50 + 0,01.n (mm) (6) Chó ý: Trong çc c«ng thøc (5), (6), sè thø tù N vµ n cña çc v¹ch chia ®Òu lÊy gi¸ trÞ nguyªn b»ng 0, 1, 2, 3, ...

IV. Tr×nh tù thÝ nghiÖm: 1. Dïng th−íc kÑp x¸c ®Þnh thÓ tÝch cña mét chiÕc vßng ®ång (khèi trô rçng) - ThÓ tÝch cña khèi trô rçng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

2 2V = .(D -d ).h4π

(7)

15

Ta cã thÓ dïng th−íc kÑp ®o ®−êng kÝnh ngoµi D, ®−êng kÝnh trong d vµ ®é cao h cña khèi trô rçng. Tõ ®ã x¸c ®Þnh thÓ tÝch V theo c«ng thøc (7) - Thùc hiÖn 5 lÇn ®èi víi mçi phÐp ®o cña D, d, h t¹i çc vÞ trÝ kh¸c nhau cña chiÕc vßng ®ång. §äc vµ ghi çc gi¸ trÞ D, d, h trong mçi lÇn ®o vµo b¶ng 1 ®Ó tÝnh thÓ tÝch V cña chiÕc vßng ®ång. 2. Dïng th−íc panme x¸c ®Þnh bÒ dµy cña líp s¬n çch ®iÖn: §Æt d©y dÉn vu«ng gãc víi ®Çu cè ®Þnh 2 cña th−íc panme. VÆn tõ tõ ®Çu 6 cña trôc vÝt 1 ®Ó ®Çu bªn tr¸i cña trôc vÝt nµy tiÕn dÇn ®Õn tiÕp xóc víi d©y. Khi nghe thÊy tiÕng kªu "l¸ch t¸ch" cña lß xo h·m trôc vÝt 1 th× ngõng l¹i. Dïng th−íc panme x¸c ®Þnh ®−êng kÝnh d1 cña lâi sîi d©y ®ång vµ ®−êng kÝnh d2 cña phÇn gåm c¶ lâi vµ líp s¬n (§o 5 lÇn). §äc vµ ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng 2 BÒ dµy líp s¬n: d = (d2 – d1)/2 (8)

V. C©u hái kiÓm tra: 1. Nªu cÊu t¹o cña th−íc kÑp vµ th−íc panme. Gi¶i thÝch ý nghÜa con sè ∆ = 0,1 mm cña th−íc kÑp vµ ∆ = 0,01 mm cña th−íc panme. 2. Çch ®äc kÕt qu¶ khi sö dông th−íc kÑp vµ th−íc panme (vi kÕ). Gi¶i thÝch. 3. §iÒn ®Çy ®ñ çc kÕt qu¶ tÝnh to¸n vµo nh÷ng « trèng trong b¶ng 1 vµ 2. - ViÕt kÕt qu¶ ®o cña mçi ®¹i l−îng trong çc b¶ng 1 vµ 2 - X¸c ®Þnh thÓ tÝch cña chiÕc vßng ®ång vµ bÒ dµy líp s¬n çch ®iÖn. TÝnh sai sè t−¬ng ®èi, sai sè tuyÖt ®èi vµ viÕt kÕt qu¶ cña mçi phÐp ®o nµy.

16

MÉu b¸o c¸o thÝ nghiÖm ®o kÝch th−íc vµ x¸c §Þnh thÓ tÝch cña

C¸c vËt r¾n cã h×nh d¹ng ®èi xøng Tr−êng .........................................................

§iÓm ®¸nh gi¸ cña GVLíp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm A. X¸c ®Þnh thÓ tÝch cña chiÕc vßng ®ång (khèi trô rçng) B¶ng 1 §é chÝnh x¸c cña th−íc kÑp: …………………….. (mm)

LÇn ®o D

(10-3 m)

∆D

(10-3 m)

d

(10-3 m)

∆ d

(10-3 m)

h

(10-3 m)

∆ h

(10-3 m)

1

2

3

4

5

Trung b×nh

1. TÝnh sai sè tuyÖt ®èi cña phÐp ®o ®−êng kÝnh ngoµi D, ®−êng kÝnh trong d vµ ®é cao h (®o trùc tiÕp):

∆D = (∆Ddc) + D∆ = ………………………. = …………………… (10-3 m)

∆ d = ( d∆ dc) + d∆ = ………………………. = …………………… (10-3m)

∆ h = ( h∆ dc) + h∆ = ………………………. = …………………… (10-3m)

2. TÝnh sai sè vµ kÕt qu¶ phÐp ®o thÓ tÝch V cña chiÕc vßng ®ång (®o gi¸n tiÕp):

2 2

. .2.V D D d dV hD d

πδπ

∆ ∆ ∆ + ∆ ∆= = + +

−

h = ....................................................................

V = 2 2.( ).4

D d hπ− = ......................................................................................... (10-9m3)

.V Vδ∆ = = ......................................................... ± ............................... (10-9m3)

17

3. ViÕt kÕt qu¶ cña phÐp ®o thÓ tÝch V cña chiÕc vßng ®ång:

V = V ± ∆V= ............................................. ± .................................. (10-9m3)

B. X¸c bÒ bÒ dµy cña líp s¬n c¸ch ®iÖn: B¶ng 2

LÇn ®o d1

(10-3 m)

∆ d1

(10-3 m)

d2

(10-3 m)

∆ d2

(10-3 m)

1

2

3

4

5

Trung b×nh

1. TÝnh sai sè tuyÖt ®èi cña phÐp ®o ®−êng kÝnh d1 cña lâi sîi d©y ®ång, vµ ®−êng kÝnh d 2 cña phÇn gåm c¶ lâi vµ líp s¬n (®−êng kÝnh ngoµi) (®o trùc tiÕp):

∆ d1 = (∆ ddc) + 1d∆ = ………………………. = …………………… (10-3m)

∆ d2 = (∆ ddc) + 2d∆ = ………………………. = …………………… (10-3m)

2. TÝnh sai sè vµ kÕt qu¶ phÐp ®o bÒ dµy d cña líp s¬n:

2 1d =(d - d ) / 2 = .............................. = ……………….(10-3m)

1

1 2

d ddd d d

δ ∆ ∆∆= = + 2 = ………………………………………..

d .dδ∆ = = …………………………………. = ………………. (10-3m)

3. ViÕt kÕt qu¶ cña phÐp ®o bÒ dµy d cña líp s¬n:

d = d ± d∆ = ................ ± ………………….. (10-3m)

18

Bµi sè 2 C©n khèi l−îng cña mét vËt trªn c©n kÜ thuËt

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm

Lµm quen vµ sö dông c©n kÜ thuËt ®Ó c©n khèi l−îng cña mét vËt trong giíi h¹n 0 – 200g víi ®é chÝnh x¸c 10 mg.

II. Dông cô thÝ nghiÖm 1 c©n kÜ thuËt 0 – 200g, chÝnh x¸c 0,02g; 1 hép qu¶ c©n 0 – 200g; 1 mÉu vËt cÇn c©n khèi l−îng

III. c¬ së lý thuyÕt A. Nguyªn t¾c chung: C©n khèi l−îng cña mét vËt lµ so s¸nh khèi l−îng cña vËt ®ã víi khèi l−îng cña nh÷ng qu¶ c©n (Tøc lµ nh÷ng vËt mÉu ®−îc quy −íc chän lµm ®¬n vÞ ®Ó so s¸nh).

Gi¶ sö cã mét ®ßn c©n O1O2, tøc lµ mét thanh th¼ng nhÑ vµ cøng, ®Æt tùa trªn mét ®iÓm O. Treo vËt cã träng l−îng P vµo ®Çu O1 vµ treo çc qu¶ c©n cã tæng träng l−îng P0 vµo ®Çu O2 sao cho ®ßn c©n O1O2 n»m th¼ng ngang (H×nh 1).

Khi ®ã m«men cña çc träng lùc P vµ P0 ®èi víi ®iÓm tùa O b»ng nhau: P.L1 = P0.L2 (1) Víi L1 = OO1 vµ L2 = OO2 lµ çc çnh tay cña ®ßn c©n. NÕu L1 = L2, th× ta cã: P = P0 (2) Hay m = m0 (3) Nh− vËy, ®èi víi çc lo¹i c©n cã çnh tay ®ßn b»ng nhau, träng l−îng P hoÆc khèi l−îng m cña vËt treo ë mét ®Çu ®ßn c©n sÏ ®óng b»ng tæng träng l−îng P0 hoÆc khèi l−îng m0 cña çc qu¶ c©n treo ë ®Çu kia cña ®ßn c©n khi ®ßn c©n c©n b»ng (bá qua lùc ®Èy Acsimet cña kh«ng khÝ). B. C©n kÜ thuËt: C©n kÜ thuËt (H×nh 2) lµ dông cô dïng ®o khèi l−îng cña çc vËt trong giíi h¹n 0 – 200g, chÝnh x¸c tíi 0,02g. CÊu t¹o cña nã gåm phÇn chÝnh lµ mét ®ßn c©n lµm b»ng hîp kim nhÑ, trªn ®ßn c©n cã çc ®é chia tõ 0 ®Õn 50. ë chÝnh gi÷a th©n cña çc ®ßn c©n cã g¾n mét con dao O h×nh l¨ng trô tam gi¸c b»ng thÐp cøng, c¹nh cña dao O quay xuèng phÝa d−íi vµ tùa trªn mét gèi ®ì ph¼ng ngang (b»ng ®¸ m· n·o) ®Æt ë ®Ønh cña trô c©n. ë hai ®Çu ®ßn c©n cã hai con dao O1 vµ O2 gièng nh− con dao O. Çc c¹nh cña hai con dao nµy quay lªn phÝa trªn, ®Æt song song vµ çch ®Òu c¹nh cña con dao O, nªn çc çnh tay cña ®ßn c©n OO1 = L1 vµ OO2 = L2 cã ®é dµi b»ng nhau. Hai chiÕc mãc mang hai ®Üa c©n gièng nhau ®−îc ®Æt tùa trªn c¹nh cña hai dao O1 vµ O2. MÆt d−íi cña ®Õ c©n cã hai vÝt xoay V dïng ®iÒu chØnh cho trô c©n th¼ng ®øng. §ßn c©n ®−îc n©ng lªn hoÆc h¹ xuèng nhõ mét nóm xoay N ë phÝa ch©n cña trô c©n. Khi h¹ ®ßn c©n xuèng, c¹nh cña con dao O kh«ng tùa vµo mÆt gèi ®ì trªn trô c©n: c©n ë tr¹ng th¸i “nghØ”. Khi n©ng ®ßn c©n lªn, c¹nh cña con dao O tùa trªn mÆt gèi ®ì, ®ßn c©n cã thÓ dao ®éng nhÑ quanh c¹nh cña con dao O: c©n ë tr¹ng th¸i “ho¹t ®éng”. Nhê mét kim chØ thÞ K g¾n th¼ng ®øng ë chÝnh gi÷a ®ßn c©n (phÝa d−íi con dao O) vµ mét th−íc nhá T g¾n ë ch©n trô c©n,

19

ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc vÞ trÝ c©n b»ng cña ®ßn c©n hay cßn gäi lµ vÞ trÝ sè O cña c©n khi nã “ho¹t ®éng”. Trong tr−êng hîp nµy, ®Çu d−íi cña kim K ®øng yªn hay dao ®éng ®Òu vÒ hai phÝa O cña th−íc T. Cã thÓ ®iÒu chØnh vÞ trÝ sè O cña c©n nhê vÆn nhá hai vÝt nhá V1 vµ V2 ë hai ®Çu ®ßn c©n. Toµn bé c©n ®−îc ®Æt trong mét tñ kÝnh b¶o vÖ tr¸nh ¶nh h−ëng cña giã khi c©n “ho¹t ®éng”. Çc qu¶ c©n tõ 10 mg ®Õn 100mg vµ chiÕc kÑp dïng ®Ó lÊy çc qu¶ c©n nµy ®ùng trong mét hép gç nhá. Ngoµi ra, cßn cã mét qu¶ c©n nhá C – gäi lµ con m·, cã thÓ dÞch chuyÓn trªn ®ßn c©n dïng ®Ó thªm (hoÆc bít) nh÷ng khèi l−îng nhá tõ 20 mg ®Õn 1000 mg trªn ®Üa c©n bªn ph¶i.

IV. Tr×nh tù thÝ nghiÖm * Nh÷ng quy t¾c c©n: - C©n nhÑ nhµng, tuyÖt ®èi tr¸nh va ch¹m m¹nh khi sö dông c©n. - Dïng kÑp dÝp ®Ó cÆp çc qu¶ c©n, kh«ng ®−îc dïng tay cÇm trùc tiÕp. Çc qu¶ c©n lÊy ra khái ®Üa ph¶i ®Æt ngay vµo ®óng vÞ trÝ cña chóng trong hép qu¶ c©n. §Ó thuËn tiÖn hép qu¶ c©n ®Æt bªn ph¶i ng−êi c©n. - Khi ®Æt çc qu¶ c©n lªn ®Üa c©n, bao giê còng ®Æt tõ lín ®Ðn nhá. Ng−îc l¹i khi rót bít çc qu¶ c©n trªn ®Üa bao giê còng rót tõ nhá ®Õn lín. 1. X¸c ®Þnh ®é nh¹y S vµ chÝnh x¸cα cña c©n: - Ch−a ®Æt vËt hoÆc qu¶ c©n lªn çc ®Üa c©n. G¹t con m· vÒ vÞ trÝ sè 0 cña nã trªn ®ßn c©n. - VÆn nóm xoay N (thuËn chiÒu kim ®ång hå) ®Ó c©n ho¹t ®éng trong ®iÒu kiÖn kh«ng t¶i. NÕu kim chØ thÞ K kh«ng chØ ®óng sè 0 hoÆc dao ®éng kh«ng ®Òu vÒ hai phÝa sè 0 trªn th−íc T th× ph¶i ®iÒu chØnh c©n ®Ó ®¹t ®−îc vÞ trÝ sè 0. - VÆn nóm xoay N (ng−îc chiÒu kim ®ång hå) ®Ó c©n ë tr¹ng th¸i “nghØ”. §Æt qu¶ c©n 10 mg lªn ®Üa c©n bªn tr¸i, sau ®ã l¹i vÆn nóm xoay N ®Ó c©n “ho¹t ®éng”. §äc sè ®é chia n trªn th−íc T øng víi ®é dêi cña kim chØ thÞ K so víi vÞ trÝ sè 0 trªn th−íc T. Khi ®ã ®é nh¹y S cña c©n ®−îc x¸c ®Þnh bëi c«ng thøc: S = n/10 (®é chia/mg) §¹i l−îng nghÞch ®¶o cña ®é nh¹y S gäi lµ ®é chÝnh x¸c α cña c©n: α = 1/S (mg/®é chia) - Thùc hiÖn 5 lÇn phÐp c©n kh«ng t¶i. §äc vµ ghi sè ®é chia n trong mçi lÇn ®o vµo b¶ng 1. Chó ý: Mçi lÇn ®iÒu chØnh c©n hoÆc thªm bít khèi l−îng trªn çc ®Üa c©n, nhÊt thiÕt ph¶i vÆn nóm xoay N (ng−îc chiÒu kim ®ång hå) ®Ó ®Æt c©n ë tr¹ng th¸i “nghØ” 2. Ph−¬ng ph¸p c©n ®¬n: §Æt vËt cÇn c©n lªn ®Üa c©n bªn tr¸i. Chän çc qu¶ c©n (theo thø tù tõ lín ®Õn nhá dÇn, kÓ c¶ con m·) vµ lÇn l−ît ®Æt chóng lªn ®Üa c©n bªn ph¶i cho tíi khi vÆn nóm xoay N ®Ó c©n ë tr¹ng th¸i “ho¹t ®éng” cã t¶i th× ®ßn c©n vÉn ë tr¹ng th¸i c©n b»ng. Thùc hiÖn 5 lÇn phÐp c©n khèi l−îng cña vËt. §äc vµ ghi gi¸ trÞ tæng khèi l−îng m0 cña çc qu¶ c©n (kÓ c¶ con m·) ®Æt trªn ®Üa c©n bªn ph¶i trong mçi lÇn ®o vµo b¶ng 1.

V. C©u hái kiÓm tra: 1. §iÒn ®Çy çc kÕt qu¶ tÝnh to¸n vµo çc « trèng trong b¶ng 1. 2. TÝnh ®é nh¹y S vµ x¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c α cña c©n kÜ thuËt. 3. X¸c ®Þnh khèi l−îng m cña vËt vµ trªn c©n kÜ thuËt x¸c ®Þnh ®é chÝnh x¸c cña phÐp c©n nµy.

20

MÉu b¸o c¸o thÝ nghiÖm C©n khèi l−îng cña mét vËt trªn c©n kÜ thuËt

Tr−êng .........................................................

§iÓm ®¸nh gi¸ cña GV Líp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm ........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm B¶ng 1

C©n kh«ng t¶i C©n cã t¶i c¶ b× C©n cã t¶i b×

LÇn ®o n ∆ n

m

(10-3 kg)

∆m

(10-3 kg)

∆m0

(10-3 kg)

∆m0

(10-3 kg)

1

2

3

4

5

Trung b×nh

1. X¸c ®Þnh ®é nh¹y vµ ®é chÝnh x¸c cña c©n kÜ thuËt:

S = ............................................................................................... (®é chia/mg)

α = .............................................................................................. (mg/®é chia)

2. X¸c ®Þnh khèi l−îng m cña gãi thuèc vµ ®é chÝnh x¸c δ cña phÐp c©n:

m = ................................................ (10-3 kg)

δ = ................................................ = .......................... (%)

21

Bµi sè 3 x¸c ®Þnh khèi l−îng riªng cña vËt r¾n

cã h×nh d¹ng h×nh häc

1. Môc ®Ých thÝ nghiÖm : 1. HiÓu ®−îc ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh khèi l−îng riªng cña vËt r¾n cã h×nh d¹ng h×nh häc 2. BiÕt çch sö dông th−íc kÑp, panme ®Ó ®o ®é dµi, sö dông c©n ®Ó x¸c ®Þnh khèi l−îng cña mét vËt . 3. BiÕt çch tÝnh sai sè gi¸n tiÕp cña mét ®¹i l−îng vËt lý.

ii. dông cô : - C©n kü thuËt. - Th−íc kÑp, Banme . - 3 viªn bi lµm b»ng chÊt liÖu kh¸c nhau .

iii. Lý thuyÕt : 1. Kh¸i niÖm vÒ khèi l−îng riªng : 1.1. Kh¸i niÖm :

Khèi l−îng riªng cña mét vËt lµ khèi l−îng cña mét ®¬n vÞ thÓ tÝch chÊt Êy.

mD=V

(1)

1.2 §¬n vÞ : Trong hÖ SI : kg/m3 . 2. Çch x¸c ®Þnh : Tõ c«ng thøc (1) ta thÊy muèn x¸c ®Þnh D ta ph¶i ®o m , V .

- Trong bµi nµy m ph¶i ®o b»ng c©n kü thuËt. - §o thÓ tÝch V cã nhiÒu ph−¬ng ph¸p ®o, trong bµi nµy ta ®o V b»ng çch dùa vµo

c«ng thøc tÝnh thÓ tÝch cña nã. ThÝ dô vËt h×nh cÇu, theo h×nh häc, thÓ tÝch tÝnh theo

c«ng thøc 31V= .πd6

. Trong ®ã d lµ ®−êng kÝnh. Do ®ã thùc chÊt ®o thÓ tÝch trong

bµi nµy lµ ph¶i ®o ®−êng kÝnh. - Çc ph−¬ng ph¸p c©n ®o: Xem lý thuyÕt bµi 1 vµ bµi 2

iV. tr×nh tù tiÕn hµnh: 1. KiÓm tra dông cô. 2. C©n khèi l−îng cña çc viªn bi b»ng c©n kü thuËt (C©n 5 lÇn ®èi víi mçi viªn bi vµ ghi kÕt qu¶ vµo b¶ng 1)

3. §o ®−êng kÝnh cña viªn bi b»ng th−íc panme. §Æt viªn bi tùa vµo ®Çu cè ®Þnh 2 cña th−íc panme. VÆn tõ tõ ®Çu 6 cña trôc vÝt 1 ®Ó ®Çu bªn tr¸i cña trôc vÝt nµy tiÕn dÇn ®Õn tiÕp xóc víi viªn bi. Khi nghe thÊy tiÕng kªu "l¸ch t¸ch" cña lß xo h·m trôc vÝt 1 th× ngõng l¹i.

Thùc hiÖn 5 lÇn phÐp ®o ®−êng kÝnh d cña viªn bi t¹i çc vÞ trÝ kh¸c nhau cña viªn bi. §äc vµ ghi gi¸ trÞ d trong mçi lÇn ®o vµo b¶ng 2 ®Ó tÝnh thÓ tÝch V cña viªn bi.

V. c©u hái kiÓm tra: 1. Khèi l−îng riªng cña vËt phô thuéc vµo nh÷ng g× ? T¹i sao ph¶i ®o khèi l−îng riªng? 2. Nguyªn t¾c cña th−íc kÑp, th−íc pan me ? 3. Nªu mét sè nguyªn nh©n (chñ quan vµ kh¸ch quan) dÉn ®Õn sai sè vµ çch kh¾c phôc ? 4. ViÕt c«ng thøc tÝnh sai sè thÓ tÝch khi ®o çc vËt h×nh cÇu, h×nh hép ch÷ nhËt, h×nh chãp, h×nh trô … ?

22

MÉu b¸o ço thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh khèi l−îng riªng cña vËt r¾n

cã h×nh d¹ng h×nh häc Tr−êng ......................................................... §iÓm ®¸nh gi¸ cña GV

Líp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................


II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. C©n khèi l−îng cña çc viªn bi b»ng c©n kü thuËt: B¶ng 1

C©n kh«ng t¶i C©n cã t¶i LÇn ®o n ∆ n m0 (10-3 kg) ∆m0 (10-3 kg)

1 2 3 4 5

Trung b×nh 1. X¸c ®Þnh ®é nh¹y vµ ®é chÝnh x¸c cña c©n kÜ thuËt:

S = ............................................................................................... (®é chia/mg)

α = .............................................................................................. (mg/®é chia)

2. X¸c ®Þnh khèi l−îng m cña viªn bi vµ ®é chÝnh x¸c δ cña phÐp c©n:

0 0m m m= ± ∆ = ................................................ (10-3 kg)

2. X¸c ®Þnh thÓ tÝch cña çc viªn bi: B¶ng 2 §é chÝnh x¸c cña th−íc panme: ......................... (mm) LÇn ®o 1 2 3 4 5 Trung b×nh

d (10-3m)

∆ d (10-3m)

1. TÝnh sai sè tuyÖt ®èi cña phÐp ®o ®−êng kÝnh d (®o trùc tiÕp)

∆ d = ( d )∆ dc + d∆ = ……………………………………….. = …………………… (10-3m) 2. TÝnh sai sè vµ kÕt qu¶ cña phÐp ®o thÓ tÝch V cña viªn bi thÐp (®o gi¸n tiÕp).

3.V dV d

πδπ

∆ ∆ ∆= = + =……………………………. = ………………………………….

23

31 . .6

V dπ= = ……………………………………… = …………………… (10-9m3)

.V Vδ∆ = =……………………………………….. = ……………………. (10-9m3) 3. ViÕt kÕt qu¶ cña phÐp ®o thÓ tÝch V cña viªn bi thÐp:

V V V= ± ∆ = ……………………… ± ……………………….. (10-9m3) 3. X¸c ®Þnh khèi l−îng riªng cña c¸c viªn bi:

- TÝnh:

0mDV

== ……………………………………..

- TÝnh sai sè D∆ :

D m V

D m V∆ ∆ ∆

= + => D∆ = ……………………………….

- ViÕt kÕt qu¶: D D D= ∆∓ = ………………………………….

24

Bµi sè 4 ®o hÖ sè mÆt c¨ng bÒ ngoµi cña chÊt láng

I. môc ®Ých thÝ nghiÖm

BiÕt ph−¬ng ph¸p ®o hÖ sè søc c¨ng mÆt ngoµi cña chÊt láng ®Ó ¸p dông c«ng t¸c D−îc. 1. S¸ng tá phÇn lý thuyÕt vÒ søc c¨ng mÆt ngoµi. 2. X¸c ®Þnh ®−îc hÖ sè c¨ng mÆt ngoµi cña dung dich cån vµ acid acetic.

ii. Dông Cô: - Mao qu¶n

- èng nhá giät

- C¸c èng ®ùng dung dÞch vµ nhiÖt kÕ….. iii. Lý thuyÕt :

1. Lùc c¨ng mÆt ngoµi : Mµng ph©n c¸ch gi÷a chÊt láng vµ chÊt khÝ lµ mét mµng ®µn håi do ®ã bÒ mÆt chÊt láng cã lùc c¨ng bÒ mÆt. L−c c¨ng mÆt ngoµi tØ lÖ bËc nhÊt víi chu vi bÒ mÆt chÊt láng . F = .l (1) α lµ hÖ sè søc c¨ng mÆt ngoµi, hÖ sè α phô thuéc vµo b¶n chÊt cña chÊt láng, vµo nhiÖt ®é vµ vµo ®é tinh khiÕt cña chÊt láng.

α

Nãi chung khi nhiÖt ®é t¨ng, hÖ sè søc c¨ng gi¶m. Trong hÖ sè SI: lùc F ®o ra Niuton (N), chiÒu dµi ®o ra mÐt (m). Do ®ã ®¬n vÞ cña α sÏ lµ N/ m. 2. Ph−¬ng ph¸p ®o: 2.1. X¸c ®Þnh hÖ sè søc c¨ng mÆt ngoµi b»ng ph−¬ng ph¸p èng mao qu¶n: NÕu ta nhóng mét èng cã ®−êng kÝnh nhá (mao qu¶n) vµo mét cèc ®ùng chÊt láng vµ ®· ®−îc lµm −ít hoµn toµn ta thÊy cét chÊt láng trong èng sÏ d©ng nªn ®é cao h. Khi ¸p suÊt thuû tÜnh cña cét chÊt láng b»ng ¸p suÊt phô d−íi mÆt khum th× mùc chÊt láng trong èng dõng l¹i.

P = D.g.h (2) D: khèi l−îng riªng cña chÊt láng. g: gia tèc träng tr−êng.

Do ®ã: 2αR

= D.g.h

Thùc tÕ, b¸n kÝnh mÆt cong R ®−îc tÝnh gÇn ®ónh b»ng b¾n kÝnh cña èng mao qu¶n r .

Do ®ã P = 2αr

= D.g.h (3)

Tõ (3) tÝnh ®−îc:

α = D.g.h.r

2 (4)

NÕu ta nhóng èng mao qu¶n nµy vµo trong n−íc nguyªn chÊt, ®· biÕt tr−íc hÖ sè søc c¨ng:

0α = 0 0D .g.h .r2

(5)

D0: khèi l−îng riªng cña n−íc nguyªn chÊt. Ta lËp tØ sè:

0

αα

= 0 0

D.hD .h

=> = .α 0α0 0

D.hD .h

(6)

2.2. X¸c ®Þnh hÖ sè søc c¨ng bÒ mÆt b»ng ph−¬ng ph¸p ®Õm giät: Cho chÊt láng ch¶y chËm qua mét èng ®Õm giät th¼ng ®øng th× chÊt láng dÝnh l¹i thµnh giät ë ®Çu èng ®Õm giät. Giät chÊt láng b¾t ®Çu r¬i khi träng l−îng th¾ng ®−îc lùc c¨ng bÒ mÆt

25

gi÷ giät b¸n vµo miÖng èng. L−c c¨ng nµy chØ phô thuéc vµo tÝnh chÊt cña miÖng èng (b¸n kÝnh, t×nh tr¹ng, dÝnh −ít …) nªn ®èi víi mçi èng ®Õm giät th× träng l−îng vµ do ®ã thÓ tÝch cña c¸c giät r¬i xuèng sÏ kh«ng ®æi (víi ®iÒu kiÖn lµ giät r¬i ®¬n thuÇn lµ do träng l−îng cña nã). P ≥ F Träng l−îng cña giät chÊt láng tÝnh b»ng c«ng thøc: P = v.D.g v: thÓ tÝch cña mét giät chÊt láng. D: khèi l−îng riªng cña chÊt láng . Lùc c¨ng mÆt ngoµi cña chÊt láng ë ®Çu èng mao qu¶n: F = 2. π .r.α r: b¸n kÝnh èng mao qu¶n VËy ta cã: 2. π .r.α = v.D.g (7)

=> = α v.D.g2.π.r

(8)

Cho chÊt láng ch¶y qua 2 ngÊn A, B cña bÇu èng ®Õm giät cã thÓ tÝch lµ V, nÕu ®Õm ®−îc n giät th× thÓ tÝch cña mét giät lµ :

v = Vn

(9)

Thay (9) vµo (8) ta cã :

α = v.D.g2.π.r.n

(10)

Khi cho n−íc cÊt ch¶y víi cïng mét thÓ tÝch A,B ta cã:

= 0α 0

0

v.D .g2.π.r.n

(11)

So s¸nh c«ng thøc (10) vµ (11):

α = .0α 0

0.

D.nD n

(12)

iV. TiÕn hµnh: 1. Ph−¬ng ph¸p mao qu¶n: Trong phÇn nµy chóng ta sÏ x¸c ®Þnh hÖ sè søc c¨ng mÆt ngoµi cña dung dÞch cån va acid acetic. 1.Ng©m nhiÖt kÕ vµo n−íc cÊt ®äc nhiÖt ®é cña n−íc sau ®ã tra b¶ng hÖ sè søc c¨ng mÆt ngoµi cña n−íc ë nh÷ng nhiÖt ®é kh¸c nhau vµ khèi l−îng n−íc ë nh÷ng nhiÖt ®é kh¸c nhau (theo phßng thÝ nghiÖm) ta ®−îc c¸c gi¸ trÞ α 0 vµ D0. 2.Khèi l−îng riªng cña cån vµ acid acetic phßng thÝ nghiÖm ®· cho s½n Dc vµ Da. 3. L¾p èng mao qu¶n theo h×nh vÏ. §äc ®é d©ng cao h0 ë trong èng lµm nhiÒu lÇn ®Ó lÊy

gi¸ trÞ trung b×nh 0h . Th¸o èng mao qu¶n ra tr¸ng röa s¹ch, ng©m lÇn l−ît vµo cèc ®ùng dung dÞch cån vµ acid acetic, tiÕn hµnh t−¬ng tù nh− trªn. Thay vµo c«ng thøc (6) tÝnh to¸n kÕt qu¶: Chó ý: - Ph¶i lµm −ít hoµn toµn èng trong mçi lÇn ®o.

- §Ó thuËn tiÖn ta cho n−íc sau ®Õn cån vµ cuèi cïng lµ acid acetic. 2. Ph−¬ng ph¸p ®Õm giät: 2.1. Dông cô: Bé phËn chñ yÕu lµ “èng ®Õm giät” lo¹i th¼ng hay g·y khóc kho¶ng gi÷a èng ph×nh ra thµnh bÇu èng, cã kh¾c 2 ngÊn A, B ë 2 ®Çu (H×nh 2). 2.2. TiÕn hµnh - Hót chÊt láng vµo trong èng, x¸c ®Þnh sè v¹ch øng víi mçi giät chÊt láng. - §Õm sè giät (kÓ c¶ sè lÎ) øng víi thÓ tÝch V. Ta ®−îc gi¸ trÞ n giät. TiÕn hµnh 3 lÇn, ta cã n .

26

- Hót n−íc cÊt vµo trong èng trªn, tiÕn hµnh t−¬ng tù nh− trªn ta cã n giät. Chó ý: Trong ph−¬ng ph¸p nµy ta chØ ®o α cña dung dÞch cån.

V. C©u hái kiÓm tra:

1. T¹i sao ph¶i x¸c ®Þnh hÖ sè søc c¨ng mÆt ngoµi( ) cña chÊt láng ? α2. So s¸nh 2 ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh ? α3. Nh÷ng yÕu tè nµo cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn kÕt qu¶ thùc nghiÖm 2 ph−¬ng ph¸p nªu

trªn?

27

MÉu b¸o c¸o thÝ nghiÖm

®o hÖ sè mÆt c¨ng bÒ ngoµi cña chÊt láng Tr−êng ......................................................... §iÓm ®¸nh gi¸ cña GV

Líp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................


II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. Ph−¬ng ph¸p mao dÉn: LËp b¶ng ghi sè liÖu ®ã ®−îc:

Sè lÇn ho hc ha α 1 2 3

Trung b×nh 2. Ph−¬ng ph¸p ®Õm giät:

Sè lÇn 1 giät H2O

1 giät cån n0 nc α

1 2 3

Trung b×nh

28

Bµi sè 5 Kh¶o s¸t ®Æc tuyÕn V«n - Ampe cña d©y tãc bãng ®Ìn

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm: 1. Lµm quen vµ sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè (Digital Multimeter) ®Ó ®o hiÖu ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng ®iÖn, ®o ®iÖn trë cña vËt dÉn. 2. Kh¶o s¸t ®Æc tuyÕn V«n - Ampe cña bãng ®Ìn d©y tãc vµ sù phô thuéc nhiÖt ®é cña d©y tãc bãng ®Ìn khi nãng s¸ng. 3. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é nãng s¸ng cña d©y tãc bãng ®Ìn.

II. Dông cô thÝ nghiÖm 2 ®ång hå ®a n¨ng (v¹n n¨ng) hiÖn sè kiÓu DT9202 1 bãng ®Ìn d©y tãc 12V - 3W 1 b¶ng l¾p r¸p m¹ch ®iÖn 1 bé d©y nèi m¹ch ®iÖn 1 bé nguån cung cÊp ®iÖn 12V - 3A/AC-DC

III. C¬ së lý thuyÕt 1. Giíi thiÖu c¸ch sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè kiÓu DT 9202

§ång hå v¹n n¨ng hiÖn sè lµ lo¹i dông cô ®o cã ®é chÝnh x¸c cao vµ nhiÒu tÝnh n¨ng −u viÖt h¬n h¼n c¸c lo¹i ®ång hå chØ thÞ kim tr−íc ®©y, ®−îc dïng ®Ó ®o hiÖu ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng ®iÖn mét chiÒu, xoay chiÒu, ®iÖn trë, ®iÖn dung cña tô ®iÖn … nhê mét nóm chuyÓn m¹ch chän thang ®o, ta cã thÓ chän thang thÝch hîp víi ®¹i l−îng cÇn ®o. Th«ng th−êng mét ®ång hå v¹n n¨ng hiÖn sè lo¹i 3 1/2 digit cã 2000 ®iÓm ®o (tõ 0 ®Õn 1999).Gi¶ sö ta ®o hiÖu ®iÖn thÕ mét chiÒu DCV 20V, th× ®¹i l−îng: α = 20V/2000 = 0,01V (1) ®−îc gäi lµ ®é ph©n gi¶i cña thang ®o. Nªó hiÖu ®iÖn thÕ ta ®o ®−îc lµ U th× sai sè tuyÖt ®èi cña phÐp ®o trùc tiÕp ®¹i l−îng U nµy lµ:

(%). .U U nδ α∆ = + (2) Trong ®ã:

29

U: Gi¸ trÞ ®o ®−îc, chØ thÞ trªn ®ång hå (%)δ : CÊp chÝnh x¸c cña thang ®o α : §é ph©n gi¶i cña thang ®o n = 1 - 3 (quy ®Þnh theo tõng thang ®o bëi nhµ s¶n xuÊt). Çch tÝnh t−îng tù ®èi víi çc thang ®o thÕ vµ dßng kh¸c.

Çc thang ®o thÕ vµ dßng cã ®é nhËy cao nhÊt th−êng lµ 200mV vµ 200µA hoÆc 2 mA, ®−îc dïng ®Ó ®o çc hiÖu ®iÖn thÕ vµ dßng xoay chiÒu rÊt nhá. CÇn rÊt thËn träng khi sö dông çc thang ®o nµy, nÕu v« ý ®Ó hiÖu ®iÖn thÕ hoÆc dßng ®iÖn lín gÊp 5 - 10 lÇn gi¸ trÞ thang ®o nµy, cã thÓ g©y h− háng trÇm träng cho ®ång hå. V× vËy, çc quy t¾c nhÊt thiÕt ph¶i tu©n thñ khi sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè lµ: 1. Kh«ng bao giê ®−îc phÐp chuyÓn ®æi thang ®o khi ®ang cã ®iÖn ë hai ®Çu vµo ®ång hå. 2. Kh«ng ®−îc ®o hiÖu ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng ®iÖn v−ît qu¸ gi¸ trÞ giíi h¹n cña thang ®o. NÕu ch−a biÕt gi¸ trÞ cña ®¹i l−îng cÇn ®o, ta ph¶i chän thang ®o lín nhÊt ®Ó tiÕn hµnh ®o thö. Sau ®ã t¾t nguån ®iÖn råi míi vÆn nóm xoay chuyÓn sang thang ®o thÝch hîp. 3. Kh«ng ®−îc dïng nhÇm thang ®o c−êng ®é dßng ®iÖn ®Ó ®o hiÖu ®iÖn thÕ trong m¹ch ®iÖn. V× thang ®o dßng cã ®iÖn trë rÊt nhá, nÕu nã bÞ mét hiÖu ®iÖn thÕ t¸c ®éng th× c−êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua ®ång hå sÏ rÊt lín,g©y h− háng ®ång hå hoÆclµm ch¸y nguån ®iÖn hoÆc m¹ch ®iÖn. Do ®ã cÇn chó ý çch dïng nh− sau: 1. §Ó ®o c−êng ®é dßng ®iÖn nhá ch¹y trong ®o¹n m¹ch, ta dïng hai d©y ®o c¾m vµo hai lç "COM" (lç chung) vµ lç "A" trªn ®ång hå. Hai ®Çu cèt cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c nèi tiÕp víi ®o¹n m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ çc vÞ trÝ thuéc gi¶i ®o DCA ®Ó ®o dßng ®iÖn mét chiÒu, ACA ®Ó ®o dßng xoay chiÒu. Sau lç "A" bªn trong ®ång hå cã cÇu ch× b¶o vÖ, nÕu dßng ®iÖn ®o v−ît qu¸ gi¸ trÞ thang ®o, lËp tøc cÇu ch× bÞ thiªu ch¶y, tÊt c¶ çc thang ®o dßng ®iÖn nhá sÏ ng−ng ho¹t®éng cho ®Õn khi mét cÇu ch× míi ®−îc thay. §iÒu tai h¹i t−îng tù còng x¶y ra nÕu chóng ta m¾c Ampe kÕ song song víihai ®Çu ®o¹n m¹ch cã hiÖu ®iÖn thÕ. H∙y rÊt thËn träng khi sö dông çc thang ®o dßng, kh«ng ®Ó ch¸y cÇu ch×! 2. §Ó ®o c−êng ®é dßng ®iÖn lín 0 - 10A, ta dïng hai d©y ®o c¾m vµo hai lç "COM" (lç chung) vµ lç "10A"(hoÆc 20A) trªn ®ång hå. Hai ®Çu cèt cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c nèi tiÕp víi ®o¹n m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ vÞ trÝ DCA - 10A ®Ó ®o dßng mét chiÒu, AAC - 10A ®Ó ®o dßng xoay chiÒu. Sau lç 10A (hoÆc 20A), bªn trong ®ång hå kh«ng cã cÇu ch× b¶o vÖ, nÕu bÞ ®o¶n m¹ch th−êng g©y ch¸y, næ ë m¹ch ®iÖn ngoµi hoÆc ë nguån ®iÖn. Do ®ã, cÇn chän thang ®o ®óng vµ kh«ng nhÇm lÉn khi thao t¸c ®o thÕ vµ dßng lµ hai yÕu tè quyÕt ®Þnh b¶o vÖ an toµn cho ®ång hå. 3. §Ó ®o hiÖu ®iÖn thÕ mét chiÒu, xoay chiÒu, ta dïng hai d©y ®o c¾m vµo hai lç "COM" (lç chung) vµ lç "V/Ω " trªn mÆt®ång hå. Hai ®Çu cã má kÑp ç sÊu cßn l¹i cña d©y ®o ®−îc m¾c song song víi ®o¹n m¹ch. ChuyÓn m¹ch chän thang ®o ®−îc vÆn vÒ çc vÞ trÝ thuéc gi¶i ®o DCV ®Ó ®o hiÖu ®iÖn thÕ mét chiÒu, ACV ®Ó ®o hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu. 2. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn mét chiÒu: XÐt m¹ch ®iÖn mét chiÒu gåm nguån ®iÖn mét chiÒu Un cung cÊp diÖn cho bãng ®Ìn d©y tãc § cã ®iÖn trë R (H×nh 2).

H×nh 2

30

§iÖn ¸p ra cña nguån ®iÖn Un cã thÓ thay ®æi ®−îc nhê biÕn trë nóm xoay P. HiÖu ®iÖn thÕ U gi÷a hai ®Çu bãng ®Ìn § ®−îc ®o b»ng v«nkÕmét chiÒu V vµ c−êng ®é dßng ®iÖn I ch¹y qua bãng ®Ìn ®−îc ®o b»ng ampe kÕ mét chiÒu A. Theo ®Þnh luËt ¤m ®èi víi ®o¹n m¹ch mét chiÒu:

UI = R

(3)

NÕu R kh«ng ®æi th× I tØ lÖ bËc nhÊt víi U. §å thÞ I = f(U) - gäi lµ ®Æc tuyÕn v«n - ampe, cã d¹ng ®−êng th¼ng qua gèc to¹ ®é víi hÖ sè gãc:

1tgα = = GR

(4)

Trong ®ã G lµ ®é dÉn ®iÖn cña ®o¹n m¹ch. Nh−ng do hiÖu øng Jun - Lenx¬, nhiÖt ®é cña d©y tãc bãng ®Ìn t¨ng lªn vµ ®−îc tÝnh theo c«ng thøc gÇn ®óng: Rt = R0 (1 + α t) (5) Víi Rt lµ ®iÖn trë ë t0C, R0 lµ ®iÖn trë ë 00C vµ α = 4,82.10-3K-1 lµ hÖ sè nhiÖt cña ®iÖn trë. KÕt qu¶ lµ c−êng ®é dßng ®iÖn I ch¹y qua d©y tãc bãng ®Ìn § kh«ng t¨ng tØ lÖ tuyÕn tÝnh theo hiÖu®iÖn thÕ U gi÷a hai ®Çu d©y tãc bãng ®Ìn n÷a. §Æc tuyÕn v«n - ampe I = f(U) cña d©y tãc bãng ®Ìn cã d¹ng ®−êng cong vµ nhiÖt ®é cña d©y tãc khi nãng s¸ng ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

1 (1 ) 1t

pp

Rt tR

αα⎡ ⎤

= +⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦

− (6)

Rp lµ ®iÖn trë cña d©y tãc bãng ®Ìn ë nhiÖt ®é phßng. IV. Tr×nh tù thÝ nghiÖm:

1. KiÓm tra ho¹t ®éng cña bé nguån ®iÖn 12V - 3A (AC - DC power supply) Bé nguån ®iÖn 12V - 3A/AC - DC (h×nh 3) cã thÓ cung cÊp:

H×nh 3

- §iÖn ¸p mét chiÒu 0 - 12V ®−îc lÊy tõ haicäc ®Êu d©y phÝa ph¶i, cung cÊp dßng tèi ®a 3A, cã thÓ ®iÒu chØnh liªn tôc nhõ nóm xoay P. Hai ®ång hå A vµ V l¾p trªn mÆt bé nguån dïng chØ thÞ gÇn ®óng ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ra (>1,5%).

±12V

- §iÖn ¸p xoay chiÒu cè ®Þnh 12V lÊy ra tõ hai lç ®Êud©y phÝa tr¸i. - KiÓm tra ho¹t déng cñ bé nguån b»ng c¸ch: + C¾m phÝch lÊy ®iÖn cña bé nguån nµy vµo æ diÖn xoay chiÒu 220V trªn bµn thÝ nghiÖm. + BÊm kho¸ K trªn mÆt bé nguån: ®Ìn LED cña nã ph¸t s¸ng b¸o hiÖu s½n sµng ho¹t ®éng. + VÆn tõ tõ nóm xoay P theo chiÒu kim ®ång hå ®ång thêi quan s¸t v«n kÕ V trªn mÆt bé nguån. NÕu kim chØ thÞ cña nã dÞch chuyÓn ®Òu ®Æn trªn toµn thang ®o (0 - 12V) lµ ®¹t yªu cÇu. + VÆn tr¶ l¹i nóm xoay P vÒ vÞ trÝ tËn cïngbªn tr¸i. BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. 2. VÏ ®Æc tuyÕn v«n - ampe cña bãng ®Ìn d©y tãc.

31

a. M¾c m¹ch ®iÖn trªn b¶ng l¾p theo s¬ ®å h×nh 2. Bé nguån ®iÖn 12V - 3A/Ac - Dc cung cÊp ®iÖn ¸p mét chiÒu biÕn ®æi 0 - 12V (lÊy trªn hai cùc 12V± cña nã) cho bãng ®Ìn d©y tãc § (12V - 3W). Dïng hai ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè DT9202 lµm v«nkÕ mét chiÒu V vµ ampe kÕ mét chiÒu A. b. Chän thang ®o cho hai ®ång hå: - V«nkÕ V ®Æt ë thang ®o mét chiÒu DCV20V. Lç "V/Ω " lµ cùc d−¬ng (+), lç "COM" lµ cùc ©m (-) cña v«nkÕ. Sö dông hai d©y ®o cã hai ®Çu phÝch (hoÆc cã má kÑp ç sÊu) ®Ó nèi v«nkÕ song song víi m¹ch ®iÖn. - Ampe kÕ A ®Æt ë thang ®o mét chiÒu DCA 10A. Lç "20A" lµ cùc d−¬ng (+), lç "COM" lµ cùc ©m (-). Sö dông hai d©y ®o cã hai ®Çu cèt ®Ó m¾c Ampe kÕ nèi tiÕp víi m¹ch diÖn. Sau khi thiÕt lËp xong, mêi thÇy gi¸o kiÓm tra m¹ch ®iÖn tr−íc khi cÊp ®iÖn cho m¹ch. BÊm kho¸ K trªn mÆt bé nguån: ®Ìn LED ph¸t s¸ng, b¸o hiÖu s½n sµng ho¹t ®éng. c. TiÕn hµnh ®o: BÊm nót "ON/OFF" trªn v«n kÕ V vµ ampekÕ A cho chóng ho¹t ®éng. VÆn tõ tõ nóm xoay P cña bé nguån ®Ó ®iÒu chØnh hiÖu ®iÖn thÕ U (hiÓn thÞ trªn v«n kÕ hiÖn sè V), t¨ng dÇn tõng 0,5 v«n mét, tõ 0 ®Õn 10V. §äc vµ ghi çc gi¸ trÞ c−êng ®é dßng ®iÖn I t−¬ng øng (hiÓn thÞ trªn v«n kÕ A) vµo b¶ng 1. d. KÕt thóc phÐp ®o: VÆn nhÑ nóm xoay P vÒ tËn cïng bªn tr¸i. BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. BÊm çc nót "ON/OFF" trªn hai ®ång hå ®Ó t¾t ®iÖn cho chóng. 3. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é nãng s¸ng cña d©y tãc bãng ®Ìn. §Ó x¸c ®Þnh nhiÖt ®é nãng s¸ng cña d©y tãc ®Ìn,ta ph¶i ®o ®iÖn trë cña d©y tãc bãng ®Ìn ë nhiÖt ®é phßng. Th¸o v«n kÕ V ra khái m¹ch ®iÖn, vÆn chuyÓn m¹ch chän thang ®o cña nã vÒ vÞ trÝ "200Ω " dïng nã lµm «mkÕ ®Ó ®o ®iÖn trë. Çc cùc "V/Ω " vµ "COM" cña «mkÕ ®−îc nèi víi hai ®Çu cña bãng ®Ìn §. BÊm nót "ON" trªn mÆt «mkÕ, ®äcgi¸ trÞ ®iÖn trë d©y tãc ®Ìn vµ ghi vµo b¶ng 1. §äc vµ ghi gi¸ trÞ nhiÖt ®é phßng tp trªn nhiÖt kÕ 0 - 1000C vµo b¶ng 1. BÊm nót "OFF" ®Ó t¾t ®iÖn cho «mkÕ. Ghi vµo b¶ng 1: Gi¸ trÞ giíi h¹n, ®é nh¹y, cÊp chÝnh x¸c vµ sè n quy ®Þnh ®èi víi thang ®o ®· chän trªn v«n kÕ V vµ AmpekÕ A (xem b¶ng çc th«ng sè kÜ thuËt cña ®ång hå hiÖn sè DT 9202 ë b¶ng sau).

32

V. C©u hái kiÓm tra 1. C¨n cø vµo c¸c cÆp gi¸ trÞ I, U t−¬ng øng trong b¶ng 1, vÏ ®Æc tuyÕn v«n - ampe I = f(U) cña bãng ®Ìn d©y tãc. §Æc tuyÕn nµy lµ ®−êng th¼ng hay cong? Tõ ®ã suy ra quan hÖ gi÷a c−êng ®é dßng ®iÖn ch¹y qua d©y tãc bãng ®Ìn § vµ hiÖu ®iÖn thÕ U gi÷a hai ®Çu cña nã cã tu©n theo ®Þnh luËt ¤m kh«ng? Gi¶i thÝch t¹i sao? 2. ¸p dông ®Þnh luËt «m ®Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ ®iÖn trë Rt cña d©y tãc bãng ®Ìn § ë nhiÖt ®é nãng s¸ng t0C khi hiÖu ®iÖn thÕ ë hai ®Çu ®Ìn lµ U = 10V. 3. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é t0C b»ng c«ng thøc (6)

33

MÉu b¸o c¸o thÝ nghiÖm Kh¶o s¸t ®Æc tuyÕn V«n - Ampe cña d©y tãc bãng ®Ìn

Tr−êng .........................................................

§iÓm ®¸nh gi¸ cña GV Líp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................


........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. Kh¸o s¸t ®Æc tuyÕn V«n - Ampe cña d©y tãc bãng ®Ìn: B¶ng 1 NhiÖt ®é phßng: tp = .............. 0C

U (V) I (A) U (V) I (A) U (V) I (A) U (V) I (A) 0,0 3,0 6,0 9,0 0,5 3,5 6,5 9,5 1,0 4,0 7,0 10,0 1,5 4,5 7,5 2,0 5,0 8,0 2,5 5,5 8,5

V«n kÕ V: Um = ..................... δ U = ........................ α = ..................... n = .................... Ampe kÕ A: Im = ..................... δ I = ........................ α = ..................... n = .................. ¤m kÕ: Rm = ..................... δ R = ........................ α = ..................... n = .................... 2. VÏ ®−êng ®Æc tuyÕn V«n - Ampe I = f(U)

3. X¸c ®Þnh ®iÖn trë cña d©y tãc bãng ®Ìn:

34

- §iÖn trë cña d©y tãc bãng ®Ìn ë nhiÖt ®é phßng tp

Rp = ........................ Ω- §iÖn trë cña d©y tãc bãng ®Ìn ë nhiÖt ®é nãng s¸ng t0C khi hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu ®Ìn lµ U = 10V Rt = ........................ Ω - X¸c ®Þnh nhiÖt ®é nãng s¸ng cña d©y tãc ®Ìn (øng víi U = 10V) t = ........................... 0C

35

Bµi sè 6 Nghiªn cøu m¹ch ®iÖn xoay chiÒu

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm:

1. Lµm quen vµ sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè (Digital Multimeter) ®Ó ®o hiÖu ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng ®iÖn, ®o ®iÖn trë cña vËt dÉn. 2. Kh¶o s¸t çc m¹ch ®iÖn RC vµ RL cã dßng xoay chiÒu ®Ó kiÓm chøng ph−¬ng ph¸p gi¶n ®å vÐc t¬ Fresnel, ®ång thêi dùa vµo ®Þnh luËt Ohm ®èi víi dßng xoay chiÒu ®Ó x¸c ®Þnh tæng trë, c¶m kh¸ng vµ dung kh¸ng cña çc m¹ch ®iÖn. Tõ ®ã x¸c ®Þnh ®iÖn dung cña tô ®iÖn vµ hÖ sè tù c¶m cña cuén d©y dÉn .

II. Dông cô thÝ nghiÖm 2 ®ång hå ®a n¨ng (v¹n n¨ng) hiÖn sè kiÓu DT9202 1 mÉu ®iÖn trë Rx, 1 mÉu tô ®iÖn Cx, 1 mÉu cuén c¶m Lx . 1 b¶ng l¾p r¸p m¹ch ®iÖn 1 bé d©y nèi m¹ch ®iÖn 1 bé nguån cung cÊp ®iÖn 12V - 3A/AC-DC

III. C¬ së lý thuyÕt 1. Giíi thiÖu çch sö dông ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè kiÓu DT 9202 (Xem bµi 4). 2. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn xoay chiÒu RC §Æt hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u cã tÇn sè f vµo hai ®Çu m¹ch ®iÖn gåm tô ®iÖn cã ®iÖn dung C m¾c nèi tiÕp víi ®iÖn trë thuÇn R (H×nh 1)

H×nh 1

Gi¶ sö dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¹y trong m¹ch ë thêi ®iÓm t cã d¹ng: I = I0. sin2π ft (1) Khi ®ã: u = uR + uC (2)

V× uR cïng pha víi i, cßn uC chËm pha 2π

so víi i nªn ta cã thÓ viÕt:

u = U0R. sin2π ft + U0C.sin(2π ft - 2π

) (3)

¸p dông gi¶n ®å vÐc t¬ Fresnel (H×nh 2) ta t×m ®−îc d¹ng cña hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u:

H×nh 2

u = U0.sin(2π ft + ϕ ) (4)

víi U0 = 20

20R cU U+ (5)

36

0

0

12 .

C

R

Utg

U fϕ

π= − = −

CR (6)

Thay U0R = I0R vµ U0C = I0.Zc = 0

2 .If Cπ

vµo (5) ta cã biÓu thøc:

U0 = I0.2

cR Z+ 2 = I0.Z (7)

Víi Zc lµ dung kh¸ng cña tô ®iÖn:

Zc = 1

2 .f Cπ (8)

vµ Z lµ tæng trë cña m¹ch RC ®èi víi dßng ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè f:

Z = 2cR Z+ 2 (9)

Chia 2 vÕ cña (7) cho 2 , ta nhËn ®−îc ®Þnh luËt ¤m ®èi víi m¹ch ®iÖn xoay chiÒu RC: UI = Z

(10)

Trong ®ã U vµ I lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña hiÖu ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng xoay chiÒu trong m¹ch RC cã thÓ ®o b»ng ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè. 3. Kh¶o s¸t m¹ch ®iÖn xoay chiÒu RL: §Æt hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u cã tÇn sè f vµo hai ®Çu m¹ch ®iÖn gåm mét cuén d©y dÉn cã ®iÖn trë thuÇn r vµ hÖ sè tù c¶m L m¾c nèi tiÕp víi ®iÖn trë thuÇn R (H×nh 3 )

H×nh 3

Gi¶ sö dßng ®iÖn xoay chiÒu ch¹y trong m¹ch ë thêi ®iÓm t cã d¹ng: I = I0. sin2π ft (11)

Khi ®ã: u = uR + ur + uL (12)

V× uR vµ ur cïng pha víi i, cßn uL nhanh pha 2π

so víi i nªn ta cã thÓ viÕt:

u = U0R. sin2π ft + U0r. sin2π ft + U0C.sin(2π ft + 2π

) (13)

¸p dông gi¶n ®å vÐc t¬ Fresnel (H×nh 4) ta t×m ®−îc d¹ng cña hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu u:

H×nh 4

u = U0.sin(2π ft + ϕ ) (14)

víi U0 = 2 20 0 0( )R rU U U+ + L (15)

37

0

0 0

2 .L

R r

U f LtgU U R r

πϕ = =+ +

(16)

Thay U0R = I0R, U0r = I0r vµ U0L = I0.ZL = 0 2 .I f Lπ vµo (15) ta cã biÓu thøc:

U0 = I0.2( ) LR r Z+ + 2 = I0.Z (17)

Víi ZL lµ c¶m kh¸ng cña cuén d©y dÉn: Zc = 2 .f Lπ (18)

vµ Z lµ tæng trë cña m¹ch RL ®èi víi dßng ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè f:

Z = 2( ) LR r Z+ + 2 (19)

Chia 2 vÕ cña (17) cho 2 , ta nhËn ®−îc ®Þnh luËt ¤m ®èi víi m¹ch ®iÖn xoay chiÒu RL: UI = Z

(20)

Trong ®ã U vµ I lµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña hiÖu ®iÖn thÕ vµ c−êng ®é dßng xoay chiÒu trong m¹ch RC cã thÓ ®o b»ng ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè.

IV. Tr×nh tù thÝ ngiÖm 1. KiÓm tra ho¹t ®éng cña bé nguån ®iÖn 12V - 3A (AC - DC power supply) Bé nguån ®iÖn 12V - 3A/AC - DC cã thÓ cung cÊp:

- §iÖn ¸p mét chiÒu 0 - 12V ®−îc lÊy ra tõ hai cäc ®Êu d©y phÝa ph¶i, cung cÊp dßng tèi ®a 3A, cã thÓ ®iÒu chØnh liªn tôc nhõ nóm xoay P. Hai ®ång hå A vµ V l¾p trªn mÆt bé nguån dïng chØ thÞ gÇn ®óng ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ra (>1,5%).

±12V

- §iÖn ¸p xoay chiÒu cè ®Þnh 12V lÊy ra tõ hai lç ®Êud©y phÝa tr¸i. - KiÓm tra ho¹t déng cñ bé nguån b»ng c¸ch: + C¾m phÝch lÊy ®iÖn cña bé nguån nµy vµo æ diÖn xoay chiÒu 220V trªn bµn thÝ nghiÖm. + BÊm kho¸ K trªn mÆt bé nguån: ®Ìn LED cña nã ph¸t s¸ng b¸o hiÖu s½n sµng ho¹t ®éng. + VÆn tõ tõ nóm xoay P theo chiÒu kim ®ång hå ®ång thêi quan s¸t v«n kÕ V trªn mÆt bé nguån. NÕu kim chØ thÞ cña nã dÞch chuyÓn ®Òu ®Æn trªn toµn thang ®o (0 - 12V) lµ ®¹t yªu cÇu. + VÆn tr¶ l¹i nóm xoay P vÒ vÞ trÝ tËn cïng bªn tr¸i. BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. 2. X¸c ®Þnh ®iÖn dung cña tô diÖn trong m¹ch RC a. M¾c m¹ch ®iÖn: M¾c tô ®iÖn C vµ ®iÖn trë R nh− s¬ ®å h×nh 1 §iÖn ¸p xoay chiÒu 12 ®−îc lÊy tõ hai lç ra xoay chiÒu 12 trªn mÆt bé nguån ®Ó cung cÊp cho m¹ch ®iÖn. Dïng hai ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè DT9202 lµm v«n kÕ vµ ampe kÕ xoay chiÒu.

VV

b. Chän thang ®o cho hai ®ång hå: - V«n kÕ V ®Æt ë thang ®o xoay chiÒu ACV 20V, m¾c song song víi c¸c ®o¹n m¹ch cÇn ®o. - Ampe kÕ A ®Æt ë thang ®o xoay chiÒu ACA 200mA . Hai d©y ®o c¾m vµo hai lç “COM” vµ “A”, råi m¾c nèi tiÕp xen vµo m¹ch ®iÖn gi÷a R vµ C b»ng hai ®Çu cèt. Sau khi thiÕt lËp xong, mêi thÇy gi¸o kiÓm tra m¹ch ®iÖn tr−íc khi cÊp ®iÖn cho m¹ch. c. TiÕn hµnh ®o:

38

BÊm nót “ON/OFF” trªn mÆt v«nkÕ V vµ ampe kÕ A cho chóng ho¹t ®éng. BÊm kho¸ K cña bé nguån. Quan s¸t, ®äc vµ ghi gi¸ trÞ c−êng ®é dßng ®iÖn trªn Am pe kÕ A vµo b¶ng 1. Dïng v«n kÕ V lÇn l−ît ®o çc gi¸ trÞ hiÖu ®iÖn thÕ hiÖu dông U ë hai ®Çu ®o¹n m¹ch, UR gi÷a hai ®Çu ®iÖn trë thuÇn R vµ UC gi÷a hai ®Çu tô ®iÖn C, ®äc vµ ghi vµo b¶ng 1 d. KÕt thóc phÐp ®o: BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. BÊm çc nót “ON/OFF” trªn hai ®ång hå ®Ó t¾t ®iÖn cho chóng. Ghi vµo b¶ng 1: Gi¸ trÞ giíi h¹n, ®é nh¹y, cÊp chÝnh x¸c vµ sè n quy ®Þnh ®èi víi thang ®o ®· chän trªn v«n kÕ vµ ampe kÕ. 3. X¸c ®Þnh hÖ sè tù c¶m L cña cuén d©y dÉn trong m¹ch RL. a. M¾c m¹ch ®iÖn: M¾c cuén d©y dÉn cã ®iÖn trë thuÇn r, hÖ sè tù c¶m L nèi tiÕp víi ®iÖn trë R vµo b¶ng l¾p r¸p m¹ch ®iÖn theo s¬ ®å h×nh 3 §iÖn ¸p xoay chiÒu ®−îc lÊy tõ hai lç ra xoay chiÒu trªn mÆt bé nguån ®Ó cung cÊp cho m¹ch ®iÖn. VÉn dïng hai ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè DT9202 lµm v«n kÕ vµ ampe kÕ xoay chiÒu.

12V∼ 12V∼

b. Chó ý: Gi÷ nguyªn vÞ trÝ thang ®o cña v«n kÕ xoay chiÒu V vµ ampe kÕ xoay chiÒu A nh− trong thÝ nghiÖm kh¶o s¸t m¹ch RC nªu trªn. Mêi thÇy gi¸o kiÓm tra m¹ch ®iÖn tr−íc khi nèi m¹ch ®iÖn cÇn ®o víi bé nguån 12V – 3A/AC - DC. c. TiÕn hµnh ®o: BÊm nót “ON/OFF” trªn mÆt v«nkÕ V vµ ampe kÕ A cho chóng ho¹t ®éng. BÊm kho¸ K cña bé nguån. Quan s¸t, ®äc vµ ghi gi¸ trÞ c−êng ®é dßng ®iÖn trªn Am pe kÕ A vµo b¶ng 2. Dïng v«n kÕ V lÇn l−ît ®o çc gi¸ trÞ hiÖu ®iÖn thÕ hiÖu dông U ë hai ®Çu ®o¹n m¹ch, UR gi÷a hai ®Çu ®iÖn trë thuÇn vµ UL gi÷a hai ®Çu cuén d©y dÉn L, ®äc vµ ghi vµo b¶ng 2. d. KÕt thóc phÐp ®o: BÊm kho¸ K ®Ó t¾t bé nguån. BÊm çc nót “ON/OFF” trªn hai ®ång hå ®Ó t¾t ®iÖn cho chóng. e. Th¸o v«n kÕ V ra khái m¹ch ®iÖn, vÆn chuyÓn m¹ch chän thang ®o cña nã vÒ vÞ trÝ “200Ω ” hoÆc “2k” dïng nã lµm «m kÕ ®Ó ®o ®iÖn trë thuÇn r cña cuén d©y. Çc cùc “V/ ” vµ “COM” cña «m kÕ ®−îc nèi víi hai ®Çu cña cuén d©y L.

Ω

BÊm nót “ON” trªn mÆt «m kÕ, ®äc gi¸ trÞ ®iÖn trë r cña cuén d©y råi ghi vµo b¶ng 2 Sau ®ã bÊm nót “ON/OFF” t¾t ®iÖn cho «m kÕ. Ghi vµo b¶ng 2: Gi¸ trÞ giíi h¹n, ®é nh¹y, cÊp chÝnh x¸c vµ sè n quy ®Þnh ®èi víi thang ®o ®· chän trªn v«n kÕ V, ampe kÕ A vµ «m kÕ Ω . 4. TÝnh to¸n kÕt qu¶ ®o: - Dùa vµo çc gi¸ trÞ I, U, UR, UC ®o ®−îc trong b¶ng 1 ®Ó x¸c ®Þnh:

+ Tæng trë: Z = 2cR Z+ 2 = U/I

+ §iÖn trë thuÇn: R = UR/I + Dung kh¸ng: Zc = UC/I + §iÖn dung: C = 1/ 2 . Cf Zπ = I/ 2 . Cf Uπ Víi f = 50Hz 1% lµ tÇn sè l−íi ®iÖn quèc gia. ±- Dùa vµo çc gi¸i trÞ ®o ®−îc cña U, I vµ R ®o ®−îc trong ®o¹n m¹ch RL ®Ó x¸c ®Þnh: + Tæng trë: Z = U/I

+ C¶m kh¸ng: ZL = 2 2( )Z R r− + + HÖ sè tù c¶m: L = ZL/ 2 fπ Víi f = 50Hz 1% lµ tÇn sè l−íi ®iÖn quèc gia. ±

V. C©u hái kiÓm tra 1. Nªu kh¸i niÖm ®iÖn dung vµ ®é tù c¶m. Nªu râ quan hÖ vÒ tÇn sè, pha vµ biªn ®é gi÷a c−êng ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu vµ hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu trong ®o¹n m¹ch: - ChØ chøa ®iÖn trë thuÇn R - ChØ chøa tô ®iÖn cã ®iÖn dung C - ChØ chøa cuén d©y dÉn cã hÖ sè tù c¶m L 2. Dïng gi¶n ®å vect¬ Fresnel, thiÕt lËp quan hÖ vÒ tÇn sè, pha vµ biªn ®é gi÷a c−êng ®é dßng ®iÖn xoay chiÒu vµ hiÖu ®iÖn thÕ xoay chiÒu trong m¹ch RCL kh«ng ph©n nh¸nh. Tõ ®ã suy ra

39

biÓu thøc x¸c ®Þnh tæng trë cña m¹ch RCL. §iÒu kiÖn ®Ó c−êng ®é dßng ®iÖn trong m¹ch RCL ®¹t cùc ®¹i? 3. Tr×nh bÇy çch x¸c ®Þnh ®iÖn dung C cña tô ®iÖn vµ hÖ sè tù c¶m L cña d©y dÉn theo ph−¬ng ph¸p v«n – ampe ®èi víi dßng xoay chiÒu. 4. Nãi râ çch x¸c ®Þnh sai sè tuyÖt ®èi cña c−êng ®é dßng ®iÖn vµ cña hiÖu ®iÖn thÕ ®o trùc tiÕp trªn çc ®ång hå ®a n¨ng hiÖn sè. 5. Dùa vµo c«ng thøc tÝnh C vµ L chøng minh çc biÓu thøc tÝnh sai sè t−¬ng ®èi cña ®iÖn dung C vµ cña hÖ sè tù c¶m L cã d¹ng:

C

C

UC I fC I f U

ππ

∆∆ ∆ ∆ ∆= + + +

ππ

∆ ∆ + ∆ + ∆ ∆= +

−

2

2 2 2

. . . . ..( )

∆+

L U U Z U I I R R fL I Z R f

40

MÉu b¸o c¸o thÝ nghiÖm Nghiªn cøu m¹ch ®iÖn xoay chiÒu

Tr−êng ......................................................... §iÓm ®¸nh gi¸ cña GV

Líp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................


........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. Kh¶o s¸t m¹ch R - C B¶ng 1 V«n kÕ V: Um = ..................... δ U = ........................ α = ..................... n = .................... Ampe kÕ A: Im = ..................... δ I = ........................ α = ..................... n = ..................

I (mA)

U (V)

UR

(V) UC

(V) Z R ZC C

TÝnh to¸n kÕt qu¶: ……………….…………………………………………………………………………………… ……………….…………………………………………………………………………………… ……………….…………………………………………………………………………………… ……………….…………………………………………………………………………………… 2. Kh¶o s¸t m¹ch R - L B¶ng 2 ¤m kÕ: Rm = ..................... δ R = ........................ α = ..................... n = ....................

I (mA)

U (V)

UR

(V) UL

(V) Z R ZL L

TÝnh to¸n kÕt qu¶: ……………….…………………………………………………………………………………… ……………….…………………………………………………………………………………… ……………….…………………………………………………………………………………… ……………….…………………………………………………………………………………… ……………….……………………………………………………………………………………

41

Bµi Sè 7 Bµi Sè 7 §o chiÕt suÊt dung dÞch ®−êng §o chiÕt suÊt dung dÞch ®−êng

b»ng khóc x¹ kÕ b»ng khóc x¹ kÕ

i. Môc ®Ých thÝ nghiÖm: i. Môc ®Ých thÝ nghiÖm: 1. Chøng minh ®Þnh luËt ph¶n x¹, khóc x¹ ¸nh s¸ng. 1. Chøng minh ®Þnh luËt ph¶n x¹, khóc x¹ ¸nh s¸ng. 2. HiÓu ®−îc nguyªn lý cÊu t¹o, nguyªn t¾c sö dông khóc x¹ kÕ ®Ó ®o chiÕu suÊt dung dÞch. 2. HiÓu ®−îc nguyªn lý cÊu t¹o, nguyªn t¾c sö dông khóc x¹ kÕ ®Ó ®o chiÕu suÊt dung dÞch. 3. Sù phô thuéc chiÕt suÊt dung dÞch vµ nång ®é çc chÊt tan trong dung dÞch . 3. Sù phô thuéc chiÕt suÊt dung dÞch vµ nång ®é çc chÊt tan trong dung dÞch . 4. X¸c ®Þnh nång ®é chÊt tan dùa vµo chØ sè khóc x¹. 4. X¸c ®Þnh nång ®é chÊt tan dùa vµo chØ sè khóc x¹.

II. Dông cô thùc hµnh: II. Dông cô thùc hµnh: Khóc x¹ kÕ, dông cô pha dung dÞch, çc chÊt chuÈn, dung m«i hoµ tan, c©n. Khóc x¹ kÕ, dông cô pha dung dÞch, çc chÊt chuÈn, dung m«i hoµ tan, c©n.

iii. Lý thuyÕt: iii. Lý thuyÕt: 1. Nguyªn t¾c vµ cÊu t¹o khóc x¹ kÕ: 1. Nguyªn t¾c vµ cÊu t¹o khóc x¹ kÕ:

Dùa vµo hiÖn t−îng khóc x¹ ng−êi ta chÕ t¹o ra khóc x¹ kÕ. Bé phËn c¬ b¶n cña khóc x¹ kÕ gåm hai l¨ng kÝnh vu«ng, c¹nh huyÒn ®Æt ®èi diÖn nhau, gi÷a c¹nh huyÒn ng−êi ta cho dung dÞch cÇn x¸c ®Þnh chiÕt suÊt L¨ng kÝnh th−êng lµm b¨ng thuû tinh trong suèt cã chiÕt suÊt N. Tia s¸ng sau khi qua l¨ng kÝnh thø nhÊt khóc x¹ vµo líp dung dÞch máng gi÷a hai l¨ng kÝnh víi gãc khóc x¹ 90o vµ tíi l¨ng kÝnh thø 2. Tia khóc x¹ tíi l¨ng kÝnh thø 2 coi nh− gãc tíi b»ng 90o vµ khóc x¹ qua l¨ng kÝnh 2 ®¹t gãc khóc x¹ tíi h¹n rth. ChiÕt suÊt dung dÞch cÇn ®o: n = N.sinrth

Nh÷ng tia s¸ng ®Òu cã gãc tíi i < ith míi qua ®−îc líp dung dÞch máng vµ tia khóc x¹ cã gãc khóc x¹ r < rth do ®ã thÞ tr−êng t¹o ra do khóc x¹ kÕ lµ hai miÒn s¸ng tèi râ rµng, cã ranh giíi 2 miÒn. 2. Nguyªn t¾c lý thuyÕt: Gi¶ thiÕt cã hai m«i tr−êng trong suèt, chiÕt suÊt n1 vµ n2, mÆt ng¨n çch 2 m«i tr−êng MN. i Ngäi mét chïm s¸ng tíi mÆt ng¨n çch gi÷a hai m«i tr−êng d−íi mét gãc tíi i. Mét phÇn chïm s¸ng ph¶n x¹ l¹i m«i tr−êng thø nhÊt, mét phÇn chïm s¸ng khóc x¹ vµo m«i tr−êng thø 2 víi gãc khóc x¹ r .

n1

n2 M Nr

Theo ®Þnh luËt khóc x¹ ¸nh s¸ng, ta cã:

sinsin

ir =

2

1

nn (1)

42

Hai tr−êng hîp sÏ x¶y ra, m«i tr−êng thø nhÊt chiÕt quang h¬n m«i tr−êng thø 2 (n1 > n2) hoÆc m«i tr−êng thø nhÊt chiÕt quang kÐm m«i tr−êng thø 2 (n1 < n2). XÐt tr−êng hîp n1 > n2:

sinsin

ir =

2

1

nn > 1 =>sin i > sin r

Gãc tíi i t¨ng, gãc khóc x¹ r t¨ng, i > r, khi i ®¹t ®Õn 90o, gãc khóc x¹ r ®¹t tíi h¹n r = rth < 90o. Tr−êng hîp tia s¸ng tíi ®i lµ lµ mÆt ng¨n çch hai m«i tr−êng gãc khóc x¹ ®¹t gãc khóc x¹ tíi h¹n.

sin 90sin

o

thr = 2

1

nn => n1 = n2.sin rth

BiÕt gi¸ trÞ n2, x¸c ®Þnh gãc khóc x¹ tíi h¹n rth, chóng ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc chiÕt suÊt m«i tr−êng thø nhÊt.

XÐt tr−êng hîp n2 < n1: sinsin

ir =

2

1

nn < 1 => sin i = sin r

Gãc tíi i lu«n nhá h¬n r, khi gãc tíi r ®at ®Õn 90o gãc tíi i ®¹t ®Õn i tíi h¹n. Nh÷ng tia s¸ng tíi cã gãc tíi lín h¬n gãc i tíi h¹n ph¶n x¹ l¹i hoµn toµn m«i tr−êng 1.

sin

sin 90th

o

i =

2

1

nn => n1 =

2nsin thi

BiÕt gi¸ trÞ n2, x¸c ®Þnh gãc tíi i tíi h¹n, chóng ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc chiÕt suÊt m«i tr−êng thø nhÊt.

iv. tr×nh tù tiÕn hµnh: 1. Pha çc dung dÞch: Tõ dung dÞch ®−êng gèc 30% pha lo·ng ra çc dung dÞch 5, 10, 15, 20, 25%, mçi dung dÞch 3ml. 2. KiÓm tra khóc x¹ kÕ: KiÓm tra m¸y ®ång thêi ®o chiÕt suÊt dung m«i. Nhá 2-3 giät n−íc cÊt vµo gi÷a hai l¨ng kÝnh, ®iÒu chØnh thÞ kÝnh thÝch hîp víi m¾t ®Ó ®−îc thÞ tr−êng cã hai miÒn s¸ng tèi râ nÐt. NÕu ranh giíi gi÷a s¸ng tèi cã mÇu do hiÖn t−îng t¸n s¾c qua l¨ng kÝnh, chóng ta dïng nóm ®iÒu chØnh khö t¸n s¾c t¹o thÞ tr−êng cã hai miÒn s¸ng tèi râ nÐt. 3. KÐo kÝnh ng¾m (khèi trô tay cÇm) lªn xuèng: §Ó v¹ch ph©n chia s¸ng tèi ®Õn trïng vµo ba v¹ch ®¸nh dÊu chuÈn cña m¸y. §äc gi¸ trÞ chiÕt suÊt cña n−íc cÊt chØ ra trªn b¶ng chia(b¶ng n) t¹i vÞ trÝ v¹ch ph©n chia s¸ng tèi. ChiÕt suÊt cña n−íc cÊt tèt lµ n0 = 1.333, nÕu kh«ng ®¹t chóng ta ph¶i chØnh èng chuÈn trôc trong m¸y ®Ó ®¹t chiÕt suÊt n−íc cÊt. 4. ChiÕt suÊt n cña dung dÞch: Lµ hµm sè cña nång ®é, nÕu thay lÇn l−ît n−íc cÊt b»ng çc dung dÞch ®−êng 5, 10, 15, 20, 25 vµ 30%, t−¬ng øng chiÕt suÊt lµ n1, n2, n3, n4, n5 vµ n6. Nhá lÇn l−ît dung dÞch 5, 10, 15, 20, 25, 30% vµo gi÷a hai l¨ng kÝnh, kÐo kÝnh ng¾m ®Ó cho ranh giíi sang tèi cña thÞ tr−êng ®Õn trïng vµo ba v¹ch ®¸nh dÊu chuÈn cña m¸y. §äc gi¸ trÞ chiÕt suÊt mµ m¸y chØ trªn b¶ng t¹i vÞ trÝ v¹ch ph©n chia s¸ng tèi. 5. X¸c ®Þnh chiÕt suÊt nX cña dung dÞch Cn cña phßng thÝ nghiÖm: T−¬ng tù nh− çc dung dÞch trªn.

v. C©u hái kiÓm tra: 1. ChiÕt suÊt tØ ®èi, chiÕt suÊt tuyÖt ®èi. 2. §Þnh luËt ph¶n x¹, khóc x¹ ¸nh s¸ng. 3. Nguyªn t¾c ®o chiÕt suÊt dung dÞch. 4. Çc ph−¬ng ph¸p ®o chiÕt suÊt. Liªn quan chiÕt suÊt vµ çc th«ng sè vËt lý kh¸c: to,

b−íc sãng ¸nh s¸ng, vËn tèc truyÒn sãng ®iÖn tõ …

43

MÉu b¸o ço thÝ nghiÖm §o chiÕt suÊt dung dÞch ®−êng b»ng khóc x¹ kÕ

Tr−êng ......................................................... Líp ....................... Tæ ................................. Hä tªn ...........................................................

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. KÕt qu¶ x¸c ®Þnh chiÕt suÊt çc dung dÞch:

n TT n0 n 5% n 10% n 15% n 20% n 25% n 30% nX

1 2 3

n a

§iÓm ®¸nh gi¸ cña GV

2. KÕt qu¶ nång ®é dung dÞch Cn: 3. Ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n: ChiÕt suÊt cã tÝnh c«ng tÝch, chiÕt suÊt b»ng tæng chiÕt suÊt çc chÊt tan trong dung dÞch: n = n0 + a.C nx = n0 + a.Cx

n0 lµ chiÕt suÊt n−íc cÊt (dung m«i). a lµ trÞ sè gãc trung b×nh.

a = 1 2 3 4 5 6a +a +a+ a+ a +a6

Víi: a1 = 5% 0n - n5

, a2 = 10% 0n - n10

, …

a5 = 25% 0n - n25

, a6 = 30% 0n - n30

VËy: Cx = x 0n -na

.100%

4. Ph−¬ng ph¸p vÏ ®å thÞ: Tõ gi¸ trÞ chiÕt suÊt n cña dung dÞch phô thuéc nång ®é, vÏ ®å thÞ sù phô thuéc chiÕt suÊt vµ nång ®é. Chia tØ lÖ xÝch sao cho ®−êng biÓu diÔn n = f(C) gÇn trïng víi ®−êng ph©n gi¸c gãc phÇn t− thø nhÊt.

44

Bµi sè 8 Ph©n cùc nghiÖm

i. Môc ®Ých thÝ nghiÖm:

1. HiÓu ®−îc sù ph©n cùc cña ¸nh s¸ng - sù quay mÆt ph¼ng ¸nh s¸ng ph©n cùc. 2. §o ®−îc gãc quay cùc cña mét chÊt, tÝnh ra n¨ng suÊt quay cùc vµ t×m ®−îc nång ®é cña chÊt trong dung dÞch . 3. RÌn luyÖn tÝnh chÝnh x¸c.

ii. Dông cô : - Ph©n cùc kÕ vµ phô tïng. - Dung dÞch ®−êng chuÈn, c¸c b×nh ®Þnh møc, èng hót chia ®é, cèc cã má, ®òa thuû tinh, b×nh cÇu, b«ng läc, phÔu läc … - Dung dÞch ®−êng cÇn ®o.

iii. Lý thuyÕt: C¸c chÊt quay cùc (ho¹t quang) cã t¸c dông lµm quay mÆt ph¼ng ¸nh s¸ng ph©n cùc mét gãc R tØ lÖ víi bÒ dÇy líp chÊt (nÕu lµ chÊt r¾n th× chiÒu dµi tÝnh b»ng mm, nÕu lµ chÊt láng dung dÞch th× chiÒu dµi tÝnh b»ng dm), phô thuéc b¶n chÊt cña chÊt ho¹t quang, tØ lÖ víi nång ®é dung dÞch chÊt ho¹t quang:

[ ]DR = α .C.l (1)

[ ]Dα

lµ gãc quay cùc riªng (n¨ng suÊt quay cùc) ®o víi ¸nh s¸ng ph©n cùc mÇu vµng cña quang phæ natri, ®o ë nhiÖt ®é 20o: Tõ (1) ta suy ra :

[ ]Dα =

RC.l

(2)

§©y lµ c«ng thøc t×m n¨ng suÊt quay cùc cña mét chÊt ho¹t quang. Vµ :

C = [ ]D.l

Rα

(3)

§©y lµ c«ng thøc ®Ó t×m nång ®é chÊt ho¹t quang trong dung dÞch . Muèn ®o gãc quay cùc R ta dïng ph©n cùc kÕ. Bé phËn chñ yÕu cña ph©n cùc kÕ lµ hai

kÝnh ph©n cùc (cã thÓ lµ tuamalin, cã thÓ lµ nic«n, cã thÓ lµ p«larooit). B¶n (a) cã tªn gäi lµ b¶n ph©n cùc P, b¶n (b) cã tªn gäi lµ b¶n ph©n tÝch A. Gi÷a hai b¶n ph©n cùc cã èng T ®ùng dung dÞch chÊt ho¹t quang. Cã ®Ìn natri ph¸t ra ¸nh s¸ng vµng. S¬ ®å ph©n cùc kÕ:

3

S: ®en natri A: kÝnh ph©n tÝch

F: kÝnh läc nhiÖt B: b¶ng chia ®é gãc P: kinh ph©n cùc K: kÝnh ng¾m 21 T: èng ®ùng dung dÞch Q: b¶n máng th¹ch anh Nhê b¶n máng th¹ch anh Q nªn thÞ tr−êng ( nh×n qua kÝnh ng¾m K) ®−îc chia lµm 3 miÒn trong ®ã 2 miÒn (1) vµ (2) lµ cïng mÇu gièng nhau, miÒn (3) ë gi÷a ®Ó so s¸nh víi 2 miÒn hai bªn. Ph¶i ®iÒu chØnh (hoÆc quay du xÝch hoÆc quay b¶ng chia ®é) sao

45

cho thÞ tr−êng ®Òu mÇu: c¶ 3 miÒn (1), (2) vµ (3) cïng mét mÇu, kh«ng cã sù kh¸c biÖt, khi ®ã míi ®äc gãc quay cùc R. §äc gãc quay cùc R nªn dïng kÝnh lóp g¾n liÒn kÝnh ng¾m K ®Ó ®äc du xÝch cho râ.

iv. TiÕn hµnh: Cã 2 néi dung: x¸c ®Þnh gãc quay cùc riªng [ ]D

α vµ x¸c ®Þnh nång ®é Cx cña dung

dÞch ®−êng. 1. x¸c ®Þnh gãc quay ban ®Çu R0:

Ng−êi ta khi chÕ t¹o ph©n cùc kÕ ph¶i ®Ó quang trôc kÝnh ph©n cùc P vµ quang trôc kÝnh ph©n tÝch A vu«ng gãc víi nhau, khi ®ã thÞ tr−êng sÏ ®Òu mÇu, vµ tèi. Trªn b¶ng chia ®é gãc quay cùc ph¶i lµ 0 ( ®iÓm 0 cña du xÝch ph¶i trïng khíp víi ®iÓm 0 cña b¶ng chia ®é). Nh−ng thùc tÕ do nhiÒu nguyªn nh©n kh«ng ®−îc nh− vËy, nªn ta ph¶i x¸c ®Þnh gãc quay R0 nµy (gäi lµ ®iÓm 0 ban ®Çu). Cho n−íc cÊt vµo èng T. §iÒu chØnh cho thÞ tr−êng ®Òu mÇu (ë vïng tèi). §−îc gãc R0

lµm nh− vËy 3-5 lÇn, lÊy gi¸ trÞ trung b×nh 0R .

2. X¸c ®Þnh gãc quay cùc riªng [ ]Dα :

Dïng c«ng thøc:

[ ]Dα =

RC.l

(2)

- Tõ dung dÞch ®−êng gèc 10%, ta pha mét lo¹t dung dÞch cã nång ®é lÇn l−ît 2, 4, 6, 8% (b»ng çch lÊy mét phÇn dung dÞch ®−êng gèc 10% vµ mét l−îng n−íc cÊt thÝch hîp). Mçi dung dÞch cÇn pha 25ml b»ng b×nh ®Þnh møc. - §o gãc quay cña çc dung dÞch míi pha: thÝ dô ta ®−îc R1, R2, R3, R4 vµ R5 cña dung

dÞch gèc 10%, nªn nhí r»ng Ri = Ri – R0 , trong ®ã Ri lµ gãc quay cùc cña dung dÞch thø i (cã nång ®é x¸c ®Þnh Ci), Ri lµ gãc quay cùc ®äc trªn b¶ng chia ®é. - §o gãc quay cùc Rx cña dung dÞch ®−êng cã nång ®é ch−a biÕt Cx do phßng thÝ nghiÖm

bè trÝ. - TÝnh gãc quay cùc riªng [ ]D

α cña ®−êng: tõ çc sè liÖu Ci, Ri víi l = 1dm, ta lÇn l−ît

tÝnh gãc quay cùc riªng cña ®−êng víi tõng dung dÞch 2, 4, 6, 8 vµ 10% vµ lÊy trÞ sè trung b×nh cña çc trÞ sè [ ]D

α võa tÝnh ®−îc :

[ ][ ]

5

Di = 1

D

αα =

5

∑ (4)

3. X©y dùng ®−êng cong chuÈn ®é R = f(c): Tõ c«ng thøc : R = [ ]D

α .C.l

Cã [ ]Dα .l cè ®Þnh, râ rµng gãc quay cùc R tØ lÖ víi nång ®é C cña dung dÞch.

Tõ çc sè liÖu Ci, Ri ta vÏ ®å thÞ cã trôc tung lµ gi¸ trÞ gãc quay Ri, trôc hoµnh lµ gi¸ trÞ nång ®é Ci. §−êng biÓu diÔn bËc mét ®i qua gèc t¹o ®é (cã gi¸ trÞ C = 0, R = 0). Dïng ®å thÞ nµy, tõ gãc quay Rx cña dung dÞch ®−êng ch−a biÕt nång ®é, ta sÏ x¸c ®Þnh ®−îc nång ®é cÇn t×m Cx. 4. KiÓm tra b»ng tÝnh to¸n: Ta dïng c«ng thøc (3):

C = [ ]D

Rα .l

Víi R thay b»ng Rx, [ ]Dα thay b»ng [ ]D

α ë (4), l = 1dm, ta tÝnh ®−îc Cx.

§èi chiÕu víi gi¸ trÞ Cx t×m ®−îc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å thÞ. NÕu 2 gi¸ trÞ Cx sai lÖch nhau kh«ng qu¸ 5% th× ®−îc coi lµ kÕt qu¶ ®óng. 5. Nh÷ng ®iÒu cÇn chó ý

46

- Ph¶i ®äc gãc quay R khi thÞ tr−êng ®Òu mÇu ë vïng tèi. - Ph¶i tËp ®äc gãc quay R cho chÝnh x¸c. Cè g¾ng ®äc qua kÝnh lóp ®· g¾n s½n ë kÝnh ng¾m K. NÕu kh«ng ®äc ®−îc th× míi nh×n b»ng m¾t. §é chÝnh x¸c cña ph©n cùc kÕ cã ë phßng thÝ nghiÖm lµ 0,005o. - Khi cho dung dÞch vµo èng T cè g¾ng kh«ng ®Ó cã bät khÝ. - Lau s¹ch kÝnh l¾p ®Ëy 2 ®Çu èng T, kÝnh ng¾m K, kÝnh ch¾n … ®Ó ®äc cho râ. - Khi ®äc gãc quay R cÇn ®iÒu chØnh nhanh, ®äc nhanh, v× ®äc l©u mái m¾t, kh«ng chÝnh x¸c. Cã thÓ lÊy 3 gi¸ trÞ: Ra t−¬ng øng víi hai miÒn (1), (2) nh¹t h¬n miÒn (3) ë gi÷a, Rb t−¬ng øng víi khi hai miÒn (1) vµ (2) thÉm h¬n nhiÒu miÒn (3) ë gi−a Rc khi c¶ 3 miÒn (1), (2) vµ (3) cïng ®Òu mÇu:

R = a bR +R +R

3c

V. C©u hái kiÓm tra : 1. T¹i sao ph¶i ®äc thÞ tr−¬ng ®Òu mÇu ë vïng tèi? 2. Lµm sao biÕt gãc quay cña mét chÊt quang ho¹t lµ d−¬ng (R > 0, h÷u tuyÕn), lµ ©m (R < 0, t¶ tuyÕn)? 3. Nguyªn t¾c cña du xÝch cña ph©n cùc kÕ? 4. T¹i sao khi cho dung dÞch vµo èng T l¹i ph¶i ch¸nh kh«ng cã bét khÝ? 5. T¹i sao kh«ng ®o gãc quay cùc cña nh÷ng dung dÞch ®−êng cã nång ®é C thËt cao (C > 10%, C > 30%, …) kh«ng ®o víi nh÷ng èng T cã chiÒu dµi l = 2dm?

47

Bµi Sè 9 §Þnh l−îng so mÇu b»ng quang s¾c kÕ

i. Môc ®Ých thÝ nghiÖm:

1. HiÓu râ øng dông cña ®Þnh luËt hÊp thô ¸nh s¸ng (Lambe – Bia) vµo phÐp ®Þnh l−îng so mÇu. 2. N¾m v÷ng ph−¬ng ph¸p ®Þnh l−îng nång ®é mét dung dÞch b»ng phæ hÊp thô. 3. BiÕt sö dông thµnh th¹o m¸y so mÇu quang ®iÖn (T.581 – Trung Quèc) hay m¸y quang phæ.

ii. Dông cô: - M¸y so mÇu quang ®iÖn (T.581 – Trung Quèc) hay m¸y quang phæ. - Dung dÞch kalibicromat gèc, phßng ®· pha. - B×nh ®ùng n−íc, pipet, cèc thuû tinh. - N−íc cÊt.

iii. Lý thuyÕt: 1. §Þnh luËt hÊp thô ¸nh s¸ng (Lambe – Bia):

Khi nghiªm cøu sù hÊp thÞ ¸nh s¸ng cña çc dung dÞch mÇu, Lambe – Bia ®· t×m ra sù phô thuéc cña c−êng ®é ¸nh s¸ng sau khi ra khái dung dÞch (It) vµo c−êng ®é ¸nh s¸ng tíi dung dÞch (I0) theo biÓt thøc sau:

- ε . C . lt 0I = I . 1 0 (1)

Tong ®ã: ε gäi lµ hÖ sè t¾t (hÖ sè hÊp thô) C lµ nång ®é dung dÞch. l lµ bÒ dÇy cña líp dung dÞch mµ ¸nh s¸ng ®i qua (chÝnh lµ bÒ dÇy cña cèc ®o – cuvette). Trong thùc tÕ ng−êi ta hay dïng çc ®¹i l−îng dÉn xuÊt tõ c«ng thøc (1) trªn, ®ã lµ: 1.1. §é truyÒn qua (®é thÊu quang – T): §−îc ®Þnh nghÜa lµ:

T = t

0

II = (2)

-ε.C.l10 T tÝnh theo %. 1.2. §é hÊp thô – A (mËt ®é quang- D, ®é t¾t – E):

A(D,E) = 1glT

= ε (3) .C.lNÕu C = 1M/chÊt láng, l = 1cm, th× A = , khi ®ã hÖ sè ε lµ hÖ sè hÊp thô ph©n tö, kÝ

hiÖu lµ .

ε

MεNÕu = 1%, l = 1cm, th× A = , lóc nµy hÖ sè gäi lµ hÖ sè hÊp thô phÇn tr¨m, kÝ hiÖu lµ

.

ε ε1%1cmE

Chó ý r»ng c«ng thøc (3) chØ ®óng khi ¸nh s¸ng chiÕu vµo dung dÞch lµ ¸nh s¸ng ®¬n s¾c. V× thÕ nguån s¸ng trong çc m¸y ®o mÇu hay quang phæ lµ nguån ph¸t ¸nh s¸ng ®¬n s¾c. NÕu dïng nguån s¸ng ®a s¾c (®Ìn d©y tãc …) th× ph¶i cã bé phËn ph©n tÝch ¸nh s¸ng ra thµnh ¸nh s¸ng ®¬n s¾c (monochromateur). Trong çc m¸y th−êng dïng lµ kÝnh läc mÇu, l¨ng kÝnh hay çch tö. 2. Phæ hÊp thô:

Víi mét chÊt x¸c ®Þnh, sù phô thuéc cña ®é hÊp thô (A) vµo b−íc sãng ¸nh s¸ng ( λ ) chiÕu vµo gäi lµ phæ hÊp thô cña chÊt ®ã.

D¹ng tæng qu¸t cña phæ hÊp thô lµ: A = f( ) (4) λ

48

Víi mét chÊt x¸c ®Þnh, trong nh÷ng ®iÒu kiÖn ®o nhÊt ®Þnh, hµn f sÏ cã mét d¹ng

t−êng minh. Ha

th

ph−¬ng p3. Ph−¬n

®−êng th

lu«n ®ónthÊy r»ngqua lo¶ngkh«ng pnghiÖm pdÞch tu©nlµ trong th¼ng). 3.1. Dïn

nång ®é theo ®Þnh( λ , dung

ta sÏ biÕ

nång ®é

t3.2. So s¸

i ®Æc tr−ng chÝnh cña mét phæ hÊp thô cña mét chÊt lµ: - VÞ trÝ çc cùc ®¹i, biÓu thÞ b»ng λ max (tÝnh theo ®¬n vÞ nm). Mét chÊt cã

Ó cã mét hay nhiÒu cùc ®¹i. - Gi¸ trÞ ®é hÊp thô t¹i çc cùc ®¹i, biÓu thÞ b¨ng Amax.

Phæ hÊp thô cña mét chÊt ph¶n ¶nh cÊu t¹o cña chÊt ®ã. V× thÕ ®o phæ hÊp thô lµ mét h¸p ®Þnh tÝnh quan träng ®Ó x¸c ®Þnh mét chÊt. g ph¸p ®Þnh l−îng so mÇu:

Theo c«ng thøc: A = ε .C

Víi mét chÊt x¸c ®Þnh, trong nh÷ng ®iÒu kiÖn ®o nhÊt ®Þnh ( ) th× ε = const. oλ, tKhi ®ã ®é hÊp thô (A) tØ lÖ thuËn víi nång ®é (C) cña dung dÞch:

A = K.C (5) K lµ hÖ sè tØ lÖ. §å thÞ sù biÓu diÔn sù phô thuéc cña ®é hÊp thô (A) vµo nång ®é dung dÞch (C) lµ mét ¼ng ®i qua gèc to¹ ®é (d¹ng y = a.x). §å thÞ nµy gäi lµ ®å thÞ chuÈn ®é. CÇn chó ý c«ng thøc (4) kh«ng ph¶i lu«n g víi mäi gi¸ trÞ cña nång ®é (C). Thùc tÕ víi çc dung dÞch cã nång ®é dung dÞch vµ qu¸ ®Æc th× sù phô thuéc cña A vµo C

h¶i tuyÕn tÝnh n÷a. V× thÕ, trong thùc h¶i kh¶o s¸t kho¶ng nång ®é cña dung theo ®óng ®Þnh luËt Lambe - Bia (nghÜa kho¶ng nång ®é ®ã, ®å thÞ lµ mét ®o¹n

g ®å thÞ chuÈn ®é: Pha mét d·y çc dung dÞch chuÈn cã çc n»m trong kho¶ng nång ®é dung dÞch tu©n luËt Lambe – Bia. §o ®é hÊp thô (A) cña c m«i, trªn c¬ së ®ã sÏ vÏ ®å thÞ chuÈn ®é trªn giÊy kÎ « vu«ng 1mm

¸c dung dÞch nµy t¹i ®iÒu kiÖn ®· x¸c ®Þnh

ng dÞch cÇn x¸c ®Þnh nång ®é (dung dÞch x). Dùa vµo ®å thÞ chuÈn

ng øng cña çc dung dÞch chuÈn vµ dung dÞch cò biÕt

A .C .l

Tõ ®ã:

2). §o ®é hÊp thô cu¶ du ®−îc nång ®é cña dung dÞch ®ã (Cx). nh víi mét dung dÞch chuÈn:

Gäi ®é hÊp thô vµ nång ®é t−¬lÇn l−ît lµ A0, C0 vµ Ax, Cx. Víi cïng mét ®iÒu kiÖn ®o, ta cã:

A0 = 0ε.C .l

x = ε x

0

x

AA

= 0

x

CC

, rót ra : Cx = x 0

0

A .CA

(5)

A

A(x)

0 C(x) C

49

Th−êng ng−

cã nghÜa lµ cã nång xØ b nh4. T×m v

¸c vµ cã ®é nh¹y cao, th«ng t −êng tiÕn hµnh ®o ®é Þ trÝ ®é hÊp thô cùc ®¹i ). Çch lµm nh− sau: Víi mét

dung dÞc

2 2 7 1 5

l cho mçi dung dÞch. n

hîp víi kÝnh so mÇu. −îc

nång ®é C1 => C5 (mçi dung dÞch ®o 3 lÇn ®Ó lÊy gi¸ trÞ trung b×nh). Trªn c¬ së ®ã ng

. ¸y. Bµn giao m¸y vµ dông cô cho çn bé phßng thÝ

nghiÖm.

nh nghÜa vÒ sù truyÒn qua (T) vµ ®é hÊp thô (A)?

h©n tÝch thÝch hîp (hay kÝnh läc mÇu)?

êi ta so s¸nh dung dÞch (x) víi dung dÞch chuÈn (C0) cã ®é hÊp thô (còng ®é) xÊp »ng au.

Þ trÝ hÊp thô cùc ®¹i ( maxλ ): §Ó phÐp ®Þnh l−îng ®−îc chÝnh x h

hÊp thô cña dung dÞch thö t¹i v cã ( maxλh x¸c ®Þnh ®o ®é hÊp thô A cña nã t¹i çc b−íc sãng kh¸c nhau (nÕu lµ m¸y quang phæ)

hay t¹i çc kÝnh läc mµu kh¸c nhau (víi çc m¸y so mµu). Trªn c¬ së ®ã t×m ®−îc vÞ trÝ (b−íc sãng hay kÝnh läc mµu) mµ t¹i ®ã dung dÞch cã ®é hÊp thô cùc ®¹i (Amax). Sau ®ã phÐp ph©n tÝch ®Þnh l−îng ®−îc tiÕn hµnh t¹i vÞ trÝ t×m ®−îc nµy.

iv. Çc b−íc tiÕn hµnh: 1. Pha mét d·y çc dung dÞch kalibicromat (K Cr O ). Cã çc nång ®é C => C (0,01;

0,02; 0,04; 0,06; 0,08%) tõ dung dÞch gèc C = 1%0 víi l−îng 10 mao t¸c vËn hµnh m¸y so mµu (T.2. §äc kÜ qui tr×nh th 581 TQ) hay m¸y qua g phæ

Turner (Cã b¶n h−íng dÉn kÌm theo m¸y). 3. §o ®é hÊp thô cña mét dung dÞch nhÊt ®Þnh t¹i çc b−íc sãng kh¸c nhau 9víi m¸y

quang phæ) hay t¹i çc kÝnh läc mµu kh¸c nhau (víi mÊy so mÇu). Trªn c¬ së ®ã vÏ phæ hÊp thô cña dung dÞch:

A = f( λ ) 4. T×m b−íc sãnh thÝch hîp ( ) ®èi víi m¸y quang phæ, hay víi kÝnh läc mÇu thÝch maxλ

5. T¹i b−íc sãng ( maxλ ) t×m ® (hay kÝnh läc mÇu thÝch hîp ®· chän), ®o ®é hÊp thô cña çc dung dÞch cã

x¸c ®Þnh kho¶ng nå ®é dung dÞch tu©n theo ®Þnh luËt Lambe – Bia. 6. §o ®é hÊp thô cña dung dÞch Cx phßng thùc hµnh cho. 7. VÏ ®å thÞ chuÈn ®é dùa trªn çc sè liÖu ®o ë b−íc 5. 8. T×m nång ®é C , theo hai çch: x

- Dùa vµo ®é thÞ chuÈn ®é. - So s¸nh víi dung dÞch chuÈ9. Röa s¹ch dông cô pha chÕ, lau m

n, theo c«ng thøc (5)

10. B¸o ço kÕt qu¶ theo mÉu cho s½n. V. C©u hái:

1. Ph¸t biÓu ®Þnh luËt hÊp thô ¸nh s¸ng vµ çc ®Þ

2. ThÕ nµo lµ phæ hÊp thô cña mét chÊt? 3. Tr×nh bÇy nguyªn t¾c cña ph−¬ng ph¸p ®Þnh l−îng so mÇu? 4. Dùa trªn nguyªn t¾c nµo ®Ó t×m b−íc song p

50

MÉu b¸o ço thÝ nghiÖm §Þnh l−îng so mÇu b»ng quang s¾c kÕ

r−êng .........................................................

íp ....................... Tæ .................................

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm ......................................................................................................................................................................

..................................................... ....................................................

ung dÞch ( 0,01% 0,02% 0,04%

C4

0,06% C5

0,08%

T §iÓm ®¸nh gi¸ cña GV L

Hä tªn ...........................................................

..

...............................................................

........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. Pha dung dÞch:

C) C1 C2 C3Nång ®é d

ThÓ tÝch (Vml) dung dÞch gèc 2. T×m

maxλ (hay kÝnh läc mÇu):

B−íc sãng ….. ….. ….. ….. ….. ….. (Sè kÝnh läc)

§é hÊp thô (A)

….. ….. ….. ….. ….. …..

3. §o ®é hÊ çc d

Dung C1 2

3

0,04%

4

0,06% 5

0,08% X

p thô A cña ung dÞch:

dÞch 0,01% 0,02%C C C C

§é hÊp thô (A)

4. VÏ ®−ê thô: )

A = K.C

λng cong hÊp A = f(5. VÏ ®å thÞ thÞ chuÈn ®é: 6. T×m Cx theo hai çch trªn. 7. NhËn xÐt.

51

Bµi sè 10 KÝnh hiÓn vi

i. Mô m:

Lµm s¸ng tá lý thuyÕt bµi kÝnh hiÓn vi, biÕt nguyªn t¾c cÊu t¹o cña kÝnh hiÓn vi. + BiÕt sö dông kÝnh hiÓn vi ®Ó x , ®o ®óng kÝch th−íc tÕ bµo.

- Tiªu b¶n tÕ bµo

iii. Lý thuyÕt: t¾c:

KÝnh hiÓn vi lµ mét dông cô quang häc dïng ®Ó quan s¸t nh÷ng vËt nhá cã kÝch th−íc c phÇn ngh×n milimet mµ m¾t th−êng vµ kÝnh lóp kh«ng tr«ng thÊy ®−îc.

hÊt ®Ó gÇn vËt ®em quan s¸t, cã t¸c dông nh− mét thÊu kÝnh héi tô cã tiªu cù nhá – gä

cïng mét quang trôc vµ çch nhau mét kho¶ng chÊt láng kh«ng ®æi.

c ®Ých thÝ nghiÖ+

¸c ®Þnh ®é khuÕch ®¹i cña vËt kÝnhii. Dông cô:

- KÝnh hiÓn vi

- VËt kÝnh

1. Nguyªn

cì phÇn tr¨m hoÆLo¹i kÝnh hiÓn vi th«ng th−êng cã ®é tô 2 – 3000 ®i«p. Lo¹i kÝnh hiÓn vi tèt cã ®é tô

®Õn 12000 ®ièp. Bé phËn quang häc chñ yÕu cña nã gåm cã hai hÖ thèng thÊu kÝnh héi tô O1 vµ O2. HÖ thø ni lµ vËt kÝnh. HÖ thø hai gÇn m¾t ng−êi quan s¸t gäi lµ thÞ kÝnh cã t¸c dông nh− mét kÝnh lóp. Hai hÖ

thÊu kÝnh nµy ®Æt trªn VËt ®em quan s¸t ®Æt tr−íc vµ rÊt gÇn tiªu ®iÓm F1 cña vËt kÝnh. ¶nh cña vËt qua kÝnh lµ

¶nh thËt, ng−îc chiÒu vµ lín h¬n vËt, nh− vËy vËt ®· ®−îc khuÕch ®¹i lÇn thø nhÊt. Gäi AB lµ ®é dµi cña vËt, A’B’ lµ ®é dµi cña ¶nh, ®é khuÕch ®¹i dµi cña vËt kÝnh theo

c«ng thøc Niut¬n:

1d 'A'B'K = =v1AB f

¶nh thËt qua vËt kÝnh ph¶i hiÖn sau tiªu ®iÓm F cña thÞ kÝnh, rÊt gÇn F2 vµ sÏ lµ vËt ®èi víi thÞ kÝnh vµ cho ¶nh cña ¶nh thËt lµ mét ¶nh ¶o cïng chiÒu vµ lín h¬n ¶nh thËt. Nh− vËy qua thÞ kÝnh

2

vËt ®· ®−îc khuÕch ®¹i lÇn thø hai. A’’B’’ chÝnh lµ ¶nh cña vËt AB nh×n qua kÝnh hiÓn vi. §é phãng ®¹i dµi cña thÞ kÝnh:

''2d 'A B''

t2

= =A'B' f

§é khuÕch ®¹i dµi cña kÝnh hiÓn vi:

K

v tA''B'' A''B'' A'B'K=AB

= . =K .KA'B' AB

NghÜa lµ “®é khuÕch ®¹i dµi cña kÝnh hiÓn vi b»ng tÝch ®é khuÕch ®¹i dµi cña vËt kÝnh víi ®é khuÕch ®¹i dµi cña thÞ kÝnh”

hoÆc gi¶m tiªu cùc f1 cña vËt kÝnh. Kho¶ng çnh d1’ gÇn b»ng ®é ng ®é dµi cña kÝnh hiÓn vi nªn kh«

îc c¾t thµnh mét tr¨m milimet) gÇn trong suèt d¸n trªn mét tÊm kÝnh ph¼ng vµ ®−îc b¶o vÖ

b»ng mét tÊm kÝnh kh¸c rÊt máng (®é dÇy vµi phÇn m−êi milimet) gäi lµ lamen d¸n ë trªn.

Nh− vËy muèn cho K lín ta ph¶i lµm cho KV vµ Kt ®Òu lín. §Ó t¨ng KV cã thÓ t¨ngd1’

dµi cña kho¶ng çch gi÷a vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh, tøc lµ gÇn b»ng thÓ t¨ng nhiÒu, nÕu kh«ng kÝnh sÏ qu¸ lín. Trong kÝnh hiÓn vi th«ng dông kho¶ng

çch nµy th−êng lµ 15-18cm. Do ®ã ®Ó t¨ng KV chØ cßn biÖn ph¸p lµ t¨ng tiªu cù f1. VËy vËt kÝnh cña kÝnh hiÓn vi cã tiªu cùc rÊt nhá. Trong thùc tÕ f1 th−êng cã sè vµi milimet. 2. VËt kÝnh ch×m:

Th−êng trong kÝnh hiÓn vi vËt ®Ó quan s¸t trªn kÝnh bao giê còng ®−l¸t máng (cì phÇn

52

¸nh s¸ng ®i tõ vËt tr−íc khi vµo kÝnh ph¶i ®i qua lamen, chiÕt suÊt cña lamen kho¶ng

1,5 lín h¬n cña kh«ng khÝ nªn nh÷ng tia s¸ng tíi mÆt trªn cña lamen d−íi gãc lín h¬n 42o sÏ bÞ ph¶n x¹ toµn phÇn vµ kh«ng vµo ®−îc kÝnh. §Ó tËn dông ¸nh s¸ng cña nguån ng−êi ta nhá lªn lamen m

o:

. m nhiÒu vËt kÝnh vµ thÞ kÝnh ®Ó cho nhiÒu c−êng sè kh¸c nhau. Ch¼n h¹n võa

quan s¸t

©m kÝnh ®Ó ®Æt tiªu b¶n trªn m©m kÝnh …

çch ®Òu nhau, gäi lµ kho¶ng chia cña tr¾c vi vËt kÝn

®ã cã kh¾c nh÷ng kho¶ng ®Òu nhau, cã ®é réng 1mm. N

(+) vµ giao ®iÓm cña nã ®óng vµo chÝnh gi÷a cña hai v¹ch song song ë trªn. Tr¾c vi thÞ kÝnh cã èc vi

, 10X, 20X, 40X vµ 90X (gäi lµ vËt kÝnh dÇu hay vËt kÝnh ch×m).

5X, 20X.

n bÞ: 1 vËt, kÝnh m¾t, g−¬ng ph¶n chiÕu, tô quang, m©m kÝnh hiÓn vi …

y kÝnh vËt sè 8X (hay 6X, 10X) vµo ®óng trôc kÝnh.

ch ®¹i cña vËt kÝnh: Ón vi, qua s¸t v¹ch chia cña tr¾c

kÝnh.

µo tr¾c vi vËt kÝnh). èc s¬ chØnh xe l¨n ®Ó thÊy ®−îc v¹ch chia cña tr¾c

v¹ch bÊt k× cña hai tr¾c vi chång khíp nªn nhau. T×m hai v¹ch thø 2 chång khíp cña 2 tr¾c vi. §Õm sè kho¶ng çch chia cña tr¾c vi vËt kÝnh gi÷a hai v¹ch

ét giät chÊt láng (hoÆc dÇu) cã chiÕt suÊt xÊp xØ chiÕt suÊt cña lamen vµ cho m¹t vµo cña mÆt kÝnh nhóng trong giät dÇu Êy. Nh− vËy m«i tr−êng chøa vËt còng cã chiÕt suÊt n. §ã lµ vËt kÝnh ch×m.

Lý thuyÕt cßn cho thÊy r»ng, dïng vËt kÝnh ch×m m¾t cã thÓ ph©n biÖt ®−îc nh÷ng chi tiÕt nhá gÊp n lÇn so víi vËt kÝnh kh« (tøc lµ kh«ng cã giät chÊt láng nµo trªn lamen). 3. øng dông:

KÝnh hiÓn vi trong ngµnh Y – D−îc ®−îc dïng ®Ó: soi tÕ bµo thùc vËt, ®Õm h¹t hång cÇu trong m¸u … 4. M« t¶ cÊu t¹

KÝnh hiÓn vi cã nhiÒu kiÓu: cã lo¹i gåm èng kÝnh th¼ng th−êng chØ cã mét, hai vËt kÝnh vµ mét, hai thÞ kÝnh

Cã lo¹i gå ®−îc b»ng m¾t, võa dïng ®Ó chôp ¶nh, võa ®Ó chiÕu ¶nh phãng nhiÖt ®é trªn mét

mµn… Song chóng cã chung mét cÊu t¹o gåm cã: hÖ kÝnh m¾t vµ hÖ kÝnh vËt, kÝnh tô quan,

g−¬ng ph¶n chiÕu cã hai mÆt, mét mÆt ph¼ng nh− g−¬ng soi, mét mÆt lâm, èc th« chØnh vµ èc vi cÊp, cã m

Chóng ta sÏ xÐt kü tr¾c vi vËt kÝnh vµ tr¾c vi thÞ kÝnh. Tr¾c vi vËt kÝnh: lµ mét b¶n thuû tinh h×nh trßn g¾n trªn mét tÊm kim lo¹i h×nh ch÷ nhËt, trªn b¶ng thuû tinh cã mét kho¶ng réng 1mm, trong kho¶ng ®ã l¹i chia lµm 100 kho¶tng nhá

h cã ®é réng lµ 1/100mm (0,01mm). Tr¾c vi vËt kÝnh cã t¸c dông lµm vËt ®· biÕt kÝch th−íc trong viÖc ®o ®é khuÕch ®¹i cña

vËt. Tr¾c vi kÝnh: lµ mét b¶n thuû tinh, trªngoµi ra cßn mét b¶n thuû tinh kh¸c kh¾c hai v¹ch song song ( | | ) vµ mét v¹ch chÐo ch÷

thËp chØnh ë phÝa bªn ph¶i cã ghi sè v¹ch chia trªn èc. èc vi chØnh chia lµm 100 phÇn ®Òu

nhau. Khi qua èc vi chØnh ®óng mét vßng th× hai v¹ch song song vµ v¹ch chÐo ch÷ thËp di chuyÓn ®−îc 1mm (tøc lµ 100 kho¶ng cña tr¾c vi thÞ kÝnh). VËy mét kho¶ng chia cña èc vi chØnh cña tr¾c vi thÞ kÝnh lµ 0,01mm.

Tr¾c vi thÞ kÝnh cã t¸c dông lµm ¶nh thËt cña vËt trong viÖc ®o khuÕch ®¹i cña kÝnh vËt. ¶nh nµy còng cã kÝch th−íc ®· biÕt.

KÝnh vËt cã çc lo¹i: 6X, 8X

KÝnh m¾t cã çc lo¹i: 10X, 1IV. thùc hµnh:

1. ChuÈ. Dïng kh¨n g¹c mÒm lau s¹ch kÝnh

2. Qua 3. Lµm râ thÞ tr−êng b»ng çch ®iÒu chØnh g−¬ng ph¶n chiÕu. 2. §o ®é khuyÕ 1. Thay thÞ kÝnh b»ng tr¾c vi thÞ kÝnh, l¾p vµo èng kÝnh hivi thÞ kÝnh. 2. L¾p tr¾c vi thÞ kÝnh vµo m©m 3. §Æt m¾t ë ngoµi, nghiªng h¹ kÝnh vËt, cho xuèng s¸t tr¾c vi vËt kÝnh (kh«ng ®−îc ®Ó kÝnh vËt va v 4. §Æt m¾t ë tr¾c vi thÞ kÝnh vµ dïng vi vËt kÝnh vµ tr¾c vi thÞ kÝnh thËt song song víi nhau. 5. §iÒu chØnh sao cho hai

53

chång khíp, gäi lµ nV, ®Õm sè kho¶ng chia cña tr¾c vi thÞ kÝnh gi÷a hai v¹ch chång khíp, gäi lµ nt.

6. ¸p dông c«ng thøc tÝnh ®é khuyÕch ®¹i dµi cña kÝnh vËt:

KV = A'B'AB =

tnn .100

v

h VK Lµm 3 lÇn nh− thÕ víi çc gi¸ trÞ kh¸c nhau cña nt vµ nV, tÝn . X (4 X m hÖt nh− trªn, trong tr−êng hîp nµy ta dÔ rµng

t cña r¾c ng khíp nhau, nh−ng kh«ng t×m thÊy 2 v¹ch thø 2 cña 2 tr¾c vi chång khíp nhau. Ta lµm nh− sau:

c vi thÞ kÝnh ®Õn cÆp vµo v¹ch

7. ChuyÓn sang kÝnh vËt sè 20 0 ) lµ®iÒu chØnh cho 2 v¹ch thø nhÊ 2 t vi chå

LÊy mét sè nguyªn kho¶ng chia cña tr¾c vi vËt kÝnh (nV). VÝ dô: 8 kho¶ng ch¼ng h¹n. Ta sÏ thÊy øng víi 8 kho¶ng cña tr¾c vi vËt kÝnh sÏ t−¬ng øng víi h¬n 3 kho¶ng nhá h¬n 4 kho¶ng chia cña tr¾c vi thÞ kÝnh. Ta ®iÒu chØnh cho 2 v¹ch song song cña tr¾c vi thÞ kÝnh kÑp v¹ch sè 3 cña tr¾c vi thÞ kÝnh, ®äc trÞ sè cña èc vi chØnh cña tr¾c vi thÞ kÝnh, gäi lµ n1. VÝ dô n1 = 2. Sau ®ã quay èc vi chØnh cña tr¾thø 8 cña tr¾c vi vËt kÝnh. §äc trÞ sè cña èc vi chØnh, gäi lµ n2. VÝ dô: n2 = 70. VËy phÇn lÎ cña tr¾c vi thÞ kÝnh lµ n = n2 – n1 = 70 – 2 = 68 (tøc lµ 68% cña tr¾c vi thÞ kÝnh). VËy trong tr−êng hîp vÝ dô nµy: nt = 3,68. nv = 8.

Kv40 = 3,68 .100 = 46 lÇn

c trÞ sè kh¸c nhau cña nt vµ nv. TÝnh

8v40KLµm nh− vËy 3 lÇn víi ç .

2. Thay tr¾c vi vËt kÝnh b»ng tiªu b¶n kh¶o s¸t, lµm hiÖn ¶nh tiªu b¶n. 3. Chän mét tÕ bµo ®Ó ®o. Ph¶i chó ý ®Æc ®iÓm cña tÕ bµo nµy, vÏ çc ®Æc ®iÓm cña tÕ

y sang vËt kÝnh kh¸c kh«ng bÞ lÉn. h chÐo ch÷ thËp, ®iÒu chØnh sao cho giao ®iÓm cña

v¹ch chÐ h, vµ quay èc vi chØnh ch

hÞ kÝnh trong khi ®iÒu chØnh nµy, mçi vßn

3. §o kÝch th−íc tÕ bµo:

1. Quay vËt kÝnh sè 8 vÒ trôc kÝnh.

bµo nµy ra giÊy, ®Ó khi qua4. Dïng hai v¹ch song song hay v¹co tiÕp xóc lÇn l−ît mµng bªn tr¸i cña tÕ bµo, ®äc trÞ sè n1 ë èc vi chØno v¹ch chÐo tiÕp xóc víi mµng bªn ph¶i. §äc trÞ sè n2 cña èc vi chØnh. CÇn chó ý sè vßng quay cña èc vi chØnh cña tr¾c vi tg t−¬ng øng víi 100 kho¶ng chia ë èc vi chØnh cña tr¾c vi thÞ kÝnh. 5. TÝnh kÝch th−íc thËt cña tÕ bµo:

v8 v8

Φ = (mm) hay (µm)100.K K

n 10.n

Φ Lµm 3 lÇn víi çc gi¸ trÞ kh¸c nhau cña n. TÝnh

Φ6. ChuyÓn sang vËt kÝnh sè 20x (40x) còng lµm nh− trªn. TÝnh cña tÕ bµo. 7. So s¸nh kÕt qu¶ khi ®o b»ng vËt kÝnh 8x vµ 20x. NhËn xÐt.

54

V. C©u hái:

1. Chøng minh c«ng thøc tÝnh ®é phãng ®¹i dµi cña kÝnh hiÓn vi. 2. Tr×nh bµy c«ng thøc vµ c¸ch x¸c ®Þnh ®é phãng ®¹i dµi cña vËt kÝnh (Kv). 3. Nªu c«ng thøc vµ c¸ch x¸c ®Þnh kÝch th−íc thËt cña tÕ bµo b»ng hai vËt kÝnh (sè 8x hoÆc 10x vµ 20x).

55

MÉu b¸o c¸o thÝ nghiÖm kÝnh hiÓn vi


Líp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................


........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 5.1. §o Kv: KÎ hai b¶ng dïng cho vËt kÝnh sè 8x vµ sè 20x (40x).

LÇn ®o nt nv Kv

1 2 3

Trung b×nh 5.2. §o kÝch th−íc tÕ bµo: KÎ hai b¶ng dïng cho vËt kÝnh sè 8x vµ sè 20x (40x).

LÇn ®o n1 n2 n Φ 1 2 3

Trung b×nh BiÖn luËn vµ nhËn xÐt.

56

Bµi sè 11 x¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹

b»ng m¸y ®Õm geiger - muller

I. Môc ®Ých thÝ nghiÖm: X¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ b»ng m¸y ®Õm Geiger - muller

II. Dông cô thÝ nghiÖm: 1. èng ®Õm Geiger - Muller 2. M¸y ®Õm xung ®iÖn tö hiÖn sè kiÓu MC-965A 3. Nguån phãng x¹γ ®ùng trong hép b¶o vÖ 4. Çc tÊm kim läai (®ång, nh«m ...) dïng lµm mÉu ®o hÖ sè hÊp thô çc tia phãng x¹.

iii. C¬ së lý thuyÕt Çc chÊt nh− urani, ra®i, poloni … vµ çc hîp chÊt cña chóng cã tÝnh chÊt ph¸t ra nh÷ng

tia phãng x¹ gåm ba läai: tia α lµ çc h¹t nh©n hªli, tiaβ lµ çc electron vµ tia γ lµ çc bøc x¹ ®iÖn tõ cã b−íc sãng rÊt ng¾n.

Ng−êi ta sö dông èng ®Õm Geiger - Muller ®Ó nghiªn cøu tia phãng x¹ β hoÆc γ vµ sö dông èng ®Õm huúnh quang ®Ó nghiªn cøu tia phãng x¹ α .

èng ®Õm Geiger - Muller lµ mét tô ®iÖn trô ®Æt trong èng thñy tinh cã chøa khÝ ë ¸p suÊt kho¶ng 100 mmHg (h×nh 1) : ®iÖn cùc thø nhÊt cña tô ®iÖn trô lµ mét sîi d©y kim läai, ®iÖn cùc thø hai lµ mét líp dÉn ®iÖn phñ lªn mÆt trong cña thµnh èng thñy tinh. V× chÊt khÝ chøa trong èng lµ ®iÖn m«i, nªn nÕu hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai cùc cña tô ®iÖn ch−a ®¹t tíi hÞªu ®iÖn thÕ ®¸nh thñng vµ kh«ng cã tia phãng x¹ bay vµo trong tô ®iÖn, th× sÏ kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y trong m¹ch cña tô ®iÖn.

H×nh 1

Khi çc h¹t phãng x¹ bay vµo kh«ng gian gi÷a hai ®iÖn cùc cña èng ®Õm, chóng sÏ i«n hãa chÊt khÝ lµm xuÊt hiÖn çc electron vµ çc i«n. D−íi t¸c dông cña ®iÖn tr−êng gi÷a hai ®iÖn cùc, çc electron vµ çc i«n chuyÓn ®éng vÒ çc ®iÖn cùc, t¹o ra dßng xung ®iÖn ng¾n. NÕu nèi hai ®Çu a vµ b cña m¹ch ®iÖn trªn h×nh 1 víi hai b¶n lÖch ®øng (Y) cña dao ®éng ký ®iÖn tö, ta sÏ quan s¸t thÊy mét xung ®iÖn cã d¹ng nh− h×nh 2. §¹i l−îng δ t x¸c ®Þnh ®é dµi cña mçi xung ®iÖn.

H×nh 2

Trong thÝ nghiÖm nµy, çc xung ®iÖn xuÊt hiÖn do t¸c dông i«n hãa cña çc tia phãng x¹ trong èng ®Õm Geiger - Muller ®−îc khuyÕch ®¹i vµ ®−a vµo m¸y ®Õm xung ®iÖn tö hiÖn sè MC- 965A. Çc xung ®iÖn nµy ®ång thêi ®−îc ®−a vµo mét bé t¸c ®éng ©m thanh trong m¸y

57

®Õm xung ®iÖn tö ®Ó t¹o ra nh÷ng tiÕng kªu "chÝp chÝp": mçi tiÕng "chÝp" b¸o hiÖu sù xuÊt hiÖn cña mét xung ®iÖn khi cã mét h¹t phãng x¹ bay lät vµo trong èng ®Õm.

Theo ®Þnh nghÜa, sè xung ®iÖn mµ m¸y ®Õm ghi ®−îc trong mçi phót gäi lµ tèc ®é ®Õm n. NÕu N lµ sè xung ®iÖn ghi ®−îc trong thêi gian t phót, th× ta cã:

tNn = (1)

Mét trong çc ®Æc tr−ng cña m¸y ®Õm Geiger - Muller lµ ph«ng cña nã. Ph«ng cña m¸y ®Õm lµ tèc ®é ®Õm trung b×nh )0(n cña nã khi kh«ng cã nguån phãng x¹. Nguyªn nh©n g©y ra ph«ng cña m¸y ®Õm lµ do t¸c dông i«n hãa cña çc tia vò trô hoÆc cña çc nguån phãng x¹ tù nhiªn trong ®Êt khi chóng lät vµo èng ®Õm. Chó ý: Muèn x¸c ®Þnh ph«ng cña m¸y ®Õm, ph¶i ®Æt m¸y xa çc nguån phãng x¹.

NÕu nguån cã c−êng ®é phãng x¹ cµng m¹nh, th× sè h¹t phãng x¹ truyÒn tíi ®Ëp vu«ng gãc vµo mét ®¬n vÞ diÖn tÝch bao quanh ®iÓm ta xÐt sÏ cµng nhiÒu vµ do ®ã tèc ®é ®Õm t¹i ®ã cµng lín. Tèc ®é ®Õm n gi¶m tû lÖ nghÞch víi b×nh ph−¬ng cña kho¶ng çch r tÝnh tõ nguån phãng x¹ tíi èng ®Õm, nghÜa lµ:

n=k.r-2 (2) víi k lµ mét hÖ sè tû lÖ phô thuéc nguån phãng x¹ vµ m«i tr−êng bao quanh nguån ®ã. Khi cho çc tia phãng x¹ truyÒn qua mét tÊm kim läai, chóng sÏ bÞ tÊm kim läai hÊp thô.

Møc ®é hÊp thô çc tia phãng x¹ tïy thuéc b¶n chÊt vµ ®é dµy cña tÊm kim läai. Trong tr−êng hîp nµy, tèc ®é ®Õm n gi¶m nhanh theo quy luËt hµm mò khi t¨ng ®é dµy d cña tÊm kim läai

(3) µ.d0 .enn −=

trong ®ã n0 lµ tèc ®é ®Õm khi kh«ng cã tÊm kim läai ch¾n gi÷a nguån phãng x¹ vµ èng ®Õm, e lµ c¬ sè cña l«ga tù nhiªn vµ µ lµ hÖ sè hÊp thô çc tia phãng x¹ cña tÊm kim läai.

NÕu lµm thÝ nghiÖm víi hai tÊm kim lo¹i cã cïng b¶n chÊt nh−ng cã ®é dµy kh¸c nhau d1 vµ d2 ®Æt ch¾n gi÷a nguån phãng x¹ vµ èng ®Õm, th× tõ c«ng thøc (3) ta suy ra hÖ sè hÊp thô çc tia phãng x¹ cña hai tÊm kim läai nµy tÝnh b»ng

12

12

ddlnnlnn

µ−−

= (4)

Trong thÝ nghiÖm nµy, ta dïng m¸y ®Õm Geiger - Muller hiÖn sè MC -965A ®Ó ®o ph«ng cña m¸y ®Õm. Trªn c¬ së ®ã cã thÓ kh¶o s¸t sù thay ®æi tèc ®é ®Õm n phô thuéc kho¶ng çch r tõ nguån phãng x¹ tíi èng ®Õm vµ x¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ γ cña çc tÊm kim läai (®ång, nh«m….) ®Æt ch¾n gi÷a nguån phãng x¹ vµ èng ®Õm.

IV.Tr×nh tù thÝ nghiÖm 1. §o ph«ng cña m¸y ®Õm Geiger - Muller hiÖn sè MC - 965A. a. èng ®Õm Geiger - Muller GM ®−îc l¾p trªn gi¸ ®ì BP nh− trªn h×nh 3, a. C¾m ®Çu gi¾c

cña èng ®Õm GM vµo æ A (IMPUT GEIGHER MULLER) cña m¸y ®Õm xung ®iÖn tö MC - 965A vµ c¾m phÝch lÊy ®iÖn cña m¸y ®Õm nµy vµo nguån ®iÖn 220V. ∼

H×nh 3.a

b. VÆn nóm chuyÓn m¹ch thang ®o cña m¸y ®Õm xung ®iÖn tö MC -965A vµ ®Æt nã ë vÞ trÝ 100 (h×nh 3,b). BÊm khãa ®ãng ®iÖn K: çc ®Ìn LED chØ thÞ sè ph¸t s¸ng.

58

H×nh 3.b: M¸y ®Õm phãng x¹ MC - 965A

c. BÊm khãa K1 (START): m¸y ®Õm sÏ ®o sè xung ®iÖn N(0) trong kho¶ng thêi gian t= 90s theo chÕ ®é ®o tù ®éng (AUTO MODE). §äc vµ ghi gi¸ trÞ cña N(0) vµo b¶ng 1.

Thùc hiÖn ®éng t¸c nµy 3 lÇn ®Ó tÝnh gi¸ trÞ trung b×nh )0(N vµ x¸c ®Þnh ph«ng )0(n cña m¸y ®Õm theo c«ng thøc (1)

tNn )0()0( = (5)

Ghi chó: Cã thÓ ®o sè xung ®iÖn trong thêi gian tïy ý (lín h¬n 100s) b»ng çch vÆn nóm chuyÓn m¹ch tíi vÞ trÝ ∞ vµ Ên nót K2 ®Ó chuyÓn sang chÕ ®é ®iÒu khiÓn b»ng tay (MANUAL MODE)

2. Kh¶o s¸t tèc ®é ®Õm n phô thuéc kho¶ng çch r tõ nguån phãng x¹ tíi èng ®Õm a. Gi÷ nguyªn nóm chuyÓn m¹ch thang ®o cña m¸y ®Õm xung ®iÖn tö MC -965A ë vÞ trÝ

90. L¾p thªm nguån phãng x¹ RS trªn gi¸ ®ì ph¼ng BP sao cho cöa sæ cña nã n»m th¼ng ngang víi cöa sæ cña èng ®Õm GM (h×nh 4). Kho¶ng çch r tõ èng ®Õm GM tíi nguån phãng x¹ RS ®−îc x¸c ®Þnh nhê mét th−íc th¼ng milimÐt g¾n trªn mÆt gi¸ ®ì BP.

V× nguån phãng x¹ RS n»m çch cöa sæ cña nã 1cm vµ èng ®Õm GM cã ®é dµi hiÖu dông

b»ng 4,0cm, nªn ta chØ thùc hiÖn ®−îc çc phÐp ®o b¾t ®Çu tõ kho¶ng çch r=3+r', víi r' lµ kho¶ng çch tõ cöa sæ cña nguån phãng x¹ RS ®Õn cöa sæ cña èng ®Õm GM.

b. §Æt r' = 1cm khi ®ã r= 3+1 = 4cm. bÊm khãa K1: m¸y ®Õm tù ®éng ®o sè xung ®iÖn N' trong thêi gian t = 60s = 1 ph. §äc vµ ghi gi¸ trÞ cña N' vµo b¶ng 2.

Tr−êng hîp nµy, tèc ®é ®Õm n' = N'. Sau khi trõ ®i ph«ng n0, ta suy ra tèc ®é ®Õm n ®èi víi çc tia phãng x¹ ph¸t ra tõ nguån RS b»ng:

n=n'-n0 (5) c. Thùc hiÖn l¹i phÐp ®o trong môc II.2.b øng víi çc kho¶ng çch t¨ng dÇn tõ r=4cm ®Õn

r= 12cm, mçi lÇn t¨ng thªm 1,0cm b»ng çch dÞch chuyÓn nguån RS xa dÇn èng ®Õm GM. §äc vµ ghi sè xung ®iÖn N' trong mçi lÇn ®o vµo b¶ng 2 ®Ó tÝnh tèc ®é ®Õm n t−¬ng øng.

d. VÏ ®å thÞ biÓu diÔn quan hÖ n r∼ -2. nhËn xÐt kÕt qu¶, vµ rót ra kÕt luËn thùc tÕ. 3. X¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ cña tÊm kim lo¹i. a. §Æt nóm chuyÓn m¹ch thang ®o cña m¸y ®Õm xung ®iÖn tö MC – 965A ë vÞ trÝ 60. L¾p

®Æt l¹i nguån phãng x¹ RS vµ èng ®Õm GM nh− h×nh 5, trong ®ã nguån phãng x¹ RS ®−îc ®Æt

59

ngöa lªn phÝa trªn vµ èng ®Õm GM h−íng th¼ng ®øng xuèng phÝa d−íi sao cho çc cöa sæ cña chóng n»m ®èi diÖn s¸t nhau.

H×nh 5

b. Níi láng vÝt h·m vµ dÞch chuyÓn èng ®Õm GM ®Ó ®Æt chÌn võa s¸t 1 b¶n ®ång kim lo¹i cã ®é dµy d n»m gi÷a èng ®Õm GM vµ nguån phãng x¹ RS. BÊm kho¸ K1: m¸y ®Õm tù ®éng ®o sè xung ®iÖn N1 trong thêi gian t = 60s. §äc vµ ghi gi¸ trÞ N1 vµo b¶ng 3. Tõ ®ã tÝnh ®−îc tèc ®é ®Õm n1 øng víi ®é dµy d cña mét b¶n ®ång kim lo¹i.

Thùc hiÖn phÐp ®o nµy 3 lÇn ®Ó tÝnh tèc ®é ®Õm trung b×nh vµ sai sè trung b×nh. c. DÞch chuyÓn tiÕp èng ®Õm GM ®Ó ®Æt chÌn võa s¸t 4 b¶n ®ång kim lo¹i cã cïng ®édµy

d n»mgi÷a èng ®Õm GM vµ nguån phãng x¹ RS. BÊm kho¸ K1: M¸y ®Õm tù ®éng ®o sè xung ®iÖn N2 trong thêi gian t = 60s. §äc vµ ghi gi¸ trÞ N2 vµo b¶ng 3. Tõ ®ã tÝnh ®−îc tèc ®é ®Õm n2 øng víi ®é dµy d2 = 4d cña bèn b¶n ®ång kim lo¹i.

Thùc hiÖn phÐp ®o nµy 3 lÇn ®Ó tÝnh tèc ®é ®Õm trung b×nh vµ sai sè trung b×nh. Nh− vËy theo c«ng thøc (4), hÑ sè hÊp thô phãng x¹ 1µ cña çc tÊm ®ång kim lo¹i b»ng:

2 1 21

2 1

ln ln ln ln3

n n n nd d d

µ − −= =

−1 (9)

d. Thay çc b¶n ®ång kim lo¹i b»ng çc b¶n nh«m kim lo¹i cã cïng ®é dµy d'. Thùc hiÖn l¹i çc phÐp ®o t−¬ng tù môc II.3b vµ II.3c ®Ó ®o sè xung ®iÖn N1' , N2'. Tõ ®ã suy ra tèc ®é ®Õm

trung b×nh ' '1n , n2 vµ x¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô phãng x¹ 2µ cña çc tÊm nh«m kim lo¹i:

' ' ' '2 1 2 1

22 1

ln ln ln ln3 '

n n n nd d d

µ − −= =

−

V. C©u hái kiÓm tra 1. KÓ tªn vµ nªu râ b¶n chÊt cña çc thµnh phÇn cã trong tia phãng x¹ cña urani vµ çc hîp chÊt cña nã. 2. Gi¶i thÝch nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¸y ®Õm Geiger - Muller 3. §Þnh nghÜa tèc ®é ®Õm vµ ph«ng cña m¸y ®Õm.Nªu râ c«ng thøc tÝnh vµ ®¬n vÞ ®o cña tèc ®é ®Õm. Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p ®o ph«ng cña m¸y ®Õm Geiger - Muller hiÖn sè MC - 965A dïng trong thÝ nghiÖm nµy. 4. Nªu râ quy luËt thay ®æi tèc ®é ®Õm phô thuéc vµo kho¶ng çch tõ nguån phãng x¹ tíi èng ®Õm Geiger - Muller . 5. Nªu râ quy luËt thay ®æi tèc ®é ®Õm phô thuéc vµo ®é dµy cña tÊm kim lo¹i ®Æt ch¾n gi÷a nguån phãng x¹ vµ èng ®Õm Geiger - Muller . Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ γ cña tÊm kim lo¹i b»ng m¸y ®Õm Geiger - Muller hiÖn sè MC - 965A .

60

MÉu b¸o ço thÝ nghiÖm

x¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ b»ng m¸y ®Õm geiger - muller


Líp ....................... Tæ .................................

Hä tªn ...........................................................


........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

........................................................................................................................................................................

II. kÕt qu¶ thÝ nghiÖm 1. §o ph«ng cña m¸y ®Õm Geiger - Muller hiÖn sè MC - 965A B¶ng 1 - Kho¶ng thêi gian ®o çc xung ®iÖn: t = 60s

LÇn ®o n0 ∆ n0

1

2

3

Trung b×nh (chän ∆ n0 max) =

KÕt qu¶ phÐp ®o ph«ng cña m¸y ®Õm: n0 = ……………….. ± ……………….. 2. Kh¶o s¸t tèc ®é ®Õm n phô thuéc kho¶ng çch r tõ nguån phãng x¹ tíi èng ®Õm.

r (cm) Tèc ®é ®Õm n

4 §o lÇn 1 §o lÇn 2 §o lÇn 3 Trung b×nh

5

6

7

8

9

10

11

12

a. VÏ ®å thÞ n 1/r ∼

61

b. NhËn xÐt vµ kÕt luËn: §å thÞ n ∼ 1/r cã d¹ng mét ®−êng ……………….. (th¼ng, cong, ... ). §iÒu nµy chøng tá

quy luËt phô thuéc cña tèc ®é ®Õm n vµo kho¶ng c¸ch r tõ nguån phãng x¹ tíi èng ®Õm lµ .............................................. (phï hîp hoÆc kh«ng phï hîp) víi c«ng thøc (2).

3. X¸c ®Þnh hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ cña tÊm kim lo¹i B¶ng 3

Kho¶ng thêi gian ®o c¸c xung ®iÖn: t = 60s

§ång kim lo¹i

1 tÊm: d1 = d = …………… (mm) 4 tÊm: d2 = 4d = ………… (mm) LÇn ®o

n1 ∆ n1 n2 ∆ n2

1

2

3

Trung b×nh

Nh«m kim lo¹i

1 tÊm: d1 = d = …………… (mm) 4 tÊm: d2 = 4d = ………… (mm) LÇn ®o

n1 ∆ n1 n2 ∆ n2

1

2

3

Trung b×nh

62

I. §èi víi ®ång kim lo¹i

1. TÝnh sai sè t−¬ng ®èi trung b×nh cña hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ γ :

1 2 11

11 2 1

13 .

n n dd dn n

µδµµ

⎡ ⎤∆ ∆ ∆ ∆= = − −⎢ ⎥

⎣ ⎦= ................................ = .............................

2. TÝnh gi¸ trÞ trung b×nh cña hÖ sè hÊp thô phãng x¹ γ theo c«ng thøc (5):

21

ln ln3

n nd

µ −= 1 = ..................................................... = .................................

3. TÝnh sai sè tuyÖt ®èi trung b×nh cña hÖ sè hÊp thô phãng x¹ γ :

1 1. 1µ δ µ∆ = = ............................................ = .....................................

4. ViÕt kÕt qu¶:

1 1 1µ µ= ± ∆µ = ........................................ ± .....................................

I. §èi víi nh«m kim lo¹i

1. TÝnh sai sè t−¬ng ®èi trung b×nh cña hÖ sè hÊp thô tia phãng x¹ γ :

2 2 22

22 2 2

1 '3 . '

n n dd dn n

µδµµ

⎡ ⎤∆ ∆ ∆ ∆= = − −⎢ ⎥

⎣ ⎦= ................................ = .............................

2. TÝnh gi¸ trÞ trung b×nh cña hÖ sè hÊp thô phãng x¹ γ theo c«ng thøc (5):

22

ln ' ln '3 '

n nd

µ −= 1 = ..................................................... = .................................

3. TÝnh sai sè tuyÖt ®èi trung b×nh cña hÖ sè hÊp thô phãng x¹ γ :

2 2 . 2µ δ µ∆ = = ............................................ = .....................................

4. ViÕt kÕt qu¶:

2 2 2µ µ= ± ∆µ = ........................................ ± .....................................

63

tµi liÖu tham kh¶o [1]. Lý sinh y häc – Phan Sü An (Chñ biªn) - NXB Y häc 2005

[2]. VËt lý ®¹i c−¬ng (3 tËp) - L−¬ng Duyªn B×nh (Chñ biªn) - NXB Gi¸o dôc 2001.

[3]. C¬ së vËt lý (6 tËp) - David Halliday vµ c¸c t¸c gi¶ - NXB Gi¸o dôc 2001

[4]. VËt lý ®¹i c−¬ng - Bé m«n VËt lý - To¸n - §¹i häc D−îc Hµ Néi - 2000.

[5]. C¬ häc - §µo V¨n Phóc – Ph¹m ViÕt Trinh – NXB Gi¸o dôc 1990

[6]. VËt lý ph©n tö vµ nhiÖt häc – Lª V¨n – NXB Gi¸o dôc 1978

[7]. §iÖn häc – Vò Thanh KhiÕt – NguyÔn Phóc ThuÇn – NXB Gi¸o dôc 1992.

[8]. Quang häc – Vò Quang – Vò §µo ChØnh – NXB Gi¸o dôc 1967.

[9]. VËt lý nguyªn tö vµ h¹t nh©n – Lª ChÊn Hïng – Lª Träng T−êng – NXB Gi¸o

dôc 2000.

[10]. Thùc tËp vËt lý ®¹i c−¬ng – TrÇn ChÝ Minh – ViÖn VËt lý kÜ thuËt, tr−êng §¹i

häc B¸ch khoa Hµ Néi 2001

[11]. Thùc hµnh vËt lý ®¹i c−¬ng – NguyÔn Duy Th¾ng - NXB §¹i häc S− ph¹m

2005.

[12]. Thùc hµnh vËt lý ®¹i c−¬ng – Khoa VËt lý - Tr−êng §¹i häc s− ph¹m, §¹i häc

Th¸i Nguyªn 2002.

[13]. Thùc tËp vËt lý ®¹i c−¬ng – Bé m«n vËt lý øng dung, Khoa VËt lý – Tr−êng §¹i

hoc Khoa häc tù nhiªn TP. Hå ChÝ Minh 2001

[14]. Gi¸o tr×nh Thùc tËp vËt lý – Bé m«n VËt lý – To¸n – Tr−êng §¹i häc D−îc Hµ

néi 1999.

64

phÇn thø nhÊt -...

Documents