Sau khi học lý thuyết của chương sóng ánh sáng, các em học sinh lớp 12 sẽ có một bài thực hành để đo bước sóng của sóng ánh sáng. Kiến Guru sẽ hướng dẫn các em viết kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa một cách chính xác và đầy đủ nhất. Lưu ý các số liệu trong bài chỉ là tham khảo mẫu, khi viết bài, các em cần thay số đo đã đo được để bài thực hành đúng nhất.
A. Kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29: Đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa
Hướng dẫn viết kết quả thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29.
I. Mục đích thực hành
1. Quan sát hệ vân giao thoa tạo bởi khe Young, sử dụng chùm sáng laze.
2. Đo bước sóng ánh sáng.
II. Tóm tắt lý thuyết
1. Hiện tượng giao thoa là gì?
Hiện tượng trong vùng hai chùm sáng gặp nhau lại có những vạch sáng tối nằm so le nhau, chỗ vạch tối chứng tỏ tại đó ánh sáng triệt tiêu nhau, những vạch sáng là những chỗ ánh sáng từ hai nguồn tăng cường lẫn nhau ⇒ hai nguồn sáng phát sinh hiện tượng giao thoa hay nói cách khác ánh sáng có tính chất sóng.
2. Điều kiện giao thoa của hai sóng ánh sáng là gì ?
Điều kiện giao thoa của hai sóng ánh sáng là hai nguồn đó phải là hai nguồn kết hợp:
+ Hai nguồn phải phát ra hai sóng ánh sáng có cùng bước sóng.
+ Hiệu số pha dao động của hai nguồn phải không đổi theo thời gian.
3. Công thức tính khoảng vân và công thức xác định bước sóng ánh sáng trong trường hợp giao thoa của hai sóng ánh sáng đơn sắc tạo bởi khe Young là như thế nào ?
Công thức tính khoảng vân:
Công thức xác định bước sóng:
III. Kết quả thí nghiệm
Xác định bước sóng của chùm tia laze
Bảng 1
- Khoảng cách giữa hai khe hở hẹp F1, F2: a = 0,3 ± 0,005[mm]
- Độ chính xác của thước cặp: Δ′ = 0,01 [mm]
- Số khoảng vân sáng đánh dấu: n = 5.
|
Lần đo |
D[m] |
ΔD [m] |
L[mm] |
ΔL [m] |
|
1 |
1,501 |
0,0006 |
17,18 |
0,008 |
|
2 |
1,502 |
0,0004 |
17,20 |
0,012 |
|
3 |
1,501 |
0,0006 |
17,20 |
0,012 |
|
4 |
1,503 |
0,0014 |
17,18 |
0,008 |
|
5 |
1,501 |
0,0006 |
17,18 |
0,008 |
|
Trung bình |
1,5016 |
0,0036 |
17,188 |
0,0096 |
a. Tính giá trị trung bình của bước sóng:
b. Tính sai số tỉ đối của bước sóng:
Trong đó:
ΔL = Δ→L + Δ' là sai số tuyệt đối của phép đo độ rộng của n khoảng vân, dùng thước cặp: ΔL = Δ→L + Δ' = 0,0096 + 0,01 = 0,0196mm.
ΔD = Δ→D + Δ' là sai số tuyệt đối của phép đo khoảng cách giữa màn chắn P và màn quan sát E, dùng thước milimet: ΔD = Δ→D = 0,0036 + 0,5.10-3 = 0,0041 m.
c. Tính sai số tuyệt đối trung bình của bước sóng λ:
Δλ = λ→.δ = 0,6868. 0,0205 = 0,0141 μm
d. Viết kết quả đo của bước sóng λ: λ = 0,6868 ± 0,0141 μm
B. Trả lời các câu hỏi SGK sau khi viết kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29
Sau khi làm thực hành và viết báo cáo kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản 29, các em cần trả lời các câu hỏi sau.
Câu 1/ trang 151 SGK 12: Vì sao phải điều chỉnh màn chắn P và giá đỡ G để chùm tia laze chiếu vuông góc với màn chắn P và màn quan sát E?
Hướng dẫn:
Ta phải điều chỉnh màn chắn P và giá đỡ G để chùm tia laze chiếu vuông góc với màn chiếu P và màn quan sát E để tạo ra hệ vân đối xứng, các khoảng vân i bằng nhau.
Câu 2/ trang 151 SGK 12: Cho chùm sáng laze có bước sóng λ = 0,65μm. Khoảng cách từ màn chắn P đến màn quan sát E bằng 2m. Để tạo ra hệ vân giao thoa có khoảng vân i = 1,3mm thì khoảng cách a giữa hai khe hẹp phải chọn bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn:
Ta có:
Câu 3/ trang 151 SGK 12: Vì sao khi đo khoảng vân i bằng thước cặp, ta lại phải đo khoảng cách giữa n vân mà không đo khoảng cách giữa hai vân kề nhau?
Hướng dẫn:
Khi đo khoảng vân i bằng thước cặp, ta phải đo khoảng cách giữa n vân mà không đo khoảng cách giữa 2 vân kề nhau vì khoảng vân i rất nhỏ, ta đo khoảng cách giữa n vân sau đó tìm i thì sẽ tránh bớt sai số của dụng cụ đo.
Câu 4/ trang 151 SGK 12: Hệ vân giao thoa sẽ thay đổi thế nào, nếu:
a. Thay nguồn sáng laze màu đỏ bằng nguồn sáng laze màu xanh?
b. S là một nguồn sáng trắng?
Hướng dẫn:
Khi thay nguồn sáng laze màu đỏ bằng nguồn sáng laze màu xanh thì bước sóng giảm, nên khoảng vân giảm còn vị trí vân sáng chính giữa không đổi. Trên màn ta vẫn thu được hệ vân gồm các vân sáng xanh và tối xen kẽ nhau đều đặn.
Nếu S là nguồn sáng trắng thì ta thu được hệ vận gồm ở chính giữa là vân màu trắng, hai bên là những dãy màu như màu cầu vồng, màu đỏ ở ngoài, màu tím gần vân trắng trung tâm.
Đây là tài liệu kết quả bài thực hành vật lý 12 cơ bản bài 29. Hy vọng tài liệu này là nguồn tham khảo bổ ích cho các em. Chúc các em học tập tốt.
Trong thực tế chúng ta thường xuyên sử dụng các phép đo như chiều cao hay khối lượng và trong các phép đo này đều có những sai số nhất định [có nhiều sản phẩm các em mua ở siêu thị đều có ghi thông tin sai số về khối lượng].
Vậy sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên là gì? cách xác định sai số tuyệt đối và sai số ngẫu nhiên trong các phép đo trực tiếp hay phép đo gian tiếp như thế nào? côn thức tính ra sao? chúng ta cùng đi tìm lời giải đáp qua bài viết dưới dây.
I. Phép đo các đại lượng vật lí. Hệ đơn vị SI
Bạn đang xem: Cách xác định sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên của phép đo trực tiếp, gián tiếp – Vật lý 10 bài 7
1. Phép đo các đại lượng vật lí
– Phép đo một đại lượng vật lí là phép so sánh nó với đại lượng cùng loại được quy ước làm đơn vị.
– Phép so sánh trực tiếp thông qua dụng cụ đo gọi là phép đo trực tiếp.
– Phép xác định một đại lượng vật lí thông qua một công thức liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp gọi là phép đo gián tiếp.
2. Đơn vị đo
– Đơn vị đo thường được dùng trong hệ đơn vị SI.
– Hệ đơn vị SI là hệ thống các đơn vị đo các đại lượng vật lí đã được quy định thống nhất áp dụng tại nhiều nước trên thế giới.
– Hệ SI quy định 7 đơn vị cơ bản:
+ Độ dài: mét [m]
+ Nhiệt độ: kenvin [K]
+ Thời gian: giây [s]
+ Cường độ dòng điện: ampe [A]
+ Khối lượng: kilôgam [kg]
+ Cường độ sáng: canđêla [Cd]
+ Lượng chất: mol [mol]
II. Sai số phép đo
1. Các loại sai số
a] Sai số hệ thống
Là sự sai lệch do phần lẻ không đọc được sự chính xác trên dụng cụ [gọi là sai số dụng cụ ΔA’] hoặc điểm 0 ban đầu bị lệch.
Sai số dụng cụ ΔA’ thường lấy bằng nửa hoặc một độ chia trên dụng cụ.
b] Sai số ngẫu nhiên
Là sự sai lệch do hạn chế về khả năng giác quan của con người do chịu tác động của các yếu tố ngẫu nhiên bên ngoài.
2. Giá trị trung bình
• Giá trị trung bình khi đo nhiều lần nột đại lượng A được tính:
• Đây là giá trị gần đúng nhất với giá trị thực của đại lượng A.
3. Cách xác định sai số của phép đo
– Sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo là trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình và giá trị của mỗi lần đo
– Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo gọi là sai số ngẫu nhiên và được tính:
– Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ:
– Trong đó sai số dụng cụ
4. Cách viết kết quả đo
Kết quả đo đại lượng A được viết dưới dạng:
trong đó
5. Sai số tỉ đối
Sai số tỉ đối δA của phép đo là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng đo, tính bằng phần trăm:
6. Cách xác định sai số của phép đo gián tiếp
– Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng.
– Sai số tỉ đối của một tích hay thương thì bằng tổng sai số tỉ đối của các thừa số.
– Nếu trong công thức vật lí xác định các đại lượng đo gián tiếp có chứa các hằng số thì hằng số phải lấy đến phần thập phân lẻ nhỏ hơn 1/10 tổng các sai số có mặt trong cùng công thức tính.
– Nếu công thức xác định đại lượng đo gián tiếp tương đối phức tạp và các dụng cụ đo trực tiếp có độ chính xác tương đối cao thì có thể bỏ qua sai số dụng cụ.
III. Bài tập vận dụng sai số của phép đo
* Bài 1 trang 44 SGK Vật Lý 10: Dùng một đồng hồ đo thời gian có độ chia nhỏ nhất 0.001 s để đo n lần thời gian rơi tự do của một vật bắt đầu từ điểm A [vA = 0] đến điểm B, kết quả cho trong Bảng 7.1.
Hãy tính thời gian rơi trung bình, sai số ngẫu nhiên, sai số dụng cụ và sai số phép đo thời gian. Phép đo này là trực tiếp hay gián tiếp ? Nếu chỉ đo 3 lần [n = 3] thì kết quả đo bằng bao nhiêu?
* Lời giải bài 1 trang 44 SGK Vật Lý 10:
– Sai số ngẫu nhiên được xác định như sau:
– Trong đó:
– Sai số dụng cụ Δt’ thông thường có thể lấy bằng nửa hoặc một độ chia nhỏ nhất. Ở đây, qua giá trị trong bảng ta thấy phép đo thời gian có sai số dụng cụ với độ chia nhỏ nhất là 0,001s → Δt’ = 0,001s.
– Thời gian rơi trung bình là:
– Ta tính các Δti [i =1,..,7] như sau:
– Tính các giá trị còn lại ta được bảng sau:
|
n |
t |
∆ti |
∆t’ |
|
1 |
0,398 |
0,006 |
0,001 |
|
2 |
0,399 |
0,005 |
0,001 |
|
3 |
0,408 |
0,004 |
0,001 |
|
4 |
0,410 |
0,006 |
0,001 |
|
5 |
0,406 |
0,002 |
0,001 |
|
6 |
0,405 |
0,001 |
0,001 |
|
7 |
0,402 |
0,002 |
0,001 |
|
Trung bình |
0,404 |
0,004 |
0,001 |
⇒ Sai số ngẫu nhiên là:
– Sai số dụng cụ:
⇒ Sai số tuyệt đối của phép đo thời gian:
⇒ Kết quả phép đo được ghi như sau:
– Phép đo này là phép đo trực tiếp;
– Nếu chỉ đo 3 lần [n=3] thì sai số ngẫu nhiên không được tính theo cách lấy trung bình mà lấy giá trị lớn nhất Δtmax trong 3 lần đo.
Từ bảng số liệu ta lấy:
Khi đó, sai số phép đo thời gian là:
– Kết quả đo sẽ được ghi như sau:
* Bài 2 trang 44 SGK Vật Lý 10: Dùng một thước milimet đo 5 lần khoảng cách giữa s giữa 2 điểm A,B đều cho một giá trị như nhau bằng 798mm.Tính sai số phép đo này và viết kết qủa đo.
* Lời giải bài 2 trang 44 SGK Vật Lý 10:
– Từ giả thiết bài toán, ta lập bảng giá trị, ta được:
|
Lần đo |
si [mm] |
Δsi [mm] |
Δs’ [mm] |
|
1 |
798 |
0 |
|
|
2 |
798 |
0 |
|
|
3 |
798 |
0 |
|
|
4 |
798 |
0 |
|
|
5 |
798 |
0 |
|
|
Trung bình |
798 |
0 |
1 |
– Như vậy, ta có:
– Sai số ngẫu nhiên:
– Sai số dụng cụ đo:
⇒ Sai số của phép đo:
⇒ Kết qủa đo:
* Bài 3 trang 44 SGK Vật Lý 10: Cho công thức tính vận tốc tại B: v = 2s/t và gia tốc rơi tự do: g = 2s/t2
Dựa vào các kết quả đo ở trên và các quy tắc tính sai số đại lượng đo gián tiếp, hãy tính v, g, Δv, Δg, δv, δg và viết các kết quả cuối cùng.
* Lời giải bài 3 trang 44 SGK Vật Lý 10:
– Áp dụng công thức tính sai số tỉ đối ta có:
Như vậy, qua bài viết cách xác định sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên của phép đo trực tiếp, gián tiếp ở trên các em cần ghi nhớ được các ý chính như sau:
¤ Phép đo trực tiếp là phép so sánh trực tiếp nhờ dụng cụ đo
¤ Phép đo gián tiếp là phép xác định một đại lượng vật lý thông qua một công thức liên hệ với các đại lượng đo trực tiếp.
¤ Giá trị trung bình khi đo nhiề lần một đại lượng A:
¤ Công thức, cách tính sai số tuyệt đối của mỗi lần đo:
¤ Công thức, cách tính sai số ngẫu nhiên [là sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo]:
¤ Công thức, cách tính sai số tuyệt đối của phép đo [là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ]:
– Trong đó sai số dụng cụ
¤ Kết quả đo đại lượng A được viết dưới dạng:
¤ Công thức, cách tính sai số tỉ đối:
¤ Sai số của phép đo gián tiếp được xác định theo các quy tắc:
– Sai số tuyệt đối của một tổng hay hiệu thì bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng.
– Sai số tỉ đối của một tích hay thương thì bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số.
Hy vọng với bài viết này, các em đã hiểu rõ và vận dụng tốt Cách xác định sai số tuyệt đối, sai số ngẫu nhiên của phép đo trực tiếp, gián tiếp.
|
¤ Các bài viết xem nhiều: ¤ Xem thêm các bài viết khác: |
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục