Luận văn tốt nghiệp: Lắp ráp bài thí nghiệm kiểm chứng định luật Malus về phân cực ánh sáng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRUỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH<br /> KHOA VẬT LÝ<br /> <br /> <br /> Trương Thị Trân Châu<br /> <br /> LẮP RÁP BÀI THÍ NGHIỆM<br /> KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT MALUS<br /> VỀ PHÂN CỰC ÁNH SÁNG<br /> <br /> Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ<br /> Mã số: 102<br /> <br /> NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:<br /> ThS. TRẦN VĂN TẤN<br /> <br /> Thành phố Hồ Chí Minh – 2011<br /> <br /> LỜI CẢM ƠN<br /> <br /> Thời gian thấm thoát thoi đưa, thế là đã gần kết thúc bốn năm ở giảng đường đại<br /> học. Bốn năm với bao kỉ niệm buồn vui lẫn lộn… Giờ đây chúng em sắp phải xa<br /> mái trường, xa thầy cô, bạn bè quay về trường phổ thông để trở thành một giáo viên<br /> tiếp bước sự nghiệp trồng người. Với hành trang kiến thức, kỹ năng sư phạm quý<br /> báu có được em tin rằng mình sẽ hoàn thành tốt nhiệm vụ dạy dỗ, đào tạo được các<br /> công dân có ích cho đất nước, cho xã hội.<br /> Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu nhà trường và toàn<br /> thể quý thầy cô trong khoa Vật lý đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, tận tâm dạy dỗ,<br /> truyền thụ kiến thức, kinh nghiệm để chúng em vững tin bước vào đời.<br /> Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Trần Văn Tấn, giảng viên khoa Vật lý đại<br /> học Sư phạm Hồ Chí Minh đã tận tình giúp đỡ, chỉ dạy, uốn nắn, sửa chữa những<br /> sai sót cho em trong suốt quá trình làm luận văn.<br /> Đồng thời em xin cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng Long đã tạo mọi điều kiện thuận<br /> lợi để em hoàn thành luận văn tại phòng thí nghiệm Vật lý nâng cao.<br /> Con cảm ơn ba mẹ đã luôn bên cạnh thương yêu, tin tưởng, động viên và nâng<br /> đỡ con trong suốt thời gian đi học đến giờ.<br /> Xin cảm ơn các anh chị và các bạn luôn sát cánh bên mình để đi hết chặn đường<br /> vừa qua.<br /> Một lần nữa xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người, kính chúc sức khỏe và sự<br /> thành công.<br /> <br /> TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 4 năm 2011<br /> Sinh viên<br /> <br /> Trương Thị Trân Châu<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................2<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> MỤC LỤC ...................................................................................................................3<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> MỞ ĐẦU .....................................................................................................................6<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ..................................................................................................6<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.MỤC ĐÍCH .................................................................................................................7<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ......................................................................7<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.NHIỆM VỤ .................................................................................................................7<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 5.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................................................7<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 6.ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI..............................................................................................8<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..........................................................................10<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.1.LÝ THUYẾT SÓNG ĐIỆN TỪ ...................................................................................10<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.1.1Ánh sáng là sóng điện từ ...........................................................................10<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.1.2.Sóng điện từ là sóng ngang ......................................................................13<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Quan hệ giữa E và H trong sóng điện từ ........................................................14<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.1.3.Năng lượng của sóng điện từ ...................................................................16<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.1.3.1.Mật độ năng lượng ................................................................................................................................. 16<br /> Vectơ mật độ dòng năng lượng Umôp - Poanhtinh............................................................................................ 17<br /> Cường độ của sóng điện từ đơn sắc chạy ........................................................................................................... 17<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.2.CÁC ĐIỀU KIỆN BIÊN TRÊN MẶT PHÂN CÁCH HAI MÔI TRƯỜNG ...........................17<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1.2.1.Điều kiện biên của vectơ B ......................................................................17<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> 1.2.2.Điều kiện biên của vectơ D ......................................................................19<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> 1.2.3.Điều kiện biên của vectơ E ......................................................................20<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 1.2.4.Điều kiện biên của vectơ H .....................................................................21<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.3.ÁNH SÁNG PHÂN CỰC ..........................................................................................22<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.3.1.Phân cực thẳng .........................................................................................23<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> Sóng ánh sáng có vectơ chấn động sáng E chỉ phân bố theo một phương xác<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> định được gọi là ánh sáng phân cực hoàn toàn hay phân cực thẳng. ................23<br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.3.2.Phân cực tròn............................................................................................23<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.3.3.Phân cực elip ............................................................................................24<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.3.4.Ánh sáng tự nhiên ....................................................................................24<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.4.ĐỊNH LUẬT MALUS ..............................................................................................25<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.4.1.Hiện tượng phân cực ánh sáng khi truyền qua bản Tuamalin..................25<br /> T<br /> 0<br /> <br /> •<br /> T<br /> 0<br /> <br /> •<br /> T<br /> 0<br /> <br /> •<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> Thí nghiệm: ...........................................................................................25<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> Nhận xét: ...............................................................................................25<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> Giải thích: ..............................................................................................26<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.4.2.Định luật Malus ........................................................................................26<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.5.HIỆN TƯỢNG PHÂN CỰC DO PHẢN XẠ ..................................................................27<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.5.1.Thí nghiệm Malus ....................................................................................27<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.5.2.Định luật Brewster ...................................................................................29<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.6.CÁC PHƯƠNG TRÌNH FRESNEL .............................................................................30<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> 1.6.1.Véctơ cường độ điện trường E nằm trong mặt phẳng tới .......................30<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.6.2.Véctơ cường độ điện trường thẳng góc với mặt phẳng tới ......................32<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.7.HỆ SỐ PHẢN XẠ - HỆ SỐ TRUYỀN QUA .................................................................34<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.7.1.Trường hợp ánh sáng phân cực thẳng ......................................................35<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.7.2.Trường hợp ánh sáng tự nhiên .................................................................36<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.7.3.Nhận xét ...................................................................................................36<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 1.8.ĐỘ PHÂN CỰC ......................................................................................................38<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> CHƯƠNG II: DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM .................................................................40<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.1.ĐÈN LASER KHÍ HE – NE .....................................................................................40<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.1.1.Sơ lược về Laser.......................................................................................40<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.1.2.Laser khí He – Ne ....................................................................................42<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> Hình 2.4: Đèn Laser khí He – Ne.2.1.3.Thanh quang học ................................43<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.2.KÍNH PHÂN CỰC: ..................................................................................................44<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.3.PHOTO DIODE:......................................................................................................45<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.4.ĐỒNG HỒ ĐIỆN TỬ: ..............................................................................................45<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> LĂNG KÍNH: ...............................................................................................................45<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.5.GIÁ ĐỠ LĂNG KÍNH. .............................................................................................46<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 2.6.BỘ NỐI CÓ CHIA GỐC............................................................................................46<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> CHƯƠNG III: THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT MALUS ..................47<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.1.LẮP ĐẶT DỤNG CỤ: ..............................................................................................47<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.2.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: ......................................................................................48<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.3.XỬ LÍ SỐ LIỆU – SAI SỐ:........................................................................................48<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.3.1Xử lí số liệu: ..............................................................................................48<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.3.2.Xử lý sai số: .............................................................................................48<br /> T<br /> 0<br /> <br /> •<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> LƯU Ý: SAI SỐ Δ(COS2Θ) DÙNG VẼ ĐỒ THỊ 2 ĐƯỢC TÍNH NHƯ SAU: ...................49<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> P<br /> <br /> P<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> <br /> <br /> ln x = 2 ln(cos θ ) ..................................................................................................49<br /> <br /> <br /> <br /> dx<br />  − sin θ .dθ <br /> = 2. <br />  ............................................................................................49<br /> x<br />  cos θ <br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.4.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: .........................................................................................49<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.5.NHẬN XÉT ............................................................................................................51<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 3.6.ĐỀ XUẤT ..............................................................................................................52<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> CHƯƠNG IV: THÍ NGHIỆM KIỂM CHỨNG ĐỊNH LUẬT BREWSTER...........54<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.1LẮP ĐẶT DỤNG CỤ: ...............................................................................................54<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.2.TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM: ......................................................................................56<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.2.1Phép đo 1: Sự phân cực theo phương vuông góc với mặt phẳng tới. ......56<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.2.2.Phép đo 2: Sự phân cực theo phương của mặt phẳng tới. .......................57<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.3.XỬ LÝ SỐ LIỆU – SAI SỐ .......................................................................................58<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.3.1.Xử lý số liệu .............................................................................................58<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.3.2.Xử lý sai số: .............................................................................................58<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.4.KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM: .........................................................................................58<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> 4.4.1.Phép đo 1: Sự phân cực theo phương vuông góc với mặt phẳng tới. .....58<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> Phép đo 2: Sự phân cực theo phương của mặt phẳng tới. ...............................61<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................65<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................66<br /> T<br /> 0<br /> <br /> T<br /> 0<br /> <br />