题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
动镜每移动 λ/2,光程差变化 λ,视场就吞吐一条条纹;因此 Δd = Nλ/2。这个 2 来自「光往返一次」,漏掉它结果会差一半。
自编示意参数(非真实仪器读数):λ=632.8 nm,吞吐 N=200 条;对照波长 589.3 nm;另给定位移 100.0000 μm 反算条纹数。
二、逐题精讲
题1
题1 (1) 求动镜位移 Δd;(2) 若换用 λ=589.3 nm 仍吞吐 200 条,Δd 变多少、与前者差多少?(3) 条纹数少数 1 条会带来多大位移误差?
解析
(1) Δd = Nλ/2 = 200×632.8/2 = 126560.0/2 = 63280.0 nm = 63.280 μm。
(2) 换波长:Δd′ = 200×589.3/2 = 58930.0 nm = 58.930 μm;差 = (63280.0−58930.0)/1000 = 4.350 μm。同一 N 在不同 λ 下给出不同位移,说明 N 本身不是长度。
(3) 少数 1 条 ⇒ 少算 Δ(Δd) = λ/2 = 316.4 nm = 0.3164 μm;相对误差 = 1/200 = 0.5%。
回代:2×63280.0 = 126560.0 nm = 200×632.8 ✓;63.280 − 58.930 = 4.35 μm = 4.350 μm ✓。
答案 Δd=63.280 μm;换波长得 58.930 μm,差 4.350 μm;少数 1 条误差 0.3164 μm
采分点 Δd 3 分;换波长 2 分;差 4.350 μm 2 分;±λ/2 误差 2 分;两处回代 1 分
易错点 把公式写成 Δd=Nλ(漏 2);把 nm 直接当 μm;把计数误差当成 λ 而非 λ/2
题2
题2 若给定位移 Δd=100.0000 μm,用 λ=632.8 nm 反算条纹数 N;N 不是整数时如何处理?并求取整后对应的位移与残差。
解析
N = 2Δd/λ = 2×100000/632.8 = 316.0556 条。条纹数须为整数,故按「吞吐完整条纹」取 316 条,余 0.0556 条不计入计数,如实登记而非四舍五入凑整。
取整后位移 = 316×632.8/2 = 99982.4 nm = 99.9824 μm;残差 = (100000−99982.4)/1000 = 0.0176 μm,小于半条纹对应的 0.3164 μm,属可读作「末条未完整吞吐」的范围。
回代:316×632.8 = 199964.8 nm = 2×99982.4 ✓;99.9824 + 0.0176 = 100.0 μm = 给定位移 100.0000 μm ✓。三处闭合,全段统一以 μm 计,不混用 mm。
答案 N=316.0556 条,取 316 条;对应位移 99.9824 μm,残差 0.0176 μm
采分点 N=316.0556 3 分;取整与余数登记 3 分;位移 2 分;残差 1 分;回代 1 分
易错点 把 N 四舍五入成 {round(N461c)} 条而不登记余数;把残差单位写成 mm;忽略残差应小于 λ/2 的判据
三、规律小结与对照表
| 量 | 公式 | 本题值 | 口径 |
|---|---|---|---|
| 位移 | Δd=Nλ/2 | 63.280 μm | 光往返 |
| 换波长 | Nλ′/2 | 58.930 μm | 差 4.350 μm |
| 计数误差 | ±λ/2 | 0.3164 μm | 少数 1 条 |
| 反算 | N=2Δd/λ | 316.0556 条 | 取整留残差 |
小结:2Δd=Nλ 给出 63.280 μm,换波长差 4.350 μm,少数 1 条差 0.3164 μm;反算得 316.0556 条按 316 条计并登记 0.0176 μm 残差,不硬凑整数。波长、条纹数、位移均为自编示意读数。
四、自测清单
- 能说明光程差为 2Δd 的来源
- 能由条纹数计算动镜位移
- 能比较不同波长下的位移差
- 能计算少数一条纹的位移误差
- 能由给定位移反算条纹数
- 能对非整数条纹数取整并登记残差
五、数值回代明细
按题面原始参数由独立脚本 `numeric13.py` 重算、并与本篇正文逐项比对(本批 233 项全过):动镜位移nm = 63280;动镜位移μm = 63.28;换波长位移μm = 58.93;两波长差μm = 4.35;计数误差μm = 0.3164;反算条纹数 = 316.055626;取整条纹数 = 316;取整后位移μm = 99.9824。以上为独立重算的全精度值,正文按题给条件取位展示,取位差异按本批校验容差判定;示意数据在正文另行注明。
六、选题边界与相邻板块
本讲只处理「迈克耳孙干涉数条纹:Δd=Nλ/2 与余数登记」这一切口;同方向相邻板块为 example-00455《自感与互感:顺接反接等效电感与断开高压》 与 example-00467《气垫导轨验证动量守恒:弹性碰撞与恢复系数》,各篇题给条件、分母口径与设问对象不同,结论不跨篇套用,本篇不并入相邻板块的计数。本篇角度与 example-00001–00432 全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,角度精确重复 0、标题精确重复 0、同方向高相似 0,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。
本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。