Giáo trình Thực hành Vật lý chất rắn (Lưu hành nội bộ)

Thực hành Vật lý Chất rắn

Nguyễn Minh Vương (chủ biên) – Hoàng Nhật Hiếu

Nguyễn Văn Nghĩa – Nguyễn Ngọc Khoa Trường –Nguyễn Tư

THỰC HÀNH

VẬT LÝ CHẤT RẮN

(Lưu hành nội bộ)

Quy Nhơn, 2016

Thực hành Vật lý Chất rắn

Lời nói ñầu

Thí nghiệm vật lý là một khâu khá quan trọng và không thể thiếu trong quá trình

học tập và nghiên cứu ngành vật lý học. Thực hành vật lý rèn luyện cho học viên

phương pháp và kĩ năng nghiên cứu, ñồng thời củng cố các kiến thức lý thuyết ñã ñược

học. Bên cạnh ñó, thực hành vật lý còn rèn luyện cho học viên những ñức tính của

người làm công tác nghiên cứu khoa học nói chung và làm công tác nghiên cứu, dạy và

học vật lý nói riêng

ðể ñáp ứng chương trình ñào tạo Cử nhân Vật lý, Cao học Vật lý Chất rắn và

phù hợp với trang thiết bị thí nghiệm mới ñược bổ sung tại khoa Vật lý - trường ðại học

Quy Nhơn, nhóm chúng tôi biên soạn cuốn giáo trình Thực hành Vật lý Chất rắn. Nội

dung của giáo trình ñược viết dựa trên các bài thí nghiệm mới ñược trang bị tại khoa

Vật lý.

Phần lý thuyết của mỗi bài thí nghiệm ñược trình bày ngắn gọn, ñầy ñủ, thuận

lợi cho học viên trong việc tóm tắt lý thuyết. Vấn ñề sai số thực nghiệm ñược xếp ở

phần phụ lục ñể nhắc nhở học viên tự ôn lại khi tiến hành thí nghiệm và xử lý kết quả.

Phần thực hành ñược trình bày rõ ràng theo thứ tự các bước tiến hành thí nghiệm, các

bảng biểu cần thiết và cách xử lý số liệu.

Nhóm biên soạn xin chân thành cảm ơn những ý kiến ñóng góp quý báu của quý

thầy cô giáo trong hội ñồng khoa Vật lý – trường ðại học Quy Nhơn và các cán bộ phản

biện về nội dung của giáo trình.

Trong quá trình biên soạn, chắc chắn còn có nhiều thiếu sót. Nhóm biên soạn xin

chân thành cảm ơn ý kiến ñóng góp của quý ñộc giả.

Nhóm biên soạn

Thực hành Vật lý Chất rắn

MỤC LỤC

Bài 1 : TÌM HIỂU DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ CÁCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM

ORIGIN ........................................................................................................................... 3

Bài 2: XÁC ðỊNH CẤU TRÚC, KÍCH THƯỚC TINH THỂ VÀ KÍCH THƯỚC HẠT

CỦA VẬT LIỆU ........................................................................................................... 10

BÀI 3: KHẢO SÁT HIỆN TƯỢNG TỪ TRỄ CỦA VẬT LIỆU SẮT TỪ ........................... 16

BÀI 4: KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU FERIT TỪ .......................................... 21

BÀI 5: HIỆU ỨNG HALL TRONG VẬT LIỆU BÁN DẪN ................................................. 27

BÀI 6: HIỆU THẾ TIẾP XÚC TẠI LỚP CHUYỂN TIẾP P-N ........................................... 32

BÀI 7: XÁC ðỊNH HỆ SỐ NHIỆT ðIỆN TRỞ CỦA KIM LOẠI ...................................... 37

BÀI 8: XÁC ðỊNH ðỘ RỘNG VÙNG CẤM CỦA BÁN DẪN ............................................ 40

Bài 9: KHẢO SÁT PHỔ HẤP THỤ CỦA CHẤT LỎNG ..................................................... 43

Bài 10: KHẢO SÁT NHIỆT ðỘ CỦA LÒ NUNG BẰNG CẶP NHIỆT ðIỆN .................. 46

PHỤ LỤC ................................................................................................................................... 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 59

Thực hành Vật lý Chất rắn

3

Bài 1 : TÌM HIỂU DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM VÀ CÁCH SỬ DỤNG PHẦN

MỀM ORIGIN

1.1. Mục ñích

- Nắm ñược cách sử dụng phần mềm Origin ñể xử lý số liệu thực nghiệm.

- Nắm ñược cấu tạo, cách sử dụng các dụng cụ và thiết bị thí nghiệm.

1.2. Các bước tiến hành

1.2.1. Giới thiệu phần mềm Origin

Origin là phần mềm do Origin Lab Corporation viết và phát triển từ năm

1991. Hiện nay phổ biến là các phiên bản 7.5 và 8.0.

Chương trình vẽ ñồ thị Origin có thể nhận dữ liệu từ các file có dạng:

*.DAT, *.TXT, *.CSV, cũng như các file dữ liệu số từ Excel. Chương trình cho

phép vẽ, xử lý ñồ thị và xử lý dữ liệu rất tiện lợi và dễ sử dụng.

1.2.1.1. Các bước sử dụng cơ bản của chương trình Origin

Bước 1: Kích hoạt biểu tượng Origin trên màn hình Window. Origin

chia số liệu thành các cột, có thể chứa tới vài chục cột và vài chục dòng số liệu.

Trước khi chọn cách vẽ thích hợp, ta phải chọn các cột tương ứng với các trục

tọa ñộ (cột nào là cột X, cột nào là cột Y). ðể chọn trục tọa ñộ cho các cột ta kích

chuột phải vào cột → set as → chọn X (hoặc Y) (Hình 2).

Hình 1.2. ðịnh dạng các trục tọa ñộ

Bước 2: Nhập dữ liệu trong Origin: ta có thể nhập dữ liệu trong Origin

bằng một số cách như sau:

- Nhập trực tiếp từ bàn phím.

Thực hành Vật lý Chất rắn

4

- Copy số liệu từ một file số liệu sẵn có và dán số liệu ñó vào bảng số

liệu của phần mềm Origin.

- Nhập từ một file dữ liệu ñã có sẵn.

ðể nhập file dữ liệu ñã có sẵn, ta vào File → Import → Single ASCII

(nếu nhập 1 file) hoặc Multiple ASCII (nếu nhập nhiều file cùng một lúc) → Lựa

chọn file dữ liệu cần vẽ từ thư mục (chú ý nên ñể file of type ở dạng *.*) → Open

(nếu nhập 1 file) hoặc add files → OK → OK (nếu nhập nhiều file). Lúc này dữ

liệu ñã ñược nhập vào bảng ở màn hình hoạt ñộng của Origin như Hình 1.3 và

Hình 1.4.

Hình 1.3. Trường hợp nhập 1 file dữ liệu

Hình 1.4. Trường hợp nhập nhiều file dữ liệu cùng lúc

Bước 3: Bôi ñen một (hoặc nhiều) cột bằng cách kích vào B[Y] (và

C[Y], D[Y]…) sau ñó kích vào Plot và chọn cách vẽ mà ta mong muốn (Hình

1.5), ñồ thị phụ thuộc của B[Y] (D[Y], F[Y], H[Y]) vào A[X] (C[X], E[X],

Thực hành Vật lý Chất rắn

5

G[X]) ñược trình bày như Hình 1.6. Origin cung cấp rất nhiều cách vẽ ñồ thị

khác nhau. Origin còn có cả vẽ ñồ thị không gian 3 chiều.

Hình 1.5. Chọn kiểu vẽ ñồ thị

Hình 1.6. ðồ thị sau khi vẽ trong Origin

Bước 4: Ta có thể chỉnh sửa các khung của ñồ thị, giới hạn thang ño,

màu sắt khung tọa ñộ… bằng cách kích chuột vào một trục bất kỳ, sẽ hiện ra cửa

sổ ñiều chỉnh tùy theo ý người dùng. Ta có thể ñặt tên cho trục tọa ñộ của ñồ thị

bằng cách kích vào X axis title và Y axis title (Hình 7). ðồ thị có thể ñược in ra

bằng lệnh Print trong menu File.

Hình 1.7. ðồ thị sau khi chỉnh sửa

* Chú ý: