BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM TP.HCM
KHOA VẬT LÝ

Tiểu luận môn
Phương Pháp Nghiên Cứu Khoa Học
Tên đề tài:
Giáo viên hướng dẫn: Thầy Lê Văn Hoàng
Nhóm thực hiện: Nguyễn Công Danh
Võ Thị Hoa
Nguyễn Thị Phương Thảo (29/01)
Lâm Hoàng Minh Tuấn
Nguyễn Thành Trung
2
Lớp Lý 3 Chính Qui
TPHCM, Tháng 5 Năm 2009
MỤC LỤC
Nhóm th c hi nự ệ 5
Ch ng 1: L C S THIÊN V N VÔ TUY Nươ ƯỢ Ử Ă Ế 6
1.1. James Clerk Maxwell (1831-1879) 6
7
1.2. Heinrich Hertz (1857-1894) 7
1.3. Thomas Alva Edison (1847-1931) 8
1.4. Sir Oliver J. Lodge (1851-1940) 11
1.5. Wilsing and Scheiner (1896) 12
1.6. Charles Nordman (1900) 13
1.7. Max Planck (1858-1947) 14
1.8. Oliver Heaviside (1850-1925) 16
1.9. Guglielmo Marconi (1874-1937) 17
Ch ng 2: THIÊN V N VÔ TUY N LÀ GÌ?ươ Ă Ế 18
2.1. S l c v B c x đi n t : ơ ượ ề ứ ạ ệ ừ 18

4.3.3. C ch b c x synchrontron phi nhi tơ ế ứ ạ ệ : 87
4.3.4. T n s c a b c x synchrotronầ ố ủ ứ ạ : 89
4.3.5. C ng đ b c xườ ộ ứ ạ : 89
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN
4
4.4. Nghiên c u nh ngứ ữ b c x Maser trong V trứ ạ ũ ụ 90
4.4.1. L c s nghiên c u: ượ ử ứ 90
4.4.2. M c đích nghiên c u: ụ ứ 92
4.4.3. C ch b c x maser: Quá trình đ o ng c m t đ phân tơ ế ứ ạ ả ượ ậ ộ ử 92
4.4.4. T n s b c x maser: ầ ố ứ ạ 94
4.4.5. Ngu n b c x maser: ồ ứ ạ 94
4.5. S n tim acid amin: ̀ă 97
4.5.1. L c s nghiên c uượ ử ứ : 97
4.5.2. M c đích nghiên c uụ ứ : 98
4.5.3. K t qu nghiên c u:ế ả ứ 99
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 103
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
5
LỜI NÓI ĐẦU
Các bạn đang cầm trên tay cuốn tiểu luận “Thiên văn vô tuyến” nhân dịp thực
hành Phương pháp nghiên cứu khoa học của nhóm chúng tôi. Xin có đôi dòng
bày tỏ những cảm xúc hãnh diện của chúng tôi về thành quả này! Đó là cả một quá
trình nỗ lực đầy nhiệt huyết của nhóm thực hiện.
Từ ý tưởng ban đầu, nghiên cứu về bức xạ điện từ trong thiên văn, nhóm đã lựa
chọn đối tượng nghiên cứu sau cùng là thiên văn vô tuyến. Ngành thiên văn vật lý
thế giới đang trên đà phát triển với rất nhiều triển vọng. Trong đó, thiên văn vô
tuyến có một giá trị và vai trò rất lớn đối với tống thể sự phát triển đó. Qua quá
trình thực hiện đề tài, nhóm không những được rèn luyện phương pháp nghiên cứu
khoa học với những kinh nghiệm đáng kể mà còn được mở rộng vốn kiến thức thiên
văn vốn là khoa học lí thú và luôn mới lạ.

trình cũng dự báo rằng có một dạng bức xạ mà người ta gọi nó là bức xạ điện từ.
Maxwell nhận ra rằng ánh sáng là một dạng của bức xạ điện từ.
Những phương trình này dự báo rằng bức xạ điện từ có thể tồn tại ở bất kì
bước sóng nào. Những màu sắc khác nhau của ánh sáng có bước sóng ngắn hơn một
phần ngàn mm.
1.2. Heinrich Hertz (1857-1894)
Năm 1888, Heinrich Hertz đã xây dựng một bộ máy có thể phát và nhận sóng
điện từ ở khoảng cách chừng 5m (hình 1.2). Ông đã sử dụng một cuộn dây điện để
phát ra một tia điện có điện áp cao giữa 2 điện cực đóng vai trò như một vật phát.
Máy dò là một cuộn dây kim loại có một khe hở nhỏ. Một tia điện tại vật phát sản
sinh ra những sóng điện từ đi tới máy dò, tạo ra một tia điện trong khe hở. Ông chỉ
ra rằng những sóng này được làm cho dao động theo một hướng và chúng có thể
cản trở lẫn nhau, giống như lý thuyết đã dự báo trước.
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN
8
Hình 1.2. Bộ máy thu phát sóng điện từ của của Hertz năm 1888
Hertz đã thành công trong việc tự tạo ra và thực hiện thành công thí nghiệm
với sóng điện từ vào năm 1887, tám năm sau khi Maxwell qua đời. Hertz đã tạo ra,
thu nhận được, và còn đo được bước sóng (gần 1m) của bức xạ, ngày nay được
phân vào nhóm tần số vô tuyến.
David Hughes, một nhà khoa học sinh quán London, người là giáo sư âm
nhạc trong buổi đầu sự nghiệp của mình, có lẽ mới thực sự là nhà nghiên cứu đầu
tiên thành công trong việc truyền sóng vô tuyến (năm 1879), nhưng sau khi thuyết
phục Hội Hoàng gia không thành, ông quyết định không công bố nghiên cứu của
mình, và cũng không ai biết đến mãi cho tới nhiều năm sau này.
1.3. Thomas Alva Edison (1847-1931)
Một lần nữa Hertz đã chứng minh sự tồn tại của bức xạ điện từ, nhiều nhà
khoa học đã nghĩ đến khả năng thu nhận những bức xạ này từ những thiên thể trên
bầu trời.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

điện từ thông thường mà
chúng ta nhận lẫn sự phân
bố bình thường của lực từ
trên hành tinh này…
11
1.4. Sir Oliver J. Lodge (1851-1940)
Lodge đã tạo nên rất nhiều sự đổi mới trong buổi đầu của kỹ thuật bức xạ khi
phát minh ra một máy dò bức xạ tốt hơn, giới thiệu cách sử dụng những bảng mạch
đã được điều chỉnh và phát minh ra loa. Khoảng năm 1897- 1900, Lodge đã thử dò
sóng bức xạ từ mặt trời.
Hình 1.4. Đây là bài viết mô tả về thí nghiệm của Lodge.
(Letter reproduced from "Classics in Radio Astronomy", by W.T.Sullivan,
Reidel, 1982. Original in Lodge: "Signalling across space without wires", The
Electrician Publ.Co., London, 1900)
“ Vết của ánh sáng” – Lodge đề cập đến một dụng cụ đo điện có tính phản xạ.
Thí nghiệm này nhạy với bức xạ của bước sóng khoảng centimer, cái mà có thể
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN
…Tôi đã cố gắng thu lấy
bức xạ sóng dài từ Mặt
trời, lọc những sóng
thường được biết đến
nhiều bởi một bảng đen
hoặc bề mặt tối thích hợp
khác. Tôi đã không thành
công, vì cô-hê-rơ nhạy
cảm ở gần phía ngoài kho
chứa không được bảo vệ
bởi các bức tường dày…
quá nhiều nguồn nhiễu
loạn trên mặt đất ở trong

lần nữa nỗ lực trong việc tìm kiếm sóng vô tuyến mặt trời không thành công, mọi
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN
14
thí nghiệm chựng lại và phải chờ đến bước phát triển thuần lý thuyết của Planck và
Heaviside.
1.7. Max Planck (1858-1947)
Chuyện kể rằng, khi Max Planck là một sinh viên ở trường đại học Munich,
người hướng dẫn của ông khuyên ông không nên đi sâu vào chuyên ngành Vật Lý
vì tất cả các vấn đề của vật lý đã được giải quyết cả rồi. May mắn sao ông không
nghe theo lời khuyên đó. Sau đó ông đã tìm ra được một vấn đề chưa được giải
quyết, cụ thể là sự giải thích mang tính lý thuyết của “ vật thể đen”, còn gọi là
những đường cong bức xạ nhiệt.
Khi những vật thể có khối lượng rất lớn bị đốt nóng tới nhiệt độ cao thì chúng
sẽ bức xạ năng lượng và đồ thị của cường độ bức xạ đối với bước sóng đi theo một
đường cong như hình minh họa. Nhiệt độ càng cao, bước sóng tại đỉnh của đường
cong càng ngắn.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
15
Hình 1.7. Đồ thị cường độ bức xạ của vật thể bị đốt nóng
Planck đã thành công trong việc lý giải nguồn gốc của đường cong bức xạ
nhiệt từ một thuyết về sự hấp thụ và sự phát ra bức của vật chất. Lý thuyết cho rằng
năng lượng phải được phát ra hoặc hấp thụ từng lượng nhỏ hay lượng tử năng
lượng. Đây là một phát hiện mang tính quyết định trong vật lý và lý giải tất cả các
hiện tượng điện- từ.
Quang phổ của ánh sáng từ mặt trời rất giống với một đường cong bức xạ
nhiệt. Nếu áp dụng lý thuyết của Planck để dự báo lượng bức xạ có thể nhận được
từ Mặt trời trong vùng vô tuyến của quang phổ (bước sóng từ 10 đến 100cm), bức
xạ có thể rất yếu, quá yếu để có thể được dò thấy bởi bất cứ máy dò nào có được ở
năm 1900.
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN

nhiệm cho Karl Jansky nghiên cứu những nguồn sóng vô tuyến tĩnh, dẫn đến những
khám phá của ông về sóng vô tuyến từ dải ngân hà.
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN
18
Chương 2: THIÊN VĂN VÔ TUYẾN LÀ GÌ?
2.1. Sơ lược về Bức xạ điện từ:
2.1.1. Nguồn gốc:
Nguyên tử là nguồn phát ra mọi bức xạ điện từ, dù là loại nhìn thấy hay không
nhìn thấy. Các dạng bức xạ năng lượng cao, như sóng gamma và tia X, sinh ra do
những sự kiện xảy ra làm phá vỡ trạng thái cân bằng hạt nhân của nguyên tử. Bức
xạ có năng lượng thấp, như ánh sáng cực tím, khả kiến và hồng ngoại, cũng như
sóng vô tuyến và vi ba, phát ra từ những đám mây electron bao quanh hạt nhân hoặc
do tương tác của một nguyên tử với nguyên tử khác.
Những dạng bức xạ này xảy ra do thực tế các electron chuyển động trong
những quỹ đạo xung quanh hạt nhân nguyên tử sắp xếp vào những mức năng lượng
khác nhau trong hàm phân bố xác suất của chúng (hình 2.1). Nhiều electron có thể
hấp thụ thêm năng lượng từ nguồn bức xạ điện từ bên ngoài, kết quả là chúng nhảy
lên mức năng lượng cao hơn vốn dĩ không bền.
Hình 2.1. Mật độ xác xuất tìm thấy điện tử trong nguyên tử Hydrogen.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
19
Hàm sóng của một điện tử của nguyên tử hydrogen có các mức
năng lượng xác định (tăng dần từ trên xuống n = 1, 2, 3, ) và mô men
xung lượng (tăng dần từ trái sang s, p, d, ). Vùng sáng tương ứng với
vùng có mật độ xác suất tìm thấy điện tử cao, vùng tối tương ứng với
vùng có mật độ xác suất thấp. Mô men xung lượng và năng lượng bị
lượng tử hóa nên chỉ có các giá trị rời rạc như thấy trong hình 2.1.
Cuối cùng, electron “bị kích thích” giải phóng năng lượng thừa bằng cách phát
ra bức xạ điện từ có năng lượng thấp hơn, và đồng thời rơi trở lại mức năng lượng
bền trước đó của nó. Năng lượng của bức xạ phát ra bằng với năng lượng ban đầu

ánh sáng:
Bằng chứng
chọn lọc
Bản chất
ánh sáng
Lý thuyết Thực nghiệm
Sóng
Thuyết điện từ của
Maxwell
Giao thoa 2 khe Young
& nhiễu xạ qua khe hẹp
Hạt
Thuyết lượng tử ánh sáng
của Einstein
Hiệu ứng quang điện &
hiệu ứng Compton
2.1.2.1. Tính chất sóng:
Hình 2.4. Biểu đồ giản lược theo lối cổ điển của sóng điện từ.
Khi mô tả tính chất sóng người ta dùng các thuật ngữ bước sóng, băng tần.
Bức xạ điện từ mô tả theo tính chất sóng gọi là Sóng điện từ có thể được hình dung
như một tổ hợp các trường dao động điện E và một từ trường B vuông góc với
nhau, dao động cùng pha theo dạng sóng sin toán học và chuyển động với vận tốc
không đổi trong môi trường nhất định, truyền đi theo hướng vuông góc với hướng
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN
22
dao động của cả vectơ điện trường (E) và từ trường (B), mang năng lượng từ nguồn
bức xạ đến đích ở xa vô hạn. Biểu đồ hình 2.4 minh họa tính chất sin của các thành
phần vectơ dao động điện và từ khi chúng truyền trong không gian.
Dù là tín hiệu truyền radio phát đi từ một đài phát thanh, nhiệt phát ra từ một
lò lửa, tia X của nha sĩ dùng để chụp hình răng, hay ánh sáng khả kiến và cực tím

sáng khả kiến để minh họa)
THIÊN VĂN VÔ TUYẾN
Hệ vân giao thoa
24
Hình 2.7. Các dạng sóng của ánh sáng
Kính phân cực có cấu trúc phân tử đặc biệt chỉ cho phép ánh sáng có một định
hướng nào đó truyền qua chúng, giống như một loại màn che Venice đặc biệt có các
hàng thanh nhỏ xíu định theo một hướng bên trong chất phân cực (hình 2.8).
Hình 2.8. Sóng ánh sáng đi qua các kính phân cực đặt vuông góc
Nếu cho một chùm sáng tới đập vào kính phân cực thứ nhất, chỉ có những tia
sáng định hướng song song với hướng phân cực mới có thể truyền qua kính. Nếu
đặt một kính phân cực thứ hai phía sau kính thứ nhất và định hưởng giống như kính
thứ nhất, thì ánh sáng truyền qua được kính thứ nhất cũng sẽ truyền qua được kính
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
25
thứ hai. Tuy nhiên, nếu quay kính phân cực thứ hai đi một góc nhỏ, thì lượng ánh
sáng truyền qua nó sẽ giảm xuống. Khi quay kính phân cực thứ hai đến vị trí định
hướng vuông góc kính thứ nhất, thì không có ánh sáng nào truyền qua kính thứ hai.
Kết quả quan sát với ánh sáng phân cực dẫn đến khái niệm ánh sáng gồm các
sóng ngang có các thành phần vuông góc với hướng truyền sóng. Mỗi thành phần
ngang phải có một định hướng đặc biệt cho phép nó truyền qua hoặc là bị chặn lại
bởi một loại kính phân cực. Chỉ những sóng có thành phần ngang song song với bộ
lọc phân cực mới truyền qua được, còn những sóng khác đều bị chặn lại.

Lý thuyết điện từ của James Clerk Maxwell
Maxwell phát hiện ra tất cả các dạng bức xạ điện từ đều có phổ liên tục và
truyền qua chân không với cùng tốc độ 186000 dặm một giây. Lý thuyết điện từ của
ông khẳng định tính chất sóng của ánh sáng.
Sự xuất hiện của sóng điện từ được giải thích như sau: Mọi điện tích khi gia
tốc, hoặc mọi từ trường biến đổi, đều là nguồn sinh ra các sóng điện từ. Khi từ