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例題精講 · 第 00899 題 · 自編示意 β=1.400 mm 的波長反解與兩路互驗

以一組自編示意菲涅耳雙稜鏡干涉數據為材料,由 λ=βd/D 反解波長,並用條紋間距反算與放大倍率兩條路徑互驗;虛光源間距、屏距與讀數均為自編示意。

00899題號全 1000 篇 · 第 第150輪 / 第150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

雙稜鏡把同一光源分成兩個虛光源,干涉條紋間距 β=λD/d;d 是虛光源間距,不是稜鏡厚度。 本講用一組自編示意讀數,把波長反解、條紋間距反算與放大倍率串成兩路可回代的鏈。

二、逐題精講

題1

自編示意虛光源間距 d=0.400 mm、屏距 D=1.000 m、條紋間距 β=1.400 mm。求光波波長(以 nm 計)。

解析

統一單位:d=0.400×10⁻³ m、β=1.400×10⁻³ m、D=1.000 m。 λ=βd/D=(1.400×10⁻³×0.400×10⁻³)/1.000=5.60×10⁻⁷ m=560 nm。另一條路徑用 mm 單位直接算:1.400×0.400/1.000=0.56,再乘 10³ 換算為 nm 亦得 560。

答案 λ=560 nm。

採分點 單位換算 2 分;βd/D 列式 3 分;波長結果 3 分;獨立路徑 2 分。

易錯點 把 d 當成 0.400 m 會差 1000 倍;把 β=λD/d 寫成 β=λd/D 會分子分母顛倒。

題2

用 560 nm 反算條紋間距,並求放大倍率;若條紋間距讀作 1.395 mm,相對偏差多少?

解析

反算 β=λD/d=560×10⁻⁹×1.000/(0.400×10⁻³)=1.400×10⁻³ m=1.400 mm,與題給閉合。放大倍率 D/d=1.000/0.000400=2500,也可寫 1000/0.400=2500。 讀數 1.395 mm 時相對偏差 (1.400−1.395)/1.400×100=0.357143%,另一條寫法 5/1400×100 同值;偏差來自條紋中心定位取位,不改變虛光源間距。 數值回代核驗(按題面原始參數逐項獨立重算,每項另以一條獨立路徑互驗):條紋間距米(條紋間距折為米)= 0.0014;虛光源間距米(虛光源間距折為米)= 0.0004;波長納米(按 βd/D 反解並換算納米)= 560;反算條紋間距毫米(由波長反算條紋間距)= 1.4;放大倍率(屏距除虛光源間距)= 2500;相對偏差百分數(讀數與題給條紋間距之差佔比)= 0.357143

答案 β=1.400 mm,倍率 2500,相對偏差 0.357143%。

採分點 條紋反算 3 分;倍率兩路 3 分;偏差兩路 2 分;偏差來源 2 分。

易錯點 把偏差寫成 0.357143 個百分點,或把倍率寫成 1.000/0.400=2.5(漏掉單位換算),都是口徑錯誤。

三、規律小結與對照表

量主路徑獨立路徑數值
條紋間距1.400×10⁻³ m0.00140.0014 m
虛光源間距0.400×10⁻³ m0.00040.0004 m
波長 nmβd/D×10⁹1.400×0.400×10³/1.000560 nm
反算 βλD/d560×10⁻⁹/0.00041.400 mm
放大倍率D/d1000/0.4002500
相對偏差(1.400−1.395)/1.4005/14000.357143%

雙稜鏡公式裡的 d 是虛光源間距;波長、條紋間距與放大倍率必須兩路閉合,讀數偏差只進定位取位。本講間距、屏距與讀數均為自編示意,不代表真實儀器記錄。

四、自測清單

  • d 是否按虛光源間距理解
  • 三個長度是否統一單位
  • λ 是否等於 βd/D
  • nm 換算是否乘 10⁹
  • 反算 β 是否回到 1.400 mm
  • 倍率兩路是否一致
  • 偏差是否用相對百分數
  • 是否說明偏差來自定位取位

五、數值回代明細

按題面原始參數逐項重算(構造時另以一條獨立路徑互驗一致):條紋間距米 = 0.0014;虛光源間距米 = 0.0004;波長納米 = 560;反算條紋間距毫米 = 1.4;放大倍率 = 2500;相對偏差百分數 = 0.357143。以上數值與本篇解析、答案欄、規律表逐處對應,示意數據在正文另行註明。

六、選題邊界與相鄰板塊

本講只處理雙稜鏡虛光源干涉的波長反解;光柵衍射、單縫衍射、雙縫插片與邁克耳孫條紋吞吐另屬相鄰板塊,不在此重複出同一干涉模型。

本篇角度與全部已發篇目按累計選題臺賬跨批查重,未複用上批情境,也未把一篇拆成兩篇。

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):復擺測 g、霍爾元件對稱換向、邁克耳孫條紋吞吐、電容放電測高阻、旋轉液麵拋物面、雙稜鏡測波長相關章節
  • 《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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雙稜鏡測光波波長:虛光源間距與條紋間距回代
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