Buzz
A. Chuẩn bị cho thực hành và thực hiện thí nghiệm
I. Mục tiêu
1. Quan sát hệ giao thoa từ khe Y – âng với sự hỗ trợ của chùm sáng laser.
2. Xác định bước sóng ánh sáng.
II. Thiết bị thí nghiệm
Các dụng cụ cần chuẩn bị bao gồm:
- Nguồn phát tia laser (1 – 5 mW).
- Khe Y – âng: một màn chắn với hai khe hẹp song song, mỗi khe rộng 0,1 mm; khoảng cách giữa các khe được xác định trước.
- Thước dây dài 3000 mm
- Thước cặp với độ chia nhỏ nhất là 0,02 hoặc 0,05 mm.
- Giá để thí nghiệm
- Một tờ giấy trắng.
III. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- Tia laser là một chùm ánh sáng song song, đơn sắc cao, có bước sóng trong khoảng 0,630 − 0,690μm.
- Khi chiếu chùm laser vuông góc vào màn chắn P với hai khe hẹp song song, các khe này sẽ trở thành hai nguồn phát sóng ánh sáng về phía trước. Tại khoảng cách D từ P, ta đặt một màn quan sát E song song với P. Trên màn E, ta sẽ thấy hệ vân giao thoa (vân sáng và vân tối xen kẽ). Đo khoảng vân i, khoảng cách D, và a để tính λ theo công thức:
- Khi thực hiện thí nghiệm, cần lưu ý:
+ Đảm bảo chùm laser chiếu vuông góc vào màn chắn và màn quan sát để hiện rõ hệ thống vân trên màn.
+ Xác định khoảng cách từ khe Y–âng đến màn quan sát.
+ Đánh dấu vị trí các vân trên giấy đặt trên màn quan sát, sau đó lấy giấy ra và đo khoảng cách giữa các vân bằng thước kẹp.
+ Tính bước sóng của tia laze, xác định sai số và ghi kết quả chính xác.
IV. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
1. Bộ dụng cụ khảo sát giao thoa qua khe Y-âng sử dụng tia laze (Hình 29.2a)
- Để nghiên cứu ảnh hưởng của khoảng cách a, trên mặt phẳng P có ba hệ khe Y-âng với các khoảng cách a khác nhau là 0,2; 0,3; và 0,4 mm.
- Đặt màn E song song với P, cách P một khoảng từ 1,5 đến 2 mét.
- Sử dụng thước cặp để đo kích thước khoảng vân i, và dùng thước milimet để đo khoảng cách D.
2. Xác định vân giao thoa
- Cắm phích điện của bộ nguồn phát laze S vào ổ điện xoay chiều 220 V và bật công tắc K.
- Điều chỉnh màn chắn P sao cho chùm tia laze chiếu vuông góc chính xác vào hệ khe Y-âng đã chọn.
- Đặt màn E cách P từ 1,5 đến 2 mét.
- Điều chỉnh giá đỡ G để chùm tia laze chiếu đúng vào màn E và vuông góc với màn.
- Quan sát các vân giao thoa xuất hiện trên màn.
3. Xác định bước sóng của chùm tia laze
- Sử dụng thước milimet để đo khoảng cách D từ màn chắn P đến màn quan sát E 5 lần và ghi kết quả vào bảng 1.
- Đánh dấu các vân sáng trên màn E và phân bố chúng trên n khoảng vân (n chọn từ 2 đến 6).
- Dùng thước cặp để đo 5 lần khoảng cách L giữa hai vân sáng đánh dấu ở hai đầu và ghi vào bảng 1.
- Kết thúc thí nghiệm: tắt công tắc, rút phích điện ra và dọn dẹp khu vực thí nghiệm.
B. Soạn báo cáo thực hành
I. Mục đích thực hành
1. Quan sát hệ giao thoa do khe Y – âng tạo ra bằng cách sử dụng chùm tia laze.
2. Quan sát hệ vân và phân biệt các vân sáng, vân tối, cũng như vân sáng chính giữa của hệ vân.
3. Sử dụng hiện tượng giao thoa để đo bước sóng của ánh sáng.
II. Tóm tắt lý thuyết
1. Hiện tượng giao thoa ánh sáng là gì?
Hiện tượng giao thoa xảy ra khi hai chùm sáng gặp nhau, tạo ra các vạch tối và sáng: vạch tối là nơi ánh sáng triệt tiêu nhau, còn vạch sáng là nơi ánh sáng từ hai nguồn cộng hưởng, chứng tỏ ánh sáng có tính chất sóng.
2. Điều kiện để xảy ra giao thoa giữa hai sóng ánh sáng là gì?
Hai nguồn phải phát ra sóng ánh sáng với cùng bước sóng.
Hiệu số pha giữa hai sóng phải giữ nguyên theo thời gian.
3. Công thức tính khoảng vân và bước sóng ánh sáng trong giao thoa của hai sóng ánh sáng đơn sắc qua khe Y-âng là gì?
III. Kết quả thí nghiệm
Xác định bước sóng của chùm tia laze
Bảng 1
- Khoảng cách giữa hai khe hở hẹp F1 và F2 là: a = 0,15 ± 0,01 mm
- Độ chính xác của thước milimet là: Δ = 0,01 mm
- Độ chính xác của thước cặp là: Δ′ = 0,01 mm
- Số lượng khoảng vân sáng đã đánh dấu: n = 5.
a) Giá trị trung bình của bước sóng là: 0,6546
b) Sai số tỉ đối của bước sóng được tính là: 0,0979
Trong đó:
ΔL = Δ¯L¯ + Δ′ là sai số tuyệt đối của phép đo độ rộng n khoảng vân, sử dụng thước cặp.
ΔD = Δ¯D¯ + Δ là sai số tuyệt đối của phép đo khoảng cách giữa màn chắn P và màn quan sát E, sử dụng thước milimét.
c) Sai số tuyệt đối trung bình của bước sóng λ là: 0,064
d) Kết quả đo bước sóng λ là:
λ = 0,66 ± 0,06 μm
C. Ý nghĩa của việc thực hành: Đo bước sóng ánh sáng qua phương pháp giao thoa
Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa cung cấp cái nhìn sâu sắc về tính chất của ánh sáng. Khi ánh sáng đi qua khe hẹp, hiện tượng giao thoa xảy ra, tạo ra các dải sáng và tối, từ đó giúp xác định cấu trúc sóng và các đặc điểm của ánh sáng.
Việc phân tích mô hình giao thoa giúp xác định bước sóng ánh sáng bằng cách đo khoảng cách giữa các dải sáng hoặc tối trên màn. Điều này cung cấp thông tin quan trọng về ánh sáng, ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
- Vật lý: Giúp nghiên cứu và hiểu rõ hơn về đặc tính sóng của ánh sáng. Thông tin từ hiện tượng giao thoa có thể mang lại cái nhìn sâu sắc về cơ chế và tính chất sóng ánh sáng trong lĩnh vực vật lý.
- Công nghệ thông tin: Giao thoa ánh sáng là nền tảng cho sự phát triển công nghệ quang học và viễn thông quang học, hỗ trợ tạo ra các thiết bị và công nghệ mới, từ cảm biến ánh sáng đến các thiết bị điện tử hiện đại.
- Quang học: Đóng vai trò quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển công nghệ tiên tiến trong quang học, từ các thiết bị quang học đến ứng dụng trong y học và công nghệ thông tin.
Nghiên cứu cơ bản về ánh sáng: Cung cấp nền tảng để hiểu sâu hơn về đặc tính cơ bản của ánh sáng, mở ra cơ hội cho những phát hiện mới và nghiên cứu sâu hơn về nguyên lý hoạt động của ánh sáng.
Phương pháp này không chỉ là công cụ đo lường, mà còn là cách tiếp cận quan trọng giúp khám phá nhiều khía cạnh của ánh sáng, từ lý thuyết cơ bản đến các ứng dụng thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày và công nghiệp.
Bài viết của Mytour về báo cáo thực hành đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa hy vọng đã cung cấp thông tin hữu ích, giúp bạn giải đáp thắc mắc và củng cố kiến thức về giao thoa sóng. Bạn có thể áp dụng những gì học được để hoàn thiện báo cáo thực hành và các bài tập liên quan đến giao thoa sóng.
Ngoài kiến thức vật lý, bạn có thể tham khảo thêm các bài tập trong các lĩnh vực khác như Toán học, Sinh học, Hóa học,... Mytour xin chân thành cảm ơn bạn!
