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例题精讲 · 第 00515 题 · d = Lλ/(2Δx),条纹读疏了直径就偏小

以自编示意空气劈尖为材料,训练由相邻暗纹间距反推细丝直径、数条纹数,以及条纹间距读值偏大对结果的传递,配数值回代。

00515题号全 1000 篇 · 第 第86轮 / 第86册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

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。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

空气劈尖里,相邻两条暗纹对应的空气层厚度差是 λ/2。把劈尖看成直角三角形,细丝直径 d 与劈尖长 L、条纹间距 Δx 满足 d/L = (λ/2)/Δx,即 d = Lλ/(2Δx)。Δx 在分母,读疏了 d 就偏小。

示意参数:钠光波长 λ=5.893e-07 m(589.3 nm)、劈尖长 L=0.05 m、相邻暗纹间距 Δx=0.002 m。以上读数与器件均为自编示意,非真实测量记录。

二、逐题精讲

题1

题1 求细丝直径 d(用 μm 表示)与劈尖内可见暗纹条数 N。

解析

d = Lλ/(2Δx) = 0.05×5.893e-07/(2×0.002) = 0.000007366 m = 7.366 μm。

N = L/Δx = 0.05/0.002 = 25 条(按整条计)。

回代核验:把 d 代回 d/L = (λ/2)/Δx:7.366 μm / 0.05 m = 0.00014733,右端 = 5.893e-07/(2×0.002) = 0.00014732,两路相等,闭合。

答案 d = 7.366 μm;N = 25 条

采分点 厚度差 λ/2 说明 2 分;d 公式与结果 3 分;条纹数 1 分;回代 1 分

易错点 把 λ/2 写成 λ;把 nm 直接代不换 10⁻⁹;把 μm 与 m 混用

题2

题2 若 Δx 读值偏大 1.0%(0.00200→0.00202 m),d 偏多少?N 又怎么变?说明为什么方向相反。

解析

d′ = Lλ/(2×0.00202) = 7.293 μm,相对 7.366 μm 偏低约 1.0%。因为 d 与 Δx 成反比,Δx 放大 1.01 倍,d 缩为 1/1.01 ≈ 0.9901 倍。

N′ = L/Δx′ = 0.0500/0.00202 = 24.75 条,也变小;N 与 Δx 同样成反比,所以 d 与 N 同向变化,不是「一个偏大一个偏小」。方向须按公式逐项判:两个式子的分母里都含 Δx,凭直觉容易写反,逐项展开才稳。

回代核验:d′·N′ ≈ (Lλ/(2Δx′))·(L/Δx′) 与 d·N 之比为 (Δx/Δx′)² = 0.9803,符合平方反比。

答案 d 偏低约 1.0%(7.293 μm);N 也变小(24.75 条),二者同向

采分点 d 偏差 2 分;N 同向变化 2 分;平方反比回代 1 分;方向登记 1 分

易错点 把 N 写成偏大;把 d 的偏差符号写反;漏掉 Δx 在分母

三、规律小结与对照表

量公式与 Δx 关系误差方向
厚度差λ/2—与 λ 正比
细丝直径Lλ/(2Δx)反比Δx 读大则偏小
条纹数L/Δx反比Δx 读大则变小
d·NL²λ/(2Δx²)平方反比按平方传递

小结:d 与 N 都反比于 Δx,方向一致;λ 只进分子。d=7.366 μm、N=25 条、Δx 偏大 1.0% 则 d 偏低 1.0% 三处闭合。以上为自编示意读数。

四、自测清单

  • 能说明相邻暗纹厚度差为 λ/2
  • 能由相似关系写出 d=Lλ/(2Δx)
  • 能完成 nm→m→μm 换算
  • 能算条纹数 N
  • 能判断 Δx 读大时 d 与 N 同向偏小
  • 能回代 d/L=(λ/2)/Δx
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):交变电流、光学、动量、刚体转动、简谐振动与测量误差相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招物理·劈尖等厚干涉测细丝直径:条纹间距反推厚度
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