BÁO CÁO THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
CHƯƠNG TRÌNH KĨ SƯ CHẤT LƯỢNG CAO VIỆT PHÁP


BÁO CÁO
THÍ NGHIỆM VẬT LÝ 2

GVHD: ThS. TRẦN VĂN TIẾN
LỚP: VP2016/2
NHÓM THỰC HIỆN:

Quách Gia Huy

- 1161329

Nguyễn Anh Kiệt THÁNG 11/2017
1


MỤC LỤC

Bài thí nghiệm số 5 :
Phân cực ánh sáng ...............................................................................Trang 3
Bài thí nghiệm số 6 :
Sử dụng giác kế ..................................................................................Trang 11
Bài thí nghiệm số 7 :
Các phép đo tiêu cự cơ bản .................................................................Trang
Bài thí nghiệm số 8 :
Mô phỏng một số dụng cụ quang học và ứng dụng ............................Trang
Bài thí nghiệm số 9:

Quang phổ kế lăng kính .....................................................................Trang

2


1.

I.

VẬT LÝ II THÍ NGHIỆM SỐ 5
PHÂN CỰC ÁNH SÁNG

ĐỊNH LUẬT MALUS ĐỐI VỚI KÍNH PHÂN CỰC VÀ KÍNH PHÂN TÍCH
(D) (C)
Nguồn sáng (A) (A)

(P)
(A)

(A)
(A)

Lux kế

Hình 1
Sắp xếp nối tiếp một nguồn ánh sáng trắng không phân cực, một kính tập trung (C ), một
màn chắn (D), một kính phân cực (P), một kính phân tích (A) và một lux kế (xem hình
1). Chỉ số đọc được trên lux kế tỉ lệ với độ rọi ánh sáng trên đầu cảm biến.

Chứng minh bằng lý thuyết định lý Malus:

 
E = E 0 cos2 θ

.

Trước tiên , ta xem xét nguồn sáng , đây là nguồn ánh sáng trắng không phân cực ,
nhưng chùm sáng đã đi qua kính phân cực (P) từ đó tạo chùm sáng phân cực thẳng theo
phương


uo

của kính (P) .

Định luật Matlus : Nếu sóng tới có cường độ I o là sóng phân cực thẳng theo phương
thì sóng ló sẽ phân cực thẳng theo phương
MATLUS :
 
u uo

I=Iocos2θ với θ=( ,


u


uo

và cường độ I của nó sẽ tuần theo định luật

)

Chứng minh : Dựa trên tính tuyến tính của các phương trình trường điện từ , sóng phân

uo

cực dọc theo
giống hết như sự chồng chất hai sóng phân cực dọc theo
tại mỗi thời điểm ta có :




E ( M , t ) = E ( M , t ) u o = E ( M , t ) cos θ .u + E ( M , t ) sinθ .v

3


u

và


v

sao cho


Sóng phân cực dọc theo

qua 1 cách hoàn toàn .


v

bị kính phân cực hấp thụ còn sóng phân cực theo


u

sẽ truyền

Biên độ E ở lối ra do đó sẽ bằng E ocosθ còn cường độ I sẽ tỉ lệ với bình phương biên độ
và bằng Iocos2θ .
Minh chứng định lý Malus bằng thực nghiệm : ghi nhận các giá trị lux kế v tương ứng
với sự thay đổi góc θ tương đối giữa kính phân cực và kính phân tích. Hãy vẽ và minh
họa đầy đủ đồ thị v (cos2θ)
(Xem bảng số liệu)
II.

THÍ NGHIỆM NHẬN BIẾT BẢN λ/2 VÀ λ/4
(D) (C)
Nguồn sáng (A) (A)

(P)
(A)

(A)
(A)

Màn ảnh

Lux kế

Hình 2
Ta có một nguồn không phân cực, hai kính phân cực (P) và (A) và hai bản bất đẳng
hướng L1, L2 . Để cải thiện chất lượng các quan sát ta tạo ảnh của màn chắn của nguồn
lên màn ảnh theo hình 2.

Bắt chéo (P) và (A) làm sao để thấy rằng L1 là có tác dụng quang học ?

Kính phân cực (P) và kính phân tích (A) được đặt vuông góc nhau . Cường độ sóng
truyền hầu như bằng không khi không có bản bất đẳng hướng L1 . Khi có L1 , nếu
4


phương L1 không trùng với phương đặc trưng của P hoặc của A thì kính phân tích sẽ cho
ra ánh sáng có cường độ không thể bỏ qua được => L1 có tác dụng quang học .

Quay L1 trên giá đỡ và tìm vị trí sao cho chiếu sáng trên màn là bằng không (ta ký
hiệu vị trí này là vị trí O). Quay L1 góc 450 từ vị trí O, tiếp theo quay kính phân
tích. Ta quan sát được gì? Lý luận và kết luận về tính chất của bản L1.

Ở vị trí O , đường trung hòa của bản L1 sẽ trùng với các phương của (P) và (A) . Ta xoay
L1 góc 450 rồi xoay kính phân tích cùng chiều .
TH1 : Ta thu được ánh sáng có cường độ sáng giảm dần khi xoay kính phân tích tới 90 0
thì sóng ánh sáng bị triệt tiêu , lúc này L1 là bản nửa sóng ( λ/2 ) .

TH2 : Ta không triệt tiêu được sóng ánh sáng , cường độ của nó tăng dần khi xoay kính
phân tích , đạt cực đại với góc quay bằng 900 , lúc này L1 là bản một phần tư sóng ( λ/4 )

y
y

x

A
5


A

Ta quay về vị trí O. Quay L1 góc 300. Cần quay (A) bao nhiêu để thấy chiếu sáng
là cực tiểu? Cực tiểu này có bằng 0? Giải thích thí nghiệm trước và kiểm tra một
lần nữa tính chất của L1.

TH1 : L1 là bản nửa sóng :

Quay (A) góc 600 để có ánh sáng là cực tiểu , trong trường hợp này , cực tiểu bằng 0 .

TH2 : L1 là bản một phần tư bước sóng :

Quay (A) 1 góc 300 để có ánh sáng qua (A) là cực tiểu , cực tiểu không bằng 0 .
6


Làm lại thí nghiệm trước và giải thích trong trường hợp thay L1 bằng L2.

III.

TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH MỘT NGUỒN SÁNG PHÂN CỰC ELLIPSE
Cho một phân cực ellipse




E ( x, y, z , t ) = a cos( ωt − kz ) e x + b cos( ωt − kz ) e y

phân cực P có phương phân cực
ellipse này. Ta ký hiệu
kính phân cực


E


u POL

 
ϕ = ( u x , u POL )

. Một kính

trong mặt phẳng xy được chiếu bởi dao động

. Biểu diễn sự chiếu sáng thu được ở đầu ra của

theo a, b, ϕ (a>b).





E ( x, y, z , t ) = a cos( ωt − kz ) e x + b cos( ωt − kz ) e y

Ta có :
. Độ lệch pha α=0 nên đây là trường
hợp đặc biệt phân cực thẳng chứ không phải phân cực ellipse thuần túy .
Chiếu lên phương phân cực


u POL

thì ở đầu ra của kính phân cực , ta có :



E ra = [a cos( ωt − kz ) cos ϕ + b cos( ωt − kz ) sinϕ ].u POL

.

a.cos(ωt-kz)

Trong trường hợp tổng quát :



E ( x, y, z , t ) = a cos( ωt − kz ) e x + b cos( ωt − kz − α ) e y

với α ≠ 0 để đây thật sự là 1 phân cực

ellipse .


E ra = [a cos( ωt − kz ) cos ϕ + b cos( ωt − kz − α ) sinϕ ].u POL

Xác định tỉ lệ



E min / E max

theo hàm của a và b.
7

.


Ta có :



E min = b.u POL



E max = a.u POL


E min / E max


b
a

= 

I min b 2
=
I max a 2

Theo những phương nào ta có
Ta có :
-


E min

và


E max

?



E ra = [a cos( ωt − kz ) cos ϕ + b cos( ωt − kz − α ) sinϕ ].u POL




E min = b.u POL


E max = a.u POL

φ=900
 φ=00

 Sắp xếp thí nghiệm như hình 2.
Đặt bản λ/4 xác định được từ phần trên ở giữa (P) và (A). Quay bản ứng với góc tăng
dần 150 từ vị trí O, tiếp theo quay kính phân tích và dùng lux kế để xác định v min /vmax.
Giải thích hiện tượng dựa vào tính chất của sự phân cực của bản λ/4. Tính toán giá trị lý
thuyết của vmin /vmax dựa vào cường độ sáng của ánh sáng phân cực thẳng trước bản bất
đẳng hướng và lập bảng so sánh với giá trị đo được. Biện luận kết quả so sánh.

Ta có :

v min b 2
= 2 = tan 2 α
v max a

(a>b)
8


 Với 00< α ≤ 450 ,

v min
= tan 2 α
v max

Với 450< α ≤ 900 ,

v min
= tan 2 (90 − α )
v max

 Làm lại thí nghiệm trên với bản λ/2.
Qua bản λ/2 , sóng ánh sáng là sóng phân cực thẳng , luôn tồn tại góc quay sao cho sóng
ánh sáng bị triệt tiêu .
v min
=0
v max


9


Bảng số liệu:
•

Kiểm chứng định lý Malus
Góc α
0
5
10
Cos2α
1
0.992
0.97

Cường
51
53
52
độ v
Góc α
50
55
60
Cos2α 0.413 0.329
0.25
Cường
21
14
15
độ v

15
0.933

20
0.883

25
0.821

30
0.75

35

0.671

40
0.587

45
0.5

48

47

43

41

32

27

22

65
0.179

70
0.117

75
0.067

80
0.03

85
0.008

90
0

9

7

5

3

3

1

ĐỒ THỊ BIỂU ĐIỄN CƯỜNG ĐỘ V = F ( COS2(α))

Ta thấy rõ ràng v= f (cos2(α)) có dạng đường thẳng và đi qua gốc tọa độ O


v = v0 cos2(α)

•

Khảo sát vmin /vmax theo góc α của bản λ/4
Góc α

0

15

30

45

60

75

90

(vmin /vmax)LT

0

0.072

0.333

1

0.333

0.072

0

vmin

0

1

3

10

3

1

0

vmax

18

17

15

11

13

15

16

(vmin /vmax)TN

0.000

0.059

0.200

0.909

0.231

0.067

0.000

•

Khảo sát vmin /vmax theo góc α của bản λ/2
Góc a

0

15

30

45

60

75

90

(vmin /vmax)LT

0

0

0

0

0

0

0

vmin

0

1

1

1

0

0

0

vmax

23

23

22

22

23

22

22

10

(vmin /vmax)TN

0.000

0.043

0.045

0.045

0.000

0.000

0.000

Các giá trị thực tế và lý thuyết gần sát nhau => Kết quả được kiểm chứng

2. VẬT LÝ II THÍ NGHIỆM SỐ 6
SỬ DỤNG GIÁC KẾ
2.1/ Mục đích:
- Sử dụng giác kế để đo góc như từ nguyên thủy bằng tiếng Hy lạp gọi thiết bị này (gonioς =
góc và metron = đo).

11


Về nguyên tắc, trước hết ta đo góc A của lăng kính, sau đó chiết suất lăng kính n D cho vạch

phát xạ D của natri (vạch đôi vàng natri với bước sóng trung bình l D = 589,3 nm). Cuối
cùng xác định đường cong D(i).
2.2/ ĐO GÓC LĂNG KÍNH BẰNG PHẢN XẠ KÉP
 1) Dùng đèn hơi natri chiếu vào lăng kính (hình 1) sao cho tia tới có thể chia thành 2 tia,
một tia phản xạ trên mặt trái (nhìn từ trên xuống như hình vẽ) và tia kia phản xạ trên mặt
phải của lăng kính.
èng chuÈn trùc

KÝnh tù chuÈn tr¸i

A
KÝnh tù chuÈn ph¶i

Hình 1
Xác định góc hướng của tia phản xạ phải và trái bằng giác kế, tương ứng với giá trị G p và
Gt .
2) Chứng minh rằng  Gp - Gt = 2A
Dựa vào tính chất song song và tính chất của tứ giác nội tiếp BCDE ( do 2 pháp tuyến n 1, n2
và góc A tạo ra ta có :
A + i1 + i2 = 1800





2A + 2i1 + 2i2 = 3600
2A = 3600 - 2i1 - 2i2
2A = (3600 - 2i2 ) - 2i1
2A = Gp-Gt (đpcm)

3) Xác định sai số tuyệt đối các thước chia độ của giác kế. Xác định sai số tuyệt đối
toàn phần phép đo A và lý giải các nguồn sai số.

Ta giả sử rằng cách ngắm của kính ngắm cho sai số là 6’
Ta biết rằng đới với giác kế, nếu độ chia nhỏ nhất của nó là a và du xích có n vạch thì nó
có thể đo được là a/n



Sai số tuyệt đối của giác kế là a/2n
Ở đây, sai số tuyệt đối là 0030’/ 2.30 = 000’30’, (rất bé)
12


Chính vì sai số của giác kế rất bé , nên trong sai số toàn phần ta có thể bỏ qua sai số
tuyệt đối trên, và coi như sai số ở đây là do cách ngắm cho sai số là 6’


Sai số toàn phần của phép đo là

2. ĐO GÓC LĂNG KÍNH BẰNG PHÉP TỰ CHUẨN KÉP

KÝnh tù chuÈn tr¸i

KÝnh tù chuÈn ph¶i

A
§ ¸y

Hình 2

Ta không dùng ống chuẩn trực mà chỉ dùng ống kính tự chuẩn (được chiếu nhờ đèn và bản
bán phản xạ).

4) Tìm A
Ta thấy rằng đối với phương pháp tự chuẩn kép thì 2 kính tự chuẩn sẽ nằm ở vị trí
của 2 pháp tuyến n1 và n2 , bằng tính chất của tứ giác nội tiếp BCDE ta tính được góc đặt
giữa 2 kính tự chuẩn chính là 1800 – A .
Bằng việc đo góc Gt, Gp (góc giữa vị trí 00 đến vị trí của 2 kính tự chuẩn) ta được
13





1800 – A = Gp – Gt
A = 1800 – Gp + Gt

3. ĐO CHIẾT SUẤT LĂNG KÍNH BẰNG PHÉP LỆCH TỐI THIỂU

 5) Chiếu lăng kính với tia sáng vàng của đèn hơi natri.

M¾
t ng êi quan s¸t
§ é lÖch tèi thiÓu bªn ph¶i
§ ¸y l¨ng kÝnh
PhÝa ph¶i

Dm

èng chuÈn trùc

A

α =2Dm

A
-Dm

èng chuÈn trùc
§ ¸y l¨ng kÝnh

PhÝa tr¸i

§ é lÖch tèi thiÓu bªn tr¸i
M¾
t ng êi quan s¸t

Hình 3
Trên cơ sở tia tới, điều chỉnh trục quay của giác kế và ống kính tự chuẩn sao cho tia sáng ló
ra có một độ lệch tối thiểu so với tia tới về phía phải (hình 3 trên). Thực hiện sự ước chừng
bằng phương pháp khứ hồi (aller-retour). Xác định góc hướng Gp của tia ló.
Thực hiện tương tự với sự lệch về phía trái (hình 3 dưới). Ta xác định được G t.
6) Chứng minh rằng  Gp - Gt = 2 Dm

Dựa vào tính chất song song, ta dễ dàng có được
xOz = Gt
xOy = Gp
mà xOy – xOz = α = 2 Dm


Gp – Gt = 2.Dm

14


M¾
t ng êi quan s¸t
§ é lÖch tèi thiÓu bªn ph¶i

y

§ ¸y l¨ng kÝnh

PhÝa ph¶i

Dm

èng chuÈn trùc

A

α =2Dm

x

A
-Dm

èng chuÈn trùc
§ ¸y l¨ng kÝnh

PhÝa tr¸i

§ é lÖch tèi thiÓu bªn tr¸i
M¾
t ng êi quan s¸t

7) Tìm lại công thức liên hệ giữa Dm , n và A. Từ đó suy ra phép đo nD.

Ta có các hệ thức theo định luật khúc xạ:
sin i=nsin r

(1)

sin i’=nsin r’

(2)
15


A= r+r’

(3)

D= i+i’-A

(4)

Lấy vi phân hệ thức (1)(2)(3)và (4) ta có
cos i di=ncos r dr

cos i’ di’=ncos r’dr’
0=dr+dr’
dD=di+di’
Từ đó suy ra
cos i cos r '
cos i ' cos r

dD=(1-

)di

Bây giờ ta tìm một giá trị của I tạo cho góc lệch D ổn định
dD
=0
di


2



2

i

cos cos
2



r'

2

2

i'

=cos cos
2

i

(1-sin )(1-sin

r'

r
2

2

i'

)=(1-sin )(1-sin

r

)

Sử dụng các định luật DESCARTES:
2

(1-sin

i

)(1-

sin 2 i '
n2

2

khai triển ta có :

2

i'

)=(1-sin )(12

2

(n -1)(sin i-sin i’)=0

vì n>1 nên về mặt vật lí ta có i=i’
m

(4) => i=i’=i =

(1) => sin(

Dm + A
2

Dm + A
2

và r=r’=

A
2

A
2

)=n sin( ).

16

sin 2 i
n2

)


nD =

sin(

=>

Dmin + A
)
2
A
sin
2

8) Lý giải các nguồn sai số. Xác định sai số các giá trị G p và Gt. Tính cẩn thận sai số
tuyệt đối của n và viết kết quả dưới dạng : nD = .......± ........

Các nguồn sai số
1/ Khi xác định vị trí cực tiểu bằng mắt trần thì đã có sai số ngầu nhiên
2/ Khi ngắm thì sẽ có sai số tuyệt đối.
•

Gp – Gt = 2.Dm
 ∆ Gp + ∆ Gt = 2.∆Dm
Mà ∆ Gp = ∆ Gt = 6’ (Ta đã nói ở trên là sai số toàn phần là 6’)
 ∆ Dm = ( ∆Gp + ∆Gt)/ 2 = 6’
Sai số tuyệt đối của n
nD =

Ta có

=>

=>

sin(

Dmin + A
)
2
A
sin
2

dnD
D + A d ( Dmin + A)
A dA
= cot an( min
)
− cot an( )
nD
2
2
2 2

∆nD ∆Dmin
D +A
∆A
A
D +A
=
cot an( min
)+
cot an( ) − cot an( min

)
nD
2
2
2
2
2

Ta lại có

∆Dm= ∆A= ε

Nên các trị tuyệt đối có thể bỏ đi


Chiết suất n có sai số là:

9) Vì sao người ta trong thực tiễn thực hiện phép đo kép, một "trái" và một "phải" ?
Do trong quá trình đo dễ gây sai số ( phụ thuộc vào cảm quang của mắt chung ta),
cho nên đo 2 lần để tránh sai số, và tăng độ chính xác của kết quả.
17


4. VẼ ĐUỜNG CONG D(i)
R1
A
N1
D

i

T

§ ¸y

KÝnh tù chuÈn

èng chuÈn trùc

Hình 1
 10) Chiếu ánh sáng vàng 589,3nm. Xác định bằng phương pháp tự chuẩn giá trị góc của
pháp tuyến N1 đối với mặt phẳng tới (GN1), sau đó giá trị góc của tia phản xạ R 1 trên mặt
phẳng tới với kính tự chuẩn (GR1) và cuối cùng giá trị góc của tia đi qua (G T). Lập bảng 3
cột giá trị trên và suy ra bảng D(i) mà ta có thể vẽ được đồ thị của nó với A đưọc giả thiết là
đã biết như đã đo phía trên.
Bảng số liệu:
1) Tính A bằng phản xạ kép
Gp = 187030’

Gt = 67025’

Sai số:


2) Tính A bằng tự chuẩn kép
Gp = 223010’

Gt = 10308’

A = 1800 – Gp + Gt = 59058’

Sai số:



18

A =6002’


3) Tính chiết suất bằng phương pháp góc lệch tối thiểu
Gp = 211010’

Gt =860

Dm =62035’

∆Dm = 6’

Trung bình của 2 phép đo A:

Chiết suất lăng kính

Sai số: Như đã chứng minh ở trên, ta có:

(do ε = ∆A =6’ = 1,8 . 10-3 rad)

Chiết suất:

4) Vẽ đường cong D(i)
i

500

520

540

560

580

600

G

212012’

218058’

21706’

2160

215022’

215010’

D

70012’

66058’

6506’

640

63022’

63010’

i

620

640

660

680

700

G

2150

215011’

215034’

216010’

216048’

D

630

63011’

63034’

64010’

64018’

19


ĐỒ THỊ TƯƠNG QUAN GIỮA D (i) VÀ i

3.VẬT LÝ II THÍ NGHIỆM SỐ 7
CÁC PHÉP ĐO TIÊU CỰ CƠ BẢN
3.1 Mục đích :
- Trình bày các phép đo tiêu cự của thấu kính mỏng. Ta giả sử rằng, ta đã biết tính chất
hội tụ hoặc phân kỳ của thấu kính và cỡ lớn của các tiêu cự xét đến (xem Vật lý II TP số
3).
3.2

Phương pháp chuẩn hoặc tự chuẩn cho cac thấu kinh hội tụ
3.2.1/ Đo bởi phương pháp chuẩn

Hình 1
 1) Đặt trên bàn quang học ống chuẩn trục đã điều chỉnh, một thấu kính hội tụ LC gắn trên
giá đỡ và ống ngắm cố định (hình 1).
 2) Ngắm mặt phẳng LC (bởi một vạch viết lông đánh dấu trên thấu kính). Tiếp theo ngắm
hình chữ thập trên ống chuẩn trục thông qua LC.
 3) Vẽ sơ đồ nguyên lý đo và dẫn ra công thức tính tiêu cự thấu kính LC.
-Giữ cố định ống chuẩn trục và thấu kính hội tụ .
-Ống ngắm được chỉnh trước nhìn rõ 1 khoảng 30-40 cm .
-Ngắm mặt phẳng LC bởi 1 vạch viết lông đánh dấu trên thấu kính. Lúc này , khoảng cách
giữa ống ngắm và thấu kính là D1 = x + fkính ( x là khoảng cách cố định không đổi giữa trục
ống ngắm và kính ngắm của ống ngắm )
-Ngắm hình chữ thập trên ống chuẩn trục thông qua LC. Lúc này , khoảng cách giữa ống
ngắm và thấu kính là D2 = x + fkính + fLC
Như vậy , ta có : fLC=D2-D1 .
1.2.2.

Đo bởi phương pháp tự chuẩn

20


ng
Thấu kính G ơng phẳ
ống ngắ
m

Giấy tán xạ

Đ èn
Vật

Hỡnh 2
4) t trờn bn quang hc ngun sỏng vi khong cỏch xỏc nh, mt thu kớnh hi t LC,
mt gng phng MP gn trờn giỏ , mt ng ngm vi khong cỏch xỏc nh (Hỡnh 2).
5) t LC gia ngun v gng sao cho thu c mt nh rừ ca vt (thc chia )
trong mt phng thc chia : ta kim tra nh ú bng mt t giy tỏn x trong mt phng
vt.
6) Ly MP khi v ngm mt phng LC. Ly LC v ngm mt phng vt. T ú dn ra
tiờu c f ca LC.

1.3. Phng phỏp Bessel cho cỏc thu kớnh hi t

Thấu kính

Đ è n cố định

Màn chiếu cố định

Vật

Hỡnh 3
Ta t trờn bn quang hc mt ngun sỏng v mt mn nh c nh vi khong cỏch D
khụng thay i (Hỡnh 3).
7) Cú th t thu kớnh sao cho tn ti 2 v trớ vi khong cỏch gia chỳng l d cho
nh rừ trờn mn chiu.
Chng minh cụng thc Bessel xỏc nh tiờu c f ca thu kớnh l
Ta cú cụng thc : vi d1 l khong cỏch vt v thu kớnh , d2 l khong cỏch thu kớnh v

mn .
vi d2 l khong cỏch vt v thu kớnh , d1 l khong cỏch thu kớnh v mn cng
tha cụng thc trờn . Nh vy cú 2 v trớ t thu kớnh cựng cho nh rừ trờn mn .

21


Ta xem xét hệ quang học như hình vẽ :
d1

d2
Màn

d
d1

d2

Màn

D

Như vậy ta có : d1-d2=d , d1+d2=D => d2=d12 + d22 – 2d1d2 , D2= d12 + d22 + 2d1d2
 4d1d2=D2 - d2  f==
 8) Đèn và màn ảnh là cố định, thực hiên dịch chuyển thấu kính giữa đèn và màn ảnh và
tìm 2 vị trí sao cho có ảnh rõ trên màn. Xác định bằng ống ngắm các giá trị D và d. Chứng
minh bằng thực nghiệm rằng hai vị trí trên đối xứng nhau qua trung điểm khoảng cách
nguồn – màn ảnh và độ phóng đại khoảng cách d tỷ lệ nghịch với khoảng cách D.
22

 9) Nếu khoảng cách D là xác định, tiêu cự cực đại của thấu kính là bao nhiêu để có
thể thực hiện được phép đo trên ? Cái đó gợi nhớ một cái gì tương tự ?
Ta có : f= ≤
 fmax= và dấu « = » xảy ra  d=0  d1=d2 .

Lúc này ta có phép đo tương tự phương pháp Silbermann , ảnh có độ khuếch đại là -1 .
 10) Có thể dán một thấu kính phân kỳ lên một thấu kính hội tụ cho trước đề làm cho
nó hội tụ hơn lên không ?

C¸c thÊu kÝnh d¸n ví i nhau

Hình 4
Tiêu cự tổng thể của hệ thấu kính dán như trên ?
Ta có thể dán một thấu kính phân kỳ lên một thấu kính hội tụ . Công thức tính tiêu cự tổng
thể như sau :
1 1
1
= +
f
f1 f 2
D=

Dán thấu kính phân kì f2 ( f2< 0 ) lên thấu kính hội tụ f1 . Ta có :

1
1
1
1
=

+
<
= D1
f
f1 f 2
f1

=> Thấu kính hội tụ mới có độ tụ nhỏ hơn thấu kính hội tụ cũ
Vậy không thể dán một thấu kính phân kỳ lên một thấu kính hội tụ cho trước đề làm co nó
hội tụ hơn .
 11) Thực hiện việc xác định bằng thực nghiệm với phương pháp Bessel tiêu cự thấu kính
phân kỳ.

3. PHƯƠNG PHÁP SILBERMANN CHO CÁC THẤU KÍNH HỘI TỤ
Ta đặt lần lượt trên bàn quang học nguồn sáng chiếu vật AB, một thấu kính hội tụ LC làm
thực hiện ảnh A’B’ của vật trên màn chiếu được đặt tiếp theo sau đó (hình 5). Chỉ có vật là
cố định ở đây.
 12) Tồn tại duy nhất một vị trí các mặt phẳng vật và ảnh tương ứng với độ khuếch
đại –1. Chứng minh rằng khoảng cách vật-ảnh lúc đó có giá trị bằng 4f’.

23


Mµn chiÕu cè ®Þnh

ThÊu kÝnh

§ Ì n cè ®Þnh

VËt

Hình 5
f =

Theo như công thức đã chứng minh ở trên là

D 2 −d 2
4D

≤

D
4

Dấu « = » chỉ xảy ra khi và chỉ khi d=0  tồn tại duy nhất 1 khoảng cách giữa vật và thấu
kính bằng khoảng cách từ thấu kính tới màn sao cho D=4f .
 13) Thực hiện bằng thực nghiệm luận đề trên để xác định tiêu cự của một thấu kính hội tụ.
 14) Sử dụng thị kính micro chia độ của vật và ảnh như thế nào để xác định độ khuếch đại
tuyến tính giữa chúng ?

24


Bảng số liệu:
1) Phương pháp chuẩn
D1: vị trí ngắm thấu kính ; D2: vị trí ngắm vật
Thấu kính

Lần đo

D1 (mm)

D2 (mm)

f'

∆f’

3

1

72.7

93.3

20.6

0.1

3

2

72.6

93.4

20.8

0.1

3

3

72.5

93.3

20.8

0.1

f’=20.7 cm
Sai số dụng cụ 0.05 cm
Sai số toàn phần Δf=0.05+0.2=0.25 cm
f’=20.7±0.25 cm

3) Phương pháp Bessel :

d
f′
( )2 = 1 − 4
D
D

* Thấu kính : 1

Lần

D

D1

D2

1
2
3
Trung
bình

133.1
92
152

25.6
30.3
24.7

108.8
62.7
128.9

d=D2D1
83.2
32.4
104.2

(d/D)^2

∆(d/D)^2

1/D

∆1/D

0.3907
0.1240
0.4699

0.0625
0.1240
0.4699

0.0075
0.0109
0.0066

0.0008
0.0109
0.0066

0.3282

0.2188

0.0083

0.0061

Lần

D

D1

D2

d=D2-D1

f'

∆f’= / f’ – f’i/

1

800

444

998

554

104.09

0.23

2

800

443

998

555

103.74

0.12

3

800

445

1000

555

103.74

0.12

Trung
bình

800

554.67

f’ tb= 103.86

0.16

25