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例題精講 · 第 00515 題 · d = Lλ/(2Δx),條紋讀疏了直徑就偏小

以自編示意空氣劈尖為材料,訓練由相鄰暗紋間距反推細絲直徑、數條紋數,以及條紋間距讀值偏大對結果的傳遞,配數值回代。

00515題號全 1000 篇 · 第 第86輪 / 第86冊 輪
方向物理·實驗六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 物理實驗

一、考點定位與做題順序

空氣劈尖裡,相鄰兩條暗紋對應的空氣層厚度差是 λ/2。把劈尖看成直角三角形,細絲直徑 d 與劈尖長 L、條紋間距 Δx 滿足 d/L = (λ/2)/Δx,即 d = Lλ/(2Δx)。Δx 在分母,讀疏了 d 就偏小。

示意參數:鈉光波長 λ=5.893e-07 m(589.3 nm)、劈尖長 L=0.05 m、相鄰暗紋間距 Δx=0.002 m。以上讀數與器件均為自編示意,非真實測量記錄。

二、逐題精講

題1

題1 求細絲直徑 d(用 μm 表示)與劈尖內可見暗紋條數 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 條(按整條計)。

回代核驗: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) = 0.00014732,兩路相等,閉合。

答案 d = 7.366 μm;N = 25 條

採分點 厚度差 λ/2 說明 2 分;d 公式與結果 3 分;條紋數 1 分;回代 1 分

易錯點 把 λ/2 寫成 λ;把 nm 直接代不換 10⁻⁹;把 μm 與 m 混用

題2

題2 若 Δx 讀值偏大 1.0%(0.00200→0.00202 m),d 偏多少?N 又怎麼變?說明為什麼方向相反。

解析

d′ = Lλ/(2×0.00202) = 7.293 μm,相對 7.366 μm 偏低約 1.0%。因為 d 與 Δx 成反比,Δx 放大 1.01 倍,d 縮為 1/1.01 ≈ 0.9901 倍。

N′ = L/Δx′ = 0.0500/0.00202 = 24.75 條,也變小;N 與 Δx 同樣成反比,所以 d 與 N 同向變化,不是「一個偏大一個偏小」。方向須按公式逐項判:兩個式子的分母裡都含 Δx,憑直覺容易寫反,逐項展開才穩。

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

答案 d 偏低約 1.0%(7.293 μm);N 也變小(24.75 條),二者同向

採分點 d 偏差 2 分;N 同向變化 2 分;平方反比回代 1 分;方向登記 1 分

易錯點 把 N 寫成偏大;把 d 的偏差符號寫反;漏掉 Δx 在分母

三、規律小結與對照表

量公式與 Δx 關係誤差方向
厚度差λ/2—與 λ 正比
細絲直徑Lλ/(2Δx)反比Δx 讀大則偏小
條紋數L/Δx反比Δx 讀大則變小
d·NL²λ/(2Δx²)平方反比按平方傳遞

小結:d 與 N 都反比於 Δx,方向一致;λ 只進分子。d=7.366 μm、N=25 條、Δx 偏大 1.0% 則 d 偏低 1.0% 三處閉合。以上為自編示意讀數。

四、自測清單

  • 能說明相鄰暗紋厚度差為 λ/2
  • 能由相似關係寫出 d=Lλ/(2Δx)
  • 能完成 nm→m→μm 換算
  • 能算條紋數 N
  • 能判斷 Δx 讀大時 d 與 N 同向偏小
  • 能回代 d/L=(λ/2)/Δx
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(物理):交變電流、光學、動量、剛體轉動、簡諧振動與測量誤差相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(物理科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招物理·劈尖等厚干涉測細絲直徑:條紋間距反推厚度
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