Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Lab no.1 Measurements and uncertainty 2304183-189
ปฏบตการท 2 การแกวงของลกตมอยางงาย
โดย
อาจารย ดร.นฤมล สวรรณจนทรด
ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย
2
ตอนท 1 การวเคราะหเชงกราฟ
หาคาความเรงเนองจากแรงโนมถวง (g) จากการ
แกวงของลกตมอยางงาย
• การแกวงของลกตมอยางงายสามารถประมาณวา เปน
การเคลอนทแบบซมเปลฮารมอนก ซงคาบการแกวง
(T) สมพนธกบความยาวลกตม (L ระยะทวดจากจด
ตรงถงจดศนยกลางมวลของลกตม) ดงน 2
2 4T Lgπ
=
2 LTg
π=
• เขยนกราฟระหวาง (T2) กบ (L)
– ความชนมคา
ยกกาลงสองทงสองขาง
24gπ
L
3
ตอนท 1 การวเคราะหเชงกราฟ (ตอ)
• ในการทดลองทนกศกษาทานน วดระยะจากจดตรงถงจดทผก
เชอก (Lo) โดย L และ Lo สมพนธกบรศมลกตม (R)
ดงน
22 4 ( )oT L R
gπ
= +
L
Lo
R
oL L R= +
• เขยนกราฟระหวาง (T2) กบ (Lo) จะได กราฟเสนตรง
ความชน มคา 24
gπ
24 Rgπ
จดตดแกนตง มคา
T2 (s2)
Lo (cm)
กราฟแสดงความสมพนธระหวางกาลงสองของคาบการแกวงของ
ลกตมอยางงายและความยาวเชอก
ปฏบตการท 3
การเคลอนทแบบซมเปลฮารมอนก อ.ดร.ฉตรชย ศรนตวรวงศ
การเคลอนทแบบซมเปลฮารมอนก -มวลตดสปรง
-ฟสคลเพนดลม
-มวลตดสปรง
คาบการแกวง 2 m mTk
π′+
= m มวล
m′มวลสปรง
k คานจของสปรง
แกน Y คอ 2T
แกน X คอ m
ความชนคอ 24
kπ
จดตดแกน Y คอ 24 mkπ ′
-ฟสคลเพนดลม
คาบการแกวง cI mlT πmgl+
=2
2
cI โมเมนตความเฉอย
l ระยะจากศนยกลางมวลถงจดตรง
m มวล
แกน Y คอ 2T l
แกน X คอ 2l
ความชนคอ 24
gπ
จดตดแกน Y คอ 24 cI
mgπ
การทดลองท 8 เรอง อตราเรวเสยงในอากาศ
ปฏบตการฟสกสการแพทย
8.1 วตถประสงค •เพอหาอตราเรวเสยงในอากาศโดยอาศยหลกการ
เกดอภนาทของเสยงในทอปลายเปด •เพอหาอตราเรวเสยงในอากาศโดยอาศยหลกการ
เกดอภนาทของเสยงในทอปลายปด
1
สมการอตราเรวเสยงมาตรฐาน
( ) 331.45 0.61v T T
( )v T = อตราเรวเสยงในอากาศ ณ อณหภมใด ๆ
ของหองทมอณหภมปกต
= อณหภมเปนองศาเซลเซยส T
2
อตราเรวของเสยงในอากาศคานวณไดจากความสมพนธ
พนฐานระหวางความถและความยาวคลน
v f
3
8.2.2 การเกดอภนาทของเสยงในทอปลายปด
ปรากฏการณอภนาท โดย Ln เปนความยาวของทอเมอเกด
อภนาทแตละครงตามสมการ
2 14n
nL
รปท 8.1 การเกดอภนาทครงท 1 และ 2 ในทอปลายปด
1L
2L
1/ 4L
23 / 4L
4
5
8.2.3 การเกดอภนาทของเสยงในทอปลายเปด
2n
nL
รปท 8.2 การเกดอภนาทครงท 1 และ 2 ในทอปลายเปด
1L
2L
6
รปท 8.4 การเกดอภนาทลาดบ (order) ตางๆในทอปลายเปด
ความยาว L7
8
9
10
End
การทดลองท 10
ความหนดของของเหลว
อตราการไหลคอ
การไหลของนาในทอกลม
การเคลอนทของวตถทรงกลมในของไหล
แรงโนมถวง = แรงพยง + แรงเสยดทาน
เมอแรงลพธเปนศนย จะไดวาวตถจะเคลอนทลงดวยความเรวคงท
การทดลองท 13
แอมมเตอรและโวลตมเตอร
โดย
ดร.ไพศาล ตประกาย
ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย
11/3/2014 1
ตอนท 1 การหาความตานทาน Rg ของกลวานอมเตอรโดยวธการแทนท
รปท 13.4 (ก)
ก าหนด RB = RB1 (= 2 k)
ปรบ RV ใหแอมมเตอร (A) วดกระแสไดประมาณ 0.3 mA
A
G
E = 3 V
RV
RB = RB1
มลตมเตอร
11/3/2014 2
ลดวงจรกลวานอมเตอรดวยสายไฟ ตามแนวเสนประ
ปรบ RB = RB2 จนกระทงแอมมเตอร (A) อานคาได 0.3 mA อกครง (หาม
ปรบ RV โดยเดดขาด)
รปท 13.4 (ข)
ค านวณหาความตานทานกลวานอมเตอรจาก Rg = RB2 – RB1
11/3/2014 3
A
G
E = 3 V
RV
RB = RB2
ลดวงจรดวยสายไฟ
มลตมเตอร
ตอนท 2 การสรางแอมมเตอรจากกลวานอมเตอร
กลวานอมเตอรมคาเตมสเกลไมเกน และ
น าตวตานทาน RS มาตอขนานกบกลวานอมเตอร (G) เพอสรางแอมมเตอร
ใหอานคาไดสงสดคอ Imax โดย RS หาไดจาก
รปท 13.2
max
gI max
gV
IS
Ammeter
G
Ig
RG
RS
Imax
max
max
max
gS
g
I RR
I I
11/3/2014 4
ตอนท 3 การสรางโวลตมเตอรจากกลวานอมเตอร
กลวานอมเตอรมคาเตมสเกลไมเกน และ
น าตวตานทาน R มาตออนกรมกบกลวานอมเตอร (G) เพอสรางโวลตมเตอร
ใหอานคาไดสงสดคอ Vmax โดย R หาไดจาก
รปท 13.3
max
gI max
gV
maxmax g
g
VR R
I
Voltmeter
G
Ig
RG R
Vmax
11/3/2014 5
การทดลองท 14
การใชออสซลโลสโคปเบองตน
ออสซลโลสโคป (Oscilloscope) เปนเครองมอทใชสาหรบแสดง
รปรางของสญญาณความตางศกยไฟฟา
เราสามารถใชออสซลโลสโคปในการวเคราะหลกษณะเฉพาะตางๆของ
สญญาณไฟฟา เชน แอมพลจดและคาบเปนตน
ออสซลโลสโคปสามารถแสดงผลไดมากกวาหนงชองสญญาณพรอมๆกน
โดยอาศยเทคนคการวาดกราฟของสญญาณแตละชองสลบกน
รปท 14.3 ออสซลโลสโคปแบบสองชองสญญาณ ยหอ Topward รน 7025A
สวนควบคมการแสดงผลของออสซลโลสโคป
สวนควบคมการแสดงผลในแนวดง
สวตชปรบสเกล VOLT/DIV ใชเพอกาหนดสเกลแกนตงของหนาจอ คาทชโดย
สวตชนเปนคาทบอกวาชวงระยะทาง 1 cm บนหนาจอตามแกนตงเทยบเทากบ
ความตางศกยเทาไร
ปม VAR (Variable) ใชสาหรบปรบสเกลแบบละเอยด
ปม POSITION ใชเลอนรปกราฟขน-ลงบนจอ
สวตช AC-GND-DC ใชกาหนดรปแบบการวาดกราฟของสญญาณบนจอ
สวตช MODE หรอ VERT MODE ใชปรบเลอกชองสญญาณทตองการแสดงผล
สวนควบคมการแสดงผลตามแนวนอน
สวตชปรบสเกล TIME/DIV ใชเพอปรบเปลยนอตราการกวาดแนวนอนของ
ลาอเลกตรอน คาทชโดยสวตชนเปนคาทบอกวาชวงระยะ 1 cm บนหนาจอ
ตามแกนนอนเทยบเทากบชวงเวลาเทาไร
ปม VAR SWEEP ใชสาหรบปรบสเกลแบบละเอยดในแนวนอน
ปม POSITION ใชเลอนรปกราฟไปทางซาย-ขวาบนจอ
จากรปสญญาณทางไฟฟามความตางศกยและคาบเทาไร
ถาปรบปม VOLT/DIV เปน 2V และปม TIME/DIV เปน 10 ms
สญญาณทปรากฏบนหนาจอแสดงผลจะเปนอยางไร
ปฏบตการท 17 เลนสและกระจก
โดย
ผศ.ดร.สมชาย เกยรตกมลชย
ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย
ตอนท 1 การหาความยาวโฟกสและรศมความโคง
ของเลนสนน (ก. โดยใชวธจบภาพหลงเลนส)
ปรบตาแหนงวตถและกระจกฝารบภาพจนไดภาพทคมชด
คานวณความยาวโฟกสจากสตร
คานวณความโคงรศมเลนสจากสตร
1 1 1f u v= +
วตถ ภาพทชด
กระจกฝารบภาพ ตา
ระยะวตถ u ระยะภาพ v
เลนสนน
( ) 1 21 2
1 1 11 , , 1.52n r r nf r r
= − + = =
ตอนท 1 การหาความยาวโฟกสและรศมความโคง
ของเลนสนน (ข. โดยวธพาราแลกซ)
วตถ กระจกสะทอนแสง ตา
ภาพ
u 5-10 cm
ปรบตาแหนงของวตถจนภาพเกดทเดยวกบวตถ (ไมเกดพาราแลกซ)
เงอนไขนเกดขนเมอวตถวางอยทจดโฟกสของเลนสซงใหแสงขนานและแสงขนานนนสะทอน
กระจกกลบมาตามเสนทางเดม
f = u.
ตอนท 2 การหาความยาวโฟกสและรศมความโคงของเลนส
เวาโดยใชวธจบภาพหลงเลนส
นาเลนสเวาประกบกบเลนสนนของตอนท 1 ททราบความยาวโฟกส
ปรบระยะวตถและระยะภาพจนไดภาพทคมชด
คานวณความยาวโฟกสรวม ( F ) จากสตร
คานวณความยาวโฟกสของเลนสเวาจากสตร
คานวณรศมความโคงของเลนสจากสตร
1 1 1F u v= +
วตถ
ภาพทคมชด
กระจกฝารบภาพ ตา
ระยะวตถ u ระยะภาพ v
เลนสประกอบ
1 2
1 1 1F f f= +
( ) 1 21 2
1 1 11 , , 1.52n r r nf r r
= − + = =
ตอนท 3 การหารศมความโคงและความยาวโฟกสของ
กระจกเวา
วตถ ตา
ภาพ
p
ปรบตาแหนงวตถจนไมเกดพาราแลกซ
เหตการณนเกดขนเมอวตถอยทจดศนยกลางความโคงของกระจกเวาพอด(แสงสะทอนกลบมาตาม
เสนทางเดมของแสงตกกระทบ)
ความยาวโฟกสมคาประมาณครงหนงของรศมความโคง
ตอนท 4 การหารศมความโคงและความยาวโฟกสของ
กระจกนน
2. นากระจกนนออกและนากระจกฝามารบภาพ วตถ ภาพทคมชด
กระจกฝารบภาพ ตา
i1
1. จดอปกรณจนไมเกดพาราแลกซ
วตถ ตา
ภาพ
r i2
ภาพเกดทตาแหนงวตถพอดแสดงวารงส
สะทอนกลบไปตามเสนทางเดม
รงสตกกระทบตงฉากกบผวกระจกนน
ถาเอากระจกนนออก รงสจะไปตดกนท
จดศนยกลางความโคงกระจกนน
ตาแหนงของกระจกฝาจะอยทจดศนยกลางความโคงของกระจกนนพอด (r = i1 – i2)
การทดลองท 18 โพลาไรเซชนของแสง
Compare to waves on a rope
Malus’ Law I = Iocos2θ
ความเขมแสง Io ความเขมแสง Iocos2θ
กฎของมาลส
พสจนโดย
แหลงกาเนดแสง (LED-Light emitting diode) เลนสนนพรอมแผนโพลารอยด
แผนโพลารอยดวเคราะห เลนสนน
ตวตรวจจบแสง (Photo diode) โวลตมเตอร
V แหลง
จายไฟ
เปลยนมม α
บนทก VR
Graph
Vnet =VR – Vmin
θ =α – αmax
Vnet
cos2θ 0
exp
theory
VR
αmax
Vmin
α 180 0
θ=0
ผลการทดลองจะเปนวงรแคบ ๆ
เนองจากการระบมม αmax มความคลาดเคลอน 5 องศา
การทดลองท 20
กมมนตภาพรงส
ผศ.ดร.สตรรตน โฮดค
ตอนท 1 การดดกลนรงสแกมมาโดยใชแผนอลมเนยมบาง • วดรงสพนหลงโดยการหนหววดไปในทศทางตาง ๆ 4 ทศทาง บนทกผลและหา
คาเฉลยเปนครงตอนาท และเปนครงตอวนาท • รงสพนหลงเปนรงสจากสงแวดลอมซงมทมาจากหลายแหลง เชน รงสคอสมกจาก
อวกาศ รงสจากสารกมมนตรงสตามธรรมชาต
• ปรมาณรงสทวดไดเมอไมมแผนอลมเนยมกนใน 60 วนาท ควรทาใหมากกวา 800 แตไมควรเกน 1000 ทาไดโดยการปรบระยะหางระหวางหววดและ Source Ra-226
• ปรมาณรงสสทธเทากบปรมาณรงสทวดไดลบดวยปรมาณรงสพนหลง
โดยใหเอาตวเลขจรงทมทศนยมมาลบกนแลวเกบทศนยมหนงตวของ
ปรมาณรงสสทธ (ครง/วนาท) เกบทศนยมหนงตาแหนงเพอมาพลอท ในกระดาษกราฟแบบเซมลอการทมไดเลย (หมายเหต: ตวเลขทไดอยในชวง 2-11 ครงตอวนาท และ
ถาคามคามากกวา 10 สามารถเพกเฉยคานนไดเนองจากขอจากดของกระดาษกราฟ )
วดรงสพนหลงโดยการหนหววดไปในทศทางตาง ๆ 4 ทศทาง บนทกผล
และหาคาเฉลยเปนครงตอนาท และเปนครงตอวนาท (หารดวย 60)
ปรมาณรงสทวดไดเมอไมมแผนอลมเนยมกนใน 60 วนาท ควรทาใหมากกวา 800 แตไมควรเกน 1100 ดงนนนสตควรปรบระยะหางระหวางหววดและ source
ใหเหมาะสมโดยเลอนตาแหนงของหววดเขา-ออก ***พยายามเลยงการสมผสโดยตรงกบ source Ra-226 ใหนอยทสด
การจดวางแผนอลมเนยมบาง ควรจะใหอยในแนวตง อยาใหเอยง แนะนาโดยการใชทคม
ทาการเปลยนความหนาของแผนอลมเนยมบาง โดยการเพมจานวนแผน
ตงแต 2 แผนไปเรอย ๆ จนถง 22 แผน โดยทความหนาของแตละแผน= 0.025 mm ดงนนความหนาทงหมดหาไดจากจานวนแผนคณกบความหนาของแตละแผน
• เขยนกราฟระหวางความหนาของแผนอลมเนยม (x) (มลลเมตร) กบ
ปรมาณรงสสทธ (ครงตอวนาท) กราฟทไดจะมลกษณะลดลงแบบ เอกซโพเนนเชยล ตามสมการ
• เขยนกราฟระหวางความหนาของแผนอลมเนยม (x) (มลลเมตร) กบ
ปรมาณรงสสทธ (I) (ครงตอวนาท) ในกระดาษกราฟแบบเซมลอการทม
และคานวณหาสมประสทธการดดกลนเชงเสน (μ)จากความชน m ของ
เสนตรงทดทสด โดยท I0 เปนความเขมเรมตน
• เทยบกบสมการเสนตรง
xeII µ−= 0
010 log,4343.0log,,log IcemxxIymxcy
=−=−===+=
µµ
• การวเคราะหขอมลทแสดงบนกราฟแบบเซม-ลอการทมควรจะมแนวโนมแบบเสนตรงทมความชนเปนลบ ลากเสนตรงทดทสด แลวหาความชนจาก
• เนองจากแกนนอนแทนความหนาของแผนอลมเนยมในหนวย mm หนวยของความชนทคานวณไดจงเปน mm-1 หนวยของปรมาณรงสไมนามาคด
• ผลการทดลองควรจะไดคาสมประสทธการดดกลนเชงเสน (μ) ของแผนอลมเนยมอยในชวง 2-4 mm-1
• สามารถแสดงการคานวณหาสมประสทธการดดกลนเชงเสน (μ) และความหนาครง (x1/2)
• ความหนาครงเปนความหนาของวสดทใชกนเพอทาใหความเขมทออกมาเหลอเทากบครงหนงของความเขมเรมตน
• ความเขมเรมตน (I0) เปนความเขมทออกมาจากแหลงกาเนดรงสโดยทไมผานวสดใด ๆ หรอความหนาของวสดทใชกนเปนศนยนนเอง
12
110210 loglogxx
yym−−
=
µ693.0
2/1 =x
ตอนท 2 การดดกลนรงสแกมมาของวสดชนดตาง ๆ • ชนดของวสด: พลาสตก อลมเนยม สแตนเลส ตะกว (จากรปเรยงจากขวาไปซาย)
• เรยงลาดบวสดทดดกลนรงสแกมมาจากนอยไปหามาก โดยทจะใชแผนอลมเนยมหนา 2 มลลเมตร 2 แผน กนรงสบตาใหหมดกอน และใชแผนวสดททาการทดลอง
ประกบอกสองแผน ดงรป
สงเกตวาดานทใกลหววดจะเปนแผนอลมเนยมหนาสองแผน
ผลการทดลองควรจะไดเปนตามความหนาแนนของสลารท
ลดลง เรยงจากวสดทดดกลนรงสแกมมาจากนอยไปหามาก
พลาสตก<อลมเนยม<สแตนเลส<ตะกว
แตบางครงอาจจะไดไมตรงตามทฤษฎเนองจากเวลาทวด ไมมากพอและความหนาของแผนอลมเนยมทใชกนควรจะ
นอยกวามาก ๆ เมอเทยบกบวสดททดลอง
ตอนท 3 การวดรงสปรมาณนอย
• วดปรมาณรงสของทรายและไสตะเกยงเจาพายในชวงเวลา 60 วนาท โดยจดใหวางในระยะทเทากน
• ทานายผลการทดลองวาควรจะไดวาไสตะเกยงเจาพายปลอยรงสแกมมาไดมากกวาทรายหรอไม (เฉลย ไสตะเกยงเจาพาย (50-100 ครง/นาท) ปลอยรงสแกมมาไดมากกวาทราย 10-30 ครง/นาท)